[发明专利]一种溶液法制备氧化锆绝缘层薄膜及叠层结构的方法

说明书

本发明属于薄膜晶体管技术领域，公开了一种溶液法制备氧化锆绝缘层薄膜及叠层结构的方法。将Zr(NO₃)₄·5H₂O溶于乙二醇单甲醚中，搅拌老化得到前驱体溶液；在ITO玻璃衬底上旋涂所得的前驱体溶液，然后在200℃退火处理1～2h，得到氧化锆绝缘层薄膜。在所得氧化锆绝缘层薄膜上通过磁控溅射镀圆形Al电极，得到MIM叠层结构。本发明通过Zr(NO₃)₄·5H₂O得到含硝酸基ZrO₂绝缘层的前驱体溶液，可以在较低退火温度下去除湿膜中的有机杂质，对衬底的耐温要求较低，同时避免传统低温工艺中所需的紫外光处理，降低退火工艺的复杂度。

技术领域

本发明属于薄膜晶体管技术领域，具体涉及一种溶液法制备氧化锆绝缘层薄膜及叠层结构的方法。

背景技术

薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)，是一种用途广泛的半导体器件，其最重要的用途是在显示器中用于驱动液晶排列变化、以及驱动OLED像素发光。TFT中绝缘层能起到存储电容和防止信号串扰等作用，既影响TFT器件的转移性能，同时影响其稳定性和寿命。ZrO₂有高的相对介电常数(～27)、较宽的禁带(7.8eV)，是一种常用的介质层材料。采用溶液法制备ZrO₂绝缘薄膜的过程中，常常需要较高(>350℃)的退火温度来去除湿膜中的有机杂质等，而如此高的退火温度使得ZrO₂绝缘薄膜难以与柔性衬底(耐温～200℃)结合，不利于实现柔性显示。为了解决这个问题，目前主流的方法是，通过紫外光照射旋涂的湿膜，从而降低所需的退火温度。但这种方式需要复杂的退火工艺和退火设备，同时不利于大面积处理。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种溶液法制备ZrO₂绝缘层薄膜的方法。

本发明的再一目的在于提供一种溶液法制备ZrO₂绝缘层薄膜叠层结构的方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种溶液法制备ZrO₂绝缘层薄膜的方法，包括如下制备步骤：

(1)将Zr(NO₃)₄·5H₂O(五水合硝酸锆)溶于乙二醇单甲醚(2-MOE)中，搅拌老化得到前驱体溶液；

(2)在ITO玻璃衬底上旋涂步骤(1)所得的前驱体溶液，然后在200℃退火处理1～2h，得到氧化锆绝缘层薄膜。

优选地，步骤(1)中所述前驱体溶液中Zr(NO₃)₄·5H₂O的浓度为0.3～0.6mol/L。

优选地，步骤(2)中所述旋涂的工艺条件为：转速4000～6000rpm，匀胶次数3～5次，匀胶时间30～40s，每次匀胶之间退火温度200℃，时间3～5min。

一种溶液法制备ZrO₂绝缘层薄膜叠层结构的方法，在所得氧化锆绝缘层薄膜上通过磁控溅射镀圆形Al电极，得到MIM(ITO/ZrO₂/Al)叠层结构。

本发明的原理为：将Zr(NO₃)₄·5H₂O(五水合硝酸锆)溶于乙二醇单甲醚中可以得到含硝酸基的前驱体，在湿膜退火的过程中，由于去除硝酸基所需的温度较低，从而可以在较低温度下去除杂质，实现ZrO₂薄膜的低温制备。

与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：