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      氧化鋯絕緣薄膜及其制備方法

      文檔序號(hào):8283733閱讀:610來源:國(guó)知局
      氧化鋯絕緣薄膜及其制備方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及的是一種半導(dǎo)體器件制備領(lǐng)域的技術(shù),具體是一種應(yīng)用于TFT(Thin -Film Transistor,薄膜晶體管)器件、MIM(metal insulator metal,金屬、絕緣層、金屬夾心結(jié)構(gòu))器件或 AMOLED (Active MatrixOrganic Light Emitting D1de,有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管)器件的氧化鋯絕緣薄膜及其制備方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002]現(xiàn)有絕緣薄膜多采用化學(xué)氣相沉積、磁控濺射等真空鍍膜方法,這種生產(chǎn)工藝要求真空條件、特定的靶材及氣體環(huán)境,且設(shè)備的生產(chǎn)與維護(hù)成本較高;也有部分文獻(xiàn)資料采用溶液法制備絕緣薄膜,但大多需要高溫退火,這限制了絕緣薄膜的應(yīng)用范圍。為解決這一問題,本專利公開了一種溶液法制備絕緣薄膜的方法,該方法用旋涂機(jī)將前驅(qū)物溶液旋涂到襯底上,然后通過加熱退火或紫外光照射退火的方法制得絕緣薄膜,在大氣環(huán)境中即可完成操作,制備工藝溫度低、簡(jiǎn)單、可控、成本低,制得的氧化鋯絕緣薄膜性能優(yōu)良。
      [0003]經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn):中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN102709176A公開(公告)日2012.10.03,公開了一種MM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法,包括提供襯底;利用次大氣壓化學(xué)氣相沉積法在襯底上沉積二氧化硅薄膜;對(duì)沉積形成的二氧化硅薄膜進(jìn)行紫外光照射;取出襯底。但由于利用化學(xué)氣相沉積二氧化硅薄膜,需要真空條件,以及特定的靶材與氣體環(huán)境,對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求高。此外,該技術(shù)制備的二氧化硅絕緣薄膜,雖經(jīng)紫外光照射工藝處理降低了氫含量、提高了薄膜密度,但二氧化硅本身的性質(zhì)仍限制了薄膜的性能。
      [0004]中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN104009093A公開(公告)日2014.08.27,公開了一種高k介電層水性氧化銦薄膜晶體管的制備方法,先將乙酰丙酮鋯溶于二甲基甲酰胺中,同時(shí)加入與乙酰丙酮鋯等摩爾量的乙醇胺作為穩(wěn)定劑形成前驅(qū)體溶液;再在清洗后的低阻硅襯底上旋涂前驅(qū)體溶液得到樣品,將樣品放到高壓汞燈下進(jìn)行紫外光照處理得到光退火后的樣品;然后將光退火后的樣品進(jìn)行退火得到薄膜樣品;然后在得到的薄膜樣品表面旋涂In2O3水性溶液得到In2O3溝道層;最后在In 203溝道層上面制備源、漏電極,即得到薄膜晶體管;但該技術(shù)經(jīng)過紫外光照處理后得到的樣品,還需要進(jìn)行300°C的加熱退火,這增加了工藝步驟,提高了工藝溫度,限制了工藝的應(yīng)用范圍。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足,提出一種氧化鋯絕緣薄膜及其制備方法,采用溶液法制備氧化鋯絕緣薄膜,通過控制旋涂轉(zhuǎn)速和時(shí)間來調(diào)節(jié)薄膜厚度,然后將旋涂好的樣品經(jīng)過加熱退火或紫外光照射退火制得氧化鋯薄膜,該工藝制得的薄膜厚度范圍為5?25nm,介電常數(shù)范圍為10?23。本發(fā)明無需加熱,只需光照處理即可制得性能良好的絕緣薄膜。
      [0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
      [0007]本發(fā)明涉及一種氧化鋯絕緣薄膜的制備方法,通過將乙酰丙酮鋯溶于二甲基甲酰胺中,并添加乙醇胺、油酸作為穩(wěn)定劑混合制成前驅(qū)體溶液,通過將前驅(qū)體溶液涂覆在襯底上經(jīng)退火處理制成氧化鋯絕緣薄膜。
      [0008]所述的前驅(qū)體溶液中:100?500mg乙酰丙酮錯(cuò),I?5mL 二甲基酰胺,I?5mL乙酉享胺,0.1?ImL油酸。
      [0009]所述的混合是指:將前驅(qū)體溶液充分?jǐn)嚢?,?yōu)選在50?80°C下攪拌I?3小時(shí)。
      [0010]所述的涂覆優(yōu)選但不限于采用旋轉(zhuǎn)涂覆方式實(shí)現(xiàn),旋涂速度為2000?5000rpm,旋涂時(shí)間:30?60秒。
      [0011]所述的退火處理包括但不限于加熱退火或紫外光照射退火,其中:加熱退火溫度為300?600°C,加熱時(shí)間I?3小時(shí);紫外光照退火的波長(zhǎng)為200?400nm,光強(qiáng)為30?300mW/cm2,照射時(shí)間30?90分鐘。
      [0012]本發(fā)明通過上述方法制備得到的氧化鋯絕緣薄膜,其厚度范圍為5?25nm,介電常數(shù)范圍為10?23。
      [0013]本發(fā)明涉及上述氧化鋯絕緣薄膜的應(yīng)用,將其用于制備MM或TFT器件,也可用于制備AMOLED中的介質(zhì)層。
      技術(shù)效果
      [0014]與傳統(tǒng)的二氧化硅絕緣薄膜,氧化鋯絕緣薄膜有更好的絕緣性能,一般二氧化硅絕緣層在lMV/cm下漏電流約為IE -7A/cm2,4MV/cm下漏電流約為IE _5A/cm2,而采取本發(fā)明制作的氧化鋯絕緣薄膜在lMV/cm下漏電流小于IE -9A/cm2,4MV/cm下漏電流小于IE -8A/
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      cm ο
      【附圖說明】
      [0015]圖1和圖2為本發(fā)明氧化鋯薄膜AFM圖。
      [0016]圖3為實(shí)施例中漏電流檢測(cè)示意圖。
      [0017]圖4為實(shí)施例中XPS分析圖譜。
      【具體實(shí)施方式】
      [0018]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明,本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施,給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程,但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
      實(shí)施例1
      [0019]本實(shí)施例采用以下操作步驟:
      [0020]I)將乙酰丙酮鋯溶于二甲基甲酰胺中,并添加乙醇胺、油酸作為穩(wěn)定劑混合制成前驅(qū)體溶液;
      [0021]2)將I寸硅片清洗干凈,在硅片上旋涂乙酰丙酮鋯前驅(qū)體溶液,旋涂速度2000rpm,旋涂時(shí)間30秒;
      [0022]3)將樣品放置到高壓汞燈下進(jìn)行紫外光照射45分鐘制得氧化鋯薄膜;
      [0023]如圖1所示,為本實(shí)施例制備得到的氧化鋯薄膜AFM圖,如圖1、圖2所示,本發(fā)明制取的薄膜表面平整,無孔洞無裂紋,表面粗糙度只有0.638。
      [0024]如圖4所示,為本實(shí)施例制備得到的產(chǎn)物的XPS分析圖譜,薄膜經(jīng)退火處理后,雜質(zhì)元素很少,基本只有氧和鋯元素,還有少量的C元素。
      實(shí)施例2
      [0025]本實(shí)施例采用以下操作步驟:
      [0026]I)按照與實(shí)施例1相同的方式配制乙酰丙酮鋯的前驅(qū)體溶液;
      [0027]2)將I寸玻璃清洗干凈,在I寸玻璃上熱蒸鍍70nm鋁電極;
      [0028]3)在鋁上面旋涂乙酰丙酮鋯前驅(qū)體溶液,旋涂速度2000rpm,旋涂時(shí)間30秒;
      [0029]4)將樣品放置到高壓汞燈下進(jìn)行紫外光照射45分鐘制得氧化鋯薄膜;
      [0030]5)在氧化錯(cuò)薄膜上面通過shadow mask熱蒸鍍70nm銷電極,銷電極的尺寸為ImmX0.2mm0
      [0031]如圖3所示,本實(shí)施例制備得到的氧化鋯絕緣薄膜在lMV/cm下漏電流小于IE - 9A/cm2,4MV/cm 下漏電流小于 IE - 8A/cm2。
      【主權(quán)項(xiàng)】
      1.一種氧化鋯絕緣薄膜的制備方法,其特征在于,通過將乙酰丙酮鋯溶于二甲基甲酰胺中,并添加乙醇胺、油酸作為穩(wěn)定劑混合制成前驅(qū)體溶液,通過將前驅(qū)體溶液涂覆在襯底上經(jīng)退火處理制成氧化鋯絕緣薄膜。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征是,所述的前驅(qū)體溶液中:100?500mg乙酰丙酮錯(cuò),I?5mL 二甲基酰胺,I?5mL乙醇胺,0.1?ImL油酸。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征是,所述的混合是指:將前驅(qū)體溶液充分?jǐn)嚢瑁唧w為50?80°C下攪拌I?3小時(shí)。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征是,所述的涂覆采用旋轉(zhuǎn)涂覆方式實(shí)現(xiàn),旋涂速度為2000?5000rpm,旋涂時(shí)間:30?60秒。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征是,所述的退火處理包括加熱退火或紫外光照射退火,其中:加熱退火溫度為300?600°C,加熱時(shí)間I?3小時(shí);紫外光照退火的波長(zhǎng)為200?400nm,光強(qiáng)為30?300mW/cm2,照射時(shí)間30?90分鐘。
      6.一種根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述方法制備得到的氧化鋯絕緣薄膜,其特征在于,厚度為5?25nm,介電常數(shù)為10?23,在lMV/cm下漏電流小于IE - 9A/cm2,4MV/cm下漏電流小于 IE - 8A/cm2ο
      7.—種根據(jù)上述任一權(quán)利要求中所述的氧化鋯絕緣薄膜的應(yīng)用,其特征在于,將其用于制備MM或TFT器件,也可以用做AMOLED器件中的介質(zhì)層。
      【專利摘要】一種氧化鋯絕緣薄膜及其制備方法,通過將乙酰丙酮鋯溶于二甲基甲酰胺中,并添加乙醇胺、油酸作為穩(wěn)定劑混合制成前驅(qū)體溶液,通過將前驅(qū)體溶液涂覆在襯底上經(jīng)退火處理制成氧化鋯絕緣薄膜。本發(fā)明制備得到的氧化鋯絕緣薄膜,厚度為5~25nm,介電常數(shù)為10~23,在1MV/cm下漏電流小于1E‐9A/cm2,4MV/cm下漏電流小于1E‐8A/cm2。
      【IPC分類】H01L21-02
      【公開號(hào)】CN104599947
      【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410836235
      【發(fā)明人】王東平, 謝應(yīng)濤, 方漢鏗
      【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
      【公開日】2015年5月6日
      【申請(qǐng)日】2014年12月24日
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