常数薄膜的热稳定性，有效的减少绝缘层结晶带来的缺陷积累和漏电通道等问题；并且，溶胶凝胶法的工艺简单，设备低廉，从而降低了成本，并且有利于大规模生产。
[0061]虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。
【主权项】
1.一种高介电常数薄膜-氧化铝叠层结构绝缘薄膜，其特征在于，所述高介电常数薄膜和氧化铝薄膜相间设置，并且叠层结构的最顶层和最底层均为高介电常数薄膜。2.根据权利要求1所述的高介电常数薄膜-氧化铝叠层结构绝缘薄膜，其特征在于，所述叠层结构中的所述高介电常数薄膜的材料为Ti02、ZrOjP HfO 2。3.根据权利要求1或2所述的高介电常数薄膜-氧化铝叠层结构绝缘薄膜，其特征在于，所述叠层结构为高介电常数薄膜-氧化铝-高介电常数薄膜-氧化铝-高介电常数薄膜构成的五层叠层结构。4.一种高介电常数薄膜-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°C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°C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°C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Al 203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Al 203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。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述高介电常数材料为T12，所述a过程中，所述高介电常数材料前驱体溶胶凝胶的制备为1102前驱体溶胶凝胶的制备，其包括:将TiCl4S解于乙二醇甲醚溶液中形成Ti的前驱体溶液，TiCl 4的摩尔浓度不超过0.3M ;待11(:14与乙二醇甲醚溶液混合均匀后，加入去离子水，去离子水与钛离子的摩尔浓度比不大于5:1 ;然后，静置；待去离子水与Ti的前驱体溶液混合均匀后，逐滴加入单乙醇胺，单乙醇胺与钛离子的摩尔浓度比为1:1至3:1，从而得到稳定的Ti的前驱体溶液；对稳定的Ti的前驱体溶液进行搅拌并且置于60?80°C水浴中，保温2?4小时，以形成T12前驱体溶胶；经陈化得到T12前驱体凝胶。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述高介电常数材料为ZrO2，所述a过程中，所述高介电常数材料前驱体溶胶凝胶的制备为Zr02前驱体溶胶凝胶的制备，其包括:将ZrCl4S解于乙二醇甲醚溶液中形成Zr的前驱体溶液，ZrCl 4的摩尔浓度不超过0.3M ;待ZrCl4与乙二醇甲醚溶液混合均匀后，加入去离子水，去离子水与Zr离子的摩尔浓度比不大于5:1 ;然后，静置；待去离子水与Zr的前驱体溶液混合均匀后，逐滴加入单乙醇胺，单乙醇胺与Zr离子的摩尔浓度比为1:1至3:1，从而得到稳定的Zr的前驱体溶液；对稳定的Zr的前驱体溶液进行搅拌并且置于60?80°C水浴中，保温2?4小时，以形成ZrO2前驱体溶胶；经陈化得到ZrO2前驱体凝胶。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述高介电常数材料为HfO2，所述a过程中，所述高介电常数材料前驱体溶胶凝胶的制备为!1?)2前驱体溶胶凝胶的制备，其包括:将HfCl4S解于乙二醇甲醚溶液中形成Hf的前驱体溶液，HfCl 4的摩尔浓度不超过0.3M ;待把(:14与乙二醇甲醚溶液混合均匀后，加入去离子水，去离子水与Hf离子的摩尔浓度比不大于5:1 ;然后，静置；待去离子水与Hf的前驱体溶液混合均匀后，逐滴加入单乙醇胺，单乙醇胺与Hf离子的摩尔浓度比为1:1至3:1，从而得到稳定的Hf的前驱体溶液；对稳定的Hf的前驱体溶液进行搅拌并且置于60?80°C水浴中，保温2?4小时，以形成HfO2前驱体溶胶；经陈化得到HfO2前驱体凝胶。8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述a过程中，所述高介电常数材料前驱体溶胶的时效处理时间不小于24小时；所述b过程中，Al前驱体溶胶陈化时间不小于24小时。9.根据权利要求4-8任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述叠层结构中，最底层和最顶层均为高介电常数薄膜；所述步骤e中，重复c-d-c这一循环过程，从而在基底上获得最底层和最顶层均为高介电常数薄膜的所述高介电常数薄膜-Al2O3薄膜构成的叠层结构绝缘薄膜。10.根据权利要求4-8任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述c过程中，包括:将基底通过真空吸附在匀胶机上，设定匀胶机转速为400?500r/min时，旋涂时间为7?13s,设定匀胶机转速为2000?3000r/min时，旋涂时间为25?35s ;然后，将基底置于150°C的热板上烘烤15min，然后，将基底放入退火炉中，随炉升温至300°C并于300°C下退火 30min ； 所述d过程中，包括:将基底通过真空吸附在匀胶机上，设定匀胶机转速为400?500r/min时，旋涂时间为7?13s，设定匀胶机转速为2000?3000r/min时，旋涂时间为25?35s ;然后，将基底置于150°C的热板上烘烤15min，然后，将基底放入退火炉中，随炉升温至300°C并于300 °C下退火30min。
【专利摘要】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。
【IPC分类】H01L21/31
【公开号】CN105161415
【申请号】CN201510547790
【发明人】彭娟, 胡少坚
【申请人】上海集成电路研发中心有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月31日