[发明专利]高介电常数薄膜-氧化铝叠层结构绝缘薄膜及其制备方法

摘要

本发明提供了一种高介电常数薄膜‑氧化铝叠层结构绝缘薄膜及其制备方法，分别采用溶胶凝胶法来制备高介电常数材料凝胶和氧化铝凝胶，经旋涂工艺，在基底上先后形成高介电常数薄膜和氧化铝薄膜，并且重复上述旋涂过程，制备出多层高介电常数薄膜‑氧化铝叠层结构的绝缘薄膜；本发明中，Al2O3具有较大的禁带宽度，采用叠层结构，实现高介电与宽禁带材料的掺杂，使得Al2O3层起到阻碍了载流子从一层高介电常数薄膜传输至另一层高介电常数薄膜的作用，从而抑制了漏电流；叠层结构中，Al2O3还能提高高介电常数薄膜的热稳定性，有效减少绝缘层结晶带来的缺陷积累和漏电通道等问题；本发明的制备方法简单，设备低廉，成本低，有利于大规模生产。

主权项

1.一种高介电常数薄膜‑氧化铝叠层结构绝缘薄膜的制备方法，其特征在于，包括：a.高介电常数材料前驱体溶胶凝胶的制备：将含有高介电常数元素的溶液溶解于乙二醇甲醚溶液中形成含有高介电常数元素的前驱体溶液，所述高介电常数元素的摩尔浓度不超过0.3M；待含有高介电常数元素的溶液与乙二醇甲醚溶液混合均匀后，加入去离子水，去离子水与高介电常数元素离子的摩尔浓度比不大于5:1；然后，静置；待去离子水与含有高介电常数元素的前驱体溶液混合均匀后，逐滴加入单乙醇胺，单乙醇胺与所述高介电常数元素离子的摩尔浓度比为1:1至3:1，从而得到稳定的含有高介电常数元素的前驱体溶液；对稳定的含有高介电常数元素的前驱体溶液进行搅拌并且置于60～80℃水浴中，保温2～4小时，以形成高介电常数材料前驱体溶胶；经时效处理得到高介电常数材料前驱体凝胶；b.Al2O3前驱体溶胶凝胶的制备：将仲丁醇铝溶解于乙二醇甲醚溶液中，仲丁醇铝的摩尔浓度为0.3M，搅拌并置于40～50℃水浴中，使仲丁醇铝和乙二醇甲醚溶液均匀混合；然后，逐滴加入单乙醇胺，使单乙醇胺与铝离子的摩尔浓度比为1:1至3:1，从而得到Al的前驱体溶液；对Al的前驱体溶液继续搅拌并置于60‑80℃水浴中，保温2～4小时，以形成Al2O3前驱体溶胶；经时效处理得到Al2O3前驱体凝胶；c.提供一基底，采用旋涂工艺将所述高介电常数材料前驱体凝胶旋涂在该基底表面；接着，烘烤旋涂在基底上的高介电常数材料前驱体凝胶，然后，经退火工艺，使基底上的高介电常数材料前驱体凝胶形成高介电常数薄膜；d.采用旋涂工艺将Al2O3前驱体凝胶旋涂在所述高介电常数薄膜表面；接着，烘烤旋涂在高介电常数薄膜表面的Al2O3前驱体凝胶，然后，经退火工艺，使高介电常数薄膜表面的Al2O3前驱体凝胶形成Al2O3薄膜；e.重复c～d，从而在基底上获得高介电常数薄膜‑Al2O3薄膜构成的叠层结构绝缘薄膜。