[发明专利]高介电常数栅极氧化物非晶IGZO薄膜晶体管的制备方法

说明书

本发明公开了一种高介电常数栅极氧化物非晶IGZO薄膜晶体管的制备方法，首先在单晶硅衬底上利用磁控溅射技术制备一层高介电特性的状态的钛酸锶薄膜作为栅极氧化物，然后再在绝缘锡酸钡薄膜上制备一层半导体特性的非晶态IGZO薄膜，最后再使用磁控溅射技术制备ITO透明导电电极以作为晶体管的源极和漏极，硅衬底作为栅极。通过采用高介电常数的钛酸锶薄膜作为栅极氧化物绝缘层，有效降低采用传统氧化硅带来的晶体管漏电流过热问题，从而提高晶体管的稳定性和寿命。

技术领域

本发明属于电子科学与技术、薄膜晶体管技术领域，具体涉及一种薄膜晶体管的制备方法，特别涉及一种高介电常数栅极氧化物非晶IGZO薄膜晶体管的制备方法。

背景技术

随着显示技术的快速发展，对薄膜晶体管的输入输出性能要求越来越高，薄膜晶体管的技术发展也经历了非晶硅薄膜晶体管、多晶硅薄膜晶体管到非晶态氧化物薄膜晶体管三个技术阶段。传统的硅基薄膜晶体管采用的是氧化硅作为栅极氧化物的绝缘层材料，随着晶体管密度的提高，栅极氧化物氧化硅的漏电流将大大增加。

现有硅基薄膜晶体管采用的氧化硅栅极氧化物介电常数为3.4，随着晶体管集成度的提升会产生越来越大的发热量，如果能采用介电常数高的氧化物如钛酸锶(介电常数300)，将在提高晶体管集成度的同时降低晶体管漏电流带来的发热量过大问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种高介电常数栅极氧化物非晶IGZO薄膜晶体管的制备方法。

本发明采用以下技术方案：

高介电常数栅极氧化物非晶IGZO薄膜晶体管的制备方法，首先在单晶硅衬底上利用磁控溅射技术制备一层高介电特性的状态的钛酸锶薄膜作为栅极氧化物，然后再在绝缘锡酸钡薄膜上制备一层半导体特性的非晶态IGZO薄膜，最后再使用磁控溅射技术制备ITO透明导电电极以作为晶体管的源极和漏极，硅衬底作为栅极。

更进一步地，所述方法包括如下步骤：

步骤1：单晶硅片衬底清洗；

步骤2：绝缘型锡酸钡薄膜沉积；

步骤3：半导体型锡酸钡薄膜沉积

步骤4：源极和漏极的制备；

步骤5：将完成ITO薄膜沉积的样品从真空腔内取出。

更进一步地，所述步骤1，以单晶硅片为衬底，其步骤包括：

步骤1-1：将单晶硅片切割成2×2cm²；

步骤1-2：将切割好的单晶硅片在丙酮中超声清洗3次，每次超声清洗的时间为15分钟；

步骤1-3：将经丙酮超声清洗后的单晶硅片使用15兆欧纯水超声清洗3遍，每次超声清洗的时间为10分钟；

步骤1-4：将经纯水超声清洗后的单晶硅片用高纯氮气吹干，然后放入真空腔内。

更进一步地，所述步骤2，使用磁控溅射技术，在硅衬底上沉积绝缘型钛酸锶薄膜；具体步骤为：

步骤2-1：将硅衬底放入真空腔的样品架上，抽真空，使得本底真空度达到1*10^-4Pa；

步骤2-2：使用加热盘将硅衬底加热到150℃并保持，以去除硅片表面吸附的残余气体；

步骤2-3：使用射频溅射的方法将绝缘型钛酸锶薄膜沉积到硅衬底上。

更进一步地，所述步骤2-3的工艺条件为：硅衬底温度150℃，靶材功率50瓦，沉积时间60分钟，氩气通量15sccm，氧气通量10sccm，真空度0.5Pa，钛酸锶薄膜厚度100nm。