[发明专利]一种测试铁电薄膜电热效应器件的制备方法

权利要求书

1.一种测试铁电薄膜电热效应器件的制备方法，该器件具备Si/Si₃N₄/SiO₂/TiO₂/LaNiO₃/PbZr_xTi_1-xO₃/Pt绝热的微桥结构，其特征在于，制备方法包括如下步骤：

(1)在Si衬底上依次制备SiO₂、Si₃N₄薄膜、缓冲层TiO₂薄膜、底电极LNO薄膜和铁电薄膜PbZr_xTi_1-xO₃；其中LNO薄膜采用溶胶-凝胶法制备，并采用快速退火法进行退火；

(2)在铁电薄膜PbZr_xTi_1-xO₃表面进行光刻，然后经过Ar离子刻蚀至LNO薄膜层，获得铁电薄膜PbZr_xTi_1-xO₃图形；

(3)在LNO薄膜和铁电薄膜PbZr_xTi_1-xO₃表面进行光刻，然后经过Ar离子刻蚀至Si₃N₄薄膜层，获得LNO底电极图形；

(4)采用化学气相沉积方法在步骤(3)所得的器件表面上制备SiO₂介质膜，通过光刻、Ar离子刻蚀步骤，得到环形状的SiO₂介质膜；

(5)采用lift-off方法在步骤(4)所得SiO₂介质膜上获得Pt温度传感器的引脚图形，在lift-off过程中Pt薄膜采用双离子束溅射方法制备；

(6)采用lift-off方法获得弯曲的Pt温度传感器图形，在lift-off过程中Pt薄膜采用双离子束溅射方法制备；

(7)在步骤(6)所得器件上光刻腐蚀孔，最后制备微桥，获得测试铁电薄膜电热效应的器件。

2.根据权利要求1所述的测试铁电薄膜电热效应器件的制备方法，其特征在于，其中衬底材料Si为100取向的单晶，SiO₂薄膜的厚度为200～300nm，Si₃N₄薄膜的厚度为100～200nm，TiO₂薄膜的厚度为30～60nm，LNO的厚度为120～200nm，PZT薄膜的厚度为100～500nm。

3.根据权利要求1所述的测试铁电薄膜电热效应器件的制备方法，其特征在于，光刻工艺包括为涂胶、前烘、紫外曝光、显影、冲洗、后烘过程；其中，涂胶即旋涂光刻胶的转速为3000～5000转/分钟；前烘温度为70～85℃，时间10～30分钟；紫外曝光的时间为15～25秒；显影采用AZ1500显影液显影，时间为1～2分钟；冲洗采用电阻为18.2MΩ的纯净水进行；后烘温度为90～120℃，时间为10～20分钟。

4.根据权利要求1所述的测试铁电薄膜电热效应器件的制备方法，其特征在于，铁电薄膜为PZT或BaTiO₃钙钛矿铁电薄膜；铁电薄膜PZT采用溶胶-凝胶法制备，其中PZT前驱体以乙二醇甲醚或乙酰丙酮为溶剂配制成溶液。

5.根据权利要求1所述的测试铁电薄膜电热效应器件的制备方法，其特征在于，LNO的退火方式为分三个阶段进行：第一阶段为200℃温度下退火240s；第二阶段为380℃下退火240s，第三阶段为650℃下退火240s。

6.根据权利要求1所述的测试铁电薄膜电热效应器件的制备方法，其特征在于，采用双离子束溅射方法制备弯曲状的Pt电阻温度传感器时，室温下Pt电阻的值为400～600欧姆。

7.根据权利要求1所述的测试铁电薄膜电热效应器件的制备方法，其特征在于，在制备Pt引脚之前需制备SiO₂介质膜或介质环，其制备方法具体为：首先采用化学气相沉积方法在步骤(3)所得器件表面制备SiO₂介质膜，然后通过光刻和Ar离子刻蚀，得到SiO₂介质膜图形。