[发明专利]一种薄膜晶体管的氧化物半导体有源层的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于平板显示技术领域，涉及主动式驱动的有机电致发光显示器，特别涉及一种薄膜晶体管的氧化物半导体有源层的制作方法。

背景技术

有机电致发光(OLED)平板显示器被认为是能够代替现在的薄膜晶体管(TFT)-LCD技术的下一代平板显示技术。在大尺寸显示领域，主动式驱动的有机电致发光技术(AMOLED)是未来几年的最主要的技术发展趋势。目前主流的TFT技术采用硅基薄膜作为半导体有源层。但硅基薄膜而现有的主流TFT技术因为下述的种种问题到目前为止并没有在AMOLED的产业化方面获得成功：(a)非晶硅(a-Si)TFT：迁移率太低，阈值不稳定；(b)低温多晶硅(LTPS)TFT：均匀性差，无法制作大尺寸背板，难以在柔性塑料基板上制作。另外其成本太高，采用LTPS技术制作的AMOLED，其成本高达同尺寸TFT-LCD的数倍。而以氧化物薄膜(主要是氧化锌基薄膜)为半导体层的TFT技术具有制作成本低、迁移率高、均匀性好、透明性好等优点，并且能够在室温制备，特别适合于柔性基板上，因此在世界上已经引起广泛关注。在近两年内氧化物TFT技术的研究得到了很大的人力物力的投入，得到了飞速的发展，有望成为AMOLED技术降低成本的重要手段。

真空磁控溅射是目前制作氧化物半导体薄膜最常用成膜方法，具有技术成熟、成膜速度快、成分容易控制、易于快速批量生产等优点。用相应成分的陶瓷靶材在真空室中溅射，在玻璃基板上成膜。对于小尺寸显示器，可以用小尺寸的靶材，但是大尺寸显示器的制作要求在大尺寸的玻璃基片上成膜均匀、效率高，这就需要相应的提高溅射陶瓷靶材的尺寸。目前传统的多组分氧化物陶瓷靶材的常用制作方法为：先将各种成分按照需要的比例混合后，用冷等静压压紧，再高温烧结成板状的靶材；或者成本更高的直接用热等静压烧结成靶。由于烧结过程中大尺寸的陶瓷靶材很容易因为热应力碎裂，所以烧结的板状靶材尺寸不能太大。为了满足大尺寸显示器的制作要求，只能将多个小尺寸陶瓷靶材拼接成一个大尺寸靶材。同时，为了防止板状靶材在烧结过程中碎裂，还需要有一定的厚度，不能做得太薄。另外，溅射镀膜时为了更好地将靶材固定在底座上(特别当靶材在竖直位置或者在基片上方位置溅射时)，同时为了提高冷却效果，通常还需要将靶材绑定在金属背板上，目前成熟的绑定方法是用金属铟绑定，但是铟价格昂贵。

传统的大尺寸氧化物TFT中的氧化物半导体层溅射所用陶瓷靶材制作方法的不足之处是：陶瓷靶材烧结过程中成本高，周期长，且烧结过程中容易碎裂；大尺寸靶材需要多个靶材拼接，进一步提高成本；烧结制成的板状陶瓷如果厚度太薄，烧结过程中很容易碎裂，且缩短了使用寿命，但如果太厚，靶材在高功率溅射使用过程中因冷却困难而容易碎裂；烧结好的陶瓷靶固定在靶材底座上时，由于是硬接触，所以很难保证完全接触良好，这会严重影响溅射使用过程中靶的散热，使靶容易碎裂。而如果为了提高冷却效果用金属铟绑定，则成本较高；当靶材在竖直位置或者在基片上方位置溅射，为了固定位置，更需要用金属铟将几块小尺寸的靶材绑定在金属背板上，成本较高；当靶材中的成分需要调整时，需要制作新的靶材，但由于新靶材制作成本高，周期长，所以成分调整比较困难。

发明内容

本发明提供了一种薄膜晶体管的氧化物半导体有源层的制作方法，所述的这种方法要解决现有技术中的主动式驱动的有机电致发光显示器中的薄膜晶体管的氧化物半导体层所用的陶瓷靶材烧结过程中成本高、周期长、且烧结过程中容易开裂的技术问题，同时要解决大尺寸靶材需要多个靶材拼装、成本高的技术问题；还要解决新靶材制作成本高、周期长、成分调整困难的问题。

本发明提供了一种薄膜晶体管的氧化物半导体有源层的制作方法，包括一个将制作氧化物半导体有源层所需要的氧化物粉末按照所需要的比例混合均匀的步骤，然后将混合均匀后的粉末加热，加热温度在800℃～1500℃之间；还包括一个将混合均匀后的氧化物粉末用等离子喷涂法喷涂到金属背板上制成喷涂靶材的步骤；还包括一个用喷涂靶材在真空室中磁控溅射、沉积制作氧化物半导体层薄膜的步骤。

进一步地，氧化物粉末为氧化锌。

进一步地，氧化物粉末选自氧化锌、或者氧化镓、或者氧化锡、或者氧化铟中的一种或几种的组合。

进一步地，用氩等离子喷涂混合好的粉末到金属背板上，所述的金属背板为铜、或者不锈钢。

进一步地，粉末喷涂到金属背板上形成的喷涂层厚度在0.1～10毫米之间。太薄则影响了靶的使用寿命，太厚则影响溅射使用过程中的冷却效果。

进一步地，粉末喷涂到金属背板上形成的喷涂层厚度在0.5～3毫米之间。