[发明专利]一种氧化锌基薄膜晶体管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于电子信息领域，涉及一种透明薄膜晶体管，主要用于产生低成本、高迁移率的薄膜晶体管。

背景技术

薄膜晶体管（TFT）在信息显示、透明电路等领域具有广泛的应用，尤其是在信息显示领域，TFT是薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）和有源驱动OLED显示器的关键部件。随着现代显示技术向着高清晰度和大容量显示发展，要求TFT具有迁移率大、电流开关比大、开口率大、光照敏感低、制备工艺简单廉价、容易大面积制作和集成等特点。而目前在TFT-LCD中的开关元件主要是用非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)。但a-Si TFT的迁移率较低（～0.5cm²/Vs，产业用），器件速度较慢，光照和温度敏感较强，限制了其发展。

2004年K.Nomura等和2009年Chang-Jung Kim等分别报道宽带隙氧化物a-InGaZnO TFT和a-HfInZnO TFT，这两种氧化物透明TFT具有迁移率>10cm²/Vs、电流开关比可达10⁶-10⁸、可见光透明开口率高、薄膜的生长温度较低、制备工艺简单廉价、容易大面积制作等优点，因而宽带隙氧化物透明TFT成为电子学中的研究热点。最近，美国俄勒冈州立大学，美国西北大学，日本东京工业大学，日本京都大学，德国不伦瑞克科技大学,以及HP，康宁，三星，LG电子公司等展示了基于氧化物透明TFT驱动的LCD和OLED高清晰、高亮度的大屏幕显示器。目前a-InGaZnO TFT的迁移率低，还满足不了三D等显示的要求，因此高迁移率TFT的研究，将对中国的经济建设、社会发展和国家安全具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，解决薄膜晶体管迁移率低的问题。提供一种氧化锌基薄膜晶体管的制作方法。

本发明解决其技术问题的技术方案：

一种氧化锌基薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括衬底、绝缘层、沟道层、保护钝化层和电极构成的底或顶栅极结构。

所述的沟道层为ZnLi_xN_yO或ZnMg_zLi_xN_yO；

ZnLi_xN_yO的靶包括ZnO、Li₂O和Zn₃N₂，x=0～0.1，y=0～0.1，厚度为20～60nm；ZnMg_zLi_xN_yO靶包括ZnO、MgO、Li₂O和Zn₃N₂，x=0～0.1，y=0～0.1，z=0.01～0.1，厚度为20～60nm。

所述的绝缘层为SiO₂、HfO₂、ZrO₂或Al₂O₃，厚度为60～300nm。

一种氧化锌基薄膜晶体管制作方法，该方法的步骤包括：

步骤一在衬底上制备底电极，然后放入磁控溅射中，进行预处理；

步骤二在步骤一制备的底电极上制备绝缘层，其厚度为60～300nm；

用溅射法制备SiO₂、HfO₂、ZrO₂或Al₂O₃的绝缘层，其功率为70～200W，氧/氩压比为0～40%，生长温度为室温～500℃；

或用PECVD法制备SiO₂或HfO₂或ZrO₂或Al₂O₃的绝缘层；

或用热氧化法制备SiO₂的绝缘层；

步骤三制备沟道层

步骤四用磁控溅射法制备SiO₂或Al₂O₃，厚度为0～300nm的保护钝化层；

或用PECVD法制备SiO₂或Al₂O₃的保护钝化层；

步骤五用磁控溅射法或热蒸发法制备电极，制作出薄膜晶体管；

所述的步骤三制备沟道层;