[发明专利]非晶铟镓锌氧化物薄膜的原子层淀积制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路技术领域，具体涉及一种针对薄膜晶体管（TFT）、TFT管存储器以及透明电子器件的，采用原子层淀积（ALD）生长IGZO（非晶铟镓锌氧化物）薄膜的方法。 

背景技术

近年来，由于竞争的加剧，显示器市场呈现出加速增长的趋势。TFT作为显示器的重要元件，得到了越来越多的关注与研究，尤其是采用非晶氧化物半导体做导电沟道的TFT器件更成为了国内外研究的热点。相对于多晶硅或有机物薄膜晶体管，采用非晶氧化物半导体做导电沟道的晶体管具有载流子的迁移率大、光学透明度高、阈值电压更稳定等突出优点。IGZO作为一种透明氧化物半导体，有着较高的电子迁移率（≥10cm²/V·s）和较大的禁带电压（＞3.0eV）等优良性能[1]，已成为TFT和TFT存储器中一种理想的沟道材料。另外，IGZO在便携显示设备、电平转换器、驱动器、像素增强驱动电路等设备中也有很广阔的应用空间。业界期待IGZO能够成为前所未有的驱动大屏幕高画质有机电致发光（EL）电视及液晶电视的材料。

目前，生长IGZO薄膜的方法主要有：射频磁控溅射、脉冲激光淀积、旋涂等物理淀积方法[2-4]。但是，采用这些方法淀积的IGZO薄膜的质量较差，通常含有一些氧空位，需要进行一些后处理，比如热退火等。这些后退火处理通常要在相对较高的温度下进行，因此限制了它在基于柔性衬底和玻璃衬底的器件领域中的应用。此外，高温退火也会对器件的性能和可靠性造成一定的负面影响。另一方面，采用上述方法很难获得大面积表面厚度均匀以及原子组成均匀的薄膜，因此会对整个器件电学性能的均匀性造成不利影响。

原子层淀积（ALD）技术作为一种新型的淀积技术，是一种自限制的气相淀积过程，具有淀积温度低、淀积的薄膜分布均匀、薄膜保形性好、薄膜厚度精确可控等突出优点，此外，ALD技术与集成电路工艺具有很好的兼容性，能广泛用于各种薄膜以及纳米颗粒材料的生长。

综上所述，如果能将ALD技术用于IGZO薄膜的生长，将会带来降低工艺成本和提高器件性能的双重收效，具有很好的市场应用前景。

参考文献

[1] Y. S. Jung, K. H. Lee, W.-J. Kim, W.-J. Lee, H.-W. Choi, K. H. Kim. Properties of In-Ga-Zn-O thin films for thin film transistor channel layer prepared by facing targets sputtering method. Ceramics International, 38, 601-604 (2012).

[2] J. Y. Huh, S. B. Seo, H. S. Park, J. H. Jeon, H. H. Choe. Light and bias stability of a-IGZO TFT fabricated by r.f. magnetron sputtering. Current Applied Physics, 11, 49-53 (2011). 

[3] D. H. Kang, I. Kang, S. H. Ryu, J. Jing. Self-Aligned Coplanar a-IGZO TFTs and Application to High-Speed Circuits. IEEE Electron Device Letters, 32 (10), 1385-1387 (2011).

[4] K. S. Son, J. S. Jung, K. H. Lee, T.–S. Kim, J.-S. Park. Highly Stable Double-Gate Ga-In-Zn-O Thin-Film Transistor. IEEE Electron Device Letters, 31 (8), 812-814 (2010)。

发明内容

基于上述背景，本发明的目的在于提出一种采用ALD技术生长IGZO薄膜的方法。该方法工艺流程简单易控，与TFT设备工艺的兼容性好，并且生长的IGZO薄膜的均匀性与保形性都很好，是生长IGZO薄膜的一种较为理想的方法。