[发明专利]一种基于超薄氧化锂高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，涉及一种基于超薄氧化锂高k介电层薄膜晶体管的制备方法，选用低阻硅作为基底和栅电极，采用热退火的方式制备超薄Li2O栅介电层和高透过率、化学稳定性良好的In2O3半导体沟道层，进一步制备高性能、低能耗的TFT器件；其工艺简单，原理可靠，低成本，能耗少，制备的产品性能好，应用前景广阔，为大面积制备高性能的薄膜晶体管提供可行性方案。

主权项

1.一种基于超薄氧化锂高k介电层薄膜晶体管的制备方法，其特征在于制备底栅结构以超薄氧化锂为高k介电层和以氧化铟薄膜为沟道层的薄膜晶体管的过程为：(1)采用溶胶凝胶方法旋涂制备超薄Li2O高k介电薄膜：步骤1：选用商业购买的单面抛光低阻硅作为衬底和栅电极，低阻硅衬底依次用氢氟酸、丙酮、酒精超声波清洗衬底各10分钟，用去离子水反复冲洗后再用高纯氮气吹干；步骤2：称量乙二醇甲醚10mL，将硝酸锂按照0.1M溶于乙二醇甲醚中，混合后在磁力搅拌的作用下室温搅拌4小时形成澄清、无色透明的Li2O前驱体液体；步骤3：将洁净的低阻硅衬底放入等离子体清洗腔内,待等离子体清洗腔腔室抽取至0.5Pa后通入纯度为99.99％的氧气，控制其功率为30Watt，清洗时间为120s，工作时氧气的通入量为30SCCM；步骤4：制备Li2O样品:将步骤2中配制的Li2O前驱体溶液旋涂在清洗过的低阻硅衬底上，旋涂次数为2次，旋涂Li2O前驱体溶液时匀胶机的参数设置为：先在500转/分匀胶5秒，然后在5000转/分匀胶20秒；旋涂结束后，将样品放到烤胶台上150℃烘焙10min，将固化处理后的Li2O样品放入马弗炉中退火处理，退火温度为400℃，退火时间2.5小时，得到Li2O薄膜样品；(2)配制并旋涂In2O3前驱体溶液、制备沟道层：步骤1：将硝酸铟溶于去离子水中，金属阳离子总浓度为0.1M；称量去离子水10mL，称取硝酸铟0.30g，混合后在磁力搅拌的作用下室温搅拌5.5小时形成澄清、无色透明的In2O3水性溶液；步骤2：将步骤1中配制的In2O3水性溶液旋涂在等离子体处理过的Li2O薄膜样品上，旋涂时匀胶机的参数为5000转/分匀胶20秒，旋涂结束后，将样品放入马弗炉中低温退火处理，退火温度为290℃，退火时间1小时制备得到In2O3沟道层；(3)采用真空热蒸发法制备源、漏金属电极：通过热蒸发的方式，在In2O3沟道层上用宽长比为1000/100μm的不锈钢掩膜版制备100nm厚的金属Al作为源、漏电极，热蒸发电流为40A，制备得到Al/In2O3/Li2O/Si结构的薄膜晶体管。