本發(fā)明屬于顯示器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用溶液加工的高介電氧化物絕緣層薄膜晶體管的制備方法。

背景技術(shù)：

底柵型薄膜晶體管一般由基底、柵極、柵極絕緣層、溝道層和源漏電極構(gòu)成，目前一般多采用陽(yáng)極氧化工藝制備底柵型薄膜晶體管絕緣層，即金屬在柵極在相應(yīng)電解液下，由于外加電流的作用下，在陽(yáng)極上形成相應(yīng)的氧化膜的過(guò)程。采用溶液加工的薄膜晶體管絕緣層通常采用高分子類(lèi)聚合物(pvp等)，調(diào)配好一定粘度和穩(wěn)定性的溶液后，通過(guò)勻膠機(jī)旋涂在柵極上，在特定溫度下烘干多余的有機(jī)溶劑成膜。但陽(yáng)極氧化工藝加工溫度高，且對(duì)金屬柵極有一定的要求，應(yīng)用有所局限。而溶液加工形成的聚合物類(lèi)絕緣層平整度差，漏電流大，介電常數(shù)小，較難應(yīng)用于滿足顯示驅(qū)動(dòng)的薄膜晶體管中。而通過(guò)溶液加工制備氧化物絕緣層時(shí)，存在前驅(qū)體體系不穩(wěn)定，導(dǎo)致旋涂效果差、薄膜不均勻以及絕緣層漏電現(xiàn)象的發(fā)生，溶液的配制和旋涂的工藝有待改善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種采用溶液加工的高介電氧化物絕緣層薄膜晶體管的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過(guò)上述方法制備得到的高介電氧化物絕緣層薄膜晶體管。

本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種采用溶液加工的高介電氧化物絕緣層薄膜晶體管的制備方法，包括如下制備步驟：

(1)前驅(qū)體溶液配制：將zrocl2·8h2o(八水合氯氧化鋯)溶于乙二醇單甲醚(2-moe)中，配置濃度為0.3～0.6mol/l的前驅(qū)體溶液；

(2)襯底制備：在玻璃基板表面沉積一層圖形化的ito底柵，清洗烘干，得到ito玻璃襯底；

(3)在ito玻璃襯底上旋涂步驟(1)所得前驅(qū)體溶液，然后在300～400℃退火處理1～2h，得到氧化鋯絕緣層薄膜；

(4)在步驟(3)的氧化鋯絕緣層薄膜上通過(guò)磁控濺射鍍igzo(銦鎵鋅氧化物)，然后在300～400℃下退火處理，最后通過(guò)磁控濺射鍍al源漏電極，得到所述高介電氧化物絕緣層薄膜晶體管。

優(yōu)選地，步驟(2)中所述ito底柵的厚度為50～150nm，步驟(3)中所述氧化鋯絕緣層薄膜的厚度為60～140nm。

優(yōu)選地，步驟(3)中所述旋涂的具體條件為：轉(zhuǎn)速4500～6000rpm，勻膠時(shí)間40～60s，勻膠次數(shù)2～3次，每次勻膠之間退火溫度200～300℃，時(shí)間3～5min。

一種高介電氧化物絕緣層薄膜晶體管，通過(guò)上述方法制備得到。

本發(fā)明的原理為：通過(guò)將zrocl2·8h2o溶于乙二醇單甲醚使得其可以穩(wěn)定存在，并可調(diào)控粘度，然后將其旋涂在ito玻璃襯底上，退火烘干乙二醇單甲醚后形成均勻薄膜，得到對(duì)圖形化柵極有良好覆蓋性的氧化物薄膜，實(shí)現(xiàn)高介電堆棧型底柵頂接觸結(jié)構(gòu)氧化物薄膜晶體管的制備。

本發(fā)明的制備方法具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

本發(fā)明以特定的氧化物前驅(qū)體溶液通過(guò)旋涂法制備氧化物絕緣層薄膜，解決了前驅(qū)體體系不穩(wěn)定，導(dǎo)致旋涂效果差、薄膜不均勻以及絕緣層漏電的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了低漏電高介電的性能。

附圖說(shuō)明

圖1和圖2分別為實(shí)施例1所得高介電氧化物絕緣層薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖和實(shí)物圖。

圖3為實(shí)施例1(0.3m400℃)、實(shí)施例3(0.6m400℃)和對(duì)比例1(0.1m400℃)所得薄膜晶體管的漏電流密度曲線圖。

圖4為實(shí)施例2和對(duì)比例2所制備的氧化鋯絕緣層薄膜的偏光顯微鏡照片圖。

圖5為實(shí)施例3(0.6m400℃)、實(shí)施例4(0.6m300℃)和對(duì)比例3(0.6m500℃)所得薄膜晶體管的漏電流密度曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

(1)前驅(qū)體溶液配制：將0.97gzrocl2·8h2o(八水合氯氧化鋯)溶于10ml乙二醇單甲醚(2-moe)中，60℃下攪拌2h，得到濃度為0.3mol/l的前驅(qū)體溶液；

(2)襯底制備：在玻璃基板表面沉積一層圖形化的150nm厚的ito底柵，然后將其置于去離子水和異丙醇中分別清洗10min，放入烘干箱烘干，得到ito玻璃襯底；

(3)在ito玻璃襯底上旋涂步驟(1)所得前驅(qū)體溶液，旋涂轉(zhuǎn)速4500rpm，勻膠時(shí)間60s，勻膠次數(shù)3次，每次勻膠之間退火溫度300℃，時(shí)間5min；然后在400℃退火處理1h，得到厚度為66.98nm的氧化鋯絕緣層薄膜；

(4)在步驟(3)的氧化鋯絕緣層薄膜上通過(guò)磁控濺射鍍igzo(銦鎵鋅氧化物)，然后在400℃下退火1h，最后通過(guò)磁控濺射鍍al源漏電極，得到所述高介電氧化物絕緣層薄膜晶體管。

本實(shí)施例所得高介電氧化物絕緣層薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖及實(shí)物圖分別如圖1和圖2所示。

實(shí)施例2

(1)前驅(qū)體溶液配制：將1.62gzrocl2·8h2o(八水合氯氧化鋯)溶于10ml乙二醇單甲醚(2-moe)中，60℃下攪拌2h，得到濃度為0.5mol/l的前驅(qū)體溶液；

(2)襯底制備：在玻璃基板表面沉積一層圖形化的150nm厚的ito底柵，然后將其置于去離子水和異丙醇中分別清洗10min，放入烘干箱烘干，得到ito玻璃襯底；

(3)在ito玻璃襯底上旋涂步驟(1)所得前驅(qū)體溶液，旋涂轉(zhuǎn)速5000rpm，勻膠時(shí)間60s，勻膠次數(shù)3次，每次勻膠之間退火溫度300℃，時(shí)間5min；然后在300℃退火處理1h，得到厚度為112nm的氧化鋯絕緣層薄膜；

(4)在步驟(3)的氧化鋯絕緣層薄膜上通過(guò)磁控濺射鍍igzo(銦鎵鋅氧化物)，然后在400℃下退火1h，最后通過(guò)磁控濺射鍍al源漏電極，得到所述高介電氧化物絕緣層薄膜晶體管。

實(shí)施例3

(1)前驅(qū)體溶液配制：將1.94gzrocl2·8h2o(八水合氯氧化鋯)溶于10ml乙二醇單甲醚(2-moe)中，60℃下攪拌2h，得到濃度為0.6mol/l的前驅(qū)體溶液；

(2)襯底制備：在玻璃基板表面沉積一層圖形化的150nm厚的ito底柵，然后將其置于去離子水和異丙醇中分別清洗10min，放入烘干箱烘干，得到ito玻璃襯底；

(3)在ito玻璃襯底上旋涂步驟(1)所得前驅(qū)體溶液，旋涂轉(zhuǎn)速6000rpm，勻膠時(shí)間50s，勻膠次數(shù)3次，每次勻膠之間退火溫度300℃，時(shí)間5min；然后在400℃退火處理1h，得到厚度為137.14nm的氧化鋯絕緣層薄膜；

(4)在步驟(3)的氧化鋯絕緣層薄膜上通過(guò)磁控濺射鍍igzo(銦鎵鋅氧化物)，然后在400℃下退火1h，最后通過(guò)磁控濺射鍍al源漏電極，得到所述高介電氧化物絕緣層薄膜晶體管。

實(shí)施例4

與實(shí)施例3相比，步驟(4)在300℃下退火1h，其它步驟及條件完全相同。對(duì)比例1

與實(shí)施例1相比，前驅(qū)體溶液的濃度為0.1mol/l，其它步驟及條件完全相同。得到厚度為22.38nm的氧化鋯絕緣層薄膜。

對(duì)比例2

與實(shí)施例2相比，前驅(qū)體溶液旋涂轉(zhuǎn)速為3000rpm，勻膠時(shí)間為40s，其它步驟及條件完全相同。

對(duì)比例3

與實(shí)施例3相比，步驟(4)在500℃下退火1h，其它步驟及條件完全相同。性能測(cè)試：

(1)以上實(shí)施例1(0.3m400℃)、實(shí)施例3(0.6m400℃)和對(duì)比例1(0.1m400℃)所得薄膜晶體管的漏電流密度曲線圖如圖3所示。由圖3結(jié)果可以看出，前驅(qū)體溶液濃度低于0.3m旋涂的薄膜漏電流高(由厚度差異引起)，不適合用于晶體管器件。不同前驅(qū)體溶液濃度旋涂所得氧化鋯絕緣層薄膜的物理特性參數(shù)如表1所示。

表1

(注：厚度越高，漏電越小)。

(2)以上實(shí)施例2和對(duì)比例2所制備的氧化鋯絕緣層薄膜的偏光顯微鏡照片圖分別如圖4中的(a)、(b)所示(黑字為背面油性筆記號(hào))。由圖4結(jié)果可以看出，過(guò)低的轉(zhuǎn)速和勻膠時(shí)間使得旋涂出的薄膜表面不均勻，漏電大，要根據(jù)濃度選擇合適的轉(zhuǎn)速和勻膠時(shí)間。

(3)以上實(shí)施例3(0.6m400℃)、實(shí)施例4(0.6m300℃)和對(duì)比例3(0.6m500℃)所得薄膜晶體管的漏電流密度曲線圖如圖5所示。由圖5結(jié)果可以看出，太高的退火溫度會(huì)導(dǎo)致薄膜結(jié)晶，漏電流密度增大，所以選取未使薄膜結(jié)晶的300～400℃為后退火溫度(旋涂每層之間的退火為了熱固化薄膜(步驟(3)中的退火)，從而不影響后面的旋涂過(guò)程；最后的退火(步驟(4)的退火)為反應(yīng)過(guò)程)。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。