CN103311130B - 一种非晶金属氧化物薄膜晶体管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种非晶金属氧化物薄膜晶体管及其制备方法,制备方法依次包括:a.在衬底上制备并图形化金属导电层作为栅极;b.在所述金属导电层上沉积第一绝缘薄膜作为栅极绝缘层;c.在所述栅极绝缘层上沉积非晶金属氧化物薄膜并图形化作为有源层;d.在所述有源层上沉积金属层然后图形化作为源、漏电极;e.对背沟道进行稳定化处理;f.在所述源、漏电极上沉积第二绝缘薄膜作为钝化层。本发明设置了背沟道稳定化处理步骤,能够降低源、漏电极刻蚀后在背沟道处的刻蚀残留和损伤,所制备的薄膜晶体管的稳定性高,且工艺简单、成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,尤其涉及一种非晶金属氧化物薄膜晶体管及其制备方法。
背景技术
近年来,新型平板显示(FPD)产业发展日新月异。消费者对于大尺寸、高分辨率平板显示的高需求量刺激着整个产业不断进行显示技术提升。而作为FPD产业核心技术的薄膜晶体管(TFT)背板技术,也在经历着深刻的变革。
传统的非晶硅(α-Si)TFT因为迁移率较低(一般小于0.5),难以实现高分辨率显示,正面临着被市场淘汰的命运;低温多晶硅(LTPS)TFT虽然迁移率高(50~150),但是一方面生产工艺复杂、设备投资昂贵,一方面在大尺寸显示中还存在着均匀性差、良品率低等问题,导致LTPS在大尺寸FPD领域的进一步发展举步维艰。相比之下,非晶金属氧化物薄膜晶体管(MOTFT)不仅具有较高的迁移率(在5~50 cm2/Vs左右),而且制作工艺简单,制造成本较低。因此MOTFT技术自诞生以来便备受业界瞩目。
目前MOTFT主要使用的结构有背沟道刻蚀结构和刻蚀阻挡层结构。 背沟道刻蚀结构是在制作有源层之后,在有源层上沉积金属层,并且图形化作为源、漏电极。而刻蚀阻挡层结构是在有源层生成之后,先制作一层刻蚀阻挡层,再在之上沉积金属层并且图形化作为源漏电极。
背沟道刻蚀结构制作工艺较为简单,并且与传统非晶硅制作工艺相同,设备投资和生产成本都较低廉。该结构被认为是,薄膜晶体管实现大规模量产和能够广泛使用的必然发展方向。
但是当使用背沟道刻蚀结构时,要求在非晶金属氧化物薄膜上直接沉积金属薄膜,并且刻蚀形成源、漏电极。由于非晶金属氧化物薄膜极易受到后续工艺影响,所以使用背沟道刻蚀结构的薄膜晶体管能否具有良好的电学性能,是该结构能否实用的关键因素。
目前主要使用的刻蚀源、漏电极的方法包括:湿法刻蚀和干法刻蚀。对于湿法刻蚀方法,因为非晶金属氧化物极易受到酸性或碱性化学药液的腐蚀。所以现在还没有能够找到,能有效刻蚀源、漏电极金属层,同时又不损伤非晶金属氧化物的刻蚀液。有报道表明,将金属氧化物晶化,能够提高其抵抗刻蚀的能力,得到稳定的薄膜晶体管。但是多晶金属氧化物薄膜晶体管制作的工艺温度较高,器件均匀性可能受到晶界的影响而劣化。
对于干法刻蚀方法,通常干法刻蚀金属薄膜需要使用到高能或高腐蚀性的等离子体。这些等离子体极易在晶体管背沟道处造成损伤,可能导致意外掺杂,使得器件稳定性变差。所以,目前使用背沟道刻蚀结构的MOTFT实现产品化非常困难。
使用刻蚀阻挡层结构的MOTFT可以很大程度地避免上述问题, 因此它的稳定性比较好,目前该结构薄膜晶体管已商业化。但是因为其需要增加额外的光刻掩膜版制作刻蚀阻挡层,导致工艺复杂,制作成本高。
因此,针对现有技术不足,提供一种稳定性好、制备工艺简单、成本低廉的薄膜晶体管及其制备方法以克服现有技术不足甚为必要。
发明内容
本发明的目的之一是提供了一种非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,该制备方法具有制备工艺简单、成本低廉且所制备的非晶金属氧化物薄膜晶体管稳定性高的特点。
本发明的上述目的通过如下技术手段实现。
一种非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,依次包括如下步骤:
a.在衬底上制备并图形化金属导电层作为栅极;
b.在所述金属导电层上沉积第一绝缘薄膜作为栅极绝缘层;
c.在所述栅极绝缘层上沉积非晶金属氧化物薄膜并图形化作为有源层;
d.在所述有源层上沉积金属层然后图形化作为源、漏电极;
e.对背沟道进行稳定化处理;
f.在所述源、漏电极上沉积第二绝缘薄膜作为钝化层。
上述步骤e对背沟道进行稳定化处理包括清除背沟道处的刻蚀残留和钝化背沟道处的缺陷态中的至少一项。
优选的,上述湿法处理具体是使用H2O2溶液或者KOH溶液或者NaF溶液,或者使用以上溶液中任意两种以上的混合溶液对背沟道进行超声清洗;
所述H2O2浓度范围:1 wt%~30 wt%,KOH溶液浓度范围:0.1 wt%~5 wt%,NaF溶液浓度范围:0.1 wt%~10 wt%。
超声清洗时间设置为1至10分钟。
另一优选的,上述步骤e干法处理具体是采用气体进行等离子体处理,所采用的气体为C3F8、Ar、SF6、CF4或CHF3单种气体,或者为C3F8、Ar、SF6、CF4、CHF3中的任意两种以上的混合气体,或者为C3F8、Ar、SF6、CF4、CHF3中的至少一种气体与O2、N2O中的任意一种组成的混合气体。
等离子体处理的时间设置为10分钟以内。
上述步骤a中衬底设置为具有缓冲层的玻璃衬底或者具有水氧阻隔层的柔性衬底;
当所述衬底为柔性衬底时,柔性衬底具体设置为聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亚胺(PI)或者金属箔柔性衬底;所述步骤a中在衬底上制备并图形化金属导电层所使用的金属为铝、铜、钼、钛、银、金、钽、钨、铬单质或铝合金;
所述金属导电层为单层铝薄膜、铜薄膜、钼薄膜、钛薄膜、银薄膜、金薄膜、钽薄膜、钨薄膜、铬薄膜或铝合金薄膜;或者是由以上单层金属薄膜构成的两层以上的薄膜;
所述金属导电层的厚度设置为100 nm至2000 nm;
所述金属导电层作为薄膜晶体管栅极。
上述步骤b中的所述第一绝缘薄膜的厚度为50 nm至500 nm;
所述第一绝缘薄膜为氧化硅、氮化硅、氧化铝、五氧化二钽或氧化镱绝缘薄膜的单层薄膜,或者是由以上材料的任意组合构成的两层以上的薄膜;
所述步骤c中的所述有源层厚度为20 nm至200 nm;
构成所述有源层的半导体材料是金属氧化物(In2O3)x(MO)y(ZnO)z,其中0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1,且x+y+z=1,M为镓、锡、硅、铝、镁、钽、铪、镱、镍、锆或镧系稀土元素中的一种或两种以上的任意组合;
所述步骤d中沉积所述金属层所使用的金属为铝、铜、钼、钛单质,或由以上金属单质作为主体的合金材料;
所述金属层为单层铝薄膜、铜薄膜、钼薄膜、钛薄膜或由以上金属单质作为主体的合金材料膜,或者由以上单层金属薄膜构成的两层以上的薄膜;
所述金属层的厚度为100 nm~2000 nm。
上述钝化层的厚度为50 nm~2000 nm;
所述钝化层为氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化镱、聚酰亚胺、光刻胶、苯丙环丁烯或聚甲基丙烯酸甲酯单层薄膜,或者是由以上材料的任意组合构成的两层以上的薄膜。
本发明的非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,依次包括如下步骤:a.在衬底上制备并图形化金属导电层作为栅极;b.在所述金属导电层上沉积第一绝缘薄膜作为栅极绝缘层;c.在所述栅极绝缘层上沉积非晶金属氧化物薄膜并图形化作为有源层;d.在所述有源层上沉积金属层然后图形化作为源、漏电极;e.对背沟道进行稳定化处理;f.在所述源、漏电极上沉积第二绝缘薄膜作为钝化层。本发明在背沟道刻蚀型非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备过程中,引入了背沟道稳定化处理步骤,背沟道稳定化处理能够降低源、漏电极刻蚀后在背沟道处的刻蚀残留和损伤,故本发明的方法所制备的非晶金属氧化物薄膜晶体管的稳定性高,而且本发明的方法工艺简单、成本低廉。
本发明提供的非晶金属氧化物薄膜晶体管,采用上述的方法制备而成。所制备的非晶金属氧化物薄膜晶体管的稳定性大大提高,满足了薄膜晶体管产品化的要求,而且制备工艺简单、成本低廉。
附图说明
利用附图对本发明作进一步的说明,但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明实施例的沉积并图形化金属导电层作为栅极的示意图
图2是本发明实施例的在金属导电层上沉积第一绝缘膜作为栅极绝缘层的示意图;
图3是本发明实施例的沉积有源层的示意图;
图4是本发明实施例的图形化源漏电极的示意图;
图5 是本发明实施例的背沟道稳定化处理的示意图;
图6是本发明实施例的制作钝化层的示意图。
在图1至图6中,包括:
衬底01、
栅极02、
第一绝缘薄膜03、
有源层04、
图形化成源、漏电极的金属层05、
钝化层06。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1。
一种非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,依次包括如下步骤。
a.在衬底上制备并图形化金属导电层作为栅极。
具体的,步骤a中衬底设置为具有缓冲层的玻璃衬底或者具有水氧阻隔层的柔性衬底。
当所述衬底为柔性衬底时,柔性衬底具体设置为聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亚胺(PI)或者金属箔柔性衬底。
步骤a中在衬底上制备并图形化金属导电层所使用的金属为铝、铜、钼、钛、银、金、钽、钨、铬单质或铝合金。
金属导电层为单层铝薄膜、铜薄膜、钼薄膜、钛薄膜、银薄膜、金薄膜、钽薄膜、钨薄膜、铬薄膜或铝合金薄膜;或者是由以上单层金属薄膜构成的两层以上的薄膜。
金属导电层的厚度设置为100 nm至2000 nm,金属导电层作为非晶金属氧化物薄膜晶体管栅极。
完成栅极的制作后,就进入步骤b。
b.在所述金属导电层上沉积第一绝缘薄膜作为栅极绝缘层。
第一绝缘薄膜的厚度为50 nm至500 nm,第一绝缘薄膜为氧化硅、氮化硅、氧化铝、五氧化二钽或氧化镱绝缘薄膜的单层薄膜,或者是由以上材料的任意组合构成的两层以上的薄膜。
接着,进入步骤c。
c.在所述栅极绝缘层上沉积非晶金属氧化物薄膜并图形化作为有源层。
有源层厚度为20 nm至200 nm,构成所述有源层的半导体材料是金属氧化物(In2O3)x(MO)y(ZnO)z,其中0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1,且x+y+z=1,M为镓、锡、硅、铝、镁、钽、铪、镱、镍、锆或镧系稀土元素中的一种或两种以上的任意组合。
d.在有源层上沉积金属层然后图形化作为源、漏电极。
所述步骤d中沉积所述金属层所使用的金属为铝、铜、钼、钛单质,或由以上金属单质作为主体的合金材料。
导电薄膜层为单层铝薄膜、铜薄膜、钼薄膜、钛薄膜或由以上金属单质作为主体的合金材料膜,或者由以上单层金属薄膜构成的两层以上的薄膜。
金属层的厚度为100 nm~2000 nm。
e.对背沟道进行稳定化处理。
对背沟道进行稳定化处理包括清除背沟道处的刻蚀残留和钝化背沟道处的缺陷态中的至少一项。可以是进行清除背沟道处的刻蚀残留;也可以是钝化背沟道处的缺陷态;也可以为既进行清除背沟道处的刻蚀残留,又进行钝化背沟道处的缺陷态。
对背沟道进行稳定化处理,具体可以采用湿法处理和干法处理。
采用湿法处理对背沟道进行稳定化处理,具体操作方法为,使用H2O2溶液 或者KOH溶液或者NaF溶液对背沟道进行超声清洗不超于10分钟。
其中,H2O2浓度范围:1 wt%~30 wt%,KOH溶液浓度范围:0.1 wt%~5 wt%,NaF溶液浓度范围:0.1 wt%~10 wt%。
也可以采用干法处理对背沟道进行稳定化处理,具体是采用气体进行等离子体处理1至10分钟,所采用的气体为C3F8、Ar、SF6、CF4或CHF3单种气体,或者为C3F8、Ar、SF6、CF4、CHF3中的任意两种以上的混合气体,或者为C3F8、Ar、SF6、CF4、CHF3中的至少一种气体与O2、N2O中的任意一种组成的混合气体。
通过背沟道稳定化处理,能够降低源、漏电极刻蚀后在背沟道处的刻蚀残留和损伤,提高所制备的非晶金属氧化物薄膜晶体管的稳定性。
f.在所述源、漏电极上沉积第二绝缘薄膜作为钝化层。
钝化层的厚度为50 nm~2000 nm,钝化层为氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化镱、聚酰亚胺、光刻胶、苯丙环丁烯或聚甲基丙烯酸甲酯单层薄膜,或者是由以上材料的任意组合构成的两层以上的薄膜。
本发明在背沟道刻蚀型非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备过程中,打破传统常规引入了背沟道稳定化处理步骤,并通过大量实践寻求进行背沟道稳定化处理的优选方案,背沟道稳定化处理能够降低源、漏电极刻蚀后在背沟道处的刻蚀残留和损伤,故本发明的方法所制备的非晶金属氧化物薄膜晶体管的稳定性高。同时,本发明的方法在进行背沟道稳定化处理过程中,不需要特殊的设备,故,本发明的方法工艺简单、成本低廉。所制备的非晶金属氧化物薄膜晶体管也具有稳定性高,制备工艺简单、成本低廉的特点。
实施例2。
一种非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,包括如下工序。
如图1所示,在带有200 nm厚的SiO2缓冲层的无碱玻璃衬底01上,使用PVD(Physical Vapor Deposition)法依次沉积Mo/Al/Mo三层金属薄膜作为金属导电层,厚度分别为25 nm/100 nm/25 nm。使用光刻工艺将金属导电层图形化作为栅极02。
需要说明的是,金属导电层的厚度范围在100 nm至2000 nm范围内, 其具体尺寸可以根据实际需要灵活设置,不限于本实施例的尺寸。金属导电层的构成材料也不限于本实施例的情况。
接着,如图2所示,在已图形化的金属导电层上,使用PECVD法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)沉积第一绝缘膜03,第一绝缘膜03由300 nm的SiNx和30 nm的SiO2叠层而成作为栅极绝缘层。需要说明的是,第一绝缘膜的厚度范围在50 nm至500 nm范围内, 其具体尺寸可以根据实际需要灵活设置,不限于本实施例的尺寸,第一绝缘膜的构成材料也不限于本实施例的情况。
接着,使用PVD法沉积50 nm非晶金属氧化物IZO薄膜(In、Zn原子比为1:1)作为有源层04,如图3所示。
需要说明的是,有源层的厚度范围在20 nm至200 nm范围内,其具体尺寸可以根据实际需要灵活设置,不限于本实施例的尺寸。有源层的构成材料也不限于本实施例的情况。
如图4所示,使用PVD法制备Mo/Al/Mo叠层金属层,厚度分别为25 nm/100nm/25nm。使用30%的H2O2和1%的KOH作为湿法刻蚀药液,分别刻蚀叠层金属层中的Mo和Al,使用该方法将Mo/Al/Mo图形化形成源、漏电极的金属层05。
然后,如图5所示,使用Ar与O2混合离子体对非晶金属氧化物薄膜晶体管背沟道进行稳定化处理。处理条件为:Ar/O2为100:20,在功率300W的条件下进行5分钟处理。
最后,如图6所示, 使用PECVD沉积厚度为300 nm的SiO2作为钝化层06,完成非晶金属氧化物薄膜晶体管的制作。
本发明在背沟道刻蚀型非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备过程中,引入了背沟道稳定化处理步骤,背沟道稳定化处理能够降低源、漏电极刻蚀后再背沟道处的刻蚀残留和损伤,故本发明的方法所制备的非晶金属氧化物薄膜晶体管的稳定性高,而且本发明的方法工艺简单、成本低廉。
该工艺制作的非晶金属氧化物薄膜晶体管,可以用于液晶显示器LCD (Liquid Crystal Display)以及主动矩阵有机发光二极体面板AMOLED (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)领域。
需要说明的是,本实施例中涉及的尺寸、配比比例并不限制本发明非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备工艺,在实际制备过程中,使用者可以根据具体需要灵活调整。
实施例3。
一种非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,包括如下工序。
如图1所示,在带有50 nm的Al2O3水氧阻隔层的柔性PET薄膜的衬底01上,使用PVD(Physical Vapor Deposition)法沉积厚度为500 nm的Cu膜作为金属导电层。使用光刻工艺将金属导电层图形化作为栅极02。需要说明的是,金属导电层的厚度范围在100 nm至2000 nm范围内, 其具体尺寸可以根据实际需要灵活设置,不限于本实施例的尺寸。金属导电层的构成材料也不限于本实施例的情况。
接着,如图2所示,在已图形化的金属导电层上,使用PECVD法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)沉积第一绝缘膜03,第一绝缘膜03由200 nm的氧化铝和100 nm的氧化镱叠层而成作为栅极绝缘层。需要说明的是, 第一绝缘膜的厚度范围在50 nm至500 nm范围内, 其具体尺寸可以根据实际需要灵活设置, 不限于本实施例的尺寸,第一绝缘膜的构成材料也不限于本实施例的情况。
接着,使用PVD法沉积50 nm非晶金属氧化物IGZO薄膜(In、Ga、Zn原子比为1:1:1)作为有源层04,如图3所示。
需要说明的是,有源层的厚度范围在20 nm至200 nm范围内,其具体尺寸可以根据实际需要灵活设置,不限于本实施例的尺寸。有源层的构成材料也不限于本实施例的情况。
如图4所示,使用PVD法制备Mo/Cu叠层金属层,厚度分别为25 nm/2000nm。使用30%的H2O2和30%的FeCl3作为湿法刻蚀药液,分别刻蚀叠层金属中的Mo和Cu。使用该方法具有将Mo/Cu图形化形成源、漏电极的金属层05。
然后,如图5所示,对非晶金属氧化物薄膜晶体管背沟道进行稳定化处理。具体是将非晶金属氧化物薄膜晶体管放入由10%的H2O2与0.5%KOH按照体积比1:1组成的混合溶液中,超声处理1分钟。
最后,如图6所示,使用PECVD沉积厚度为300 nm的SiO2作为钝化层06,完成非晶金属氧化物薄膜晶体管的制作。
本发明在背沟道刻蚀型非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备过程中,引入了背沟道稳定化处理步骤,背沟道稳定化处理能够降低源、漏电极刻蚀后再背沟道处的刻蚀残留和损伤,故本发明的方法所制备的非晶金属氧化物薄膜晶体管的稳定性高,而且本发明的方法工艺简单、成本低廉。该工艺制作的非晶金属氧化物薄膜晶体管,可以用于液晶显示器LCD (Liquid Crystal Display)以及主动矩阵有机发光二极体面板AMOLED (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)领域。
需要说明的是,本实施例中涉及的尺寸、配比比例并不限制本发明非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备工艺,在实际制备过程中,使用者可以根据具体需要灵活调整。
实施例4。
一种非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,包括如下工序。
如图1所示,在带有200 nm的Si3N4水氧阻隔层的柔性PET薄膜的衬底01上,使用PVD(Physical Vapor Deposition)法沉积厚度为200 nm ITO薄膜作为金属导电层。使用光刻工艺将金属导电层图形化作为栅极02。
需要说明的是,金属导电层的厚度范围在100 nm至2000 nm范围内,其具体尺寸可以根据实际需要灵活设置,不限于本实施例的尺寸。金属导电层的构成材料也不限于本实施例的情况。
接着,如图2所示在已图形化的金属导电层上,使用PECVD法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)沉积第一绝缘膜03,第一绝缘膜03由100 nm的氮化硅、 90nm的五氧化二钽和20 nm的二氧化硅叠层而成作为栅极绝缘层。需要说明的是, 第一绝缘膜的厚度范围在50 nm至500 nm范围内, 其具体尺寸可以根据实际需要灵活设置, 不限于本实施例的尺寸,第一绝缘膜的构成材料也不限于本实施例的情况。
接着,使用PVD法沉积50 nm非晶金属氧化物IZO薄膜(In、Zn原子比为1:1)作为有源层04,如图3所示。
需要说明的是,有源层的厚度范围在20 nm至200 nm范围内,其具体尺寸可以根据实际需要灵活设置,不限于本实施例的尺寸。有源层的构成材料也不限于本实施例的情况。
如图4所示,使用PVD法制备Mo单层金属层,厚度分别为200 nm。使用反应离子刻蚀设备对Mo金属层进行干法刻蚀,所使用流量比为50 sccm:10 sccm的SF6/O2作为反应气体。用该方法具有将Mo图形化形成源、漏电极的金属层05。
然后,如图5所示,使用CF4与O2等离子体对非晶金属氧化物薄膜晶体管背沟道进行稳定化处理。处理条件为:CF4/O2为50:5,在功率400 W下处理2分钟。
最后,如图6所示,使用PECVD沉积厚度为300 nm的SiO2作为钝化层06,完成非晶金属氧化物薄膜晶体管的制作。
本发明在背沟道刻蚀型非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备过程中,引入了背沟道稳定化处理步骤,背沟道稳定化处理能够降低源、漏电极刻蚀后再背沟道处的刻蚀残留和损伤,故本发明的方法所制备的非晶金属氧化物薄膜晶体管的稳定性高,而且本发明的方法工艺简单、成本低廉。
该工艺制作的非晶金属氧化物薄膜晶体管,可以用于液晶显示器LCD (Liquid Crystal Display)以及主动矩阵有机发光二极体面板AMOLED (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)领域。
需要说明的是,本实施例中涉及的尺寸、配比比例并不限制本发明非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备工艺,在实际制备过程中,使用者可以根据具体需要灵活调整。
实施例5。
一种非晶金属氧化物薄膜晶体管,采用如上述实施例1至4任意一种方法制备而成。本发明的非晶金属氧化物薄膜晶体管的稳定性高,而且具有制备工艺简单,成本低廉等特点,可实现非晶金属氧化物薄膜晶体管驱动背板高精细化、低成本制作。
该工艺制作的非晶金属氧化物薄膜晶体管,可以用于液晶显示器LCD (Liquid Crystal Display)以及主动矩阵有机发光二极体面板AMOLED (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)领域。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对 本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,依次包括如下步骤:
a.在衬底上制备并图形化金属导电层作为栅极;
b.在所述金属导电层上沉积第一绝缘薄膜作为栅极绝缘层;
c.在所述栅极绝缘层上沉积非晶金属氧化物薄膜并图形化作为有源层;
d.在所述有源层上沉积金属层然后图形化作为源、漏电极;
e. 采用湿法处理或者采用干法处理对背沟道进行稳定化处理;
f.在所述源、漏电极上沉积第二绝缘薄膜作为钝化层。
2.根据权利要求1所述的非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于:所述步骤e对背沟道进行稳定化处理包括清除背沟道处的刻蚀残留和钝化背沟道处的缺陷态中的至少一项。
3.根据权利要求1所述的非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于:所述湿法处理具体是使用H2O2溶液或KOH溶液或者NaF溶液,或者使用以上溶液中任意两种以上的混合溶液对背沟道进行超声清洗;
所述H2O2浓度范围:1 wt%~30 wt%,KOH溶液浓度范围:0.1 wt%~5 wt%,NaF溶液浓度范围:0.1 wt%~10wt%。
4.根据权利要求3所述的非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于:对背沟道处进行超声清洗的清洗时间设置为1至10分钟。
5.根据权利要求1所述的非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于:所述干法处理具体是采用气体进行等离子体处理,所采用的气体为C3F8、Ar、SF6、CF4或CHF3单种气体,或者为C3F8、Ar、SF6、CF4、CHF3中的任意两种以上的混合气体,或者为C3F8、Ar、SF6、CF4、CHF3中的至少一种气体与O2、N2O中的任意一种组成的混合气体;等离子体处理的时间设置少于10分钟。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于:
所述步骤a中衬底设置为具有缓冲层的玻璃衬底或者具有水氧阻隔层的柔性衬底;
当所述衬底为柔性衬底时,柔性衬底具体设置为聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺或者金属箔柔性衬底;
所述步骤a中在衬底上制备并图形化金属导电层所使用的金属为铝、铜、钼、钛、银、金、钽、钨、铬单质或铝合金;
所述金属导电层为单层铝薄膜、铜薄膜、钼薄膜、钛薄膜、银薄膜、金薄膜、钽薄膜、钨薄膜、铬薄膜或铝合金薄膜;或者是由以上单层金属薄膜构成的两层以上的薄膜;
所述金属导电层的厚度设置为100 nm至2000 nm;
所述金属导电层作为薄膜晶体管栅极。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于:
所述步骤b中的所述第一绝缘薄膜的厚度为50 nm至500 nm;
所述第一绝缘薄膜为氧化硅、氮化硅、氧化铝、五氧化二钽或氧化镱绝缘薄膜的单层薄膜,或者是由以上材料的任意组合构成的两层以上的薄膜;
所述步骤c中的所述有源层厚度为20 nm至200 nm;
构成所述有源层的半导体材料是金属氧化物(In2O3)x(MO)y(ZnO)z,其中0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1,且x+y+z=1,M为镓、锡、硅、铝、镁、钽、铪、镱、镍、锆或镧系稀土元素中的一种或两种以上的任意组合;
所述步骤d中沉积所述金属层所使用的金属为铝、铜、钼、钛单质,或由以上金属单质作为主体的合金材料;
所述金属层为单层铝薄膜、铜薄膜、钼薄膜、钛薄膜或由以上金属单质作为主体的合金材料膜,或者由以上单层金属薄膜构成的两层以上的薄膜;
所述金属层的厚度为100 nm~2000 nm。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的非晶金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于:
所述钝化层的厚度为50 nm~2000 nm;
所述钝化层为氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化镱、聚酰亚胺、光刻胶、苯丙环丁烯或聚甲基丙烯酸甲酯单层薄膜,或者是由以上材料的任意组合构成的两层以上的薄膜。
9.一种非晶金属氧化物薄膜晶体管,其特征在于:采用如权利要求1至8任意一项所述的方法制备而成。
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