專利名稱：：用于刻蝕bst薄膜的腐蝕液及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種可刻蝕高溫晶化處理的BST薄膜的腐蝕液，屬于微電子
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及電子薄膜制備技術(shù)中的圖形化過程。
背景技術(shù)：
：無線電通訊技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)向更高頻率，更大帶寬和更大數(shù)據(jù)流量的方向發(fā)展，促進(jìn)了高頻器件的發(fā)展與革新。其中，作為下一代通訊和雷達(dá)系統(tǒng)的核心部件的可調(diào)諧高頻器件以其優(yōu)越的性能越來越受到人們的關(guān)注。鈦酸鍶鋇(BST)薄膜因其高介電常數(shù)，高介電常數(shù)調(diào)諧率，低介電損耗和高擊穿電場等性，可以在更小的電壓驅(qū)動下獲得與傳統(tǒng)調(diào)諧電路相當(dāng)甚至更高的調(diào)諧率，同時(shí)具有高開關(guān)速度，低驅(qū)動功率，尺寸小重量輕，成本低等優(yōu)點(diǎn)，越來越多地被應(yīng)用于延遲線，移相器，濾波器，諧振器等高頻器件。目前，BST薄膜的制備主要采用化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、脈沖激光沉積(PLD)、磁控濺射、溶膠-凝膠法(So1-Gel)等工藝。其中，磁控濺射是制備鐵電薄膜最成熟的技術(shù)，它具有襯底溫度低，制備的薄膜結(jié)晶性好；與集成電路工藝兼容性好；薄膜的鐵電性好等優(yōu)點(diǎn)。用上述方法制備的BST薄膜需經(jīng)過晶化處理，隨著晶化溫度的提高BST薄膜的晶粒尺寸增加，其致密度隨晶化溫度的提高而提高，BST薄膜的電學(xué)及光學(xué)性能也隨著晶化溫度的提高而得到改善。晶化溫度是對BST薄膜調(diào)諧率的提高起著關(guān)鍵的作用。實(shí)驗(yàn)表明晶化溫度在80(TC100(TC之間的BST薄膜具有最佳的調(diào)諧率。微圖形化是BST薄膜應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一，常用的BST薄膜微圖形化方法為刻蝕。干法刻蝕BST薄膜具有圖形轉(zhuǎn)化精度高和極好的各向異性等特點(diǎn)，但所需設(shè)備昂貴，刻蝕速率低，對底電極Pt選擇性差，且易導(dǎo)致光刻膠掩膜的炭化而難以去除。濕法刻蝕是一種成本低，刻蝕速率快的BST薄膜圖形化方法，對于特征尺寸大于3iim的圖形，濕法刻蝕不失為一種經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的BST薄膜圖形轉(zhuǎn)化方法。傳統(tǒng)的BST濕法腐蝕液使用氫氟酸和水的混合溶液，這種腐蝕液只能腐蝕采用溶膠凝膠法制備的BST薄膜以及晶化溫度在60CTC以下的磁控濺射制備的BST薄膜，極大限制了BST薄膜在可調(diào)諧高頻器件中的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于刻蝕BST薄膜的腐蝕液及制備方法，采用本發(fā)明的腐蝕液刻蝕BST薄膜，BST薄膜的晶化溫度高且邊緣清晰，側(cè)蝕比小。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，用于刻蝕BST薄膜的腐蝕液，其組分中含有HNO:,，以體積比計(jì)算，BHF:HN03:H20:a:x:b，其中O.5《x《3，l《a《2，5《b《6。其最佳配比為，a二l，b二5，x=2。所述BHF的組分以體積比計(jì)算，HF:NH:,F:H20=dl:d2:d3，其中0.5《dl《l，1.5《d2《2.5，3《d3《4。本發(fā)明還提供一種制備用于刻蝕BST薄膜的腐蝕液的方法，包括以下步驟第一歩配制體積比為50。/。的HF溶液，HF:H20=1:1;第二步配制體積比為40%NH:,F溶液，NH:iF:H20=2:3;第三步配制緩沖氫氟酸溶液BHF，50%HF:40%NH:1F=1:5;第四歩配制HN0:,體積比范圍為0.53的BST腐蝕液，組分為BHF:HNO.、:H20=1:x:5其中0.5《x《3。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的腐蝕液能夠較為徹底的腐蝕BST材料，并且邊緣清晰，截面陡峭。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1為BST薄膜EDS圖，其中，(a)腐蝕前；(b)采用BHF腐蝕液腐蝕后；(c)采用BHF/HN(VH20腐蝕液腐蝕后。圖2為本發(fā)明的腐蝕液腐蝕后的BST薄膜SEM圖像。其中，圖中l(wèi)為鋁酸鑭基片，2為鈦酸鍶鋇薄膜。圖3為本發(fā)明的腐蝕液腐蝕后的BST薄膜截面SEM圖像。其中，圖中標(biāo)識1為鋁酸鑭基片，2為鈦酸鍶鋇薄膜。圖4為BHF/HN03/H20腐蝕液HN(U本積比與腐蝕速率及晶化溫度的關(guān)系曲線圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供一種用于刻蝕BST薄膜的腐蝕液，其特征在于，其組分中含有HNO:,，以體積比計(jì)算，BHF:HNO:,:H20=a:x:b，其中其中，BHF的組分以體積比計(jì)算，HF:NH:,F:H20=dl:d2:d3，其中0.5《dl《l，1.5《d2《2.5，3《d3《4。作為實(shí)施例，上述數(shù)值可分別取值如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明還提供一種制備用于刻蝕BST薄膜的腐蝕液的方法，其特征在于，包括以下步驟第一步配制體積比為50。/。的HF溶液，HF:貼二l:l;第二步配制體積比為40%NH:;F溶液，NH:iF:H20=2:3;第三步配制緩沖氫氟酸溶液BHF，50%HF:鄉(xiāng)歸二1:5;第四歩配制HN0:,體積比范圍為0.53的BST腐蝕液，組分為BHF:HNO:i:H20=l:x:5其中0.5《x《3。作為又一個實(shí)施例，本發(fā)明采用射頻磁控濺射制備BST薄膜，濺射氣壓0.1Pa，氣體流速比Ar:02二1:5，功率密度1.85Wcm—2，耙材Ba(,UiO:"革巴材尺寸cH20mm，濺射時(shí)基片溫度400°C，基片Pt/LaA10:,(100)。晶化溫度范圍800。C誦。C。BST薄膜制備階段，腐蝕液可適用的BST薄膜組分Baa5Sr。.5TiO,，Ba.BSr(,4TiO:,，Ba^,Sr^TiO:、。BST采用射頻磁控濺射，基片在濺射過程中做公轉(zhuǎn)加自轉(zhuǎn)的行星軌道運(yùn)行方式，采用這種方式提高了沉積薄膜的均勻性。BST薄膜濺射在鋁酸鑭基片(LAO)基片上。采用本發(fā)明的腐蝕液對BST薄膜加以腐蝕，在密閉塑料容器中，水浴加熱50°C,采用密閉容器可以防止在加熱腐蝕過程中HNO:,的揮發(fā)。溶液配制在室溫下進(jìn)行。如圖1，在腐蝕前，BST薄膜各個組分均存在且沒有雜質(zhì)元素，采用BHF腐蝕液后BST薄膜中，Ba元素消失，但Ti和Sr元素未腐蝕干凈，在BHF中添加HNO:,后，BST所有元素都腐蝕干凈。圖2為經(jīng)過本發(fā)明的BHF/HN(VftO腐蝕后的BST薄膜SEM圖像，刻蝕邊緣清晰，側(cè)蝕比0.5:1。圖3為本發(fā)明的BHF/HN(V1W)腐蝕后的BST薄膜截面SEM圖像，可見刻蝕后BST薄膜截面陡峭。圖4為腐蝕液HNO:,體積比與腐蝕速率及晶化溫度的關(guān)系。由圖可知，腐蝕速率隨HNO:,體積比的增加而增加，隨晶化溫度的提高而降低。權(quán)利要求1、用于刻蝕BST薄膜的腐蝕液，其特征在于，其組分中含有HNO3，以體積比計(jì)算，BHF∶HNO3∶H2O＝a∶x∶b，其中0.5≤x≤3，1≤a≤2，5≤b≤6。2、如權(quán)利要求1所述的用于刻蝕BST薄膜的腐蝕液，其特征在于，a=l，b=5，x二2。3、如權(quán)利要求1所述的用于刻蝕BST薄膜的腐蝕液，其特征在于，所述BHF的組分以體積比計(jì)算，HF:歸:H20=dl:d2:d3，其中0.5《dl《l,1.5《d2《2.5，3《d3《4。4、一種制備用于刻蝕BST薄膜的腐蝕液的方法，其特征在于，包括以下步驟第一步配制體積比為50%的冊溶液，HF:H,l:l;第二步配制體積比為40%NH,F溶液，NH:踐0二2:3;第三步配制緩沖氫氟酸溶液BHF，50%HF:40%NH:iF=l:5;第四步配制麗(M本積比范圍為O.53的BST腐蝕液，組分為BHF:HN0:,:H2Ol:x:5其中0.5《x《3。全文摘要用于刻蝕BST薄膜的腐蝕液及制備方法，涉及一種可刻蝕高溫晶化處理的BST薄膜的腐蝕液，屬于微電子
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及電子薄膜制備技術(shù)中的圖形化過程。本發(fā)明其組分中含有HNO₃，以體積比計(jì)算，BHF∶HNO₃∶H₂O＝a∶x∶b，其中0.5≤x≤3，1≤a≤2，5≤b≤6。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的腐蝕液能夠較為徹底的腐蝕BST材料，并且邊緣清晰，截面陡峭。文檔編號C09K13/00GK101230272SQ20081004532公開日2008年7月30日申請日期2008年1月31日優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日發(fā)明者張瑞婷,張繼華,楊傳仁,陳宏偉申請人:電子科技大學(xué)