[发明专利]一种氧化物薄膜晶体管栅极及其制备、氧化物薄膜晶体管

说明书

本发明属于电子器件的技术领域，公开了一种氧化物薄膜晶体管栅极及其制备、氧化物薄膜晶体管。所述栅极，由依次叠设的铜合金层和三氧化二铝层组成，且三氧化二铝层靠近薄膜晶体管中栅极绝缘层；所述铜合金层包含铬和锆。方法：(1)在衬底上沉积铜合金薄膜，作为栅极主体层；(2)在铜合金薄膜上沉积三氧化二铝薄膜。氧化物薄膜晶体管由下至上依次包括衬底、铜合金层、三氧化二铝层、栅极绝缘层、有源层、源漏电极。本发明的氧化物薄膜晶体管栅极具有成本低廉，结合强度高，电阻率低，电学稳定性好，工艺简单的优点。

技术领域

本发明属于电子器件材料制备技术领域，具体涉及一种氧化物薄膜晶体管栅极及其制备方法、氧化物薄膜晶体管。

背景技术

薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)，是电子行业应用广泛的半导体器件，多用作主动式矩阵液晶显示屏(AMLCD)和有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)屏幕的驱动电路核心元件。氧化物TFT是采用金属氧化物半导体材料作为TFT器件的有源沟道层，相比传统的硅基半导体TFT器件，具有成本低廉、载流子迁移率高、均匀性好的特点，是未来TFT发展的主要方向。氧化物TFT的结构一般包括：栅极、栅极绝缘层、有源层和源漏电极。

伴随信息化社会的快速发展，信息显示行业面临新的挑战，大尺寸、高分辨率、低延迟速率的显示面板日益普及，需要加快发展具有高迁移率、低电阻率特性的TFT元件。

要降低TFT器件的电阻率，需要使用低电阻率材料作为电极材料，铜以其优异的低电阻率(1.72μΩ·cm)和相对低廉的价格，日益受到行业的关注。目前，纯铜作为器件电极，主要面临以下困难：(1)Cu原子结构中最外层只有一个核外电子，化学活性弱，难以与衬底键合，导致铜电极与衬底的结合强度差；(2)铜原子发生扩散造成铜污染，导致绝缘层或半导体有源层中形成深能级受主杂质，使器件性能退化；(3)铜机械强度低；(4)铜电极表面存在氧化和硫化问题，导致电极电阻率上升。

基于以上问题，目前的解决方法主要有：(1)在铜薄膜电极(栅极)和绝缘层之间，添加一层或多层其他金属作为过渡层来阻挡铜原子的扩散并提高结合强度。如现在常见的使用Mo/Cu或Ni/Cu的叠层作为薄膜晶体管栅极。这种处理方式，添加的过渡层与纯铜薄膜的刻蚀特性存在差异，导致工艺复杂，成本较高。且在界面处存在晶格失配会导致寄生电容增加。(2)在铜电极和衬底之间生长铜籽晶层，用于改善结合强度和抗电迁移性。引入籽晶层的技术，虽然可以达到以上目的，但是仍无法阻止铜原子向衬底材料的扩散和污染。

针对以上种种不足，提供一种工艺简单、成本低廉、性能优良的显示用电子器件氧化物TFT栅电极及其制备方法是很有意义的。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种氧化物薄膜晶体管栅极。

本发明的另一目的在于提供上述氧化物薄膜晶体管栅电极的制备方法。

本发明的再一目的在于提供一种氧化物薄膜晶体管。所述氧化物薄膜晶体管包括上述栅极。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种氧化物薄膜晶体管栅极，由依次叠设的铜合金层和三氧化二铝层组成，且三氧化二铝层靠近薄膜晶体管中栅极绝缘层。铜合金层作为栅极的主体层，Al₂O₃层作为栅极的修饰层。所述铜合金层包含铬和锆。

所述铜合金层中存在多种非籽晶层的晶格结构。

所述铜合金层的材料成分包括铬和锆。所述铜合金层中铜含量超过99％。

所述铜合金层为Cu-Cr-Zr合金层。

所述铜合金层的材料成分包括铜、铬和锆，以重量百分比计，Cr占合金总量的0.1％～0.39％，Zr占合金总量的0.1％～0.5％。