[发明专利]一种高k介电层水性氧化铟薄膜晶体管的制备方法

权利要求书

1.一种高k介电层水性氧化铟薄膜晶体管的制备方法，其特征在于具体包括以下工艺步骤：

(1)、前驱体溶液的制备：将乙酰丙酮锆Zr(C₅H₇O₂)₄溶于二甲基甲酰胺中，同时加入与乙酰丙酮锆等摩尔量的乙醇胺作为稳定剂，在20-100℃下磁力搅拌1-24小时形成澄清透明的前驱体溶液，其中氧化锆前驱体溶液浓度为0.01-0.5M，锆Zr⁴⁺的摩尔含量为0.01-0.9；乙醇胺与二甲基甲酰胺的体积比为1:1-10；

(2)、薄膜样品的制备：采用等离子体清洗方法清洗低阻硅衬底表面，在清洗后的低阻硅衬底上采用常规的溶胶-凝胶技术旋涂步骤(1)配制的前驱体溶液得到样品，旋涂结束后，将样品放到高压汞灯下进行紫外光照处理得到光退火后的样品，实现样品的光解和固化；再将光退火后的样品进行300℃低温退火1-3小时，避免半导体沟道层低温退火过程带来的层间互溶现象，得到薄膜样品；

(3)、In₂O₃沟道层的制备：将硝酸铟In(NO₃)₃溶于蒸馏水中，在室温下搅拌1-24小时形成澄清透明的浓度为0.1-0.3mol/L的In₂O₃水性溶液；然后在步骤(2)得到的薄膜样品表面利用溶胶-凝胶技术采用市售的匀胶机旋涂In₂O₃水性溶液，先在400-600转/分下匀胶4-8秒，再在2000-4000转/分下匀胶15-30秒，旋涂次数为1-3次，每次旋涂厚度5-10nm；将旋涂后的薄膜样品放到120-150℃烤焦台进行固化处理后放入马弗炉中进行200-300℃低温退火处理1-3小时，制得In₂O₃厚度为5-30nm的In₂O₃薄膜，即制备得到In₂O₃沟道层；

(4)、源、漏电极的制备：利用常规的真空热蒸发法利用不锈钢掩膜版在In₂O₃沟道层上面制备源、漏电极，即得到基于超薄ZrO_x高k介电层的水性In₂O₃薄膜晶体管。

2.根据权利要求1所述的高k介电层水性氧化铟薄膜晶体管的制备方法，其特征在于步骤(2)中涉及的等离子体清洗法采用氧气或氩气作为清洗气体，其功率为20-60Watt，清洗时间为20-200s，工作气体的通入量为20-50SCCM；在制备薄膜样品时用匀胶机旋涂，先在400-600转/分下匀胶4-8秒，再在3000-6000转/分下匀胶15-25秒；旋涂次数为1-5次，每次旋涂的薄膜厚度为4-8nm；高压汞灯的功率为1-2KW，紫外光的主波长为365nm，光照时间为20-40分钟，高压汞灯光源距离样品表面5-100cm。

3.根据权利要求1所述的高k介电层水性氧化铟薄膜晶体管的制备方法，其特征在于步骤(4)制备的薄膜晶体管的电极沟道长宽比为1:4-20，热蒸发电流为30-50A；制得的源、漏电极为金属Al或Au电极，电极厚度为50-200nm。