[发明专利]一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种具有特定阈值电压的氧化物薄膜晶体管及其制备方法。该氧化物薄膜晶体管主要用于有机发光显示、液晶显示、电子纸的有源驱动，也可以用于传感器或集成电路。

背景技术

薄膜晶体管（TFT，Thin Film Transistor）主要应用于控制和驱动液晶显示器（LCD，Liquid Crystal Display）、有机发光二极管（OLED，Organic Light-Emitting Diode）显示器的子像素，是平板显示领域中最重要的电子器件之一。

在平板显示方面，目前主要使用氢化非晶硅（a-Si:H）或多晶硅等材料的薄膜晶体管，然而氢化非晶硅材料的局限性主要表现在对光敏感、电子迁移率低（<1cm²/Vs）以及电学参数稳定性差等方面，而多晶硅薄膜的局限性主要体现在电学性质均匀性差、制备温度高以及成本高等方面。

基于氧化物的薄膜晶体管具有电子迁移率高（1～100cm²/Vs）、制备温度低（<400℃，远低于玻璃的熔点）、成本低（只需要普通的溅射工艺即可完成）以及持续工作稳定性好的特点，其在平板显示领域尤其是有机发光显示（OLED）领域有替代传统的硅材料工艺薄膜晶体管的趋势，受到学术界和业界的关注和广泛研究。

然而，由于基于氧化物的薄膜晶体管在栅压为0V的情况下仍然无法关断，处于常开状态，也就是说器件的开启电压为负值（V_on<0V），使得在其用于驱动OLED或LCD时需要设计更为复杂的驱动程序，并且会造成功耗增大。

因此，针对现有技术不足，提供一种能降低本征载流子浓度、调控阈值电压的氧化物薄膜晶体管及其制备方法以克服现有技术的不足甚为必要。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种氧化物薄膜晶体管，该氧化物薄膜晶体管能降低本征载流子浓度，实现正向调控阈值电压。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现。

一种氧化物薄膜晶体管，设置有栅极、氧化物半导体层、位于栅极和氧化物半导体层之间的绝缘层、分别电性连接于所述氧化物半导体层两端的源极和漏极、覆设于所述源极、漏极及所述氧化物半导体层的裸露面的保护层，所述保护层的材料为含吸电子基团的有机绝缘材料。

优选的，上述吸电子基团为酰基、醛基、羧基、酰氨基、磺酸基、腈基、硝基、卤仿基和季胺基中的任意一种或者一种以上的组合。

优选的，上述吸电子基团为中强吸电子基团，具体包括—F、—Cl、—Br和—I四种卤仿基中的任意一种或者一种以上的组合。

优选的，上述吸电子基团为强吸电子基团，具体包括酰基、酰氨基、磺酸基、腈基和硝基的任意一种或者一种以上的组合。

进一步的，上述含吸电子基团的有机绝缘材料为聚合物材料。

进一步的，上述含吸电子基团的有机绝缘材料为小分子材料。

上述的氧化物半导体层的材料含有Zn、In、Ga和Sn中的任意一种或者一种以上的组合。

上述氧化物半导体层的材料还含有Cd、Ni、Al、Si、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、La、Nd、Ce、Pr、Pm、Sm和Eu中的任意一种元素或者一种以上元素的组合。

本发明的另一目的是提供一种氧化物薄膜晶体管的制备方法，所制备的氧化物薄膜晶体管能降低本征载流子浓度、调控阈值电压。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现。

一种氧化物薄膜晶体管的制备方法，采用旋涂、打印、印刷、滴涂或浸泡方法将含吸电子基团的有机绝缘材料制备作为保护层使得所述保护层覆设于所述源极、漏极及所述氧化物半导体层的裸露面。

优选的，栅极是通过溅射、真空蒸发或溶液处理的方法制备一层厚度为100～500nm的导电薄膜，并通过遮挡掩膜或光刻的方法图形化制备而成；

绝缘层是通过阳极氧化法、热氧化法、物理气相沉积法或化学气相沉积法制备厚度为100～1000nm的薄膜，并通过遮挡掩膜或光刻法图形化制备而成；

氧化物半导体层是通过溅射法或溶胶-凝胶法制备厚度为 10～100nm的薄膜，并通过遮挡掩膜法或光刻法图形化制备而成；

源极和漏极是采用真空蒸镀或溅射的方法制备一层厚度为100～1000nm的导电层，并采用遮挡掩膜或光刻的方法图形化同时制备所述源极和漏极。