CN103311313B - 氧化物薄膜晶体管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法，氧化物薄膜晶体管设有固定设置于氧化物半导体层的裸露面表面的表面自主装单分子层。表面自主装单分子层是通有机溶剂、无机溶剂处理、烷烃硫醇、烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷处理所述氧化物半导体层的表面获得的。其制备方法包括通过旋涂、滴涂或浸泡的方法在氧化物半导体层的裸露面表面制备表面自主装单分子层，可采用有机溶剂、无机溶剂处理、烷烃硫醇、烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷处理所述氧化物半导体层的表面获得。本发明的氧化物薄膜晶体管具有稳定性好，制备方法具有工艺简单、成本低廉的特点。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法。
背景技术
薄膜晶体管（TFT，Thin Film Transistor）主要应用于控制和驱动液晶显示器（LCD，Liquid Crystal Display）、有机发光二极管（OLED，Organic Light-EmittingDiode）显示器的子像素，是平板显示领域中最重要的电子器件之一。
在平板显示方面，目前主要使用氢化非晶硅（a-Si:H）或多晶硅等材料的薄膜晶体管，然而氢化非晶硅材料的局限性主要表现在对光敏感、电子迁移率低（<1cm2/Vs）以及电学参数稳定性差等方面，而多晶硅薄膜的局限性主要体现在电学性质均匀性差、制备温度高以及成本高等方面。
基于氧化物的薄膜晶体管电子迁移率高（1～100cm2/Vs）、制备温度低（<400℃，远低于玻璃的熔点）、成本低（只需要普通的溅射工艺即可完成）以及持续工作稳定性好的特点，基于金属氧化物的薄膜晶体管在平板显示领域尤其是有机发光显示（OLED）领域有替代传统的硅材料工艺薄膜晶体管的趋势，受到学术界和业界的关注和广泛研究。
然而，由于氧化物半导体稳定性差，容易造成氧化物薄膜晶体管的电学稳定性差，表现在器件的正扫和回扫的转移特性曲线之间磁滞回线较大，阈值电压容易发生漂移等。
因此，针对现有技术不足，提供一种电学稳定性好的氧化物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一种氧化物薄膜晶体管，该氧化物薄膜晶体管具有稳定性好的特点。
本发明的上述目的通过如下技术手段实现。
一种氧化物薄膜晶体管，设置有表面自主装单分子层，所述表面自主装单分子层固定设置于氧化物半导体层的裸露面表面。
上述表面自主装单分子层是通有机溶剂或无机溶剂处理所述氧化物半导体层的表面获得的；
当通过有机溶剂处理时，所述有机溶剂为甲醇、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜（DMSO）、六甲基磷酰三胺(HMPA)、氧化吡啶或酮类中的任意一种；
当通过无机溶剂处理时，所述无机溶剂为双氧水。
另一优选的，上述表面自主装单分子层是通过烷烃硫醇处理所述氧化物半导体层的表面获得的。
另一优选的，上述表面自主装单分子层通过烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷处理所述氧化物半导体层的表面获得的。
以上的，上述氧化物薄膜晶体管还设置有基板、栅极、绝缘层、源极和漏极；
所述栅极位于所述基板之上，所述绝缘层位于所述栅极之上，所述氧化物半导体层、所述源极和所述漏极位于所述绝缘层之上，所述表面自主装单分子层位于所述氧化物半导体层的上表面，所述源极和所述漏极相互间隔并分别与所述氧化物半导体层或所述表面自主装单分子层的两端电性相接。
上述氧化物半导体层的材料为ZnO。
上述氧化物半导体层的材料为ZnO中掺入In、Ga、Sn、Cd、Al、Si、Ni、Ta、W、Hf、Y、Ti、La、Nd、Ce、Pr、Pm、Sm、Eu中的任意一种或两种以上元素。
本发明的氧化物薄膜晶体管，设置有表面自主装单分子层，所述表面自主装单分子层固定设置于氧化物半导体层的裸露面表面。通过设置表面自主装单分子层，该表面自主装单分子层能在不损伤氧化物半导体层的前提下有效修饰氧化物表面以降低氧化物半导体的表面能，减少水、氧吸附和解吸附现象，从而提高器件的稳定性。表面自主装单分子层还能填充氧化物半导体上的悬挂键和一些结构缺陷，提高载流子的迁移率。此外，表面自主装单分子层还能提高氧化物半导体的抗蚀性，减少后续镀膜或刻蚀对其造成的损伤。故本发明的氧化物薄膜晶体管具有稳定性好、制备工艺简单、成本低廉的特点。
本发明的另一目是提供一种氧化物薄膜晶体管的制备方法，所制备的氧化物薄膜晶体管具有稳定性好的特点。
本发明的上述目的通过如下技术手段实现。
一种氧化物薄膜晶体管的制备方法，通过旋涂、滴涂或浸泡的方法在氧化物半导体层的裸露面表面制备表面自主装单分子层。
具体的，使用有机溶剂或者无机溶剂或者烷烃硫醇或者通过烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷处理所述氧化物半导体层的裸露面表面制备表面自主装单分子层；
当通过有机溶剂处理时，所述有机溶剂为甲醇、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜（DMSO）、六甲基磷酰三胺(HMPA)、氧化吡啶或酮类中的任意一种；
当通过无机溶剂处理时，所述无机溶剂为双氧水。
进一步的，氧化物薄膜晶体管还设置有基板、栅极、绝缘层、源极和漏极；
所述栅极位于所述基板之上，所述绝缘层位于所述栅极之上，所述氧化物半导体层、所述源极和所述漏极位于所述绝缘层之上，所述表面自主装单分子层位于所述氧化物半导体层的上表面，所述源极和所述漏极相互间隔并分别与所述氧化物半导体层或所述表面自主装单分子层的两端电性相接；
氧化物薄膜晶体管的制备顺序为：
在基板上依次制备栅极、绝缘层、氧化物半导体层、源极漏极层和表面自主装单分子层；或者为
在基板上依次制备栅极、绝缘层、氧化物半导体层、表面自主装单分子层和源极漏极层；或者为
制备顺序为：在基板上依次制备栅极、绝缘层、源极漏极层、氧化物半导体层和表面自主装单分子层；
所述栅极是在所述基板上通过溅射的方法制备一层厚度为100～500nm的导电薄膜，并通过遮挡掩膜或光刻的方法图形化制备而成；
所述绝缘层是通过阳极氧化法、热氧化法、物理气相沉积法或化学气相沉积法制备厚度为100～1000nm的薄膜，并通过遮挡掩膜或光刻法图形化制备而成；
所述氧化物半导体层是通过溅射法或溶胶-凝胶法制备厚度为 10～100nm的薄膜，并通过遮挡掩膜法或光刻法图形化制备而成；
所述源极和漏极是采用真空蒸镀或溅射的方法制备一层厚度为100～1000nm的导电层，并采用遮挡掩膜或光刻的方法图形化同时制备所述源极和漏极。
本发明提供的氧化物薄膜晶体管的制备方法，通过旋涂、滴涂或浸泡的方法在氧化物半导体层的裸露面表面制备表面自主装单分子层。通过制备表面自主装单分子层，该表面自主装单分子层能在不损伤氧化物半导体层的前提下有效修饰氧化物表面以降低氧化物半导体的表面能，减少水、氧吸附和解吸附现象，从而提高器件的稳定性。表面自主装单分子层能填充氧化物半导体上的悬挂键和一些结构缺陷，提高载流子的迁移率。此外，这层表面自主装单分子层还能提高氧化物半导体的抗蚀性，减少后续镀膜或刻蚀对其造成的损伤。故本发明方法具有工艺简单、成本低廉的特点，所制备的氧化物薄膜晶体管稳定性好。
附图说明
图1是本发明氧化物薄膜晶体管的实施例3的结构示意图；
图2是本发明氧化物薄膜晶体管的实施例4的结构示意图；
图3是本发明氧化物薄膜晶体管的实施例5的结构示意图；
图4是本发明氧化物薄膜晶体管实施例6的转移特性曲线；
图5是本发明氧化物薄膜晶体管实施例7的转移特性曲线；
图6是本发明氧化物薄膜晶体管实施例8的转移特性曲线；
图7是本发明氧化物薄膜晶体管实施例9的转移特性曲线；
图8是本发明氧化物薄膜晶体管实施例10的转移特性曲线；
图9是本发明氧化物薄膜晶体管实施例11的转移特性曲线；
图10是本发明氧化物薄膜晶体管实施例12的转移特性曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明做进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例的范围。
实施例1。
一种氧化物薄膜晶体管，设置有表面自主装单分子层，表面自主装单分子层固定设置于氧化物半导体层的裸露面表面。该氧化物薄膜晶体管主要用于有机发光显示、液晶显示、电子纸的有源驱动，也可以用于传感器或集成电路。
本发明的氧化物薄膜晶体管，具体还设置有基板、栅极、绝缘层、源极和漏极，栅极位于基板之上，绝缘层位于栅极之上，氧化物半导体层、源极和漏极位于绝缘层之上，表面自主装单分子层位于氧化物半导体层的上表面，源极和漏极相互间隔并分别与氧化物半导体层或表面自主装单分子层的两端电性相接。
需要说明的是，本发明上、下位置关系是以基板作为下层的参照位置关系。
需要说明的是，本发明“相对应”关系是指相应的薄膜层的对称轴或对称中心在基板上的投影重合。
需要说明的是，作为本领域的公知常识，氧化物薄膜晶体管的基板、栅极、绝缘层、源极和漏极等层状结构是依次设置附着于各个功能层表面的，因此相邻两层之间固定连接，在此不再赘述。
需要说明的是，本发明的氧化物薄膜晶体管可以为仅包括基板、栅极、绝缘层、氧化物半导体层、源极和漏极、表面自主装单分子层的封闭结构，也可以进一步包括钝化层、刻蚀阻挡层或像素定义层等，还可以与其它器件集成等结构。
也就是说，本发明是在现有技术的氧化物薄膜晶体管的基础上设置了表面自主装单分子层，其适用于现有技术中所有氧化物薄膜晶体管结构。
具体的，表面自主装单分子层可通过有机溶剂或者无机溶剂或者烷烃硫醇或者通过烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷处理处理氧化物半导体层的表面获得的。
当通过有机溶剂处理时，有机溶剂为甲醇、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜（DMSO）、六甲基磷酰三胺(HMPA)、氧化吡啶或酮类等。当通过无机溶剂处理时，无机溶剂为双氧水等。
氧化物半导体被这些有机溶剂处理后，能使原先吸附在氧化物半导体表面的氧被吸附，并且形成一层单分子层阻止外界的氧重新吸附在氧化物半导体上。
甲醇结构最为简单的饱和一元醇，在醇类中极性最强，它容易被氧化成酸，甲醇处理后氧化物半导体表面的氧的解吸附的化学式如下：
。
酮类为羰基碳直接与两个碳原子相连的有机物，如丙酮、乙酰丙酮、环己酮等。以丙酮为例，丙酮较易进一步氧化成酸根离子，丙酮处理后氧化物半导体表面的氧的解吸附的化学式如下：
。
甲苯、二甲苯在某些条件下也能被氧化成苯甲酸。
二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜（DMSO）、六甲基磷酰三胺(HMPA)、氧化吡啶都是极性很强的非质子溶剂，非质子极性溶剂能使阳离子，特别是金属阳离子溶剂化。因此，用这类溶剂处理氧化物半导体表面后，能形成含有金属氧离子的单分子层。
无机溶剂中的双氧水处理后氧化物半导体表面的氧的解吸附的化学式如下：
；
双氧水还可以进一步氧化未饱和的氧离子，减少氧空位缺陷。
表面自主装单分子层也可以通过烷烃硫醇处理得到。烷烃硫醇的化学式为CH3(CH2)nSH, n≥0，这类有机物能饱和氧化物半导体的悬挂键，形成M-S-(CH2)n CH3，其中M为氧化物半导体中的金属氧离子如Zn、In、Ga或Sn等。这样便在氧化物半导体表面形成一层自主装单分子层。
表面自主装单分子层还可以通过烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷处理得到。烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷的化学式为R-(OCH2CH3)3，包括n-C12H25Si(OCH2CH3)3、C6H5Si(OCH2CH3)3等，它们能在氧化物半导体表面形成很强的Si-O-M键，从而形成自主装的单分子层。
与其它界面材料如十八烷基三氯硅氧烷（Octadecyltrichlorosilane，OTS）或六甲基二硅胺（hexamethyldisilazene，HMDS）等相比，上述的溶剂、烷烃硫醇和烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷不具有酸性，处理氧化物半导体时不会腐蚀氧化物半导体，从而不会破坏氧化物半导体层。
氧化物半导体层的材料为ZnO，也可以是ZnO中掺入In、Ga、Sn、Cd、Al、Si、Ni、Ta、W、Hf、Y、Ti、La、Nd、Ce、Pr、Pm、Sm、Eu中的任意一种或两种以上原素。
该氧化物薄膜晶体管，通过在氧化物半导体层的裸露面表面设置表面自主装单分子层，相比原有的氧化物薄膜晶体管器件结构多了一层表面自主装单分子层，该表面自主装单分子层能在不损伤氧化物半导体层的前提下有效修饰氧化物表面以降低氧化物半导体的表面能，减少水、氧吸附和解吸附现象，从而提高器件的稳定性。
同时，这层表面自主装单分子层能填充氧化物半导体上的悬挂键和一些结构缺陷，提高载流子的迁移率。
此外，这层表面自主装单分子层还能提高氧化物半导体的抗蚀性，减少后续镀膜或刻蚀对其造成的损伤，可以不必另外制备保护层，简化了制备工艺，降低了制备成本。
可见，本发明的氧化物薄膜晶体管具有稳定性好、制备工艺简单和成本低廉等特点。
实施例2。
制备实施例1的氧化物薄膜晶体管的制备方法，除了常规结构部分的制备工艺外，还包括通过旋涂、滴涂或浸泡的方法在氧化物半导体层的裸露面表面制备表面自主装单分子层的工序。
具体使用有机溶剂如甲醇、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜（DMSO）、六甲基磷酰三胺(HMPA)、氧化吡啶或酮类或者无机溶剂如双氧水或者烷烃硫醇或者通过烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷处理所述氧化物半导体层的裸露面表面制备表面自主装单分子层。
本发明的制备方法，由于设置了在氧化物半导体层的裸露面表面设置表面自主装单分子层的工艺，该表面自主装单分子层能在不损伤氧化物半导体层的前提下有效修饰氧化物表面以降低氧化物半导体的表面能，减少水、氧吸附和解吸附现象，从而提高器件的稳定性。
同时，这层表面自主装单分子层能填充氧化物半导体上的悬挂键和一些结构缺陷，提高载流子的迁移率。
此外，这层表面自主装单分子层还能提高氧化物半导体的抗蚀性，减少后续镀膜或刻蚀对其造成的损伤，可以不必另外制备保护层，简化了制备工艺，降低了制备成本。
可见，本发明的氧化物薄膜晶体管的制备方法具有工艺简单和成本低廉等特点，所制备的氧化物薄膜晶体管也具有稳定性好的特点。
实施例3。
一种氧化物薄膜晶体管，如图1所示，设置有基板10、栅极11、绝缘层12、氧化物半导体层13、源极14a、漏极14b和表面自主装单分子层15。
栅极11位于基板10之上，绝缘层12位于基板10和栅极11之上，氧化物半导体层13覆盖在绝缘层12的上表面并与栅极11对应，源极14a和漏极14b相互间隔并与氧化物半导体层13的两端电性相连，表面自主装单分子层15位于氧化物半导体层13的上表面未被源极14a和漏极14b覆盖的区域。
基板10为玻璃、塑料、硅片、不锈钢、石英等衬底材料中的一种，也可以进一步包括覆盖在衬底上面的缓冲层或水氧阻隔层等。
栅极11的材料为金属、合金、掺杂硅、导电金属氧化物、导电聚合物等，或是由以上材料的任意组合构成的两层以上的叠层薄膜。
绝缘层12为二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化镱、氧化钛、氧化铪、氧化钽、氧化锆、聚酰亚胺、光刻胶、苯丙环丁烯或聚甲基丙烯酸甲酯等构成的单层薄膜，或是由以上材料的任意组合构成的两层以上的叠层薄膜。
氧化物半导体层13的材料可以为ZnO，也可以是ZnO中掺入In、Ga、Sn、Cd、Al、Si、Ni、Ta、W、Hf、Y、Ti、La、Nd、Ce、Pr、Pm、Sm、Eu中的任意一种以上或两种以上元素。
源极14a和漏极14b的材料为金属、合金、导电金属氧化物、导电聚合物等的单层薄膜，或是由以上材料的任意组合构成的两层以上的叠层薄膜。
表面自主装单分子层15可通有机溶剂或者无机溶剂或者烷烃硫醇或者通过烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷处理处理氧化物半导体层13的表面获得的，其处理方式与实施例1相同，在此不再赘述。
该氧化物薄膜晶体管的制备工序为：在基板10上依次制备栅极11、绝缘层12、氧化物半导体层13、源极14a漏极14b层和表面自主装单分子层15。
具体的步骤如下：
（1）在基板10上通过溅射的方法制备一层厚度为100～500nm的导电薄膜，并通过遮挡掩膜或光刻的方法图形化制备栅极11；
（2）再通过阳极氧化法、热氧化法、物理气相沉积法或化学气相沉积法在栅极11层上部制备厚度为100～1000nm的薄膜，并通过遮挡掩膜或光刻的方法图形化制备绝缘层12；
（3）接着，通过溅射或溶胶-凝胶的方法制备厚度为 10～100nm的薄膜，并通过掩膜或光刻的方法图形化制得氧化物层；
（4）采用真空蒸镀或溅射的方法制备一层厚度为100～1000nm的导电层，采用掩膜或光刻的方法图形化同时得到源极14a和漏极14b；
（5）通过旋涂、滴涂或浸泡的方法制得表面自主装单分子层15：旋涂是将上述的溶剂、烷烃硫醇、烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷中的任意一种滴至氧化物薄膜晶体管的氧化物半导体层13上，然后通过旋涂甩干；滴涂是将上述的溶剂、烷烃硫醇、烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷中的任意一种滴至氧化物薄膜晶体管的氧化物半导体层13上，然后让其自然干燥、吹干或烘干；浸泡是将含有氧化物半导体层13的器件浸泡在上述的溶剂、烷烃硫醇、烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷中的任意一种中，浸泡过程可以伴随室温至150℃的加热，然后将其取出甩干、吹干、烘干或自然干燥。
需要说明的是，步骤（5）可以选取任意几种处理剂按任意顺序多次处理制得表面自主装单分子层15。
需要说明的是，通过步骤（5）得表面自主装单分子层15后可以进一步对其进行热处理，以使反应更充分、性能更稳定。
该氧化物薄膜晶体管及其制备方法，通过在氧化物半导体层13的裸露面表面制备表面自主装单分子层15，相比原有的氧化物薄膜晶体管器件结构多了一层表面自主装单分子层15，该表面自主装单分子层15能在不损伤氧化物半导体层13的前提下有效修饰氧化物表面以降低氧化物半导体的表面能，减少水、氧吸附和解吸附现象，从而提高器件的稳定性。
同时，这层表面自主装单分子层15能填充氧化物半导体上的悬挂键和一些结构缺陷，提高载流子的迁移率。
此外，这层表面自主装单分子层15还能提高氧化物半导体的抗蚀性，减少后续镀膜或刻蚀对其造成的损伤，可以不必另外制备保护层，简化了制备工艺，降低了制备成本。
可见，本发明的氧化物薄膜晶体管具有稳定性好，制备工艺简单、成本低廉。
实施例4。
一种氧化物薄膜晶体管，与实施例3的不同之处在于：源极25a和漏极25b相互间隔并与表面自主装单分子层24的上表面的两端电性相连，如图2所示。
其制备工序为，在基板20上依次制备栅极21、绝缘层22、氧化物半导体层23、表面自主装单分子层24，最后制备源极25a和漏极25b。
本发明的氧化物薄膜晶体管具有稳定性好，制备方法具有工艺简单、成本低廉。
实施例5。
一种氧化物薄膜晶体管，与实施例3的不同之处在于：氧化物半导体层34覆盖在源极33a、漏极33b以及绝缘层32的上表面并与栅极31相对应，表面自主装单分子层35位于氧化物半导体层34的上表面，如图3所示。
其制备工序为，在基板30上依次制备栅极31、绝缘层32、源极33a漏极33b、氧化物半导体层34和表面自主装单分子层35。
本发明的氧化物薄膜晶体管具有稳定性好，制备方法具有工艺简单、成本低廉。
实施例6。
本实施例的氧化物薄膜晶体管的结构如图1所示，其具体制备方法是：
首先在玻璃基板10上通过溅射的方法制备一层厚度为300nm的铝-钕合金薄膜，并通过光刻的方法图形化得到栅极11。
绝缘层12通过阳极氧化法制备，阳极氧化中使用的电解质溶液为酒石酸铵和乙二醇的混合液，将制备好栅极11的基片和不锈钢板放入电解质溶液中分别作为阳极和阴极，先在阳极和阴极之间加恒定的电流，阳极和阴极之间的电压将随时间线性升高，当电压达到100V时保持电压恒定100V，直至阳极和阴极之间的电流减小至约为0.001 mA/cm2时，铝钕合金表面便形成一层厚度为200nm的氧化铝钕绝缘层12。
氧化物半导体层13的材料为IGZO（In2O3、Ga2O3和ZnO的摩尔比为1：1：2），氧化物半导体层13是通过射频磁控溅射法制备厚度为40nm的薄膜并通过遮挡掩膜的方法进行图形化制备而成。
源极14a和漏极14b的材料为ITO，通过溅射法制备厚度为280nm的ITO薄膜，通过遮挡掩膜的方法同时制备源极14a和漏极14b，使得形成宽度和长度分别为1000μm和300μm、宽长比为10:3的沟道。
表面自主装单分子层15通过丙酮处理得到，具体是将丙酮滴在上述制备好的器件的上表面，然后以2000r/min的转速旋涂40s制得。
再将整个器件在空气中加热至120℃保持10min。
将所制备的氧化物薄膜晶体管器件性能在空气中测试。图4是实施例6的氧化物薄膜晶体管测得的转移特性曲线，即漏极14b电流与栅极11电压之间的关系。曲线的测试条件为：源极14a电压（V S）为0V，漏极14b电压（V D）恒定为5V，栅极11电压（V G）先从-10V到10V正向扫描，再从-10V到10V反向扫描，测试漏极14b电流（I D）。图4中还示意了丙酮处理前器件的转移特性曲线。从图4的两组曲线的对比中可以看出，甲醇处理后的氧化物薄膜晶体管的磁滞效应明显减小，意味着氧吸附-解吸附效应明显减小；同时亚阈值摆幅明显增大，迁移率明显增高，意味着缺陷的减少。
可见，本发明的氧化物薄膜晶体管具有稳定性好，制备方法具有工艺简单、成本低廉。
实施例7。
本实施例的氧化物薄膜晶体管的结构如图2所示，其制备方法具体如下：
首先在玻璃基板20上通过溅射法制备一层厚度为300nm的铝-钕合金薄膜，并通过光刻的方法图形化得到栅极21。
绝缘层22和氧化物半导体层23的材料为和制备方法分别与实施例6中的绝缘层12和氧化物半导体层13的相同。
表面自主装单分子层24通过丙酮处理得到，将丙酮滴在上述制备的器件的上部，然后以2000r/min的转速旋涂40s制得。再将器件在空气中加热120℃10min。
然后在表面自主装单分子层24上面制备源极25a和漏极25b，其材料和制备方法与实施例6的源极14a和漏极14b的相同。
将所制备的氧化物薄膜晶体管器件性能在空气中测试。图5是实施例7的氧化物薄膜晶体管测得的转移特性曲线，图中还画出了未设置表面自主装单分子层24的器件的转移特性曲线。从图5的两组曲线的对比中可以看出，虽然源极25a和漏极25b区域的接触电阻变大了，但是丙酮处理后的氧化物薄膜晶体管的磁滞效应明显减小，意味着氧吸附-解吸附效应明显减小。
可见，本发明的氧化物薄膜晶体管具有稳定性好，制备方法具有工艺简单、成本低廉。
实施例8。
本实施例的氧化物薄膜晶体管的结构如图3所示，其制备方法如下：
首先在玻璃基板30上通过溅射的方法制备一层厚度为300nm的铝-钕合金薄膜，通过光刻的方法图形化得到栅极31。
绝缘层32的制备方法分别与实施例6中的绝缘层12的相同。
源极33a和漏极33b的材料为ITO，通过溅射法制备在绝缘层32上制备厚度为280nm的薄膜，再通过遮挡掩膜的方法同时制备源极33a和漏极33b，使得形成宽度和长度分别为1000μm和300μm、宽长比为10:3的沟道。
氧化物半导体层34的材料为和制备方法分别与实施例6中的氧化物半导体层13的相同，制备在源极33a和漏极33b的上表面以及绝缘层32的上表面并与栅极31相对应。
表面自主装单分子层35通过丙酮处理得到，具体是将丙酮滴在上述制备的器件的上部，然后以2000r/min的转速旋涂40s制得。
最后再将器件在空气中加热120℃10min。
将所制备的氧化物薄膜晶体管器件性能在空气中测试。图6是实施例8的氧化物薄膜晶体管测得的转移特性曲线，图中还画出了未经甲醇处理的器件的转移特性曲线。从图6的两组曲线的对比中可以看出，丙酮处理后的氧化物薄膜晶体管的磁滞效应明显减小，意味着氧吸附-解吸附效应明显减小。
可见，本发明的氧化物薄膜晶体管具有稳定性好，制备方法具有工艺简单、成本低廉。
实施例9。
本实施例的氧化物薄膜晶体管的结构以及制备方法除表面自主装单分子层15以外均与实施例6中的相同。所不同的是采用对二甲苯处理得到表面自主装单分子层15，具体是将对二甲苯滴在上述制备的器件的上部，然后以2000r/min的转速旋涂40s制得，所制备的氧化物薄膜晶体管未经进一步热处理。
将所制备的氧化物薄膜晶体管器件性能在空气中测试。图7是实施例9的氧化物薄膜晶体管测得的转移特性曲线，图中还画出了对二甲苯处理前器件的转移特性曲线。从图7的两组曲线的对比中可以看出，对二甲苯处理后的氧化物薄膜晶体管的磁滞效应明显减小，意味着氧吸附-解吸附效应明显减小；同时亚阈值摆幅明显减小，迁移率明显增高，意味着缺陷的减少。
可见，本发明的氧化物薄膜晶体管具有稳定性好，制备方法具有工艺简单、成本低廉。
实施例10。
本实施例的氧化物薄膜晶体管的结构以及制备方法除表面自主装单分子层15以外均与实施例6中的相同。所不同的是采用烷烃硫醇处理得到表面自主装单分子层15，选用化学式为CH3(CH2)12SH的烷烃硫醇，将器件浸泡在CH3(CH2)12SH溶液中48小时，并同时伴随加热50℃。
将所制备的氧化物薄膜晶体管器件性能在空气中测试。图8是实施例10的氧化物薄膜晶体管测得的转移特性曲线，图中还画出了CH3(CH2)12SH处理前器件的转移特性曲线。从图8的两组曲线的对比中可以看出，CH3(CH2)12SH处理后的氧化物薄膜晶体管的磁滞效应明显减小，意味着氧吸附-解吸附效应明显减小；同时亚阈值摆幅明显减小，迁移率明显增高，意味着缺陷的减少。
可见，本发明的氧化物薄膜晶体管具有稳定性好，制备方法具有工艺简单、成本低廉。
实施例11。
本实施例的氧化物薄膜晶体管的结构以及制备方法除表面自主装单分子层15以外均与实施例6中的相同，所不同的是采用烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷处理得到表面自主装单分子层15。具体是选用苯基取代的三乙氧基硅烷（化学式为C6H5Si(OCH2CH3)3），将器件浸泡在C6H5Si(OCH2CH3)3溶液中1小时，并同时伴随加热45℃。所制备的器件再经后退火100℃。
将所制备的氧化物薄膜晶体管器件性能在空气中测试。图9是实施例11的氧化物薄膜晶体管测得的转移特性曲线，图中还画出了C6H5Si(OCH2CH3)3处理前器件的转移特性曲线。从图9的两组曲线的对比中可以看出，C6H5Si(OCH2CH3)3处理后的氧化物薄膜晶体管的磁滞效应明显减小，意味着氧吸附-解吸附效应明显减小；同时亚阈值摆幅明显减小，迁移率明显增高，意味着缺陷的减少。
可见，本发明的氧化物薄膜晶体管具有稳定性好，制备方法具有工艺简单、成本低廉。
实施例12。
本实施例的氧化物薄膜晶体管的结构如图1所示，其具体制备方法如下：
首先在玻璃基板10上通过溅射的方法制备一层厚度为300nm的金属钼薄膜，通过光刻的方法图形化得到栅极11。
绝缘层12是通过等离子增强型化学气相沉积（PECVD）法制备的SiNx/SiO2双层复合薄膜，SiNx和SiO2的厚度均为100nm。
氧化物半导体层13的材料为NAIZO（Nd2O3、Al2O3、In2O3、Ga2O3和ZnO的摩尔比为0.05：0.1：1：1），是通过射频磁控溅射法制制备的厚度为30nm的薄膜，并通过光刻的方法进行图形化。
源极14a和漏极14b的材料为ITO，是通过溅射的方法制备厚度为280nm的薄膜，并通过光刻剥起（lift-off）的方法同时制得源极14a和漏极14b，形成沟道的宽度和长度分别为100μm和30μm、宽长比为10:3。
表面自主装单分子层15通过双氧水处理得到，具体将器件浸泡在双氧水溶液中10min取出，再用去离子水清洗烘干。
最后再将整个器件在空气中加热150℃10min。
将所制备的氧化物薄膜晶体管器件性能在空气中测试。图10是实施例12的氧化物薄膜晶体管测得的转移特性曲线，图中还画出了双氧水处理前器件的转移特性曲线。从图10的两组曲线的对比中可以看出，双氧水处理后的氧化物薄膜晶体管的磁滞效应明显减小，意味着氧吸附-解吸附效应明显减小。
可见，本发明的氧化物薄膜晶体管具有稳定性好，制备方法具有工艺简单、成本低廉。
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 (1)
1.一种氧化物薄膜晶体管，其特征在于：设置有表面自主装单分子层，通过旋涂、滴涂或浸泡的方法在氧化物半导体层的裸露面表面制备表面自主装单分子层使得所述表面自主装单分子层固定于氧化物半导体层的裸露面表面；
所述表面自主装单分子层是通有机溶剂处理所述氧化物半导体层的表面获得的；所述有机溶剂为甲醇、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、六甲基磷酰三胺、氧化吡啶或酮类中的任意一种；或者
所述表面自主装单分子层是通过烷烃硫醇处理所述氧化物半导体层的表面获得的；或者
所述表面自主装单分子层通过烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷处理所述氧化物半导体层的表面获得的；
所述氧化物薄膜晶体管还设置有基板、栅极、绝缘层、源极和漏极；
所述栅极位于所述基板之上，所述绝缘层位于所述栅极之上，所述氧化物半导体层、所述源极和所述漏极位于所述绝缘层之上，所述表面自主装单分子层位于所述氧化物半导体层的上表面，所述源极和所述漏极相互间隔并分别与所述氧化物半导体层或所述表面自主装单分子层的两端电性相接；
所述的氧化物半导体层的材料为ZnO；
所述氧化物半导体层的材料为ZnO中掺入In、Ga、Sn、Cd、Al、Si、Ni、Ta、W、Hf、Y、Ti、La、Nd、Ce、Pr、Pm、Sm、Eu中的任意一种或两种以上元素。
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