[发明专利]一种高K值氧化锆钛复合绝缘层薄膜及其晶体管制备方法

说明书

本发明涉及一种高K值氧化锆钛复合绝缘层薄膜及其晶体管制备方法，属于晶体管技术领域。该方法包括以下步骤：S1：乙酰丙酮锆溶解于二甲基甲酰胺DMF中，浓度为0.1～0.5摩尔/升；然后加入一定体积的二乙醇胺；最后加热搅拌形成透明澄清的氧化锆前驱体溶液；S2：将钛酸四丁酯或者钛酸异丙酯与上述氧化锆前驱体溶液按一定体积比混合；最后搅拌形成透明澄清的混合氧化锆钛ZrTiOx前驱体溶液；S3：将不同体积比的ZrTiOx前驱体溶液通过旋涂或打印方式涂覆于基板上，然后通过紫外光照射，形成ZrTiOx绝缘层薄膜。S4：基于上述ZrTiOx薄膜作为薄膜晶体管的绝缘层，实现不同结构和类型的薄膜晶体管的制备。

技术领域

本发明属于晶体管技术领域，涉及一种高K值氧化锆钛复合绝缘层薄膜及其晶体管制备方法。

背景技术

现阶段薄膜晶体管一般以二氧化硅或有机材料为绝缘层，其绝缘层介电常数均较低，器件的工作电压较高(30V)，而在实际应用中希望薄膜晶体管的工作电压在10V以内，因为较高的工作电压会增加驱动电路设计难度和器件功耗，这在很大程度上限制了其应用场景。针对于此，高介电常数材料作为薄膜晶体管的绝缘层是一个被广受关注的解决方案，因为其单位面积电容更大，可以极大地降低薄膜晶体管的工作电压，更便于其实际应用。同时可溶液法具有低成本、易于制备等诸多优点，使其正在逐渐代替传统的真空制备技术，因此采用溶液法制备具有高K值的绝缘层正在成为该领域的研究热点。基于此，本案提出一种基于溶液法制备具有高K值的非晶态ZrTiOx绝缘层薄膜的方法，及其低功耗薄膜晶体管制备方法，以期实现大面积、低成本制备。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高K值氧化锆钛复合绝缘层薄膜及其晶体管制备方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高K值氧化锆钛复合绝缘层薄膜的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1：乙酰丙酮锆溶解于二甲基甲酰胺DMF中，浓度为0.1～0.5摩尔/升；然后加入一定体积的二乙醇胺，其中体积比乙醇胺：DMF＝1:3～1:6；最后加热搅拌形成透明澄清的氧化锆前驱体溶液；

S2：将钛酸四丁酯或者钛酸异丙酯与上述氧化锆前驱体溶液按一定体积比混合，范围为0％x≤30％；最后搅拌形成透明澄清的混合氧化锆钛前驱体溶液；

S3：将不同体积比的ZrTiOx前驱体溶液通过旋涂或者打印方式涂覆于基板上，然后通过365nm紫外光照射0.5～2小时，形成具有高K值的、低漏电特性的ZrTiOx绝缘层薄膜。

可选的，所述制备方法具体为：

(1)先将488mg的乙酰丙酮锆溶解于2.8ml的二甲基甲酰胺DMF中，然后再加入0.5ml的二乙醇胺，形成氧化锆前驱体溶液；为加速溶解，将上述混合溶液70℃加热搅拌3小时，并过滤后备用；

(2)为更好的溶解，将上述氧化锆前驱体溶液70℃加热并磁力搅拌3小时，并过滤后备用；

(3)接着取1ml上述氧化锆前驱体溶液，为对比不同浓度下薄膜性能，添加100ul、200ul、300ul钛酸四丁酯溶液，比例分别用10％、20％、30％表示，形成不同浓度的混合氧化锆钛前驱体溶液；

(4)为使上述氧化锆钛前驱体溶液得到充分溶解，在室温条件下磁力搅拌20分钟，并过滤后备用；

(5)将不同浓度的混合氧化锆钛前驱体溶液旋涂于已清洗的硅片或者玻璃基板上，得到约30～100纳米后的ZrTiOx薄膜，然后在空气环境下，通过365nm紫外光照射0.5～2小时，形成具有高K值的ZrTiOx绝缘层薄膜，完成薄膜制备。

可选的，该方法包括以下步骤：

底栅顶接触BG-TC结构的氧化物薄膜晶体管具体制备步骤如下：