[发明专利]一种制备ZrO2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和印刷电子技术领域，具体涉及一种制备ZrO₂绝缘层薄膜及叠层结构的方法。所述薄膜由以下步骤制得：(1)将醋酸锆溶于乙二醇中，搅拌老化得到前驱体溶液；所述前驱体溶液中醋酸锆的浓度为0.3～0.6mol/L；(2)在ITO玻璃衬底上旋涂步骤(1)所得的前驱体溶液，然后在300℃退火处理1～2小时，得到氧化锆绝缘层薄膜。再在所得氧化锆绝缘层薄膜上通过磁控溅射镀圆形Al电极，即可得到MIM叠层结构。由于退火中醋酸较容易去除，因此本发明采用醋酸锆作为锆盐可以减少ZrO₂薄膜的缺陷态，从而提高绝缘性能；此外制备过程无需真空环境，成本低，操作简便。

技术领域

本发明属于薄膜晶体管和印刷电子技术领域，具体涉及一种制备ZrO₂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,TFT)是一种三端场效应器件，可以组成显示的驱动电路从而实现平板显示产业大尺寸、超高清和全彩高刷新显示。TFT中绝缘层能起到存储电容和防止信号串扰等作用，其不仅影响TFT器件的转移性能，同时影响稳定性和寿命等。为了进一步降低器件尺寸，同时提高电学性能、降低漏电流和能耗，人们迫切需要找到一种更加合适的高介电材料(即High-k材料)，以作为晶体管的栅介质。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。传统工艺中金属氧化物薄膜的制备依赖于真空制备技术，如气相沉积、磁控溅射等，从而造成制备成本高、加工速度慢且需要复杂的光刻过程。溶液法制备ZrO₂薄膜具备加工成本低、工艺简单、可卷对卷生产等优点，引起了研究者广泛的关注，但是目前基于溶液法制备ZrO₂薄膜主要采用氧氯化锆作为锆盐，由于氯元素在退火过程中比较难去除，因此制备的ZrO₂薄膜具有较多缺陷态，绝缘性能较差。

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制备ZrO₂绝缘层薄膜的方法。

本发明的另一目的在于提供一种制备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：

一种制备ZrO₂绝缘层薄膜的方法，包括如下制备步骤：

(1)将Zr(CH₃COO)₄(醋酸锆)溶于乙二醇中，搅拌老化得到前驱体溶液；所述前驱体溶液中Zr(CH₃COO)₄的浓度为0.3～0.6mol/L；

(2)在ITO玻璃衬底上旋涂步骤(1)所得的前驱体溶液，然后在300℃退火处理1～2小时，得到氧化锆绝缘层薄膜。

优选地，步骤(1)所述搅拌速度为500rpm，老化时间为24小时。

优选地，步骤(2)中所述旋涂的工艺条件为：转速4000～6000rpm，旋涂次数3～5次，旋涂时间30～40s，每次旋涂之间退火温度300℃，时间3～5min。

一种制备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(CH₃COO)₄(醋酸锆)溶于乙二醇中，经过搅拌得到含金属氢氧化物的前驱体。然后通过旋涂工艺铺展湿膜，利用高温退火使湿膜中的金属氢氧化物发生氧化反应形成金属氧化物，实现ZrO₂薄膜的制备。

与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：