CN110438472B - 铟镓锌氧化物薄膜的制作方法、薄膜晶体管和显示面板 - Google Patents

铟镓锌氧化物薄膜的制作方法、薄膜晶体管和显示面板 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种铟镓锌氧化物薄膜的制作方法、薄膜晶体管和显示面板，在原子层沉积装置中持续通入预设时间的锌前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫，持续通入预设时间的氧前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫；持续通入预设时间的镓前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫，持续通入预设时间的氧前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫；持续通入预设时间的铟前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫，持续通入预设时间的氧前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫；重复预设次数上述的步骤以形成铟镓锌氧化物薄膜。

Description

铟镓锌氧化物薄膜的制作方法、薄膜晶体管和显示面板
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种铟镓锌氧化物薄膜的制作方法、薄膜晶体管和显示面板。
背景技术
显示面板近年来得到了飞速地发展和广泛地应用。就主流市场上的TFT-LCD(ThinFilm Transistor-LCD，薄膜晶体管液晶显示屏)而言，包括阵列基板和彩膜基板，在阵列基板上形成薄膜晶体管，薄膜晶体管控制像素电极的开关，薄膜晶体管打开时，像素电极产生电压，使得液晶分子发生偏转，显示画面。
在形成薄膜晶体管时，现在的有源层一般使用铟镓锌氧化物材料，铟镓锌氧化物(indium gallium zinc oxide)为新一代薄膜晶体管技术中的有源层材料，是金属氧化物(Oxide)面板技术的一种。它具有迁移率高、均一性好、透明、制作工艺简单等优点，但是生产中，由于铟镓锌氧化物稳定性较差，导致出产的显示面板良率较低的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种铟镓锌氧化物薄膜的制作方法、薄膜晶体管和显示面板，提高铟镓锌氧化物稳定性。
本申请公开了一种铟镓锌氧化物薄膜的制作方法，包括：
形成氧化锌层的步骤：在原子层沉积装置中持续通入预设时间的锌前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫，持续通入预设时间的氧前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫；
形成氧化镓层的步骤：在原子层沉积装置中持续通入预设时间的镓前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫，持续通入预设时间的氧前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫；
形成氧化铟层的步骤：在原子层沉积装置中持续通入预设时间的铟前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫，持续通入预设时间的氧前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫；
重复预设次数的形成氧化锌层的步骤，形成氧化镓层的步骤和形成氧化铟层的步骤以形成铟镓锌氧化物薄膜。
可选的，所述锌前驱体包括二甲基锌、二乙基锌和氯化锌的至少一种，所述镓前驱体包括三甲基镓、三甲胺基镓、二甲胺基镓和氯化镓的至少一种，所述铟前驱体包括三甲基铟、环戊二烯铟和氯化铟的至少一种，所述氧前驱体包括水、臭氧和氧气中的至少一种；所述惰性气体包括氩气和氦气的至少一种。
可选的，所述二甲基锌、三甲基镓、三甲基铟和水的持续通入预设时间在0.01秒至0.2秒之间；所述二甲基锌、三甲基镓、三甲基铟和水通入的速率在5标准毫升/分钟至30标准毫升/分钟之间。
可选的，所述二甲基锌、三甲基镓、三甲基铟和水的停留预设时间在2秒至20秒之间。
可选的，所述二甲基锌的通入预设时间设置为0.02s；所述三甲基镓的通入预设时间设置为0.03s；所述三甲基铟的通入预设时间设置为0.02s；所述水的通入预设时间设置为0.02s。
可选的，所述二甲基锌的停留预设时间、所述三甲基镓的停留预设时间、所述三甲基铟的停留预设时间、所述水的停留预设时间均设置为5s。
可选的，所述原子层沉积装置的预设工作温度在150摄氏度至250度摄氏度之间。
可选的，所述形成氧化锌层的步骤中包括：在原子层沉积装置中通入0.02秒的二甲基锌，停留5秒的时间，通入10秒时间的惰性气体吹扫，通入0.02秒的液态水，停留5秒的时间，通入5秒时间的惰性气体吹扫；
所述形成氧化镓层的步骤中包括：在原子层沉积装置中通入0.03秒的三甲基镓，停留5秒的时间，通入10秒时间的惰性气体吹扫，通入0.02秒的液态水，停留5秒的时间，通入5秒时间的惰性气体吹扫；
所述形成氧化铟层的步骤中包括：在原子层沉积装置中通入0.02秒的三甲基铟，停留5秒的时间，通入10秒时间的惰性气体吹扫，通入0.02秒的液态水，停留5秒的时间，通入5秒时间的惰性气体吹扫；
所述形成铟镓锌氧化物薄膜的步骤中包括：重复500次的形成氧化锌层的步骤，形成氧化镓层的步骤和形成氧化铟层的步骤；形成铟镓锌氧化物薄膜；
其中，所述二甲基锌、三甲基镓、三甲基铟和水通入的速率设置为20标准毫升/分钟，所述原子层沉积装置的预设温度为180摄氏度。
本申请还公开了一种显示面板，包含薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括上述的铟镓锌氧化物薄膜，以及衬底和依次在衬底形成的第一金属层、栅极绝缘层、第二金属层、钝化层和透明电极层；所述铟镓锌氧化物薄膜形成在所述栅极绝缘层和第二金属层之间。
相对于采用磁控溅射(sputter)的方法制备铟镓锌氧化物的方案来说，本申请可大幅提高沉积薄膜的致密度，表面平整度和均匀度，可以改善由于界面态缺陷导致的场效应迁移率较低的情况，实现生成稳定的铟镓锌氧化物薄膜；如此不仅节约时间提高了生产效率，而且避免材料浪费的问题，有利于降低生成成本。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本申请的一实施例的一种铟镓锌氧化物薄膜的制作方法的步骤示意图；
图2是本申请的一实施例的一种铟镓锌氧化物薄膜的制作方法的流程示意图；
图3是本申请的一实施例的一种薄膜晶体管的示意图；
图4是本申请的一实施例的一种显示面板的示意图。
其中，10、显示面板；100、薄膜晶体管；11衬底；12、第一金属层；13、栅极绝缘层；14、铟镓锌氧化物薄膜；15、第二金属层；17、钝化层、18、透明电极层；21、氧化镓层；22、氧化锌层；23、氧化铟层。
具体实施方式
需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
另外，“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面参考附图和可选的实施例对本申请作详细说明。
本申请公开了一种铟镓锌氧化物薄膜的制作方法，包括步骤：
S1：形成氧化锌层的步骤：在原子层沉积装置中通入预设时间的锌前驱体，停留预设的时间，通入惰性气体吹扫，通入预设时间的氧前驱体，停留预设的时间，通入惰性气体吹扫；
S2：形成氧化镓层的步骤：在原子层沉积装置中通入预设时间的镓前驱体，停留预设的时间，通入惰性气体吹扫，通入预设时间的氧前驱体，停留预设的时间，通入惰性气体吹扫；
S3：形成氧化铟层的步骤：在原子层沉积装置中通入预设时间的镓铟前驱体，停留预设的时间，通入惰性气体吹扫，通入预设时间的氧前驱体，停留预设的时间，通入惰性气体吹扫；
S4：重复预设次数的形成氧化锌层的步骤，形成氧化镓层的步骤和形成氧化铟层的步骤；形成铟镓锌氧化物薄膜。
相对于采用磁控溅射(sputter)的方法制备铟镓锌氧化物的方案，铟镓锌氧化物靶材不易合成，成分控制困难，容易造成氧缺陷或者晶格不匹配，影响TFT性能；本申请采用原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)技术是一种特殊的化学气相沉积技术，是通过将气相前驱体脉冲交替通入ALD装置的反应室，并在沉积衬底表面发生化学吸附反应形成薄膜，提高稳定性。并且本申请通过控制各种前驱体通入预设时间和停留预设时间，进而控制反应程度，同时又防止吸附效果不足的问题，如果反应时间较短，则为来得及充分反应，会导致原子比例不正确，薄膜不均匀、有缺陷，时间过长影响铟镓锌氧化物薄膜沉积效率和成分变化，即本申请不仅可以精确控制铟镓锌氧化物薄膜各组分的比例，而且通入时间和停留时间的合理配置可以减少外界杂质进入以及本身物质发生改变而影响薄膜生成的情况，可大幅提高沉积薄膜的致密度，表面平整度和均匀度，可以改善由于界面态缺陷导致的场效应迁移率较低的情况，实现生成稳定的铟镓锌氧化物薄膜；如此不仅节约时间提高了生产效率，而且避免材料浪费的问题，有利于降低生产成本。
而在ALD装置沉积时，各种前驱体材料的价格较高，因此控制通入的量，反应的量很重要；具体的，在ALD装置中通入锌前驱体物质，停留预设时间，使得锌前驱体的羟基基团吸附在衬底上，通过惰性气体的吹扫，将未吸附的锌前驱体清洗干净，通入氧前驱体与锌前驱体反应，生成氧化锌，最后通入惰性气体对ALD装置清扫，形成氧化镓层的步骤和氧化铟层的步骤与形成氧化锌的步骤类似，前驱体停留预设的时间，可以控制前驱体的羟基基团吸附程度，控制这个停留预设时间，可以间接控制ALD装置内该前驱体的量，而通入氧前驱体之后，停留预设的时间，可以控制氧前驱体与该前驱体反应的时间，具体的反应过程是利用化学键的结合，从而控制最终生成稳定的金属氧化物薄膜；如图2，△代表镓原子层，○代表氧原子层，◇代表锌原子层，▽代表铟原子层，其中镓原子层和氧原子层形成氧化镓层21，锌原子层和氧原子层形成氧化锌层22，铟原子层和氧原子层形成氧化铟层23。
其中，所述锌前驱体包括二甲基锌、二乙基锌和氯化锌的至少一种，所述镓前驱体包括三甲基镓、三甲胺基镓、二甲胺基镓和氯化镓的至少一种，所述铟前驱体包括三甲基铟、环戊二烯铟和氯化铟的至少一种，所述氧前驱体包括水、臭氧和氧气中的至少一种；所述惰性气体包括氩气和氦气的至少一种；这几种前驱体的原材料活性较高，反应速度较快，有利于节省原材料，同时有利于提高上生产效率；
更进一步的，氧前驱体可以为液态水，其中，高纯度液态水、去离子液态水和蒸馏水等也可以，液态水进入ALD装置反应腔之后汽化成水蒸气，为其它前驱体反应提供氧原子；在ALD装置反应腔内刚蒸发的水蒸气，温度会略低于反应腔的温度，根据气体热升冷降的特性，有利于水蒸气快速沉积并与锌前驱体或镓前驱体或铟前驱体反应，可以提高反应效率，从而减少停留时间和制程的时间。
具体的，在本实施例中，以二甲基锌、三甲基镓、三甲基铟和水为例，二甲基锌、三甲基镓、三甲基铟和水的通入预设时间在0.01s-0.2s之间，所述二甲基锌、三甲基镓、三甲基铟和水通入的速率在5标准毫升/分钟至30标准毫升/分钟之间，在本实施例中，所述二甲基锌、三甲基镓、三甲基铟和水通入的速率设置为20标准毫升/分钟就可以，而根据实验数据证明，在设置范围为0.01s-0.2s的通入预设时间，可以满足足够一个循环使用的量，因为各种前驱体的材料价格较贵，通过控制通入预设时间，控制通入的量，防止浪费原材料。
相应的，所述二甲基锌、三甲基镓、三甲基铟和水停留预设时间可以设置在2s-20s之间，其中，氧前驱体的停留预设时间越长，与金属前驱体反应越充分，停留预设时间越短，生产效率越高；对应镓前驱体、锌前驱体和铟前驱体的停留预设时间控制该前驱体的吸附程度，对应的停留预设时间越长，吸附量越多，对应的停留预设时间越短，生产效率越高；具体的，不同前驱体的停留预设时间不一样，导致生成氧化物中的氧原子含量不一样，最后对应铟(In)：镓(Ga)：锌(Zn)：氧(O)的比例不一样；
如下表1和表2所示，表1中：以形成氧化锌的步骤为例，不同的通入预设时间，不同的停留预设时间，最终生成的氧化锌中氧原子的含量占比，即ZnOx中的x值。表2中：各种前驱体不同的停留预设时间，以及最终生成In：Ga：Zn：O的比例。
表1：形成氧化锌的通入预设时间和停留预设时间分析表
序号 通入预设时间(S) 停留预设时间(S) x
1 0.01 2 0.35
2 0.01 5 0.68
3 0.01 8 0.75
4 0.01 10 0.78
5 0.02 2 0.52
6 0.02 5 0.98
7 0.02 8 1.12
表2：各前驱体不同的停留预设时间形成的铟镓锌氧化物薄膜中In:Ga:Zn:O的比例；
Figure BDA0002109157000000101
根据表1和表2，而且通过大量实验验证，In：Ga：Zn：O＝1:1:1:4非晶态半导体性能和稳定性适合量产的应用；因此二甲基锌的通入预设时间可以设置为0.02s，三甲基镓的通入预设时间可以设置为0.03s，三甲基铟的通入预设时间可以设置为0.02s，水的通入预设时间可以设置为0.02s，这样设置为较佳的。对应所述形成氧化锌层的步骤中，二甲基锌停留预设时间设置为5s，水停留预设时间设置为5s；所述形成氧化镓层的步骤中，三甲基镓停留预设时间设置为5s，水停留预设时间设置为5s；所述形成氧化铟层的步骤中，三甲基铟停留预设时间设置为5s，水停留预设时间设置为5s；而通过上述时间控制生成的铟镓锌氧化物薄膜，为In：Ga：Zn：O＝1:1:1:3.9，以得到稳定性满足需求的铟镓锌氧化物薄膜；考虑到所述二甲基锌和三甲基铟的活性好于三甲基镓，因此三甲基镓的通入预设时间多于二甲基锌和三甲基铟。
所述形成氧化锌层的步骤中，通入预设时间的锌前驱体，停留预设的时间，通入10秒时间的惰性气体吹扫，通入预设时间的氧前驱体，停留预设的时间，通入5秒时间的惰性气体吹扫；在通入二甲基锌之后，二甲基锌的羟基基团吸附在衬底上速度较慢，剩余的二甲基锌可能很多，为了保持ALD装置的反应腔内的量是预期的量，尽量通入较长时间的氩气进行吹扫，而在通入氧前驱体之后，活性较高，反应速率较快，剩余的未反应的前驱体的残留量较少，为了提高生产效率，可以设置为5秒时长的氩气吹扫就能达到效果，所述形成氧化镓层的步骤和形成氧化铟层的步骤与此类似。
具体的，所述ALD装置反应腔内的预设温度可以设置在150-250℃之间，我们选择的前驱体，相对于反应温度较低，例如三甲基铟和三甲基镓可以在180℃条件下反应，如此，ALD装置的反应腔无需设置太高温度即可满足需求，低温的工作环境对于开发柔性显示设备和在OLED中应用产生带来了有利条件，便于铟镓锌氧化物在开发柔性显示设备和在OLED中应用的广泛使用，提高显示面板的稳定性等。
具体的，所述形成氧化锌层的步骤、形成氧化镓层的步骤和形成氧化铟层的步骤重复500次，最后形成铟镓锌氧化物薄膜，当然不是500次也可以，根据需要形成的铟镓锌氧化物薄膜的厚度，可以对应设置不同重复预设次数；当然，所述形成氧化锌层的步骤，形成氧化镓层的步骤，形成氧化铟层的步骤顺序可以交换，以铟镓锌氧化物薄膜包括多层铟镓锌氧化物层，而一层铟镓锌氧化物层包括一层氧化锌层、一层氧化镓层和一层氧化铟层为例；每一层铟镓锌氧化物层中的氧化锌、氧化镓、氧化铟的排列顺序可以根据需求进行调换，而且，不同的铟镓锌氧化物层中氧化锌、氧化镓、氧化铟的排列顺序可以不同。例如两个相邻的铟镓锌氧化物层，其中前一层的通入顺序为先进行形成氧化锌的步骤，然后在形成氧化镓的步骤，最后在形成氧化铟的步骤；后一层的通入顺序为先进行形成氧化铟的步骤，然后在形成氧化镓的步骤，最后进行形成氧化锌的步骤，则两个响亮的额铟镓锌氧化物层的层膜顺序为氧化锌层、氧化镓层、氧化铟层、氧化铟层、氧化镓层、氧化锌层。
例如两个相邻的铟镓锌氧化物层，其中前一层的通入顺序为先进行形成氧化锌的步骤，然后在形成氧化镓的步骤，最后在形成氧化铟的步骤；后一层的通入顺序为先进行形成氧化铟的步骤，然后在形成氧化镓的步骤，最后进行形成氧化锌的步骤，在前一层铟镓锌氧化物的最后一层和后一层铟镓锌氧化物的第一层都为形成氧化铟的步骤，那么对应的可以合成一步，在形成氧化铟的步骤中，铟前驱体的停留预设时间可以设置为两倍，对应的氧前驱体的停留预设时间也可以设置为两倍，对应一个步骤可以生成原本两个厚度的一层氧化铟层。起到节省步骤，节省制程，最终节省时间，增加生产效率的作用；还可以将对应铟前驱体和氧前驱体的通入预设时间设置为小于原来的2倍，例如1.7倍，氧前驱体的停留预设时间设置为小于原来的2倍，例如1.7倍；因为铟前驱体和氧前驱体活性较强，反应较快，不用通入2倍预设时间的量和停留2倍的预设时间就能达到原本两层的厚度，这样节省了时间，提高了工作效率。
本申请还公开了一种薄膜晶体管100，所述薄膜晶体管100包括上述的铟镓锌氧化物薄膜14，以及衬底11和依次在衬底形成的第一金属层12、栅极绝缘层13、第二金属层15、钝化层17和透明电极层18；所述铟镓锌氧化物薄膜形成在所述栅极绝缘层13和第二金属层15之间。
本申请还公开了一种显示面板10，包含薄膜晶体管100。
需要说明的是，本方案中涉及到的各步骤的限定，在不影响具体方案实施的前提下，并不认定为对步骤先后顺序做出限定，写在前面的步骤可以是在先执行的，也可以是在后执行的，甚至也可以是同时执行的，只要能实施本方案，都应当视为属于本申请的保护范围，不相冲突的情况，可以进行结合应用。
本申请的技术方案可以广泛用于各种显示面板，如扭曲向列型(TwistedNematic，TN)显示面板、平面转换型(In-Plane Switching，IPS)显示面板、垂直配向型(Vertical Alignment，VA)显示面板、多象限垂直配向型(Multi-Domain VerticalAlignment，MVA)显示面板，当然，也可以是其他类型的显示面板，如有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示面板，均可适用上述方案。
以上内容是结合具体的可选实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种铟镓锌氧化物薄膜的制作方法，其特征在于，包括：
形成氧化锌层的步骤：在原子层沉积装置中持续通入预设时间的锌前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫，持续通入预设时间的氧前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫；
形成氧化镓层的步骤：在原子层沉积装置中持续通入预设时间的镓前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫，持续通入预设时间的氧前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫；
形成氧化铟层的步骤：在原子层沉积装置中持续通入预设时间的铟前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫，持续通入预设时间的氧前驱体，完成通入后停留预设的时间，通入惰性气体吹扫；以及
重复预设次数的形成氧化锌层的步骤、形成氧化镓层的步骤和形成氧化铟层的步骤以形成铟镓锌氧化物薄膜；
所述锌前驱体包括二甲基锌；所述镓前驱体包括三甲基镓；所述铟前驱体包括三甲基铟；
所述形成氧化锌层的步骤包括：在原子层沉积装置中通入0.02秒的二甲基锌，停留5秒的时间，通入10秒时间的惰性气体吹扫，通入0.02秒的液态水，停留5秒的时间，通入5秒时间的惰性气体吹扫；
所述形成氧化镓层的步骤包括：在原子层沉积装置中通入0.03秒的三甲基镓，停留5秒的时间，通入10秒时间的惰性气体吹扫，通入0.02秒的液态水，停留5秒的时间，通入5秒时间的惰性气体吹扫；
所述形成氧化铟层的步骤包括：在原子层沉积装置中通入0.02秒的三甲基铟，停留5秒的时间，通入10秒时间的惰性气体吹扫，通入0.02秒的液态水，停留5秒的时间，通入5秒时间的惰性气体吹扫；
所述形成铟镓锌氧化物薄膜的步骤包括：重复500次的形成氧化锌层的步骤，形成氧化镓层的步骤和形成氧化铟层的步骤以形成铟镓锌氧化物薄膜；
其中，所述二甲基锌、三甲基镓、三甲基铟和水通入的速率设置为20标准毫升/分钟。
2.如权利要求1所述的一种铟镓锌氧化物薄膜的制作方法，其特征在于，所述氧前驱体包括水、臭氧和氧气中的至少一种；所述惰性气体包括氩气和氦气的至少一种。
3.如权利要求2所述的一种铟镓锌氧化物薄膜的制作方法，其特征在于，所述原子层沉积装置的预设工作温度在150摄氏度至250摄氏度之间。
4.一种薄膜晶体管,其特征在于，包括如上述权利要求1-3任意一项所述的铟镓锌氧化物薄膜，以及衬底和依次在衬底形成的第一金属层、栅极绝缘层、第二金属层、钝化层和透明电极层；
所述铟镓锌氧化物薄膜形成在所述栅极绝缘层和第二金属层之间。
5.一种显示面板，其特征在于，包括上述权利要求4所述的薄膜晶体管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230167548A1 (en) * 2021-11-30 2023-06-01 Illinois Institute Of Technology Thermal atomic layer deposition of ternary gallium oxide thin films

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102618843A (zh) * 2012-03-23 2012-08-01 复旦大学 非晶铟镓锌氧化物薄膜的原子层淀积制备方法
CN102709327A (zh) * 2012-05-16 2012-10-03 京东方科技集团股份有限公司 氧化物薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板和显示装置
CN103299430A (zh) * 2010-12-30 2013-09-11 周星工程股份有限公司 薄膜晶体管及其制造方法
CN103337497A (zh) * 2013-06-28 2013-10-02 北京京东方光电科技有限公司 一种阵列基板及其制造方法、显示装置
CN103346159A (zh) * 2013-06-28 2013-10-09 北京京东方光电科技有限公司 一种阵列基板及其制造方法、显示装置
CN106756877A (zh) * 2016-12-13 2017-05-31 武汉华星光电技术有限公司 C轴结晶igzo薄膜及其制备方法
CN109148375A (zh) * 2018-08-20 2019-01-04 深圳市华星光电技术有限公司 薄膜晶体管器件制造方法及薄膜晶体管器件

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103299430A (zh) * 2010-12-30 2013-09-11 周星工程股份有限公司 薄膜晶体管及其制造方法
CN102618843A (zh) * 2012-03-23 2012-08-01 复旦大学 非晶铟镓锌氧化物薄膜的原子层淀积制备方法
CN102709327A (zh) * 2012-05-16 2012-10-03 京东方科技集团股份有限公司 氧化物薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板和显示装置
CN103337497A (zh) * 2013-06-28 2013-10-02 北京京东方光电科技有限公司 一种阵列基板及其制造方法、显示装置
CN103346159A (zh) * 2013-06-28 2013-10-09 北京京东方光电科技有限公司 一种阵列基板及其制造方法、显示装置
CN106756877A (zh) * 2016-12-13 2017-05-31 武汉华星光电技术有限公司 C轴结晶igzo薄膜及其制备方法
CN109148375A (zh) * 2018-08-20 2019-01-04 深圳市华星光电技术有限公司 薄膜晶体管器件制造方法及薄膜晶体管器件

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