CN111373563A - 具有改善的可见光吸收率的氧化物半导体光电晶体管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了光电晶体管及其的制造方法，光电晶体管具有通过溶液工艺引入至氧化物半导体光电晶体管的缺陷氧化物射线吸收层，或者具有通过形成损伤的界面控制引入至栅绝缘膜与氧化物半导体层之间的界面的缺陷氧化物射线吸收部分，从而使得能够在可见光区域的范围内改善光吸收。

Description

具有改善的可见光吸收率的氧化物半导体光电晶体管及其制 造方法
技术领域
本公开涉及具有改善的可见光吸光度的氧化物半导体光电晶体管及用于生产该晶体管的方法。
背景技术
氧化物半导体近来已在显示工业中引起关注，因为氧化物半导体与硅半导体相比具有低的漏电流，并且是透明的并且使用氧化物半导体实现了大面积工艺。
特别地，与非晶硅半导体相比，氧化物半导体具有各种各样的以下优点：高迁移率、透明性、对柔性基板的适用性和低沉积温度。因此，近来，正在努力将氧化物半导体应用于光电晶体管。
具体地，氧化物半导体的许多优点中的非常低的漏电流的优点近来极大地促进了使用可变刷新率(VRR)的息屏显示(always-on-display，AOD)功能的开发，通过其特定信息即使在屏幕被关闭时也始终显示。由于非常低的漏电流的优点，因此氧化物半导体可以具有各种各样的传感器应用。
图1是示出了常规InGaZnO氧化物半导体光电晶体管的结构的截面图。图2示出了指示当用可见光照射常规InGaZnO氧化物半导体光电晶体管时的光电检测性能的图表。
常规InGaZnO氧化物半导体光电晶体管1具有如下结构：其中栅电极20、栅绝缘层30、InGaZnO氧化物半导体层40和源电极/漏电极50顺序堆叠在基底基板10上，如图1中所示。图2示出了指示当用红光、绿光和蓝光的RGB激光照射常规InGaZnO氧化物半导体光电晶体管的InGaZnO氧化物半导体层40时的光电检测性能的图表。
通常，氧化物半导体具有高于3eV的高带隙能量。因此，常规的氧化物半导体光电晶体管可以仅在高能量紫外区域中操作。
也就是说，当可见光被照射到常规InGaZnO氧化物半导体光电晶体管时，由于氧化物半导体层的子间隙(sub-gap)状态中的氧空位缺陷，常规InGaZnO氧化物半导体光电晶体管可能仅吸收较低波长带的可见光中的一部分。
因此，可以确认的是，当用波长带为400nm至700nm的可见光照射常规InGaZnO氧化物半导体光电晶体管时，常规InGaZnO氧化物半导体光电晶体管仅与具有3eV或更高的高能量值的较低波长带(405nm)的蓝光反应，如图2中的(c)中所示。
相比之下，常规InGaZnO氧化物半导体光电晶体管表现出与绿光的非常轻微的反应，该绿光具有比蓝光的能量值低2.33eV的能量值，并且具有532nm的更高波长带，如图2中的(b)中所示。如图2中的(a)中所示，常规InGaZnO氧化物半导体光电晶体管与红光没有表现出实质性反应，该红光具有比绿光的能量值低1.95eV的能量值并且具有635nm的更高波长带。
因此，可以通过向该常规氧化物半导体光电晶体管添加包括诸如量子点、2D材料、纳米线等的各种各样的材料的单独的光学吸收层来改善常规氧化物半导体光电晶体管的光敏感性。因此，可以制造可以在可见光区域中操作的光电晶体管。
向其添加有单独的光学吸收层的常规氧化物半导体光电晶体管的示例可以包括：向其添加有基于有机材料(PBDTT-DPP：PCBM)的光学吸收层的光电晶体管、向其添加有基于量子点的光学吸收层的光电晶体管和向其添加有基于银(Ag)纳米颗粒的光学吸收层的光电晶体管。
然而，难以以高均匀性将构成附加光吸收层的材料沉积在大面积基板上。向氧化物半导体光电晶体管添加有单独的光学吸收层的氧化物半导体光电晶体管的生产工艺非常复杂，并且因此向其添加有单独的光学吸收层的氧化物半导体光电晶体管具有相对高的生产成本。此外，单独的光学吸收层可能与氧化物半导体层具有低的相容性。
发明内容
技术目的
本公开旨在解决上述问题。因此，本公开的目的是改善由于高的带隙能量而可能无法吸收可见光的常规的氧化物半导体光电晶体管的可见光吸光度。
此外，本公开的另一个目的是提供一种氧化物半导体光电晶体管，在该氧化物半导体光电晶体管中可以实现其各层之间的均匀性，同时该氧化物半导体光电晶体管容易适用于大面积显示。
此外，本公开的又一个目的是提供一种氧化物半导体光电晶体管，其中该氧化物半导体光电晶体管的制造工艺可以极大地简化以使其生产工艺的效率最大化，同时氧化物半导体光电晶体管改善可见光吸光度。
技术方案
为了实现上述目的，本公开提供了一种氧化物半导体光电晶体管及用于制造其的方法，在该氧化物半导体光电晶体管中在由InGaZnO制成的氧化物半导体层的至少一个面上或中设置或限定了基于缺陷氧化物的光学吸收层或氧化物光学吸收部。
在一个方面中，提供了一种氧化物半导体光电晶体管，该氧化物半导体光电晶体管包括：基底基板；布置在基底基板上的栅电极；布置在栅电极上的栅绝缘层；布置在栅绝缘层上的氧化物半导体层；布置在氧化物半导体层上的源电极和漏电极；以及布置在氧化物半导体层的至少一个面上的基于缺陷氧化物的光学吸收层。在一个实施方案中，基于缺陷氧化物的光学吸收层布置在氧化物半导体层的顶面上，其中基于缺陷氧化物的光学吸收层包含配位不足的氧物质与残余的有机材料。
在另一方面中，提供了一种用于制造氧化物半导体光电晶体管的方法，该方法包括：在基底基板上形成栅电极；在栅电极上形成栅绝缘层；在栅电极上形成氧化物半导体层；在氧化物半导体层上形成基于缺陷氧化物的光学吸收层；以及在基于缺陷氧化物的光学吸收层上形成源电极和漏电极。在一个实施方案中，形成基于缺陷氧化物的光学吸收层包括对包含In硝酸盐(In(NO3)3)前体、Ga硝酸盐(Ga(NO3)3.xH2O)前体和Zn硝酸盐(Zn(NO3)2.6H2O)前体的溶液施加在150℃至400℃温度范围内的热处理以形成配位不足的氧物质与残余的有机材料。在一个实施方案中，溶液具有0.1M至0.25M的浓度。
在又一方面中，提供了一种氧化物半导体光电晶体管，该氧化物半导体光电晶体管包括：基底基板；布置在基底基板上的栅电极；布置在栅电极上的栅绝缘层；布置在栅绝缘层上的氧化物半导体层；布置在氧化物半导体层上的源电极和漏电极；以及限定在氧化物半导体层的至少一个面中的基于缺陷氧化物的光学吸收部。在一个实施方案中，基于缺陷氧化物的光学吸收部布置在氧化物半导体层的底面中，其中基于缺陷氧化物的光学吸收层具有赋予其的粗糙度。
在又一方面中，提供了一种用于制造氧化物半导体光电晶体管的方法，该方法包括：在基底基板上形成栅电极；在栅电极上形成栅绝缘层；蚀刻栅绝缘层的表面以给该表面赋予粗糙度；在栅绝缘层的赋予粗糙度的表面上形成氧化物半导体层；以及在氧化物半导体层上形成源电极和漏电极。在一个实施方案中，执行在栅绝缘层的赋予粗糙度的表面上形成氧化物半导体层，使得粗糙度被转移至氧化物半导体层的底表面以形成基于缺陷氧化物的光学吸收部。
技术效果
根据本公开，可以使用溶液工艺作为相对简单的工艺将可以吸收可见光的缺陷氧化物薄膜作为光学吸收层添加至氧化物半导体光电晶体管。这具有增加氧化物半导体光电晶体管与可见光的反应性的效果。
此外，根据本公开的氧化物半导体光电晶体管可以实现显著的均匀性，并且因此可以容易地应用于大面积显示。
另外，根据本公开的用于制造氧化物半导体光电晶体管的方法涉及通过仅蚀刻栅绝缘层在氧化物半导体层与栅绝缘层之间的界面中形成子间隙状态。这可以增加氧化物半导体光电晶体管与可见光的反应性。因此，该方法可以极大地简化氧化物半导体光电晶体管的制造过程，从而使其生产工艺的效率最大化。
附图说明
图1是常规IGZO氧化物半导体光电晶体管的截面图。
图2是示出了当没有光学吸收层的常规InGaZnO光电晶体管进行RGB激光照射时常规InGaZnO光电晶体管的迁移特性变化的图表。
图3是根据本公开的一个实施方案的IGZO氧化物半导体光电晶体管及用于制造其的方法的图示。
图4是示出了基于热处理温度的InGaZnO光电晶体管的迁移特性变化的图表，其中，经由溶液工艺将光学吸收层涂覆在InGaZnO光电晶体管上并且将其进行热处理。
图5是示出了当InGaZnO光电晶体管进行RG激光照射时InGaZnO光电晶体管的迁移特性变化的图表，其中经由溶液工艺将光学吸收层涂覆在InGaZnO光电晶体管上并且在200℃下将其进行热处理。
图6是示出了在InGaZnO光电晶体管进行RG激光照射时InGaZnO光电晶体管的迁移特性变化的图表，其中经由溶液工艺将InGaZnO的光学吸收层涂覆在InGaZnO光电晶体管上并且在300℃下将其进行热处理。
图7是示出了在InGaZnO光电晶体管进行RG激光照射时InGaZnO光电晶体管的迁移特性变化的图表，其中经由使用0.1M溶液工艺将光学吸收层涂覆在InGaZnO光电晶体管上。
图8是示出了在InGaZnO光电晶体管进行RG激光照射时InGaZnO光电晶体管的迁移特性变化的图表，其中经由使用0.3M的溶液工艺将光学吸收层涂覆在InGaZnO光电晶体管上。
图9是根据本公开的另一实施方案的IGZO氧化物半导体光电晶体管的图示。
图10示出了基于栅绝缘层的蚀刻时间的UV可见分析。
图11是示出了在根据本公开的另一实施方案的InGaZnO光电晶体管进行RGB激光照射时InGaZnO光电晶体管的迁移特性变化的图表，其中，在制造InGaZnO光电晶体管时，栅绝缘层被蚀刻持续3秒。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述根据本公开的实施方案。在附图中，相同的附图标记用于表示相同或相似的元件。
还将理解，当第一元件或层被称为存在于第二元件或层“上”或“之下”时，第一元件可以直接布置在第二元件上或之下，或者可以间接布置在第二元件上或之下，其中第三元件或层布置在第一元件或层与第二元件或层之间。
将理解的是，当元件或层被称为“连接至”或“耦接至”另一元件或层时，其可以直接在另一元件或层上、直接连接至或耦接至另一元件或层，或者可以存在一个或更多个插入元件或层。另外，还将理解，当元件或层被称为在两个元件或层“之间”时，其可以是在两个元件或层之间的唯一元件或层，或者还可能存在一个或更多个插入元件或层。
本公开提供了一种具有基于缺陷氧化物的光学吸收层或基于缺陷氧化物的光学吸收部的氧化物半导体光电晶体管及用于制造其的方法。
首先，在本公开的一个实施方案中，提供了一种氧化物半导体光电晶体管及用于制造其的方法，该氧化物半导体光电晶体管在其中并入了基于溶液工艺形成的基于氧化物的光学吸收层。
第二，在本公开的另一实施方案中，提供了并入光学吸收层的氧化物半导体光电晶体管及用于制造其的方法，其中执行界面控制例如对栅绝缘层与氧化物半导体层之间的界面施加损伤，以改善氧化物半导体光电晶体管的可见光吸收。
如图3中所示，根据本公开的一个实施方案的并入基于溶液工艺形成的氧化物光学吸收层的光电晶体管100包括：基底基板110；布置在基底基板110上的栅电极120；布置在栅电极120上的栅绝缘层130；布置在栅绝缘层130上的氧化物半导体层140；布置在氧化物半导体层140上的源电极160和漏电极160；以及布置在氧化物半导体层140的至少一个面上的基于缺陷氧化物的光学吸收层150。
在本文中，用于制造基底基板、栅电极、栅绝缘层、氧化物半导体层以及源电极和漏电极，及其堆叠结构的方法对于本领域技术人员而言可以是已知的，并且因此将省略其详细描述。而是，将专注于本公开的主要技术特征。
基于缺陷氧化物的光学吸收层150可以布置在氧化物半导体层的至少一个面上。在这方面，期望将基于缺陷氧化物的光学吸收层形成在氧化物半导体层的顶面上，该基于缺陷氧化物的光学吸收层可以直接接收可见光。
可以通过对含有In硝酸盐(In(NO3)3)前体、Ga硝酸盐(Ga(NO3)3。xH2O)前体和Zn硝酸盐(Zn(NO3)2。6H2O)前体的溶液施加在150℃至400℃温度范围内的热处理来形成基于缺陷氧化物的光学吸收层150，以形成配位不足的氧物质与残余的有机材料(oxygen speciesundercoordinated with remaining organic material)。在这方面，因为溶剂没有被完全蒸发，所以可以形成残留的有机材料。例如，当使用2-甲氧基乙醇(C3H8O2)作为溶剂时，2-甲氧基乙醇(C3H8O2)在退火过程中被分解并且不能被蒸发，从而产生残留的有机材料。这可以通过使用傅立叶(Fourier)变换红外光谱(FT-IR)分析测量C＝C键和CH键的吸收率来确定。残留的有机材料增加了氧化物半导体的带隙内的子间隙状态，从而允许使用子间隙状态吸收通常不能使用宽带隙吸收的长波长的光。
根据本公开，基于缺陷氧化物的光学吸收层可以形成为包含配位不足的氧物质与残余的有机材料。图3示出了存在包含碳的残留的有机材料和多个氧空位。
在这方面，当热处理温度低于150℃时，在光学吸收层中生成相当大量的残留的有机材料。因此，可能无法可靠地实现迁移特性。此外，当热处理温度超过400℃时，几乎没有残留的有机材料剩下。因此，极大地降低了光吸收的效果。
另外，优选地，包括前体的溶液具有0.1M至0.25M的浓度。当使用浓度为低于0.1M的溶液形成基于氧化物的光学吸收层时，光学吸收层的厚度大大被减小，并且因此单位面积吸收的光量减少。因此，难以可靠地实现光吸收的效果。
另外，当使用浓度为超过0.25M的溶液形成氧化物光学吸收层时，光学吸收层的厚度太大以至于不干扰源电极/漏电极与沟道层之间的电子的流动。因此，存在以下缺点：由于导通电流区域中的高的电流泄漏，因此可能无法获得适当的电流值。
接下来，在本公开的另一实施方案中，经由对栅绝缘层与氧化物半导体层之间的界面创建损伤的界面控制在其中并入光学吸收层的光电晶体管200(如图9中所示)可以包括：基底基板210；布置在基底基板210上的栅电极220；布置在栅电极220上的栅绝缘层230；布置在栅绝缘层230上的氧化物半导体层250；布置在氧化物半导体层250上的源电极260和漏电极260；以及设置在氧化物半导体层250的至少一个面上的基于缺陷氧化物的光学吸收部240。
具体地，在氧化物半导体层的底面上形成基于缺陷氧化物的光学吸收部。优选地，基于缺陷氧化物的光学吸收部具有粗糙度。
在这方面，氧化物半导体层的底面上的基于缺陷氧化物的光学吸收部可以通过蚀刻栅绝缘层的表面以赋予栅绝缘层的该表面粗糙度而具有粗糙度。
也就是说，当蚀刻栅绝缘层的表面时，可以将粗糙度赋予栅绝缘层的表面。由于氧化物半导体层直接层叠在栅绝缘层的赋予粗糙度的表面上，因此可以将粗糙度赋予与栅绝缘层的表面接触的氧化物半导体层的底面。
在下文中，将使用本公开的实验例将实施方案和比较例彼此进行比较。
第一实验例
基于IGZO薄膜晶体管形成根据本公开的第一实验例的光电晶体管。使用In∶Ga∶Zn比率为1∶1∶1的溅射靶，将InGaZnO氧化物薄膜溅射并沉积在其上生长有热氧化物SiO2的p+-Si基板上。
具体地，使用丙酮对SiO2/p+-Si基板进行超声波清洗10分钟，并且然后甲醇对其进行超声波清洗10分钟，并且然后使用氮气枪对其进行吹气。此后，在氩气(Ar)沉积气氛下，在5mTorr的工作压力下，使用持续5分钟的溅射将InGaZnO薄膜沉积在基板上。因此，制造了具有大约40nm的厚度的InGaZnO的氧化物半导体层。此后，在高于300℃的温度下执行用于活化的热处理工艺。
如下所述形成根据本公开的基于溶液工艺形成的作为氧化物光学吸收层的IGZO薄膜。首先，使用2-甲氧基乙醇溶剂，以及使用In硝酸盐(In(NO3)3)前体、Ga硝酸盐(Ga(NO3)3xH2O)前体和Zn硝酸盐(Zn(NO3)26H2O)前体(其中In∶Ga∶Zn的摩尔比率＝5∶2∶1)来制备0.2M的InGaZnO氧化物溶液。使用在3000rpm下持续30秒的旋涂，将制备的溶液沉积在如上制备的基于溅射的InGaZnO氧化物半导体层上。
然后，旋涂的溶液进行热处理以形成光学吸收层的薄膜。在这方面，在100℃、200℃和300℃的温度中的每个下执行每个热处理。因此，在薄膜中形成了不完全配位的氧物质与残余的有机材料。因此，形成基于缺陷氧化物的层以吸收可见光。
最后，为了沉积源电极和漏电极，使用荫罩(shadow mask)和蒸发将沟道的厚度/长度限制为1500μm/100μm，并且然后沉积具有200nm的厚度的铝(Al)层。
图4是示出了基于热处理温度的InGaZnO光电晶体管的迁移特性变化的图表，其中经由溶液工艺将光学吸收层涂覆在InGaZnO光电晶体管上并且将其进行热处理。首先，在比较例2中，当薄膜形成温度为100℃时，相当大量的残留的有机材料保留在光学吸收层中。无法可靠地实现迁移特性。然而，在用于光学吸收层的薄膜形成温度为200℃的实施方案1中以及在用于光学吸收层的薄膜形成温度为300℃的实施方案2中，可以获得与没有光学吸收层的InGaZnO光电晶体管的迁移特性类似的迁移特性。
如上所述的图2关于比较例1。图2是示出了当没有光学吸收层的常规InGaZnO光电晶体管在进行RGB(红色、绿色、蓝色)激光照射时常规InGaZnO光电晶体管的迁移特性变化的图表。在将激光的强度改变为1mW、3mW、5mW和10mW的同时测量每个迁移特性。
如在比较例1中所示，在没有光学吸收层的InGaZnO氧化物半导体光电晶体管中，由于InGaZnO氧化物半导体层的高带隙能量，在红光和绿光的激光照射中的迁移特性几乎没有变化。然而，在蓝光照射中，由于蓝光激光的高能量使得在氧化物半导体层中形成离子化的氧空位，显著地改变截止电流。
图5针对实施方案1。图5是示出了在InGaZnO光电晶体管进行RG(红色、绿色)激光照射时InGaZnO光电晶体管的迁移特性变化的图表，其中经由溶液工艺将光学吸收层涂覆在InGaZnO光电晶体管上并且在200℃下将其进行热处理。如图2中所示，在蓝光激光照射中，没有光学吸收层的InGaZnO光电晶体管与蓝光反应。在下面的实验例中，没有进一步测试蓝光的迁移特性。
图5中的(a)针对红光的照射，而图5中的(b)针对绿光的照射。可以看出，随着光的强度增加，阈值电压在负方向上偏移并且截止电流增加。这是因为由于在光学吸收层中残留的有机材料和相对较低的金属和氧含量的组合造成的配位不足的氧物质吸收红光和绿光以生成电子和空穴作为载流子，并且然后载流子移动到作为沟道层的氧化物半导体层。
图6关于实施方案2。图6是示出了在InGaZnO光电晶体管进行RG激光照射时InGaZnO光电晶体管的迁移特性变化的图表，其中经由溶液工艺将InGaZnO的光学吸收层涂覆在InGaZnO光电晶体管上并且在300℃下将其进行热处理。
图6中的(a)针对红光的照射，而图6中的(b)针对绿光的照射。在根据本实施方案的InGaZnO光电晶体管中可以看出，随着光的强度增加，阈值电压在负方向上偏移并且截止电流增加。因此，可以确认，与如图2中所示的没有光学吸收层的比较例相比，InGaZnO光电晶体管与红光和绿光具有反应性。
图7关于实施方案3。图7是示出了在InGaZnO光电晶体管进行RG激光照射时InGaZnO光电晶体管的迁移特性变化的图表，其中，经由使用0.1M的溶液工艺将光学吸收层涂覆在InGaZnO光电晶体管上。以与在实施方案1中相同的方式在200℃下执行光学吸收层的热处理。
图7中的(a)关于红光的照射，而图7中的(b)针对绿光的照射。在根据本实施方案的InGaZnO光电晶体管中可以看出，随着光的强度增加，阈值电压在负方向上偏移并且截止电流增加。因此，可以确认，与如图2中所示的没有光学吸收层的比较例相比，InGaZnO光电晶体管与红光和绿光具有反应性。
然而，实施方案3的阈值电压偏移和截止电流变化小于用0.2M浓度的溶液制造光学吸收层的实施方案1的阈值电压偏移和截止电流变化。这是因为，与用0.2M溶液制造光学吸收层的实施方案1相比，用0.1M溶液制造光学吸收层，并且因此减小了光学吸收层的厚度，使得单位面积吸收的光量稍有减少。
图8针关于比较例3。图8是示出了在InGaZnO光电晶体管进行RG激光照射时InGaZnO光电晶体管的迁移特性变化的图表，其中经由使用0.3M的溶液工艺将光学吸收层涂覆在InGaZnO光电晶体管上。在比较例3中，以与在实施方案1中相同的方式在200℃下执行光学吸收层的热处理。
在比较例3中，用0.3M溶液形成光学吸收层薄膜，并且因此，与使用0.2M溶液的实施方案1的厚度相比，光学吸收层的厚度增加了约10nm。具有增加的厚度的光学吸收层位于源电极/漏电极与作为半导体层的沟道层之间，并且因此不仅吸收光，而且中断电子流动。因此，由于导通电流区域中的高的电流泄漏，可能无法适当地获得电流值。
第二实验例
基于IGZO薄膜晶体管形成根据本公开的第二实验例的光电晶体管。为了经由蚀刻栅绝缘层来制造用于检测可见光的光电晶体管，用包含氢氟酸(HF)和氟化铵(NH4F)的混合物的BOE(缓冲氧化物蚀刻剂)蚀刻SiO2栅绝缘层。
具体地，为了制造根据实施方案4的光电晶体管，在其上热生长有SiO2的p+掺杂的硅(Si)基板上顺序地热生长栅电极和栅绝缘层。
接下来，为了蚀刻栅绝缘层，使用包含混合比率为1∶7的HF和NH4F的混合物的BOE。将去离子水添加至BOE，使得BOE：去离子水水的比率为1∶10以控制蚀刻速率。使用In2O3∶Ga2O3∶ZnO的摩尔比率为1∶1∶1的3英寸靶，经由RF溅射工艺将光电晶体管的沟道层制造为IGZO半导体层。在300℃的热板温度下持续1小时执行热处理。
最后，为了沉积源电极和漏电极，经由热蒸发将铝Al沉积至200nm的厚度。在比较例4中，除了蚀刻栅绝缘层以外，在与在上述实施方案4中相同的条件下制造光电晶体管。
图10示出了在蚀刻栅绝缘层并且在栅绝缘层上沉积氧化物半导体层IGZO的情况下基于蚀刻时间的用于可见光吸收的UV可见分析的结果。为了检查在蚀刻栅绝缘层之后在其上沉积IGZO半导体层的情况下的吸光度的变化，执行栅绝缘层的蚀刻持续0秒、1秒、2秒、3秒和4秒。在这方面，蚀刻持续0秒、1秒、2秒、3秒和4秒分别对应于比较例1、比较例4、实施方案4、实施方案5和比较例5。
参照图10，在蚀刻栅绝缘层持续3秒的实施方案5中，由IGZO层的可见光吸收最高。在蚀刻栅绝缘层持续2秒的实施方案4中，与在实施方案5中一样，获得了非常高的可见光吸收。
图11关于本公开的实施方案5。图11是示出了当根据本公开的另一实施方案的InGaZnO光电晶体管进行RGB激光照射时InGaZnO光电晶体管的迁移特性变化的图表，其中在制造InGaZnO光电晶体管时，蚀刻栅绝缘层持续3秒。
如图11的(a)中所示，与如图2中的(a)(在图2中的(a)中随着红光的强度增加，光电晶体管的转移曲线没有变化)中所示的比较例1相比，在光电晶体管的转移曲线中，随着红光的强度增加，阈值电压在负方向上偏移，并且截止电流的值增加。
此外，在图11中的(b)中所示的绿光照射中，随着绿光的强度增加，光电晶体管的阈值电压更大地向负方向移动，并且截止电流的值增加。可以看出，与作为比较例1的图2中的(b)的增加相比，该增加更加大。
最后，在图11中的(c)中所示的蓝光照射中，随着蓝光的强度增加，光电晶体管的阈值电压向负方向移动更加多，并且截止电流的值更大地增加。
因此，通过蚀刻栅绝缘层制造的基于氧化物半导体的光电晶体管示出了比没有蚀刻栅绝缘层制造的氧化物半导体光电晶体管的可见光检测水平更高的可见光检测水平。可以确认，特别地在红光和绿光照射下，可见光检测水平改善的程度是大的。
如上所述，已经使用用于在氧化物半导体层上沉积单独的量子点或纳米线的方案进行了用于制造与可见光区域反应的氧化物半导体光电晶体管的常规研究。然而，存在许多问题例如，复杂的工艺、人为危害以及在热处理过程中量子点和纳米线的聚集，从而导致较低的均匀性。
此外，实际上，在使用大面积基板的显示行业中，使用量子点或纳米线制造和应用氧化物半导体光电晶体管非常困难。另外，当在氧化物半导体层上形成作为光学吸收层的有机材料时，由于有机层与氧化物半导体层之间的低的相容性，该层的可靠性显著低于无机吸收层的可靠性。
根据本公开的一个实施方案，可以使用溶液工艺作为相对简单的工艺将可以吸收可见光的缺陷氧化物薄膜作为光学吸收层添加至氧化物半导体光电晶体管。这具有增加氧化物半导体光电晶体管与可见光的反应性的效果。此外，根据本公开的一个实施方案的氧化物半导体光电晶体管可以实现显著的均匀性，并且因此可以容易地应用于大面积显示。
另外，根据本公开的另一实施方案的用于制造氧化物半导体光电晶体管的方法涉及通过仅蚀刻栅绝缘层在氧化物半导体层与栅绝缘层之间的界面中形成子间隙状态。这可以增加氧化物半导体光电晶体管与可见光的反应性。因此，该方法可以极大地简化氧化物半导体光电晶体管的制造过程，从而使其生产工艺的效率最大化。
尽管已经参考本公开的实施方案描述了前述公开内容，但是本领域技术人员可以做出各种修改和变化。因此，应当理解，这样的变化和修改包括在本公开的范围内。

Claims (11)

1.一种氧化物半导体光电晶体管，包括：
基底基板；
布置在所述基底基板上的栅电极；
布置在所述栅电极上的栅绝缘层；
布置在所述栅绝缘层上的氧化物半导体层；
布置在所述氧化物半导体层上的源电极和漏电极；以及
布置在所述氧化物半导体层的至少一个面上的基于缺陷氧化物的光学吸收层。
2.根据权利要求1所述的氧化物半导体光电晶体管，其中，所述基于缺陷氧化物的光学吸收层布置在所述氧化物半导体层的顶面上，其中所述基于缺陷氧化物的光学吸收层包含配位不足的氧物质与残余的有机材料。
3.一种氧化物半导体光电晶体管，包括：
基底基板；
布置在所述基底基板上的栅电极；
布置在所述栅电极上的栅绝缘层；
布置在所述栅绝缘层上的氧化物半导体层；
布置在所述氧化物半导体层上的源电极和漏电极；以及
限定在所述氧化物半导体层的至少一个面的基于缺陷氧化物的光学吸收部。
4.根据权利要求3所述的氧化物半导体光电晶体管，其中所述基于缺陷氧化物的光学吸收部布置在所述氧化物半导体层的底面，其中所述基于缺陷氧化物的光学吸收层具有赋予其的粗糙度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的氧化物半导体光电晶体管，其中所述氧化物半导体层由InGaZnO制成。
6.一种用于制造氧化物半导体光电晶体管的方法，所述方法包括：
在基底基板上形成栅电极；
在所述栅电极上形成栅绝缘层；
在所述栅电极上形成氧化物半导体层；
在所述氧化物半导体层上形成基于缺陷氧化物的光学吸收层；以及
在所述基于缺陷氧化物的光学吸收层上形成源电极和漏电极。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，形成所述基于缺陷氧化物的光学吸收层包括对包含In硝酸盐(In(NO3)3)前体、Ga硝酸盐(Ga(NO3)3.xH2O)前体和Zn硝酸盐(Zn(NO3)2.6H2O)前体的溶液施加在150℃至400℃温度范围内的热处理以形成配位不足的氧物质与残余的有机材料。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述溶液具有0.1M至0.25M的浓度。
9.一种用于制造氧化物半导体光电晶体管的方法，所述方法包括：
在基底基板上形成栅电极；
在所述栅电极上形成栅绝缘层；
蚀刻所述栅绝缘层的表面以赋予其粗糙度；
在所述栅绝缘层的赋予粗糙度的表面上形成氧化物半导体层；以及
在所述氧化物半导体层上形成源电极和漏电极。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在所述栅绝缘层的所述赋予粗糙度的表面上形成所述氧化物半导体层，使得所述粗糙度被转移至所述氧化物半导体层的底表面以形成基于缺陷氧化物的光学吸收部。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的方法，其中，所述氧化物半导体层由InGaZnO制成。
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