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FFET存储器用Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的制备及性能研究

郭冬云  
【摘要】: 铁电场效应晶体管(FFET)存储器能够实现非破坏性读出,是一种比较理想的存储方式,因此从一开始就受到人们极大的关注。但是其漏电流过大和保持力差成为制约其实用化的最大障碍,攻克这一难题的关键之一就在于铁电薄膜质量的进一步提高,尽量减少或者避免F-S界面的互扩散,也就是说铁电薄膜的制备工艺和各项铁电性能必须与半导体集成工艺兼容。本文系统地对FFET存储器用铁电薄膜的制备、结构和性能进行了研究。主要内容如下: (1)选择合适的离子源和溶剂,改善制备工艺参数,制备出满足Sol-Gel工艺制备Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的稳定的前驱体溶液; (2)采用旋转涂膜法在p-Si衬底上制备出Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜,采用XRD和SEM等手段详细地研究退火工艺尤其是退火温度对Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜晶相结构和表面形貌的影响,从而选择合适的制备薄膜工艺参数,成功地制备出致密的、随机取向生长的Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜; (3)详细地研究了退火温度对BTO薄膜的铁电性能的影响:通过分析BTO/p-Si结构的电滞回线,结果是BTO薄膜的比较适宜的退火温度为:650~700℃;从BTO/p-Si的I-V特性曲线来看,650~700℃退火处理的BTO薄膜具有明显的单向导电性,但是在650℃退火处理的薄膜的漏电流密度较小,显示薄膜具有较好的绝缘性,因此在满足其它性能之后,退火温度应该越低越好; (4)详细地研究了BTO/p-Si结构的C-V特性曲线,根据C-V特性曲线的回归方向判断,本实验制备的BTO铁电薄膜为极化型存储;在650℃退火处理得到的BTO/p-Si结构的铁电薄膜的C-V特性记忆窗口在1MHz下达到最大值3.0V。


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