Ni-Nb為導電阻擋層的硅基鐵電電容器集成研究.pdf

1、采用磁控濺射法（magnetronsputtering），使用Si(001)基片在室溫下制備了可用于鐵電存儲器集成的導電阻擋層Ni-Nb薄膜及電極La0.5Sr0.5CoO3(LSCO）薄膜，采用溶膠－凝膠法(Sol-Gel)制備了Pb(Zr0.4,Ti0.6)O3鐵電薄膜，構(gòu)建了La0.5Sr0.5CoO3/Pb(Zr0.4,Ti0.6)O3/La0.5Sr0.5CoO3/Ni-Nb/Si（LSCO/PZT/LSCO/Ni-Nb/Si

2、）硅基鐵電電容器異質(zhì)結(jié)。利用X射線衍射儀(XRD)、鐵電測試儀(PrecisionLCunit)研究了薄膜樣品的結(jié)構(gòu)及電容器的鐵電性能。
　　研究發(fā)現(xiàn)，50nm的非晶Ni-Nb薄膜可以用作導電阻擋層應用在硅基鐵電電容器的集成中。研究發(fā)現(xiàn)Pt/La0.5Sr0.5CoO3/Pb(Zr0.4,Ti0.6)O3/La0.5Sr0.5CoO3/Ni-Nb/Si鐵電電容器具有良好的鐵電性能。這說明異質(zhì)結(jié)界面之間沒有反應或互擴散現(xiàn)象，Ni-N

3、b薄膜在經(jīng)歷退火后仍然是金屬態(tài)，XRD測試表明PZT具有良好的結(jié)晶情況。測量電壓為5V時，鐵電電容器具有較大的剩余極化強度Pr~35.5μC/cm2，較小的矯頑電壓Vc~1.42V，較大的介電常數(shù)，其抗疲勞特性及保持特性均良好，說明非晶Ni-Nb薄膜是一種優(yōu)良的阻擋層材料。
　　研究了Ni-Nb薄膜厚度對PZT電容器的影響，探討了Ni-Nb薄膜用作阻擋層的最薄厚度。研究發(fā)現(xiàn)Ni-Nb薄膜厚度3.5nm時，PZT電容器仍然具有鐵電性

4、，電容器具有較飽和的電滯回線，Pr~18.4μC/cm2，Vc~1.4V，抗疲勞特性及保持特性良好。對其漏電流導電機理研究發(fā)現(xiàn)，屬于歐姆導電機制。研究發(fā)現(xiàn)超薄的Ni-Nb阻擋層可用于硅基鐵電電容器的集成。
　　研究了退火溫度對含Ni-Nb阻擋層PZT電容器的影響，發(fā)現(xiàn)在對PZT進行530℃、550℃和560℃退火后，電容器仍然具有鐵電性，Ni-Nb阻擋層沒有失效。550℃退火下的樣品的剩余極化強度最大，且矯頑場較對稱，電滯回線飽和