[發明專利]一種高k氧化鐿介電薄膜的制備方法及其在薄膜晶體管中的應用

在審

• 申請號: 201610017809.4
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105679680A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 單福凱;宋慧君;劉國俠;劉奧
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: H01L21/34
• 分類號: H01L21/34;H01L21/02
• 代理公司: 北京國智京通知識產權代理有限公司 11501
• 代理人: 孫文彬

1.一種高k氧化鐿介電薄膜的制備方法，其特征在于：所述方 法的具體步驟如下：

(1)、Yb₂O₃前驅體溶液的制備：

將硝酸鐿Yb(NO₃)₃·5H₂O溶于去離子水中，在20-90℃下磁力攪 拌1-24小時形成澄清透明的前驅體溶液，其中Yb₂O₃前驅體溶液濃度 為0.01-0.5mol/L；

(2)、Yb₂O₃薄膜樣品的制備：

采用等離子體清洗方法清洗低阻硅襯底表面，在清洗后的低阻硅 襯底上采用常規的旋涂技術旋涂步驟(1)配制的前驅體溶液，先在 400-600轉/分下勻膠4-8秒，再在3000-6000轉/分下勻膠15-30秒， 旋涂次數為1-3次，每次旋涂厚度5-10nm；將旋涂后的薄膜放到烤 膠臺上100-200℃下進行低溫烘焙，固化實驗樣品；再將烘焙后的 樣品在200-600℃下退火1-3小時，實現脫羥基作用及金屬氧化物 致密化的過程，得到Yb₂O₃薄膜樣品；

(3)、In₂O₃溝道層的制備：

將硝酸銦In(NO₃)₃溶于去離子中，在室溫下攪拌1-24小時形成 澄清透明的濃度為0.01-0.5mol/L的In₂O₃水性溶液；然后在步驟(2) 得到的薄膜樣品表面上利用旋涂技術旋涂In₂O₃水性溶液，先在 400-600轉/分下勻膠4-8秒，再在2000-5000轉/分下勻膠15-30秒， 旋涂次數為1-3次，每次旋涂厚度5-10nm；將旋涂后的薄膜放到 120-150℃烤膠臺進行固化處理后放入馬弗爐中進行200-300℃低 溫退火處理1-5小時，即制備得到In₂O₃溝道層；

(4)、源、漏電極的制備：

利用熱蒸發技術和不銹鋼掩膜版在In₂O₃溝道層上面制備金屬源、 漏電極，即得到基于超薄Yb₂O₃高k介電層的全水性In₂O₃薄膜晶體管。

2.如權利要求1所述的高k氧化鐿介電薄膜的制備方法，其特 征在于：步驟(1)中，所用的去離子水電阻率>18MΩ·cm。

3.如權利要求1所述的高k氧化鐿介電薄膜的制備方法，其特 征在于：步驟(1)中，Yb₂O₃前驅體溶液濃度為0.1mol/L。

4.如權利要求1所述的高k氧化鐿介電薄膜的制備方法，其特 征在于：步驟(2)中，所述的等離子體清洗法采用氧氣或氬氣作為 清洗氣體，其功率為20-60Watt，清洗時間為20-200秒，工作氣體 的通入量為20-50SCCM。

5.如權利要求1所述的高k氧化鐿介電薄膜的制備方法，其特 征在于：步驟(4)中，制備的薄膜晶體管的電極溝道長寬比為1:4-20， 熱蒸發電流為30-50A；制得的源、漏電極為金屬Al，Ti或Ni電極， 電極厚度為50-200nm。

6.如權利要求1-5任一項所述的制備方法制備的高k氧化鐿介 電薄膜在薄膜晶體管中的應用。