CN112599420A - 一种铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，包括：将玻璃基板加入去离子水中，超声清洗，风刀吹干；通过磁控溅射工艺在玻璃基板表面沉积金属薄膜，并进行图案化处理，得到栅电极；通过等离子体增强化学气相沉积法镀膜工艺在栅电极表面沉积二氧化硅，即绝缘层；在绝缘层上依次制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ、氧化铟薄膜层和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ，并进行图案化处理，得到有源层；通过磁控溅射工艺在绝缘层及有源层上沉积金属层，并通过对金属层进行图案化处理，得到分别接触有源层两侧的源电极和漏电极；本发明采用三层结构可以有效减少有源层的缺陷，从而显著的提高了晶体管的迁移率和电流开关比。
Description
技术领域
本发明属于半导体及微电子器件领域，具体涉及一种铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法。
背景技术
目前，薄膜场效应晶体管TFT驱动技术主流技术有：非晶硅a-Si TFT驱动、低温多晶硅LTPS TFT驱动和氧化铟镓锌IGZO TFT驱动。IGZO TFT驱动技术是电脑显示器、电视等大尺寸的高端液晶面板的新一代关键技术，目前面临着国外技术封锁，而支撑TFT发展的传统a-Si TFT驱动技术已经无法满足消费者对高分辨率、高画质、轻薄、大尺寸显示器产品的市场需求，亟需采用IGZO TFT技术进行改进和技术攻关。LTPS TFT技术的载流子迁移率虽然可以做到高出a-Si TFT两个数量级，但是产品合格率低、均一性差、成本高，另外，LTPSTFT的漏电电流过大，不适合用作IXD像素开关。IGZO TFT载流子迁移率是a-Si TFT的20-50倍，基板面内均一性相对较好。IGZO TFT能实现高透光率，高刷新率，更快响应时间。
选取多晶硅作为沟道层材料能得到很高的迁移率，但是由于多晶硅的制备温度较高，无法沉积在不耐高温的衬底材料上，这极大的限制了柔性显示技术的发展。非晶铟镓锌氧薄膜晶体管由于其合适的电子迁移率、优良的光学透明度、极好的机械柔韧性以及简单低廉的制备工艺，非晶氧化物半导体很快的被应用于薄膜晶体管的沟道层。然而，非晶氧化物薄膜晶体管的性能仍然存在不足的问题，需要得到改善。
近些年来，为了提高非晶氧化物半导体薄膜晶体管的性能，有采用多层非晶氧化物半导体薄膜作为晶体管的有源沟道，然而，现有的采用多层薄膜器件的晶体管的迁移率和开关比均较低，限制了其在新一代高分辨率及高速显示器件中的应用。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将玻璃基板加入去离子水中，超声清洗，风刀吹干；
步骤二、通过磁控溅射工艺在玻璃基板表面沉积金属薄膜，并进行图案化处理，得到栅电极；
步骤三、通过等离子体增强化学气相沉积法镀膜工艺在栅电极表面沉积二氧化硅，即绝缘层；
步骤四、在绝缘层上依次制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ、氧化铟薄膜层和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ，并进行图案化处理，得到有源层；
步骤五、通过磁控溅射工艺在绝缘层及有源层上沉积金属层，并通过对金属层进行图案化处理，得到分别接触有源层两侧的源电极和漏电极；
其中，所述铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ均通过磁控溅射方法进行制备；
所述氧化铟薄膜层的制备方法为：将铟盐、镧盐和稳定剂加入混合溶剂中，然后加入超临界二氧化碳反应器中，在体系密封后，通入二氧化碳至15～25MPa、温度为45℃～65℃的条件下搅拌30～45min，然后泄压，将混合料液加压超声分散30～45min，得到氧化铟前驱体溶液；采用超声雾化喷涂方法将氧化铟前驱体溶液喷涂至铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ上，然后进行退火处理，得到氧化铟薄膜层；所述氧化铟薄膜层的厚度为10～15nm。
优选的是，所述加压超声分散的压力为1.5～2.5MPa，频率为30～40KHz。
优选的是，通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100～120W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为80：20，溅射气压为0.55～0.75Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的厚度为5～8nm；
通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100～120W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为70：30，溅射气压为0.55～0.75Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的厚度为40～100nm；
优选的是，所述铟盐为乙酰丙酮铟；所述镧盐为乙酸镧；所述稳定剂为质量比为3:2的巯基乙酸和甲酰胺；所述混合溶剂为体积比为1:2的二甲基甲酰胺和水。
优选的是，所述氧化铟前驱体溶液中铟离子和镧离子的摩尔比为35～60:1；所述氧化铟前驱体溶液中铟盐的浓度为0.05～0.3mol/L；所述稳定剂与混合溶剂的体积比为1:10～15。
优选的是，所述超声雾化喷涂方法的工艺参数为：超声频率1.5～2.5MHz、温度40～45℃、气压为0.5～0.6MPa、载气为氮气，且氮气的流量为100～120mL/min；超声雾化喷涂的喷雾口与铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的距离为4～6cm。
优选的是，所述退火处理的过程为：在空气气氛下加热1.5～2.5h，温度360～420℃。
优选的是，所述步骤二中，金属薄膜的材料为钼、铝中的任意一种；所述步骤五中，金属层为的材料为钼、铝、银中的任意一种。
优选的是，所述绝缘层的厚度为60～260nm；栅电极的厚度为60～220nm；源电极和漏电极的厚度为20～300nm。
优选的是，所述步骤一中，超声清洗的频率为35～45KHz，时间为30～45min。
本发明至少包括以下有益效果：本发明采用铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ、氧化铟薄膜层和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ作为有源层，同时氧化铟薄膜层采用超声雾化喷涂方法，形成的三层结构可以有效减少有源层的缺陷，从而显著的提高了晶体管的迁移率和电流开关比。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1：
一种铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将玻璃基板加入去离子水中，超声清洗，风刀吹干；超声清洗的频率为30KHz，时间为45min；
步骤二、通过磁控溅射工艺在玻璃基板表面沉积金属钼薄膜，并通过黄光工艺和刻蚀工艺对金属钼薄膜进行图案化处理，得到栅电极；栅电极的厚度为120nm；
步骤三、通过等离子体增强化学气相沉积法镀膜工艺在栅电极表面沉积二氧化硅，即绝缘层；所述绝缘层的厚度为220nm；
步骤四、在绝缘层上依次制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ、氧化铟薄膜层和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ，并进行图案化处理，得到有源层；
步骤五、通过磁控溅射工艺在绝缘层及有源层上沉积银金属层，并通过黄光工艺和刻蚀工艺对银金属层进行图案化处理，得到分别接触有源层两侧的源电极和漏电极；源电极和漏电极的厚度为90nm。
其中，所述铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ均通过磁控溅射方法进行制备；
通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为80：20，溅射气压为0.55Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的厚度为5nm；
通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为70：30，溅射气压为0.55～0.75Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的厚度为40nm；
所述氧化铟薄膜层的制备方法为：将铟盐、镧盐和稳定剂加入混合溶剂中，然后加入超临界二氧化碳反应器中，在体系密封后，通入二氧化碳至15MPa、温度为45℃的条件下搅拌45min，然后泄压，将混合料液加压超声分散30min，得到氧化铟前驱体溶液；采用超声雾化喷涂方法将氧化铟前驱体溶液喷涂至铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ上，然后进行退火处理，得到氧化铟薄膜层；利用超临界二氧化碳，使得到的氧化铟前驱体溶液中的离子分散溶解更加均匀；采用超声雾化喷涂方法得到的氧化铟薄膜层的厚度和成分均匀，有利于提高晶体管的电性能；所述氧化铟薄膜层的厚度为10nm；所述加压超声分散的压力为1.5MPa，频率为30KHz；所述铟盐为乙酰丙酮铟；所述镧盐为乙酸镧；所述稳定剂为质量比为3:2的巯基乙酸和甲酰胺；所述混合溶剂为体积比为1:2的二甲基甲酰胺和水；所述氧化铟前驱体溶液中铟离子和镧离子的摩尔比为35:1；所述氧化铟前驱体溶液中铟盐的浓度为0.15mol/L；所述稳定剂与混合溶剂的体积比为1:10；
所述超声雾化喷涂方法的工艺参数为：超声频率1.5MHz、温度45℃、气压为0.6MPa、载气为氮气，且氮气的流量为120mL/min；超声雾化喷涂的喷雾口与铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的距离为6cm；所述退火处理的过程为：在空气气氛下加热2.5h，温度360℃；
经测试，该实施例制备的铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的迁移率为20.7cm2/V·s，电流开关比4.2×107。
实施例2：
一种铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将玻璃基板加入去离子水中，超声清洗，风刀吹干；超声清洗的频率为30KHz，时间为45min；
步骤二、通过磁控溅射工艺在玻璃基板表面沉积金属钼薄膜，并通过黄光工艺和刻蚀工艺对金属钼薄膜进行图案化处理，得到栅电极；栅电极的厚度为120nm；
步骤三、通过等离子体增强化学气相沉积法镀膜工艺在栅电极表面沉积二氧化硅，即绝缘层；所述绝缘层的厚度为220nm；
步骤四、在绝缘层上依次制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ、氧化铟薄膜层和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ，并进行图案化处理，得到有源层；
步骤五、通过磁控溅射工艺在绝缘层及有源层上沉积银金属层，并通过黄光工艺和刻蚀工艺对银金属层进行图案化处理，得到分别接触有源层两侧的源电极和漏电极；源电极和漏电极的厚度为90nm。
其中，所述铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ均通过磁控溅射方法进行制备；
通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为80：20，溅射气压为0.55Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的厚度为8nm；
通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为70：30，溅射气压为0.55～0.75Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的厚度为60nm；
所述氧化铟薄膜层的制备方法为：将铟盐、镧盐和稳定剂加入混合溶剂中，然后加入超临界二氧化碳反应器中，在体系密封后，通入二氧化碳至20MPa、温度为50℃的条件下搅拌45min，然后泄压，将混合料液加压超声分散45min，得到氧化铟前驱体溶液；采用超声雾化喷涂方法将氧化铟前驱体溶液喷涂至铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ上，然后进行退火处理，得到氧化铟薄膜层；所述氧化铟薄膜层的厚度为15nm；所述加压超声分散的压力为1.5MPa，频率为30KHz；所述铟盐为乙酰丙酮铟；所述镧盐为乙酸镧；所述稳定剂为质量比为3:2的巯基乙酸和甲酰胺；所述混合溶剂为体积比为1:2的二甲基甲酰胺和水；所述氧化铟前驱体溶液中铟离子和镧离子的摩尔比为40:1；所述氧化铟前驱体溶液中铟盐的浓度为0.2mol/L；所述稳定剂与混合溶剂的体积比为1:12；
所述超声雾化喷涂方法的工艺参数为：超声频率1.5MHz、温度45℃、气压为0.6MPa、载气为氮气，且氮气的流量为120mL/min；超声雾化喷涂的喷雾口与铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的距离为6cm；所述退火处理的过程为：在空气气氛下加热2.5h，温度380℃；
经测试，该实施例制备的铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的迁移率为20.9cm2/V·s，电流开关比4.3×107。
实施例3：
一种铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将玻璃基板加入去离子水中，超声清洗，风刀吹干；超声清洗的频率为30KHz，时间为45min；
步骤二、通过磁控溅射工艺在玻璃基板表面沉积金属钼薄膜，并通过黄光工艺和刻蚀工艺对金属钼薄膜进行图案化处理，得到栅电极；栅电极的厚度为120nm；
步骤三、通过等离子体增强化学气相沉积法镀膜工艺在栅电极表面沉积二氧化硅，即绝缘层；所述绝缘层的厚度为220nm；
步骤四、在绝缘层上依次制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ、氧化铟薄膜层和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ，并进行图案化处理，得到有源层；
步骤五、通过磁控溅射工艺在绝缘层及有源层上沉积银金属层，并通过黄光工艺和刻蚀工艺对银金属层进行图案化处理，得到分别接触有源层两侧的源电极和漏电极；源电极和漏电极的厚度为90nm。
其中，所述铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ均通过磁控溅射方法进行制备；
通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为80：20，溅射气压为0.55Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的厚度为7nm；
通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为70：30，溅射气压为0.55～0.75Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的厚度为65nm；
所述氧化铟薄膜层的制备方法为：将铟盐、镧盐和稳定剂加入混合溶剂中，然后加入超临界二氧化碳反应器中，在体系密封后，通入二氧化碳至18MPa、温度为60℃的条件下搅拌45min，然后泄压，将混合料液加压超声分散45min，得到氧化铟前驱体溶液；采用超声雾化喷涂方法将氧化铟前驱体溶液喷涂至铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ上，然后进行退火处理，得到氧化铟薄膜层；所述氧化铟薄膜层的厚度为12nm；所述加压超声分散的压力为1.5MPa，频率为30KHz；所述铟盐为乙酰丙酮铟；所述镧盐为乙酸镧；所述稳定剂为质量比为3:2的巯基乙酸和甲酰胺；所述混合溶剂为体积比为1:2的二甲基甲酰胺和水；所述氧化铟前驱体溶液中铟离子和镧离子的摩尔比为40:1；所述氧化铟前驱体溶液中铟盐的浓度为0.25mol/L；所述稳定剂与混合溶剂的体积比为1:12；
所述超声雾化喷涂方法的工艺参数为：超声频率1.5MHz、温度45℃、气压为0.6MPa、载气为氮气，且氮气的流量为120mL/min；超声雾化喷涂的喷雾口与铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的距离为6cm；所述退火处理的过程为：在空气气氛下加热2.5h，温度400℃；
经测试，该实施例制备的铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的迁移率为20.9cm2/V·s，电流开关比4.3×107。
对比例1：
一种铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将玻璃基板加入去离子水中，超声清洗，风刀吹干；超声清洗的频率为30KHz，时间为45min；
步骤二、通过磁控溅射工艺在玻璃基板表面沉积金属钼薄膜，并通过黄光工艺和刻蚀工艺对金属钼薄膜进行图案化处理，得到栅电极；栅电极的厚度为120nm；
步骤三、通过等离子体增强化学气相沉积法镀膜工艺在栅电极表面沉积二氧化硅，即绝缘层；所述绝缘层的厚度为220nm；
步骤四、在绝缘层上依次制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ、氧化铟薄膜层和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ，并进行图案化处理，得到有源层；
步骤五、通过磁控溅射工艺在绝缘层及有源层上沉积银金属层，并通过黄光工艺和刻蚀工艺对银金属层进行图案化处理，得到分别接触有源层两侧的源电极和漏电极；源电极和漏电极的厚度为90nm。
其中，所述铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ均通过磁控溅射方法进行制备；
通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为80：20，溅射气压为0.55Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的厚度为7nm；
通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为70：30，溅射气压为0.55～0.75Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的厚度为65nm；
所述氧化铟薄膜层的制备方法为：将铟盐、镧盐和稳定剂加入混合溶剂中，然后加入超临界二氧化碳反应器中，在体系密封后，通入二氧化碳至18MPa、温度为60℃的条件下搅拌45min，然后泄压，将混合料液搅拌45min，得到氧化铟前驱体溶液；采用超声雾化喷涂方法将氧化铟前驱体溶液喷涂至铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ上，然后进行退火处理，得到氧化铟薄膜层；所述氧化铟薄膜层的厚度为12nm；所述铟盐为乙酰丙酮铟；所述镧盐为乙酸镧；所述稳定剂为质量比为3:2的巯基乙酸和甲酰胺；所述混合溶剂为体积比为1:2的二甲基甲酰胺和水；所述氧化铟前驱体溶液中铟离子和镧离子的摩尔比为40:1；所述氧化铟前驱体溶液中铟盐的浓度为0.25mol/L；所述稳定剂与混合溶剂的体积比为1:12；
所述超声雾化喷涂方法的工艺参数为：超声频率1.5MHz、温度45℃、气压为0.6MPa、载气为氮气，且氮气的流量为120mL/min；超声雾化喷涂的喷雾口与铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的距离为6cm；所述退火处理的过程为：在空气气氛下加热2.5h，温度400℃；
经测试，该实施例制备的铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的迁移率为17.6cm2/V·s，电流开关比6.5×106。
对比例2：
一种铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将玻璃基板加入去离子水中，超声清洗，风刀吹干；超声清洗的频率为30KHz，时间为45min；
步骤二、通过磁控溅射工艺在玻璃基板表面沉积金属钼薄膜，并通过黄光工艺和刻蚀工艺对金属钼薄膜进行图案化处理，得到栅电极；栅电极的厚度为120nm；
步骤三、通过等离子体增强化学气相沉积法镀膜工艺在栅电极表面沉积二氧化硅，即绝缘层；所述绝缘层的厚度为220nm；
步骤四、在绝缘层上依次制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ、氧化铟薄膜层和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ，并进行图案化处理，得到有源层；
步骤五、通过磁控溅射工艺在绝缘层及有源层上沉积银金属层，并通过黄光工艺和刻蚀工艺对银金属层进行图案化处理，得到分别接触有源层两侧的源电极和漏电极；源电极和漏电极的厚度为90nm。
其中，所述铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ均通过磁控溅射方法进行制备；
通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为80：20，溅射气压为0.55Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的厚度为7nm；
通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为70：30，溅射气压为0.55～0.75Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的厚度为65nm；
所述氧化铟薄膜层的制备方法为：将铟盐、镧盐和稳定剂加入混合溶剂中，在温度为60℃的条件下搅拌45min，将混合料液加压超声分散45min，得到氧化铟前驱体溶液；采用超声雾化喷涂方法将氧化铟前驱体溶液喷涂至铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ上，然后进行退火处理，得到氧化铟薄膜层；所述氧化铟薄膜层的厚度为12nm；所述加压超声分散的压力为1.5MPa，频率为30KHz；所述铟盐为乙酰丙酮铟；所述镧盐为乙酸镧；所述稳定剂为质量比为3:2的巯基乙酸和甲酰胺；所述混合溶剂为体积比为1:2的二甲基甲酰胺和水；所述氧化铟前驱体溶液中铟离子和镧离子的摩尔比为40:1；所述氧化铟前驱体溶液中铟盐的浓度为0.25mol/L；所述稳定剂与混合溶剂的体积比为1:12；
所述超声雾化喷涂方法的工艺参数为：超声频率1.5MHz、温度45℃、气压为0.6MPa、载气为氮气，且氮气的流量为120mL/min；超声雾化喷涂的喷雾口与铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的距离为6cm；所述退火处理的过程为：在空气气氛下加热2.5h，温度400℃；
经测试，该实施例制备的铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的迁移率为16.4cm2/V·s，电流开关比2.8×107。
对比例3：
一种铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将玻璃基板加入去离子水中，超声清洗，风刀吹干；超声清洗的频率为30KHz，时间为45min；
步骤二、通过磁控溅射工艺在玻璃基板表面沉积金属钼薄膜，并通过黄光工艺和刻蚀工艺对金属钼薄膜进行图案化处理，得到栅电极；栅电极的厚度为120nm；
步骤三、通过等离子体增强化学气相沉积法镀膜工艺在栅电极表面沉积二氧化硅，即绝缘层；所述绝缘层的厚度为220nm；
步骤四、在绝缘层上依次制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ、氧化铟薄膜层和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ，并进行图案化处理，得到有源层；
步骤五、通过磁控溅射工艺在绝缘层及有源层上沉积银金属层，并通过黄光工艺和刻蚀工艺对银金属层进行图案化处理，得到分别接触有源层两侧的源电极和漏电极；源电极和漏电极的厚度为90nm。
其中，所述铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ均通过磁控溅射方法进行制备；
通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为80：20，溅射气压为0.55Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的厚度为7nm；
通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为70：30，溅射气压为0.55～0.75Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的厚度为65nm；
所述氧化铟薄膜层的制备方法为：将铟盐、镧盐和稳定剂加入混合溶剂中，然后加入超临界二氧化碳反应器中，在体系密封后，通入二氧化碳至18MPa、温度为60℃的条件下搅拌45min，然后泄压，将混合料液加压超声分散45min，得到氧化铟前驱体溶液；采用旋涂法将氧化铟前驱体溶液涂至铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ上，然后进行退火处理，得到氧化铟薄膜层；所述氧化铟薄膜层的厚度为12nm；所述加压超声分散的压力为1.5MPa，频率为30KHz；所述铟盐为乙酰丙酮铟；所述镧盐为乙酸镧；所述稳定剂为质量比为3:2的巯基乙酸和甲酰胺；所述混合溶剂为体积比为1:2的二甲基甲酰胺和水；所述氧化铟前驱体溶液中铟离子和镧离子的摩尔比为40:1；所述氧化铟前驱体溶液中铟盐的浓度为0.25mol/L；所述稳定剂与混合溶剂的体积比为1:12；
所述旋涂法的工艺参数为：将氧化铟前驱体溶液旋涂到铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ上，每次旋涂溶液的用量为0.1mL，旋涂的速度为2500r/min，时间为30s，每次成膜旋涂2次，每次旋涂后，置于80℃的热板上烘干2min；所述退火处理的过程为：在空气气氛下加热2.5h，温度500℃；
经测试，该实施例制备的铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的迁移率为14.3cm2/V·s，电流开关比1.2×106。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。
Claims (10)
1.一种铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将玻璃基板加入去离子水中，超声清洗，风刀吹干；
步骤二、通过磁控溅射工艺在玻璃基板表面沉积金属薄膜，并进行图案化处理，得到栅电极；
步骤三、通过等离子体增强化学气相沉积法镀膜工艺在栅电极表面沉积二氧化硅，即绝缘层；
步骤四、在绝缘层上依次制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ、氧化铟薄膜层和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ，并进行图案化处理，得到有源层；
步骤五、通过磁控溅射工艺在绝缘层及有源层上沉积金属层，并通过对金属层进行图案化处理，得到分别接触有源层两侧的源电极和漏电极；
其中，所述铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ和铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ均通过磁控溅射方法进行制备；
所述氧化铟薄膜层的制备方法为：将铟盐、镧盐和稳定剂加入混合溶剂中，然后加入超临界二氧化碳反应器中，在体系密封后，通入二氧化碳至15～25MPa、温度为45℃～65℃的条件下搅拌30～45min，然后泄压，将混合料液加压超声分散30～45min，得到氧化铟前驱体溶液；采用超声雾化喷涂方法将氧化铟前驱体溶液喷涂至铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ上，然后进行退火处理，得到氧化因薄膜层；所述氧化铟薄膜层的厚度为10～15nm。
2.如权利要求1所述的铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述加压超声分散的压力为1.5～2.5MPa，频率为30～40KHz。
3.如权利要求1所述的铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，
通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100～120W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为80：20，溅射气压为0.55～0.75Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的厚度为5～8nm；
通过磁控溅射方法制备铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的过程为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10-3Pa，溅射功率为100～120W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，氩气和氧气摩尔比为70：30，溅射气压为0.55～0.75Pa；温度为室温；IGZO靶材的纯度>99.9999％；铟镓锌氧化物薄膜层Ⅱ的厚度为40～100nm。
4.如权利要求1所述的铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述铟盐为乙酰丙酮铟；所述镧盐为乙酸镧；所述稳定剂为质量比为3:2的巯基乙酸和甲酰胺；所述混合溶剂为体积比为1:2的二甲基甲酰胺和水。
5.如权利要求1所述的铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述氧化铟前驱体溶液中铟离子和镧离子的摩尔比为35～60:1；所述氧化铟前驱体溶液中铟盐的浓度为0.05～0.3mol/L；所述稳定剂与混合溶剂的体积比为1:10～15。
6.如权利要求1所述的铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述超声雾化喷涂方法的工艺参数为：超声频率1.5～2.5MHz、温度40～45℃、气压为0.5～0.6MPa、载气为氮气，且氮气的流量为100～120mL/min；超声雾化喷涂的喷雾口与铟镓锌氧化物薄膜层Ⅰ的距离为4～6cm。
7.如权利要求2所述的铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述退火处理的过程为：在空气气氛下加热1.5～2.5h，温度360～420℃。
8.如权利要求1所述的铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，金属薄膜的材料为钼、铝中的任意一种；所述步骤五中，金属层为的材料为钼、铝、银中的任意一种。
9.如权利要求1所述的铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述绝缘层的厚度为60～260nm；栅电极的厚度为60～220nm；源电极和漏电极的厚度为20～300nm。
10.如权利要求1所述的铟镓锌氧基多层结构薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，超声清洗的频率为35～45KHz，时间为30～45min。
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