一种高k介电层水性氧化铟薄膜晶体管的制备方法

摘要

本发明属于半导体薄膜晶体管制备技术领域，涉及一种高k介电层水性氧化铟薄膜晶体管的制备方法，先将乙酰丙酮锆溶于二甲基甲酰胺中，同时加入与乙酰丙酮锆等摩尔量的乙醇胺作为稳定剂形成前驱体溶液；再在清洗后的低阻硅衬底上旋涂前驱体溶液得到样品，将样品放到高压汞灯下进行紫外光照处理得到光退火后的样品；然后将光退火后的样品进行退火得到薄膜样品；然后在得到的薄膜样品表面旋涂In₂O₃水性溶液得到In₂O₃沟道层；最后在In₂O₃沟道层上面制备源、漏电极，即得到薄膜晶体管；其总体实施方案成本低，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，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介电层水性氧化铟薄膜晶体管的制备方法，其特征在于具体包括以下工艺步骤：(1)、前驱体溶液的制备：将乙酰丙酮锆Zr(C₅H₇O₂)₄溶于二甲基甲酰胺中，同时加入与乙酰丙酮锆等摩尔量的乙醇胺作为稳定剂，在20‑100℃下磁力搅拌1‑24小时形成澄清透明的前驱体溶液，其中氧化锆前驱体溶液浓度为0.01‑0.5M，锆Zr⁴⁺的摩尔含量为0.01‑0.9；乙醇胺与二甲基甲酰胺的体积比为1:1‑10；(2)、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溶胶‑凝胶技术旋涂步骤(1)配制的前驱体溶液得到样品，旋涂结束后，将样品放到高压汞灯下进行紫外光照处理得到光退火后的样品，实现样品的光解和固化；再将光退火后的样品进行300℃低温退火1‑3小时，避免半导体沟道层低温退火过程带来的层间互溶现象，得到薄膜样品；(3)、In₂O₃沟道层的制备：将硝酸铟In(NO₃)₃溶于蒸馏水中，在室温下搅拌1‑24小时形成澄清透明的浓度为0.1‑0.3mol/L的In₂O₃水性溶液；然后在步骤(2)得到的薄膜样品表面利用溶胶‑凝胶技术采用市售的匀胶机旋涂In₂O₃水性溶液，先在400‑600转/分下匀胶4‑8秒，再在2000‑4000转/分下匀胶15‑30秒，旋涂次数为1‑3次，每次旋涂厚度5‑10nm；将旋涂后的薄膜样品放到120‑150℃烤焦台进行固化处理后放入马弗炉中进行200‑300℃低温退火处理1‑3小时，制得In₂O₃厚度为5‑30nm的In₂O₃薄膜，即制备得到In₂O₃沟道层；(4)、源、漏电极的制备：利用常规的真空热蒸发法利用不锈钢掩膜版在In₂O₃沟道层上面制备源、漏电极，即得到基于超薄ZrO_x高k介电层的水性In₂O₃薄膜晶体管。