RU2511636C2 - Золь-гель способ формирования сегнетоэлектрической стронций -висмут-тантал-оксидной пленки - Google Patents

Золь-гель способ формирования сегнетоэлектрической стронций -висмут-тантал-оксидной пленки Download PDF

Info

Publication number
RU2511636C2
RU2511636C2 RU2012121325/28A RU2012121325A RU2511636C2 RU 2511636 C2 RU2511636 C2 RU 2511636C2 RU 2012121325/28 A RU2012121325/28 A RU 2012121325/28A RU 2012121325 A RU2012121325 A RU 2012121325A RU 2511636 C2 RU2511636 C2 RU 2511636C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
film
bismuth
strontium
sol
solution
Prior art date
Application number
RU2012121325/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012121325A (ru
Inventor
Алина Валентиновна Семченко
Виталий Валерьевич Сидский
Владимир Евгеньевич Гайшун
Аркадий Степанович Турцевич
Владимир Владимирович Колос
Сергей Александрович Сорока
Андрей Николаевич Асадчий
Original Assignee
Учреждение образования "Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины", ул. Советская, 104
Открытое акционерное общество "Интеграл"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение образования "Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины", ул. Советская, 104, Открытое акционерное общество "Интеграл" filed Critical Учреждение образования "Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины", ул. Советская, 104
Priority to RU2012121325/28A priority Critical patent/RU2511636C2/ru
Publication of RU2012121325A publication Critical patent/RU2012121325A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2511636C2 publication Critical patent/RU2511636C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологии полупроводниковой микро- и наноэлектроники, а именно к золь-гель технологии получения сегнетоэлектрических тонких стронций-висмут-тантал-оксидных пленок на интегральных микросхемах, применяемых в частности в устройствах энергонезависимой памяти типа FRAM. Техническим результатом изобретения является обеспечение однородности изготавливаемой сегнетоэлектрической пленки, упрощение контроля над процессом приготовления золя и увеличение срока хранения исходного золя, снижение энергоемкости процесса и снижение его стоимости. В золь-гель способе формирования сегнетоэлектрической стронций-висмут-тантал-оксидной пленки готовят исходные растворы хлорида стронция, хлорида висмута и хлорида тантала. Каждый полученный раствор подвергают ультразвуковой обработке в течение 20-40 минут, выдерживают в течение суток при комнатной температуре и фильтруют. Смешивают растворы в один и выдерживают его в течение суток при комнатной температуре. Образуется пленкообразующий раствор, который наносят на подложку, сушат подложку с нанесенным пленкообразующим раствором при температуре 50-450°С и отжигают пленку в присутствии кислорода при температуре 700-800°С в течение 1-2 часов. В результате получают сегнетоэлектрическую стронций-висмут-тантал оксидную пленку. 5 ил.

Description

Изобретение относится к технологии полупроводниковой микро- и наноэлектроники, а именно к золь-гель технологии получения сегнетоэлектрических тонких стронций-висмут-тантал-оксидных пленок, далее SrBi2Ta2О9 пленок, на интегральных микросхемах, применяемых, в частности, в устройствах энергонезависимой памяти типа FRAM.
В настоящее время в развитии микроэлектроники наметились серьезные проблемы, которые связаны с принципиальными ограничениями конструктивно-технологических приемов, лежащих в основе традиционной планарной технологии. Не всегда удается остаться в рамках стандартных технологий многослойных интегральных схем, хорошо отработанных в современной полупроводниковой микроэлектронике.
Одна из причин этого состоит в необходимости использовать новые нетрадиционные материалы, изготовление которых по тем или иным причинам в стандартную технологию не вписывается.
Наибольшее многообразие возможностей открывает использование сегнетоэлектриков, то есть веществ, кристаллическая структура которых допускает существование в некотором диапазоне температур и давлений спонтанной электрической поляризации (отличного от нуля результирующего дипольного момента единицы объема образца), модуль и пространственная ориентация которой могут быть изменены под действием внешнего электрического поля.
Однако при таком многообразии уникальных свойств сегнетоэлектрики до сих пор получали узкое применение в микроэлектронике. Это связано с тем, что их практическое использование в микроэлектронике оказалось невозможным из-за отсутствия технологии получения тонкопленочных сегнетоэлектрических материалов высокого качества с воспроизводимыми свойствами. И лишь в последнее десятилетие удалось добиться контролируемой совместимости тонких слоев сегнетоэлектриков с полупроводниковыми коммутационными матрицами в рамках планарной технологии полупроводниковых приборов. Такая интеграция, с одной стороны, открывает возможность создания целого ряда новых устройств, а с другой - позволяет избежать дорогих и ненадежных гибридных конструкций.
Благодаря вышеперечисленным уникальным свойствам тонкие сегнетоэлектрические пленки находят применение при создании устройств энергонезависимой памяти.
В последние годы активно развивается вариант золь-гель способа получения сегнетоэлектрических пленок, который дает наибольшие преимущества.
В основе этого варианта способа лежат реакции гидролиза и поликонденсации металлоорганических соединений, главным образом алкоксидов металлов, ведущие к образованию металл-кислородного каркаса, постепенное разветвление которого вызывает последовательные структурные изменения по схеме раствор-золь-гель-оксид. Такой способ обеспечивает возможность очень точного управления структурой получаемого вещества на молекулярном уровне, получение многокомпонентных оксидных соединений с точным соблюдением стехиометрического соотношения элементов, высокой гомогенностью и низкой температурой образования оксидов.
Известен золь-гель способ формирования SrBi2Ta2О9 пленки (см. фиг.1), включающий выбор исходного растворимого соединения металла, входящего в состав пленки, приготовление исходного раствора выбранных соединений металлов, получение золя, нанесение его на подложку с образованием геля, пиролиз геля при температуре 300-450°С с образованием аморфной пленки на подложке, отжиг и формирование кристаллической SrBi2Ta2О9 пленки при температуре 750°С [1].
При этом используют один из трех главных способов приготовления исходного раствора соединений металлов:
- для приготовления исходного раствора берут алкоксиды металлов, входящих в состав покрытия
- для приготовления исходного раствора берут алкоксиды металлов, входящих в состав покрытия, и соли органических кислот;
- для приготовления исходных растворов берут цитраты металлов, входящих в состав покрытия.
В варианте, когда все соединения металлов берут в виде алкоксидов, первым шагом является выбор алкоксида для каждого металла. В общем случае в раствор смеси алкоксидов металлов добавляют воду для прохождения реакции гидролиза, продукты которого затем преобразуются в гель, пригодный для формирования аморфной пленки.
Известен золь-гель способ формирования SrBi2Ta2О9 пленки, включающий получение золь-гель раствора из исходного раствора алкоксид-карбоксилата, при этом концентрация раствора составляла 0,1 моля стронций-висмут-талий-оксида (Sr1.1Bi2.4Ta2О9), добавления 20 мол.% висмута для понижения температуры кристаллизации и компенсирования его улетучивания при дальнейшей сушке, двухступенчатое нанесение центрифугированием золь-гель раствора на подложку при скоростях вращения 2000 об/мин в течение 5 сек и 4000 об/мин в течение 25 сек, сушку при температуре 170°С для испарения растворителя, предварительный отжиг при температуре 450°С в течение 30 сек в атмосфере кислорода и окончательный отжиг пленки при температуре от 600°С до 800°С в потоке кислорода в течение 1 часа для кристаллизации пленки и отжиг при температуре 400°С в присутствии азота (N2) [2].
Известен также золь-гель способ получения сегнетоэлектрических (ферроэлектрических) тонких пленок с заданной структурой, включающий приготовление исходного раствора на основе как минимум двух алкоксидов металлов, нанесение раствора на подложку, сушку при температуре 700°С [3].
Пленки, полученные известным способом, обладают требуемыми сегнетоэлектрическими свойствами.
Однако использование органических соединений металлов, как известно, приводит к снижению степени кристалличности синтезируемых материалов, что в свою очередь приводит к снижению сегнетоэлектрических свойств.
Кроме того, существенными недостатками являются:
- сложность обеспечения одновременного прохождения гидролиза трех либо двух исходных соединений металлов;
- снижение сроков хранения исходного золя из-за прохождения в нем процесса поликонденсации;
- формирование в материале частиц размера 100-200 нм, что в свою очередь приводит к значительному росту числа дефектов в материале.
Кроме того, всем приведенным известным способам формирования SrBi2Ta2О9 пленок присущи общие недостатки, заключающиеся в сложности выбора алкоксидов металлов для приготовления исходного раствора, а также возникновении затруднений при их использовании.
Это объясняется тем, что некоторые алкоксиды металлов обладают низкой растворимостью в желаемом растворителе и/или недостаточной стабильностью в течение промежутка времени, требуемого для проведения нужной технологической операции.
Большинство алкоксидов очень чувствительны к влаге, содержащейся в воздухе, что затрудняет регулирование скорости гидролиза и, более того, может приводить к преждевременному гидролизу одного из компонентов начального раствора и, как следствие, негомогенному составу пленки.
Универсального алкоксида для катионов любого вида в настоящее время не существует.
Главная проблема при формировании гомогенного многокомпонентного раствора - это неодинаковые условия гидролиза и скорости конденсации для каждого вида алкоксидов металлов. Это может приводить к разделению фаз при гидролизе, либо при термической обработке и, как следствие, к повышению температуры кристаллизации или даже к формированию посторонних фаз.
Таким образом, большую сложность представляет выбор таких алкоксидов и растворителя, которые имеют достаточную для стехиометрического соотношения растворимость при их совместном присутствии, а также не взаимодействуют друг с другом при комнатной температуре.
Существует также вариант золь-гель метода, когда металл переводят в устойчивые комплексы, например, цитраты и затем, добавляя этиленгликоль, стимулируют полимеризацию. Полимерный гель в дальнейшем используют для формирования пленки [4].
В этом случае недостатком является высокая температура синтеза, превышающая термическую устойчивость некоторых компонентов микросхемы, а также большой размер наночастиц, формирующих сегнетоэлектрическую пленку, приводящий к неоднородности ее структуры, что впоследствии способствует росту числа дефектов за счет диффузии по границам зерен.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является золь-гель способ формирования сегнетоэлектрической стронций-висмут-тантал-оксидной пленки, включающий приготовление исходных растворов солей стронция, висмута, тантала, смешивание полученных исходных растворов в один и образование стронций-висмут-танталового пленкообразующего раствора, нанесение пленкообразующего раствора на подложку, термообработку подложки с нанесенным пленкообразующим раствором и отжиг пленки в присутствии кислорода при температуре 700-800°С в течение 1-2 часов [5].
Кроме того, образование пленкообразующего раствора стимулируют испарением смешанного раствора.
Недостатками известного способа являются:
- высокая стоимость пленкообразующего раствора, обусловленная стоимостью исходных реактивов;
- неоднородность структуры синтезируемой сегнетоэлектрической пленки;
- недостаточная (малая) длительность срока хранения пленкообразующего раствора (золя) вследствие самопроизвольных процессов полимеризации и поликонденсации.
Техническая задача, решаемая данным изобретением, заключается в усовершенствовании золь-гель способа формирования сегнетоэлектрических стронций-висмут-тантал-оксидных пленок на интегральных микросхемах, применяемых в устройствах энергонезависимой памяти типа FRAM.
Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается:
- в обеспечении высокой однородности изготавливаемой сегнетоэлектрической пленки;
- в упрощении контроля над процессом приготовления золя и увеличении срока хранения исходного золя;
- в снижении энергоемкости процесса;
- в снижении его стоимости.
Указанный технический результат достигается тем, что в золь-гель способе формирования сегнетоэлектрической стронций-висмут-тантал-оксидной пленки, включающем приготовление исходных растворов солей стронция, висмута, тантала, смешивание полученных исходных растворов в один и образование стронций-висмут-танталового пленкообразующего раствора, нанесение пленкообразующего раствора на подложку, термообработку подложки с нанесенным пленкообразующим раствором и отжиг пленки в присутствии кислорода при температуре 700-800°С в течение 1-2 часов, исходные растворы готовят растворением хлоридов стронция, висмута и тантала в растворителе, при следующем соотношении компонентов растворе, в мас.%:
хлорид стронция 7,5 - 18
растворитель остальное
хлорид висмута 35-40
растворитель остальное
хлорид тантала 30-40
растворитель остальное
Каждый полученный раствор подвергают ультразвуковой обработке в течение 20-40 минут, выдержке в течение суток при комнатной температуре и фильтрации, стронций-висмут-танталовый пленкообразующий раствор выдерживают в течение суток при комнатной температуре, термообработку подложки с нанесенным пленкообразующим раствором осуществляют сушкой при температуре 50-450°С.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Сегнетоэлектрические пленки для устройств энергонезависимой памяти (FRAM) должны обладать определенным набором свойств, которые необходимы для практического применения. Идеальная сегнетоэлектрическая пленка должна иметь малую диэлектрическую константу, приемлемое значение спонтанной поляризации (Pr~5µС/cm2) и температуру Кюри, превышающую температурный диапазон использования разрабатываемого устройства. Она также должна обладать низким рабочим напряжением (<5 V), что требует формирование рабочего элемента в виде субмикронных пленок, а также низким коэрцитивным полем и достаточным значением величины пробоя диэлектрика.
Пленки должны быть гомогенными по составу и толщине, иметь хорошие усталостные характеристики (т.е. не изменять значение остаточной поляризации после многократного проведения циклов «включение/выключение») и обладать малым током утечки.
Большинству этих требований удовлетворяет ионный сегнетоэлектрик стронций-висмут-тантал-оксид (SrBi2Ta2О9).
Выбор золь-гель способа для формирования SrBi2Ta2О9 пленки обеспечивает получение кристаллической структуры с кубической объемноцентрированной симметрией элементарной ячейки, в центре которой находится атом стронция. Этот атом может занимать два устойчивых положения, соответствующие «0» и «1» при записи информации в энергонезависимой памяти, что является необходимым условием при использовании сегнетоэлектрической пленки в устройствах типа FRAM.
Применение известных вакуумных технологий при формировании SrBi2Ta2О9 пленок не обеспечивает не только формирование кристаллической структуры с кубической объемноцентрированной симметрией элементарной ячейки, но часто и твердой фазы стехиометрического состава SrBi2Ta2О9.
Один из самых важных параметров синтеза SrBi2Ta2О9 пленок является температура. С одной стороны, она должна быть достаточна для формирования кристаллической структуры с кубической объемноцентрированной симметрией элементарной ячейки, но и необходимой мобильности ионов, обеспечивающей кристаллизацию монофазного соединения.
Кроме того, возрастает шероховатость поверхности, а также образуются трещины и/или пустоты в пленке, что также сопровождается деградацией сегнетоэлектрических параметров SrBi2Ta2О9 пленок, что очень существенно для устройств FRAM высокой плотности.
В настоящее время наиболее распространенным режимом отжига SrBi2Ta2О9 является термообработка при 700-800°С в течение 1-2 часов.
Золь-гель способ формирования пленки SrBi2Ta2О9 дает возможность приготовления гомогенного золя перед нанесением, что позволяет сформировать сегнетоэлектрическую пленку со структурой перовскита при температуре отжига 700-8000С за счет уменьшения энергетических затрат, необходимых для обеспечения достаточной мобильности ионов при формировании кристаллической решетки. Это обеспечивает формирование SrBi2Ta2О9 пленок высокого качества на подложках большой площади при относительно низкой стоимости технологического процесса. Этот способ также хорошо совместим с основными процессами классической технологии получения большинства полупроводниковых микросхем, широко используемых в современных электронных устройствах.
Применение хлоридов стронция, висмута и тантала для приготовления исходных растворов позволяет избежать технологических трудностей, связанных с одновременным прохождением гидролиза для трех различных металлоорганических соединений стронция, висмута и тантала, поскольку они характеризуются различными скоростями прохождения реакции. В других случаях трудно подобрать общий растворитель, практически невозможно добиться гомогенности исходного золя, существенно снижаются сроки его хранения.
Выбор растворителя для приготовления исходных растворов осуществляют из известных растворителей, обеспечивающих хорошую растворимость в нем всех трех хлоридов исходных металлов: стронция, висмута, и тантала.
Процентное содержание хлоридов стронция, висмута, и тантала и растворителя в составе исходных растворов определено экспериментально исходя из стехиометрической формулы синтезируемой сегнетоэлектрической пленки.
Ультразвуковая обработка исходных растворов в течение 20-40 минут приводит к повышению однородности (гомогенности) приготовляемых растворов, и, как следствие, к повышению однородности сегнетоэлектрической пленки, а значит, и ее качества. При этом если производить обработку менее 20 минут не будет получен желаемый результат. При ультразвуковой обработке исходных растворов более 40 минут золь перегревается, в результате из-за повышения температуры ухудшаются свойства пленкообразующего раствора.
Выдержка исходных растворов в течение суток при температуре окружающей среды (22-25°С) приводит к полному растворению хлоридов металлов, что повышает однородность золя и в конечном итоге сегнетоэлектрической пленки.
Фильтрация исходных растворов приводит к сепарации посторонних включений и твердого осадка, что приводит к снижению числа дефектов в сегнетоэлектрической пленке.
Выдержка стронций-висмут-танталового пленкообразующего раствора в течение суток при температуре окружающей среды (22-25°С) обеспечивает прохождение реакции гидролиза.
Нанесение стронций-висмут-танталового пленкообразующего раствора предлагается осуществлять распылением и одновременным вращением подложки с нанесенным раствором.
Толщина пленки зависит от скорости вращения и вязкости раствора.
Скорость вращения подложки варьируют от 500 до 2000 об/мин, а время - от 5 до 120 секунд.
Осуществление отжига пленки при температуре ниже 700°С не приводит к формированию кристаллической структуры с кубической объемно-центрированной симметрией элементарной ячейки, и, как следствие, делает невозможным использование изготовленной пленки в устройствах типа FRAM.
Осуществление отжига при температуре выше 800°С является несовместимым с технологическим процессом изготовления интегральных микросхем (превышает термическую стойкость некоторых из ее компонентов).
Заявляемый золь-гель способ формирования SrBi2Ta2О9 пленки отличается от прототипа тем, что для приготовления исходных растворов берут хлориды стронция, висмута и тантала, при этом каждый исходный раствор выдерживают в течение суток при температуре окружающей среды (22-25°С) и фильтруют. Далее исходные растворы смешивают в один стронций-висмут-танталовый пленкообразующий раствор, который выдерживают в течение суток при температуре окружающей среды (22-25°С) для получения пленкообразующего раствора, а термообработку подложки с нанесенным пленкообразующим раствором осуществляют сушкой при температуре 50-450°С.
Таким образом, заявляемый способ формирования сегнетоэлектрических стронций-висмут-тантал-оксидных пленок отличается от прототипа исходными материалами, последовательностью операций и условиями получения сегнетоэлектрической пленки.
По отношению к прототипу заявляемый золь-гель способ формирования сегнетоэлектрической стронций-висмут-тантал-оксидной пленки является новым и соответствует критерию изобретения «новизна».
Анализ научно-технической и патентной информации не выявил в известных технических решениях заявляемых существенных признаков и заявляемая совокупность существенных признаков не является суммой известных признаков. Кроме того, заявляемое изобретение явным образом не следует из уровня техники, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемый золь-гель способ формирования сегнетоэлектрических стронций-висмут-тантал-оксидных пленок соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».
Заявляемый золь-гель способ формирования сегнетоэлектрической стронций-висмут-тантал-оксидной пленки является промышленно применимым, так как в случае его осуществления возможна реализация указанной области назначения, решения указанной технической задачи и достижения указанного технического результата.
Заявляемый способ формирования сегнетоэлектрической стронций-висмут-тантал-оксидной пленки поясняется фигурами.
Фиг.1 - схема формирования кристаллической пленки SrBi2+xTa2О9 по аналогу [1].
Фиг.2 - схема формирования кристаллической пленки SrBi2Ta2О9 по заявляемому способу.
Фиг.3 - РЭМ-скол SrBi2+хTa2О9 пленки, нанесенной на платиновый подслой и отожженной при температуре 750°С в течение 2 часов в атмосфере кислорода.
Фиг.4 - рентгенограмма SrBi2+хTa2О9 пленки, нанесенной на платиновый подслой и отожженной при температуре 750°С в течение 2 часов в атмосфере кислорода.
Фиг.5 - сегнетоэлектрический гистерезис в SrBi2+xTa2О9 пленке, нанесенной на платиновый подслой и отожженной при температуре 750°С в течение 2 часов в атмосфере кислорода.
Золь-гель способ формирования сегнетоэлектрической стронций-висмут-тантал-оксидной пленки осуществляют следующим образом (см. Фиг.2).
Готовят три исходных раствора хлоридов стронция, висмута и тантала при следующем соотношении компонентов, в мас.%:
1) хлорид стронция 7,5-18
Растворитель остальное
2) хлорид висмута 35-40
растворитель остальное
3) хлорид тантала 30-40
растворитель остальное
Каждый полученный раствор подвергают ультразвуковой обработке в течение 20-40 минут, выдерживают в течение суток при температуре окружающей среды (22-25°С) и фильтруют. Смешивают полученные исходные растворы в один и выдерживают его в течение суток при температуре окружающей среды (22-25°С). Образуется стронций-висмут-танталовый пленкообразующий раствор (золь), который наносят на подложку. Подложку с нанесенным пленкообразующим раствором сушат при температуре 50-450°С, при этом при температуре от 50 до 200°С происходит удаление растворителя, а далее - пиролиз при температуре от 250-450°С для разложения остатков органических веществ и формирования аморфной пленки синтезируемого вещества. Далее пленку отжигают в течение 1-2 часов в присутствии кислорода при температуре 700-800°С. В результате получают сегнетоэлектрическую стронций-висмут-тантал оксидную пленку.
Пример осуществления заявляемого способа.
Заявляемый золь-гель способ формирования сегнетоэлектрической стронций-висмут-тантал-оксидной пленки осуществляли в производственных условиях ОАО «Интеграл».
Готовили исходные растворы хлоридов стронция, висмута и тантала, для чего в три стеклянные пробирки залили по 8 г растворителя и поочередно в одну засыпали 0,7 г заранее взвешенного хлорида стронция, в другую - 4,5 г хлорида висмута, в третью - 3,8 г хлорида тантала. Провели ультразвуковую обработку каждого раствора в течение 1 часа до полного растворения компонентов. Выдержали растворы при температуре окружающей среды (22-25°С) в течение суток. Провели фильтрацию растворов методом центрифугирования, для чего стеклянные пробирки с растворами поместили в специальные держатели, закрепленные на роторе внутри центрифуги. Растворы фильтровали при скорости вращения 3000 об/мин в течение 10-15 минут. После этого смешали три раствора в один стронций-висмут-танталовый пленкообразующий раствор (золь), который выдерживали при температуре окружающей среды (22-25°С) в течение суток.
Приготовленный пленкообразующий раствор (золь) может храниться в течение 1 месяца при температуре 4-16°С.
Нанесение пленкообразующего раствора на подложку осуществляли на установке SOG 02 SEMIX on Glass центрифугированием; частота вращения подложки составляла от 500 до 1000 об/мин, в результате чего на подложке образовалась пленка. Толщина пленки составляла 150-1000 нм. После этого подложку сушили при температуре 150-200°С до удаления растворителя, а затем подвергли термообработке с прохождением пиролиза при температуре 250-450°С для разложения остатков органических веществ и формирования аморфной сегнетоэлектрической SrBi2+xTa2О9 пленки. Затем провели отжиг пленки в атмосфере кислорода при температуре 750°С в течение двух часов.
При необходимости получения толстых пленок стадии нанесения, сушки и термообработки повторяют до достижения желаемой толщины.
Синтезированная в результате вышеуказанных технологических операций SrBi2+xTa2О9 пленка имеет высокую адгезию к подложке, однородность, сплошность, планарность. Так, на РЭМ-сколе SrBi2+xTa2О9 пленки, нанесенной на платиновый подслой и отожженной при температуре 7500С в течение 2 часов в атмосфере кислорода (Фиг.3), видно, что она состоит из наночастиц, достаточно однородных по размерам (40-70 нм), образующих сплошную плотноупакованную пленку.
Из рентгенограммы SrBi2+xTa2О9 пленки, нанесенной на платиновый подслой и отожженной при температуре 750°С в течение 2 часов в атмосфере кислорода (Фиг.4), видно, что она имеет требуемую структуру перовскита, обеспечивающую существование заявленных сегнетоэлектрических свойств, необходимых для использования вышеуказанной пленки в устройствах типа FRAM.
Из графика, приведенного на Фиг.5, видно, что синтезированная SrBi2+xTa2О9 пленка характеризуется требуемыми нелинейными сегнетоэлектрическими свойствами, в частности, остаточная поляризация составляет Pr~3 µC/cm2.
Таким образом, синтезированная золь-гель методом сегнетоэлектрическая тонкая стронций-висмут-тантал-оксидная пленка пригодна для использования в устройствах энергонезависимой памяти типа FRAM.
Источники информации:
1. Nanomaterials: From Research to Appliicatins. H.Hosono, Y.Mishima, H.Takezoe, and K.J.D. MacKenzie, 2006 Elsevier, p.448.
2. Jang Kyu Yim and Ho Jung Chang. Preparation and Characterization of SrBi2.Ta2О9 Thin Films Prepared by Sol-Gel Method. Journal of the Korean Physical Society, Vol.39, December 2001, pp. S 232~236.
3. Патент США №7220598, МПК H01L 21/00, опубл. 2007.05.22
4. S.M.Zanettia, E.R.Leitea, E.Longoa, J.A.Varelab. Preparation of Ferroelectric Bi-Layered Thin Films Using the Modified Polymeric Precursor Method Mat. Res. vol.4, no. 3, pp.157-162. July 2001.
5. Патент США №5683614, U.S. Class 252/62.9R, опубл. 1997.11.4 - прототип.

Claims (1)

  1. Золь-гель способ формирования сегнетоэлектрической стронций-висмут-тантал-оксидной пленки, включающий приготовление исходных растворов солей стронция, висмута, тантала, смешивание полученных исходных растворов в один и образование стронций-висмут-танталового пленкообразующего раствора, нанесение пленкообразующего раствора на подложку, термообработку подложки с нанесенным пленкообразующим раствором и отжиг пленки в присутствии кислорода при температуре 700-800°С в течение 1-2 часов, отличающийся тем, что исходные растворы готовят растворением хлоридов стронция, висмута и тантала в растворителе, при следующем соотношении компонентов растворе, в мас.%:
    хлорид стронция 7,5-18 растворитель остальное хлорид висмута 35-40 растворитель остальное хлорид тантала 30-40 растворитель остальное

    каждый полученный раствор подвергают ультразвуковой обработке в течение 20-40 минут, выдержке в течение суток при комнатной температуре и фильтрации, стронций-висмут-танталовый пленкообразующий раствор выдерживают в течение суток при комнатной температуре, термообработку подложки с нанесенным пленкообразующим раствором осуществляют сушкой при температуре 50-450°С.
RU2012121325/28A 2012-05-23 2012-05-23 Золь-гель способ формирования сегнетоэлектрической стронций -висмут-тантал-оксидной пленки RU2511636C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121325/28A RU2511636C2 (ru) 2012-05-23 2012-05-23 Золь-гель способ формирования сегнетоэлектрической стронций -висмут-тантал-оксидной пленки

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121325/28A RU2511636C2 (ru) 2012-05-23 2012-05-23 Золь-гель способ формирования сегнетоэлектрической стронций -висмут-тантал-оксидной пленки

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012121325A RU2012121325A (ru) 2013-11-27
RU2511636C2 true RU2511636C2 (ru) 2014-04-10

Family

ID=49625045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012121325/28A RU2511636C2 (ru) 2012-05-23 2012-05-23 Золь-гель способ формирования сегнетоэлектрической стронций -висмут-тантал-оксидной пленки

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2511636C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105970192A (zh) * 2016-05-19 2016-09-28 江苏固格澜栅防护设施有限公司 智能防腐涂层的制备方法及应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5468679A (en) * 1991-02-25 1995-11-21 Symetrix Corporation Process for fabricating materials for ferroelectric, high dielectric constant, and integrated circuit applications
US5683614A (en) * 1996-08-16 1997-11-04 Sandia Corporation Sol-gel type synthesis of Bi2 (Sr,Ta2)O9 using an acetate based system
EP0878837A2 (en) * 1997-05-13 1998-11-18 Sharp Kabushiki Kaisha Ferroelectric thin film comprising a bufferlayer and a Bismuth layered compound
JP2000327311A (ja) * 1999-05-26 2000-11-28 Ngk Spark Plug Co Ltd 金属酸化物薄膜を有する基板の製造方法
US7220598B1 (en) * 1999-08-18 2007-05-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of making ferroelectric thin film having a randomly oriented layer and spherical crystal conductor structure
JP2008141117A (ja) * 2006-12-05 2008-06-19 Oki Electric Ind Co Ltd 強誘電体メモリの製造方法
RU2434078C2 (ru) * 2009-11-23 2011-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" Способ осаждения тонких пленок сегнетоэлектриков на основе сложных оксидов методом ионно-плазменного распыления

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5468679A (en) * 1991-02-25 1995-11-21 Symetrix Corporation Process for fabricating materials for ferroelectric, high dielectric constant, and integrated circuit applications
US5683614A (en) * 1996-08-16 1997-11-04 Sandia Corporation Sol-gel type synthesis of Bi2 (Sr,Ta2)O9 using an acetate based system
EP0878837A2 (en) * 1997-05-13 1998-11-18 Sharp Kabushiki Kaisha Ferroelectric thin film comprising a bufferlayer and a Bismuth layered compound
JP2000327311A (ja) * 1999-05-26 2000-11-28 Ngk Spark Plug Co Ltd 金属酸化物薄膜を有する基板の製造方法
US7220598B1 (en) * 1999-08-18 2007-05-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of making ferroelectric thin film having a randomly oriented layer and spherical crystal conductor structure
JP2008141117A (ja) * 2006-12-05 2008-06-19 Oki Electric Ind Co Ltd 強誘電体メモリの製造方法
RU2434078C2 (ru) * 2009-11-23 2011-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" Способ осаждения тонких пленок сегнетоэлектриков на основе сложных оксидов методом ионно-плазменного распыления

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105970192A (zh) * 2016-05-19 2016-09-28 江苏固格澜栅防护设施有限公司 智能防腐涂层的制备方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012121325A (ru) 2013-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1174473C (zh) 层状超晶格材料和abo3型金属氧化物材料的制备方法
Adikary et al. Ferroelectric and dielectric properties of sol–gel derived BaxSr1− xTiO3 thin films
JP3730122B2 (ja) 強誘電体集積回路メモリセルおよびその製造方法
JP4067563B2 (ja) 低リーク電流および低分極疲労を有する電子デバイスを製造するためのｕｖ照射プロセス
EP0890980A2 (en) Method of making integrated circuit capacitors
JPH07502149A (ja) 集積回路の製造方法
US7001778B2 (en) Method of making layered superlattice material with improved microstructure
KR20120081161A (ko) 강유전 박막의 저온 제조 방법, 이렇게 해서 수득된 강유전 박막 및 이의 적용
US6326315B1 (en) Low temperature rapid ramping anneal method for fabricating layered superlattice materials and making electronic devices including same
JP6887770B2 (ja) Ｐｚｔ強誘電体膜の形成方法
Pontes et al. Preparation, microstructural and electrical characterization of SrTiO3 thin films prepared by chemical route
JP4017397B2 (ja) 層状超格子材料を作製するための不活性ガスアニール方法および低温前処理を用いる方法
US6607980B2 (en) Rapid-temperature pulsing anneal method at low temperature for fabricating layered superlattice materials and making electronic devices including same
Sriprang et al. Processing and Sol Chemistry of a Triol‐Based Sol–Gel Route for Preparing Lead Zirconate Titanate Thin Films
RU2511636C2 (ru) Золь-гель способ формирования сегнетоэлектрической стронций -висмут-тантал-оксидной пленки
US6300144B1 (en) Method for fabricating ferro-electric thin films using a sol-gel technique
CN115020210A (zh) 一种具有高剩余极化强度的铈掺杂铪锆氧铁电薄膜的制备方法及应用
CN1311896A (zh) 制造叠层超晶格材料和制造包括该材料的电子器件的低温处理方法
EA026753B1 (ru) Золь-гель способ формирования сегнетоэлектрической оксидной пленки
RU2530534C1 (ru) Способ изготовления сегнетоэлектрического конденсатора
Adem Preparation of BaxSr1-xTiO3 thin films by chemical solution deposition and their electrical characterization
CA2163130C (en) Thin film capacitors on gallium arsenide substrate and process for making the same
KR100279228B1 (ko) 층진 페로프스카이트 물질의 고용액을 제조하기위한 방법
CN100457292C (zh) 一种性能优化的Ba(Zr,Ti)O3铁电薄膜及其制备方法
JP2007126354A (ja) 高誘電性薄膜用コーティング溶液及びこれを用いた誘電薄膜の製造方法、並びにこの製造方法により製造される誘電薄膜およびこの誘電薄膜を含むエンベッディドキャパシタ

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150524