[发明专利]低温薄膜晶体管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温薄膜晶体管的制备方法。

技术背景

近年来，透明显示技术快速发展，从液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)到有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)，量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes，QLED)再到现在处于刚起步的Micro LED。无论哪种显示技术，都离不开薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)作为驱动。另外，OLED和Micro LED都属于电流驱动型器件，这就要求TFT能提供比较大的驱动电流；而且，该驱动电流直接决定了显示屏的亮度，从而要求TFT背板具有优异的均匀性和稳定性。

但是，传统的非晶硅(Amorphous Silicon，a-Si)TFT器件的迁移率低，沟道需要制作遮光层，稳定性差，无法满足驱动OLED和Micro LED的要求。而低温多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon,LTPS)TFT虽然具有较高的迁移率和较好的稳定性，但无法制备大面积LTPS,且器件的均匀性较差，制备工艺复杂、成本高，仅用于小面积器件。最近以铟镓锌氧(IGZO)为代表的透明氧化物半导体材料受到了广泛的关注。但是大多数氧化物晶体管都需要高温退火才表现出优异的性能，这与未来柔性显示器件相违背。同时，IGZO多为磁控溅射生长，其大面积均匀性的问题仍未解决，实际应用中只好牺牲电子迁移率，采用非晶IGZO TFT。并且，铟的储存量极少而镓又有毒，所以寻找一种能够替代IGZO，无需退火的沟道层材料以及大面积均匀成膜的生长方法仍然是个难题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种低温薄膜晶体管的制备方法，无需退火就能够制备出面积大而均匀、并且性能优良的薄膜晶体管。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

本发明提供一种低温薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.将沉积有导电薄膜的衬底放入ALD反应室中，然后进行抽真空及升温处理；步骤2.于室温～120℃下，生长k值为7～170的高k材料作为栅绝缘层，栅绝缘层的厚度为15～150nm；步骤3.于室温～120℃下，直接原位生长ZnO沟道层，沟道层的厚度为10～50nm；步骤4.将步骤3所得的器件，进行紫外曝光，刻蚀沟道后进行二次光刻，蒸镀源漏电极，无需退火处理，制得底栅型低温薄膜晶体管。步骤1中，可以在Si，SiO₂，Al₂O₃、蓝宝石，塑料，玻璃等衬底上沉积导电薄膜，也可以将例如重掺杂的Si、AZO/玻璃、ITO/玻璃、AZO/塑料、ITO/塑料等直接导电衬底拿来直接放入反应室中。另外，因为在步骤4中无需退火即可得到高性能的薄膜晶体管，因而可直接在塑料及其他不耐高温的衬底上进行制备。

进一步地，本发明提供的低温薄膜晶体管的制备方法还可以具有以下特征：在步骤1中，导电薄膜可以为AZO、ITO中的任意一种，还可以为ATO、FTO等金属掺杂氧化物所得的导电薄膜，或者直接Au，Al等金属电极。

进一步地，本发明提供的低温薄膜晶体管的制备方法还可以具有以下特征：在步骤2中，高k材料为Al₂O₃、Y₂O₃、ZrO₂、TiO₂、Ta₂O₅、La₂O₃、HfO₂、TiO₂中的任意一种或至少两种的混合物。

进一步地，本发明提供的低温薄膜晶体管的制备方法还可以具有以下特征：在步骤2中，生长温度优选为100℃～120℃，在步骤2和3中，最佳生长温度均为100℃。

进一步地，本发明提供的低温薄膜晶体管的制备方法还可以具有以下特征：在步骤2和3中，生长所使用的氧化剂为H₂O、H₂O₂、O₃、氧等离子体中的任意一种。

进一步地，本发明提供的低温薄膜晶体管的制备方法还可以具有以下特征：在步骤3中，生长的沟道层的最佳厚度为20nm。