[发明专利]基于等离子体增强原子层沉积栅极绝缘层的氧化锡基薄膜晶体管及制备方法

说明书

本发明属于薄膜晶体管技术领域，涉及一种基于等离子体增强原子层沉积栅极绝缘层的氧化锡基薄膜晶体管，包括依次设置的：衬底、栅极、栅极绝缘层、有源层和源漏电极，其中：栅极绝缘层是由等离子体增强原子层沉积制备的氧化铝薄膜，有源层是通过磁控溅射沉积制备的硅掺杂氧化锡薄膜。本发明的氧化锡基薄膜晶体管采用等离子体增强原子层沉积法制备高介电常数的氧化铝作为栅极绝缘层，并且使用非晶硅掺杂氧化锡半导体材料作为有源层材料，降低了有源层/栅极绝缘层界面缺陷态和器件的开启电压，显著地提高了器件迁移率和稳定性。本发明还提供一种基于等离子体增强原子层沉积栅极绝缘层的氧化锡基薄膜晶体管制备方法。

技术领域

本发明属于薄膜晶体管技术领域，涉及一种基于等离子体增强原子层沉积栅极绝缘层的氧化锡基薄膜晶体管及制备方法。

背景技术

目前，平板显示技术发展迅速，大尺寸、高分辨、高刷新率显示器成为主流。其中，平板显示行业的核心技术为薄膜晶体管(TFT)背板技术，提高TFT的性能和降低生产成本至关重要。传统的TFT中，氧化硅或者氮化硅作为栅极绝缘层。由于它们的介电常数低(约3.9)、电容小，通常导致器件迁移率小和“开态”电流低。高介电常数的绝缘层材料具有高介电常数、相对低的漏电流和宽带隙等优点，能够降低器件的工作电压，显著地提高器件性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于等离子体增强原子层沉积栅极绝缘层的氧化锡基薄膜晶体管。

本发明还提供一种基于等离子体增强原子层沉积栅极绝缘层的氧化锡基薄膜晶体管制备方法。

本发明采用如下技术方案实现：

基于等离子体增强原子层沉积栅极绝缘层的氧化锡基薄膜晶体管，包括依次设置的：衬底、栅极、栅极绝缘层、有源层和源漏电极，其中：栅极绝缘层是由等离子体增强原子层沉积制备的氧化铝薄膜，有源层是通过磁控溅射沉积制备的硅掺杂氧化锡薄膜。

进一步地，所述栅极绝缘层的材料为氧化铝材料，铝料是三甲基铝，反应气体为氧气，反应温度为80～100℃。

进一步地，所述有源层的半导体材料为硅掺杂氧化锡SiSnO，SiO₂掺杂重量为3～5wt％；有源层厚度为5～10nm。

优选地，有源层制备工艺为溅射功率为50～110W，工作压强为2～5mtorr，溅射气体为氩气和氧气混合。

优选地，所述衬底包括：玻璃衬底或柔性衬底；所述柔性衬底包括PI、PEN或PET。

优选地，源漏电极材料包括：Al、Mo、Cu或ITO。

基于等离子体增强原子层沉积栅极绝缘层的氧化锡基薄膜晶体管制备方法，包括步骤：

S1、在室温下，通过直流磁控溅射在衬底上制备导电薄膜并图形化，作为栅极；

S2、在栅极上，通过等离子体增强原子层沉积技术生长绝缘薄膜，作为栅极绝缘层；

S3、将衬底在热台上进行热处理；

S4、在所述栅极绝缘层上，通过射频磁控溅射制备非晶SiSnO薄膜并图形化，作为有源层；

S5、在所述有源层上，通过直流磁控溅射沉积制备导电薄膜并图形化，作为源/漏电极，得到基于等离子体增强原子层沉积栅极绝缘层的氧化锡基薄膜晶体管。

进一步地，步骤S2中栅极绝缘层的材料为氧化铝材料，铝料是三甲基铝，反应气体为氧气，反应温度为80～100℃。

优选地，步骤S3中热处理条件为在空气中，加热温度为150～250℃，退火时间为30～60min。