[發明專利]一種溶液法制備三元p型金屬氧化物薄膜晶體管的方法

在審

• 申請號: 201710234816.4
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN107017309A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 單福凱;聶生斌;劉奧;朱慧慧;劉國俠
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336;H01L29/10;H01L29/12;H01L29/24
• 代理公司: 青島高曉專利事務所37104
• 代理人: 于正河,孫佳

1.一種溶液法制備三元p型金屬氧化物薄膜晶體管的方法，其特征在于具體工藝步驟為：

(1)清洗襯底：首先選取電阻率為0.0015Ω·cm的低阻硅作為襯底，并依次用丙酮和無水乙醇超聲波清洗襯底各5-15分鐘，用去離子水沖洗3-5次，再用純度為99.99％的氮氣吹干備用；

(2)熱氧化法制備SiO₂柵介電層的制備：接著將厚度為200-800微米的硅片放入管式爐內，800-1200℃條件下退火20-200分鐘，制得均勻致密的SiO₂柵介電層薄膜成品，完成柵介電層薄膜的制備；

(3)采用兩步退火法制備溝道層：然后以乙二醇甲醚作為溶劑，稱量適量純度均大于98％的醋酸銅Cu(COOCH₃)₂和九水硝酸鉻Cr(NO₃)₂·9H₂O加入溶劑中，其中，混合液中金屬陽離子總量為0.01-0.5mol/L，Cu和Cr離子原子比為0到1:5；在20-90℃條件下磁力攪拌1-24小時形成澄清的溶液，完成溝道層前驅體溶液的配制；將配制的溝道層前驅體溶液旋涂在步驟(2)制得的SiO₂柵介電層薄膜成品上，旋涂次數為1-5次，每增加一次旋涂薄膜厚度增加5-20nm，在5000-8000轉/分轉速下勻膠10-35秒，旋涂結束后先將制得的三元p型金屬氧化物半導體薄膜半成品放到烤膠臺上，300-450℃空氣條件下退火15-35分鐘，然后再放到管式爐內，500-900℃氮氣氛圍下退火2-4小時，氮氣純度大于99％，制得CuCrO₂半導體薄膜成品，完成溝道層半導體薄膜的制備；

(4)熱蒸發法制備源、漏電極：最后通過熱蒸發的方式，在步驟(3)制得的溝道層半導體薄膜上用寬長比為1000/100μm的不銹鋼掩膜版制備厚度為80-120nm的金屬Ni作為源、漏電極，制得Ni/CuCrO₂/SiO₂/Si結構的薄膜晶體管，完成三元p型金屬氧化物薄膜晶體管的制備。

2.如權利要求1所述的溶液法制備三元p型金屬氧化物薄膜晶體管的方法，其特征在于采用該方法制得的Ni/CuCrO₂/SiO₂/Si結構的薄膜晶體管，其載流子遷移率為2.03cm²/V s，開關比達到10³以上。

3.如權利要求1所述的溶液法制備三元p型金屬氧化物薄膜晶體管的方法，其特征在于采用該方法制得的三元p型金屬氧化物半導體薄膜的具體工藝步驟為：首先以乙二醇甲醚作為溶劑，稱量適量純度均大于98％的醋酸銅Cu(COOCH₃)₂和九水硝酸鉻Cr(NO₃)₂.9H₂O加入溶劑中，其中，混合液中金屬陽離子總量為0.01-0.5mol/L，Cu和Cr離子原子比為0到1:5；在20-90℃條件下磁力攪拌1-24小時形成澄清的溶液，完成溝道層前驅體溶液的配制；將配制的溝道層前驅體溶液旋涂在SiO₂柵介電層薄膜成品上，旋涂次數為1-5次，每增加一次旋涂薄膜厚度增加5-20nm，在5000-8000轉/分轉速下勻膠10-35秒，旋涂結束后先將制得的三元p型金屬氧化物半導體薄膜半成品放到烤膠臺上，300-450℃空氣條件下退火15-35分鐘，然后再放到管式爐內，500-900℃氮氣氛圍下退火2-4小時，氮氣純度大于99％，制得CuCrO₂半導體薄膜成品，完成三元p型金屬氧化物半導體薄膜的制備。

4.如權利要求3所述的溶液法制備三元p型金屬氧化物薄膜晶體管的方法，其特征在于采用該方法制得的CuCrO₂半導體薄膜能夠用作三元p型金屬氧化物薄膜晶體管的溝道層。