[发明专利]一种基于氧化钪高k介电层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，涉及一种基于氧化钪高k介电层薄膜晶体管的制备方法；先将硝酸钪溶于去离子水中并搅拌形成前驱体溶液后旋凃于清洗过的低阻硅衬底表面，旋涂厚度5-10nm，再将旋涂产生的薄膜烘焙和退火得到Sc₂O₃薄膜样品，然后将硝酸锌和硝酸铟分别溶于去离子中并搅拌形成IZO水性溶液后旋涂于Sc₂O₃薄膜样品表面，再将旋涂后的薄膜样品固化处理后低温退火，得到IZO沟道层；最后采用真空热蒸发法利用不锈钢掩膜版在IZO沟道层上制备金属源、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，可大面积制备高性能薄膜晶体管。

主权项

一种基于氧化钪高k介电层薄膜晶体管的制备方法，其特征在于具体工艺包括以下步骤：(1)、Sc₂O₃前驱体溶液的制备：先将硝酸钪Sc(NO₃)₃·H₂O溶于去离子水中，在20‑90℃下磁力搅拌1‑24小时形成澄清透明的Sc₂O₃前驱体溶液，其中Sc₂O₃前驱体溶液的浓度为0.01‑0.5mol/L；(2)、Sc₂O₃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旋涂技术旋涂步骤(1)配制的Sc₂O₃前驱体溶液，先在400‑600转/分下匀胶4‑8秒，再在3000‑6000转/分下匀胶15‑30秒，旋涂次数为1‑3次，每次旋涂厚度5‑10nm；将旋涂后的薄膜放到烤胶台上控温100‑200℃进行烘焙，得固化薄膜样品；再将烘焙后的固化薄膜样品在控制温度为200‑600℃条件下退火1‑3小时，实现脱羟基作用及金属氧化物致密化，得到Sc₂O₃薄膜样品；(3)、IZO沟道层的制备：将硝酸锌Zn(NO₃)₂和硝酸铟In(NO₃)₃分别溶于去离子中，在室温下搅拌1‑24小时形成澄清透明的浓度为0.01‑0.5mol/L的IZO水性溶液，其中水性溶液中In³⁺:Zn²⁺为1‑9:1；然后在步骤(2)得到的Sc₂O₃薄膜样品表面利用旋涂技术旋涂IZO水性溶液，先在400‑600转/分下匀胶4‑8秒，再在2000‑5000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℃烤胶台进行固化处理后再放入马弗炉中进行200‑300℃低温退火处理1‑5小时，即制备得到IZO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IZO沟道层上面制备金属源、漏电极，即得到基于超薄Sc₂O₃高k介电层的全水性IZO薄膜晶体管；所制备的薄膜晶体管的电极沟道长宽比为1:4‑20，热蒸发电流为30‑50A；制得的源、漏电极为金属Al、Ti或Ni电极，电极厚度为50‑200nm。