[发明专利]一种高k氧化镱介电薄膜的制备方法及其在薄膜晶体管中的应用

摘要

本发明公开了一种高k氧化镱介电薄膜的制备方法及其在薄膜晶体管中的应用，本发明结合水性氧化铟(In₂O₃)半导体沟道层制备全水性薄膜晶体管(TFT)。选用低阻硅作为基底和栅电极，分别采用“水性溶胶”方法、热退火相结合的方式制备超薄Yb₂O₃(<20nm)栅介电层，以高迁移率、高透过率In₂O₃作为半导体沟道层，制备高性能、低能耗的TFT器件。本发明的制备方法具有低成本，工艺简单，原理可靠，产品性能好，制备环境友好，应用前景广阔的优点，为大面积制备高性能的薄膜晶体管提供可行性方案。

主权项

一种高k氧化镱介电薄膜的制备方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：(1)、Yb₂O₃前驱体溶液的制备：将硝酸镱Yb(NO₃)₃·5H₂O溶于去离子水中，在20‑90℃下磁力搅拌1‑24小时形成澄清透明的前驱体溶液，其中Yb₂O₃前驱体溶液浓度为0.01‑0.5mol/L；(2)、Yb₂O₃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旋涂技术旋涂步骤(1)配制的前驱体溶液，先在400‑600转/分下匀胶4‑8秒，再在3000‑6000转/分下匀胶15‑30秒，旋涂次数为1‑3次，每次旋涂厚度5‑10nm；将旋涂后的薄膜放到烤胶台上100‑200℃下进行低温烘焙，固化实验样品；再将烘焙后的样品在200‑600℃下退火1‑3小时，实现脱羟基作用及金属氧化物致密化的过程，得到Yb₂O₃薄膜样品；(3)、In₂O₃沟道层的制备：将硝酸铟In(NO₃)₃溶于去离子中，在室温下搅拌1‑24小时形成澄清透明的浓度为0.01‑0.5mol/L的In₂O₃水性溶液；然后在步骤(2)得到的薄膜样品表面上利用旋涂技术旋涂In₂O₃水性溶液，先在400‑600转/分下匀胶4‑8秒，再在2000‑5000转/分下匀胶15‑30秒，旋涂次数为1‑3次，每次旋涂厚度5‑10nm；将旋涂后的薄膜放到120‑150℃烤胶台进行固化处理后放入马弗炉中进行200‑300℃低温退火处理1‑5小时，即制备得到In₂O₃沟道层；(4)、源、漏电极的制备：利用热蒸发技术和不锈钢掩膜版在In₂O₃沟道层上面制备金属源、漏电极，即得到基于超薄Yb₂O₃高k介电层的全水性In₂O₃薄膜晶体管。