[发明专利]介电薄膜用组合物、使用其的金属氧化物介电薄膜及制法

说明书

相关申请的交叉引用

该非临时申请根据35 U.S.C.§119要求向韩国知识产权局(KIPO)于2006年9月30日递交的韩国专利申请No.10-2006-0096650和2007年5月17日递交的韩国专利申请No.10-2007-0048233的优先权，其全部内容在此引入作为参考。

技术领域

总的来说，本发明涉及一种介电薄膜用组合物，且具体地说，涉及一种包含金属氧化物的介电薄膜、和涉及其制备方法。尤其是，本发明涉及一种能够经受低温制造工艺且具有高介电常数(高k)的介电薄膜用组合物。还提供了一种包含该介电薄膜的晶体管器件，和包含该晶体管器件，从而具有优异的电性能(如，低操作电压和高电荷迁移率)的电子器件。

背景技术

在平板显示器件，如，液晶显示器(“LCD”)或电致发光显示器(ELD)中，薄膜晶体管(“TFT”)用作用于控制像素操作的转换器件和用作用于驱动像素的驱动器件。另外，TFT也被考虑到应用于诸如智能卡、或用于存货标签的塑料片的器件。

TFT包含由具有高k值的材料组成的栅绝缘膜。具有高k的这些介电薄膜通过真空沉积工艺(如，化学气相沉积(“CVD”)和原子层沉积(“ALD”))或通过使用水解溶胶-凝胶技术的溶液工艺而制备。但因为真空沉积工艺在高温和高真空条件下进行，因而，它采用昂贵的设备。因此，真空沉积的成本非常高。因此，可选的方法已被研究其用于生产具有高k值的介电薄膜的能力。例如，在过去几年中，溶液工艺(如，低成本的水解溶胶-凝胶工艺)已受到明显关注。

水解溶胶-凝胶工艺是一种用于在溶液中水解金属烷氧基化合物(metalalkoxide)或金属盐以生成溶胶，随后该溶胶通过缩合而胶凝的技术。溶胶-凝胶工艺分三个步骤进行：水解、产生醇的缩合、和产生水的缩合。在产生水的缩合步骤过程中，具有羟基的氧化物被转化成最终的氧化物。该转化过程在约400至约500℃的高温下进行。在大于或等于400℃的温度下进行的该高温工艺具有造成变形和损害常用基材的不期望的副作用。

发明内容

在一个实施方案中，本发明提供一种能够经受低温制造工艺且具有高k值的介电薄膜用组合物。

在另一实施方案中，本发明提供一种使用该组合物形成的金属氧化物介电薄膜、及其制备方法。

在另一实施方案中，本发明提供一种包含该金属氧化物介电薄膜的晶体管器件、和进一步包含该晶体管器件，从而具有优异的电性能(如，低操作电压和高电荷迁移率)的电子器件。

按照一个方面，本发明提供了一种介电薄膜用组合物，包含：作为金属氧化物前体的以下式1表示的金属卤化物；选自金属烷氧基化合物和醚化合物的一种或多种；和有机溶剂：

[式1]

M_aX_b

其中在式1中，M是1-14族的金属；X是卤素元素；a是1-3的整数；且b是1-10的整数。

按照另一方面，本发明提供了一种制备金属氧化物介电薄膜的方法，包括：(a)通过将式1表示的金属卤化物、和选自金属烷氧基化合物和醚化合物的一种或多种溶解在有机溶剂中而制备金属氧化物前体溶液，(b)将金属氧化物前体溶液涂覆到基材的表面上，和(c)热处理该基材。

按照另一方面，本发明提供一种使用上述制备方法而得到的金属氧化物介电薄膜。

按照另一方面，本发明提供一种包含该金属氧化物介电薄膜的晶体管器件。

按照进一步的方面，本发明提供包含该晶体管器件的电子器件。

附图说明

本发明的以上和/或其它方面和优点根据以下的详细描述并结合附图而变得明晰和更容易理解，其中：

图1是说明顶接触型TFT的示例性示意横截面视图；

图2是说明底接触型TFT的示例性示意横截面视图；

图3是说明实施例7的顶接触型TFT的示意横截面视图；

图4是说明实施例8的顶接触型TFT的示意横截面视图；

图5是说明实施例3至6的介电薄膜组合物的分析结果的图；

图6是说明用于测量实验实施例2的介电薄膜电性能的器件的示意横截面视图；

图7是说明测量图6所描绘的器件的电性能而得到的结果的图；

图8a和8b是说明分别测量实施例6和对比例1的TFT的电性能而得到的结果的图；和

图9a和9b是说明测量实施例8的TFT的电性能而得到的结果的图。

具体实施方式

以下，各种实施方案根据附图进行更详细描述。