[发明专利]一种铟锡锌氧化物同质薄膜晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管及其制备方法，详细讲是一种制备工艺简单，载流子注入更容易，迁移率高、开关比高的铟锡锌氧化物同质薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

21世纪以来，平板显示技术产业得到飞速发展。平板显示的核心元件是薄膜晶体管(Thin Film Transistor, TFT)。TFT是一种场效应半导体器件，包括半导体沟道层、绝缘层、栅极和源漏电极、衬底等部分。

沟道层是载流子传输的通道，是影响TFT性能参数的最重要因素。TFT液晶显示器（TFT-LCD）是目前使用范围最广泛的平板显示器，其驱动单元中的TFT沟道层主要采用非晶硅和多晶硅。利用非晶硅或多晶硅材料制备的TFT-LCD具有分辨率高、色彩丰富、屏幕可视角度大、大面积显示、容易实现等一系列优点，成为目前平板显示器的主流。近年来，随着新一代平板显示技术逐渐走进人们的生活中,如有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode, OLED), OLED属于电流驱动型器件，要求TFT能提供比较大的驱动电流，且TFT的阈值电压漂移要比较小。对于常规非晶硅TFT器件来说，场致迁移率低，光敏性较强，稳定性差，可以作为LCD的驱动元件，却不能满足驱动OLED的要求。多晶硅TFT虽然具备较高的场致迁移率，但其制备工艺复杂，成本高，以至于不能应用在大众化的显示产品中。因此，显示技术想要进一步发展，需要一种迁移率较高，稳定性强的TFT,这要求器件的沟道层材料稳定，并且可以在低温下制备，从而满足显示器件向柔性可卷曲方向发展的需要。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术的不足，提供一种制备工艺简单，适合工业化生产，非晶电极表面平整度好，与沟道层界面接触更好，载流子注入更容易，迁移率高、开关比高的铟锡锌氧化物同质薄膜晶体管及其制备方法。

高迁移率、可实现全透明和柔性显示的同质ITZO-TFT设计及其制备方法。

本发明通过如下技术方案实现：

一种铟锡锌氧化物同质薄膜晶体管，包括衬底、栅极、绝缘层、沟道层、源极和漏极；其特征在于所述沟道层、源极和漏极材料均为铟锡锌氧化物，所述的铟锡锌氧化物是由氧化铟（In₂O₃）、氧化锡（SnO₂）和氧化锌（ZnO）粉末球磨并混合均匀，再经过成型、烧结等工艺制成铟锡锌氧化物陶瓷靶材，铟锡锌氧化物陶瓷靶材中铟、锡、锌的原子个数比a:b:c=35-88：8-35：2-25；利用磁控溅射法将铟锡锌氧化物陶瓷靶材沉积成薄膜。

本发明中所述的铟锡锌氧化物同质薄膜晶体管为顶栅结构或底栅结构。

本发明中所述的底栅铟锡锌氧化物同质薄膜晶体管的结构为：设有衬底层，栅极设在衬底上侧中部，绝缘层设在栅极上侧及衬底上侧；沟道层设置在绝缘层上侧中部，位于栅极上方；源极和漏极分别覆盖在沟道层上侧面的左右两侧及绝缘层上侧面，其中源极和漏极相对面间设有隔离空隙，隔离空隙的长宽比为10：1。

一种铟锡锌氧化物同质薄膜晶体管的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）、将衬底进行超声清洗，清洗液先后分别为半导体清洗剂、无水酒精、丙酮，然后用高纯氮气吹干；

2）、在衬底上采用磁控溅射、电子束蒸发方法制备栅极，栅极厚度为100~400 nm；

3）、再利用磁控溅射、原子层沉积、等离子体增强化学气相沉积方法制备绝缘层，绝缘层厚度为20-300 nm；

4）、随后在绝缘层上沉积沟道层，将铟锡锌氧化物靶材安装在磁控溅射仪上，利用磁控溅射法沉积沟道层，磁控溅射本底真空为1×10^-4 Pa，溅射气体为Ar/O₂混合气体，氩气流量为30~50 sccm，氧气流量为0.2~8 sccm，气压为0.4~3 Pa，溅射功率为50~120 W，沟道层厚度为15~100 nm；

5）、采用与步骤4相同的铟锡锌氧化物靶材安装在磁控溅射仪上，利用磁控溅射法沉积源极和漏极，磁控溅射本底真空为1×10^-4 Pa，溅射气体为氩气，氩气流量为50 sccm，气压为0.4~3 Pa，溅射功率为50~120 W，源极和漏极厚度为100~300 nm；底栅铟锡锌氧化物同质薄膜晶体管制备完成。

一种铟锡锌氧化物同质薄膜晶体管的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）、将衬底进行超声清洗，清洗液先后分别为半导体清洗剂、无水酒精、丙酮，然后用高纯氮气吹干；