[發明專利]氧化鋯絕緣薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201410836235.4
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104599947A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 王東平;謝應濤;方漢鏗
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

技術領域

本發明涉及的是一種半導體器件制備領域的技術，具體是一種應用于TFT(Thin‐Film?Transistor，薄膜晶體管)器件、MIM(metal?insulator?metal，金屬、絕緣層、金屬夾心結構)器件或AMOLED(Active?MatrixOrganic?Light?Emitting?Diode，有源矩陣有機發光二極管)器件的氧化鋯絕緣薄膜及其制備方法。

背景技術

現有絕緣薄膜多采用化學氣相沉積、磁控濺射等真空鍍膜方法，這種生產工藝要求真空條件、特定的靶材及氣體環境，且設備的生產與維護成本較高；也有部分文獻資料采用溶液法制備絕緣薄膜，但大多需要高溫退火，這限制了絕緣薄膜的應用范圍。為解決這一問題，本專利公開了一種溶液法制備絕緣薄膜的方法，該方法用旋涂機將前驅物溶液旋涂到襯底上，然后通過加熱退火或紫外光照射退火的方法制得絕緣薄膜，在大氣環境中即可完成操作，制備工藝溫度低、簡單、可控、成本低，制得的氧化鋯絕緣薄膜性能優良。

經過對現有技術的檢索發現：中國專利文獻號CN102709176A公開(公告)日2012.10.03，公開了一種MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，包括提供襯底；利用次大氣壓化學氣相沉積法在襯底上沉積二氧化硅薄膜；對沉積形成的二氧化硅薄膜進行紫外光照射；取出襯底。但由于利用化學氣相沉積二氧化硅薄膜，需要真空條件，以及特定的靶材與氣體環境，對生產設備要求高。此外，該技術制備的二氧化硅絕緣薄膜，雖經紫外光照射工藝處理降低了氫含量、提高了薄膜密度，但二氧化硅本身的性質仍限制了薄膜的性能。

中國專利文獻號CN104009093A公開(公告)日2014.08.27，公開了一種高k介電層水性氧化銦薄膜晶體管的制備方法，先將乙酰丙酮鋯溶于二甲基甲酰胺中，同時加入與乙酰丙酮鋯等摩爾量的乙醇胺作為穩定劑形成前驅體溶液；再在清洗后的低阻硅襯底上旋涂前驅體溶液得到樣品，將樣品放到高壓汞燈下進行紫外光照處理得到光退火后的樣品；然后將光退火后的樣品進行退火得到薄膜樣品；然后在得到的薄膜樣品表面旋涂In₂O₃水性溶液得到In₂O₃溝道層；最后在In₂O₃溝道層上面制備源、漏電極，即得到薄膜晶體管；但該技術經過紫外光照處理后得到的樣品，還需要進行300℃的加熱退火，這增加了工藝步驟，提高了工藝溫度，限制了工藝的應用范圍。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種氧化鋯絕緣薄膜及其制備方法，采用溶液法制備氧化鋯絕緣薄膜，通過控制旋涂轉速和時間來調節薄膜厚度，然后將旋涂好的樣品經過加熱退火或紫外光照射退火制得氧化鋯薄膜，該工藝制得的薄膜厚度范圍為5～25nm，介電常數范圍為10～23。本發明無需加熱，只需光照處理即可制得性能良好的絕緣薄膜。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種氧化鋯絕緣薄膜的制備方法，通過將乙酰丙酮鋯溶于二甲基甲酰胺中，并添加乙醇胺、油酸作為穩定劑混合制成前驅體溶液，通過將前驅體溶液涂覆在襯底上經退火處理制成氧化鋯絕緣薄膜。

所述的前驅體溶液中：100～500mg乙酰丙酮鋯，1～5mL二甲基酰胺，1～5mL乙醇胺，0.1～1mL油酸。

所述的混合是指：將前驅體溶液充分攪拌，優選在50～80℃下攪拌1～3小時。

所述的涂覆優選但不限于采用旋轉涂覆方式實現，旋涂速度為2000～5000rpm，旋涂時間：30～60秒。

所述的退火處理包括但不限于加熱退火或紫外光照射退火，其中：加熱退火溫度為300～600℃，加熱時間1～3小時；紫外光照退火的波長為200～400nm，光強為30～300mW/cm²，照射時間30～90分鐘。

本發明通過上述方法制備得到的氧化鋯絕緣薄膜，其厚度范圍為5～25nm，介電常數范圍為10～23。

本發明涉及上述氧化鋯絕緣薄膜的應用，將其用于制備MIM或TFT器件，也可用于制備AMOLED中的介質層。

技術效果