[发明专利]一种多元醇还原技术制备p型氧化物薄膜材料的方法

摘要

本发明公开了一种多元醇还原技术制备p型氧化物薄膜材料的方法，首先制备CuO和NiO前驱体溶液；清洗带有SiO2薄膜层的衬底采用常规的旋涂技术旋涂前驱体溶液，经过旋涂、烘焙、固化、退火得到CuO和NiO沟道层薄膜；利用常规的真空热蒸发法利用不锈钢掩膜版在CuO和NiO沟道层薄膜上制备金属源、漏电极；将硝酸铝形成的AlOx前驱体溶液旋涂硅衬底表面，固化、热退火处理得到AlOx高k介电薄膜；在AlOx高k介电薄膜表面利用旋涂技术制备NiO薄膜；利用真空热蒸发技术和不锈钢掩膜版在NiO沟道层薄膜上制备金属源、漏电极。本发明的有益效果是有效降低了器件能耗；制作成本进一步降低。

主权项

一种多元醇还原技术制备p型氧化物薄膜材料的方法，其特征在于：(1)、CuO和NiO前驱体溶液的制备：将硝酸铜Cu(NO₃)₂.H₂O和硝酸镍Ni(NO₃)₂.H₂O分别溶于去离子水和甘油的混合溶液中，其中去离子水和甘油的体积比为1:1‑9:1，在20‑90℃下磁力搅拌1‑24h形成澄清透明的前驱体溶液，其中硝酸铜和硝酸镍浓度均为0.01‑0.5M；(2)、CuO和NiO薄膜样品的制备：采用等离子体清洗方法清洗带有SiO₂薄膜层的衬底表面以增加衬底亲水性，其中SiO₂薄膜层的厚度为100‑300nm。在清洗后的衬底上采用常规的旋涂技术旋涂前驱体溶液，先在400‑600转/分下匀胶4‑8s，再在3000‑6000转/分下匀胶15‑30s，旋涂次数为1‑3次，每次旋涂厚度5‑20nm；将旋涂后的SiO₂薄膜层放到烤胶台上进行低温100‑200℃烘焙2‑4h，固化实验样品；再将烘焙后的样品在不同温度下退火1‑3h，实现金属氧化物致密化的过程，得到CuO和NiO沟道层薄膜；(3)、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CuO和NiO沟道层薄膜上制备金属源、漏电极，即得到基于SiO₂介电层的CuO和NiO薄膜晶体管；(4)、水性AlO_x高k介电层的制备：将硝酸铝Al(NO₃)₃.H₂O溶于去离子水中，在室温下搅拌1‑24h形成澄清透明的的AlO_x前驱体溶液，其中AlO_x前驱体溶液浓度为0.01‑0.5M；在等离子水清洗后的低阻硅衬底表面利用旋涂技术旋涂AlO_x前驱体溶液，先在400‑600转/分下匀胶4‑8s，再在3000‑6000转/分下匀胶15‑30s，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120‑170℃烤胶台进行固化处理后放入马弗炉中进行200‑500℃热退火处理1‑5h，即制备得到AlO_x高k介电薄膜；(5)、基于AlO_x高k介电层的p型TFT器件的制备：在AlO_x高k介电薄膜表面利用旋涂技术制备NiO薄膜，其中硝酸镍前驱体溶液浓度为0.1M；先在500转/分下匀胶5s，再在5000转/分下匀胶20s，旋涂次数为1次，将旋涂后的样品放到烤胶台上200℃烘焙2h，固化实验样品；再将烘焙后的样品在300℃下退火2h，实现金属氧化物致密化的过程，得到NiO沟道层薄膜；利用真空热蒸发技术和不锈钢掩膜版在NiO沟道层薄膜上制备金属源、漏电极，即得到基于AlO_x高k介电层的NiO薄膜晶体管。