[发明专利]一种平整阻挡型TFT阳极氧化铝绝缘层的制备方法

说明书

本发明属于纳米结构材料领域，具体提供一种平整阻挡型TFT阳极氧化铝绝缘层的制备方法，本发明在磁控溅射镀完铝膜后，直接在真空条件下进行了二次溅射，在纯铝的表面继续镀了一层很薄的氮化镁、硫化镁、氧化镁、氧化钙、过氧化钙、氮化钙或硫化钙薄膜，有效防止了刚镀好的纯铝表面与空气接触迅速形成非晶态天然氧化铝薄膜；并且，二次溅射镀好的氮化镁、硫化镁、氧化镁、氧化钙、过氧化钙、氮化钙或硫化钙薄膜，接触弱酸性电解液后，水解反应生成微量溶解于弱酸性电解液的碱性物质，不会影响后续铝的阳极氧化过程；本发明既能够得到高度平整的阻挡型阳极氧化铝薄膜，又能够避免阳极氧化过程中铝膜瞬间脱落的风险，且工艺简单、成本低。

技术领域

本发明属于纳米结构材料领域，具体涉及一种阻挡型TFT阳极氧化铝绝缘层的制备方法。

背景技术

铝是比较活泼的金属，在空气中只需几秒钟就可以自然形成一层氧化膜，这层氧化膜是非晶态的，薄而多孔，机械强度低，无法满足高精度半导体材料和薄膜晶体管(TFT)绝缘层应用的要求。为了取得优良的平整性、抗腐蚀性和一些机械上需要的特性，可以人为地制造氧化铝膜，而人工制造氧化膜所采用的最广泛方法就是电化学氧化—阳极氧化。

一般来说，薄膜晶体管(TFT)由源漏电极、有源层、栅绝缘层、栅电极组成，典型的底栅交错型TFT结构如图1所示；TFT的载流子在有源层和绝缘层的接触面附近移动，因此，绝缘层会对TFT的特性产生重要影响，采用阳极氧化法制备氧化铝薄膜作为TFT的绝缘层是近几年来研究的热点。

阳极氧化过程中使用的电解液不同，膜表面的物理形态不同，可以分别形成阻挡型和多孔型的薄膜；在接近中性(pH值为5-7)的弱酸性电解液中(硼酸溶液、硼酸铵溶液、酒石酸铵溶液等)，或者某些有机酸中(柠檬酸、苹果酸和乙二醇)，进行铝阳极氧化时，形成阻挡型的氧化铝膜；而在强酸性(pH<4)的电解质(硫酸、草酸、铬酸、磷酸)中进行阳极氧化时，形成多孔型氧化铝膜。在TFT阳极氧化铝绝缘层的制备上，采用的是阻挡型的氧化铝薄膜，但是在阳极氧化步骤之前，铝往往会在空气中形成天然氧化膜，这种氧化膜是多孔型、非晶态的薄膜，与TFT绝缘层实际需要的绝缘层特性不一致。

目前，对铝的天然氧化膜的处理方法不多，在多孔型氧化铝薄膜的制备中已经有的方法是对铝进行预处理，例如公开号为CN105734662A中提到的方法：将清水水洗后的纯铝置于60℃的碱溶液中30s，从而去除纯铝表面天然的薄氧化物层，所述碱溶液为每升含有20g氢氧化钠的水溶液；再接着，将纯铝取出并再次用清水水洗，并置于体积百分比为25％的稀硝酸溶液中浸渍30s；最后，将纯铝取出并用去离子水超声清洗5min；再将预处理后的纯铝作为阳极且与作为阴极的铂电极一起放入电化学抛光溶液中。该方法的缺点在于：(1)对铝片的预处理过程难以精细控制，不适用于制备阻挡型氧化铝薄膜的半导体工艺，如TFT的制备工艺；(2)铝在空气中氧化的时间极为短暂，上述实验过程中铝的天然氧化膜在碱性溶液中溶解后，在空气中很容易再次氧化，重新形成氧化膜。

另外，传统的阻挡型阳极氧化铝薄膜的制备工艺中，将已经镀好的铝膜放置在电解液中，并加上电压之后，若电压不稳定，铝膜容易产生脱落现象，严重影响氧化铝的阳极氧化过程，进而影响最终制备的TFT的性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术缺陷，提供一种平整阻挡型TFT阳极氧化铝绝缘层的制备方法，本发明基于TFT绝缘层制备工艺，提供一种简单有效的防止铝薄膜生成天然氧化层的方法，同时保证铝膜在氧化过程中不脱落，从而制备出一种平整、稳定性好、工艺流程简单、可投入工业生产的阻挡型TFT阳极氧化铝绝缘层。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种平整阻挡型TFT阳极氧化铝绝缘层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：