[发明专利]一种氧化铟薄膜晶体管及其制备方法

说明书

本发明属于电子材料与元器件领域，具体涉及一种氧化铟薄膜晶体管及其制备方法。从下至上包括衬底、栅电极、绝缘层、氧化铟有源层、源漏电极、电子受体薄膜。所述电子受体薄膜为有机材料或无机材料，当电子受体薄膜为有机材料时，还可以在电子受体薄膜上增加氧化铝钝化层。本发明无需在氧化铟有源层中引入杂质离子，即可调控其本征电子浓度，使薄膜晶体管保持了较高的迁移率。本发明制备工艺简单、成本低廉、条件易控制、易于大面积批量生产。

技术领域

本发明属于电子材料与元器件领域，具体涉及一种氧化铟薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

薄膜晶体管是一种靠多数载流子传输电流的单极型半导体器件，是研究最早的场效应器件之一。薄膜晶体管是由衬底、栅电极、绝缘层、半导体有源层和源漏电极等部分组成，其中半导体有源层的性质对器件的电学性质有至关重要的影响。随着新工艺、新材料、新结构的不断出现，新型薄膜晶体管不仅应用在有源阵列显示器件中，还可以应用在薄膜集成电路、光电图像传感器、薄膜存储器和气敏传感器等领域。

近年来，以氧化铟半导体为有源层的薄膜晶体管引起了人们的广泛关注，该类器件具有迁移率高、制备温度低、可见光透明性好、阈值电压低等优势，在平板显示驱动和新型氧化物电子电路中有广阔的应用前景。然而本征氧化铟薄膜存在较高的自由电子浓度，会导致薄膜晶体管的阈值电压和关态电流升高，电流开关比降低，严重影响了其开关特性。为克服这一问题，通常采用掺入杂质原子的方法来降低薄膜中的自由电子浓度，例如中国专利CN110911497A的柔性氧化铟镓薄膜晶体管及其制作方法，和中国专利CN110571277的一种柔性氧化铟薄膜晶体管及其制备方法，上述专利公开了将锌（Zn）、镓（Ga）、锡（Sn）或硅（Si）等元素掺杂进氧化铟薄膜中。优点是这些元素和氧具有很高的结合能，可以降低氧化铟薄膜中的氧空位浓度，从而抑制了自由电子的激发过程。但是掺杂元素在氧化铟薄膜中形成散射中心，又降低了氧化铟薄膜的载流子迁移率。

发明内容

为解决现有技术中氧化铟薄膜晶体管存在的问题，本发明提供一种既可以降低氧化铟薄膜晶体管关态电流，同时又使器件保持高迁移率的氧化铟薄膜晶体管及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下方案：

一种氧化铟薄膜晶体管，从下至上包括衬底、栅电极、绝缘层、氧化铟有源层、源漏电极、电子受体薄膜。

进一步地，所述电子受体薄膜为无机材料，所述无机材料为CuO或NiO。

进一步地，所述电子受体薄膜为有机材料，所述有机材料为7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷（TCNQ）或1,2,4,5-四氰基苯（TCNB）。

进一步地，所述电子受体薄膜上还设置有氧化铝钝化层。

本发明还提供一种氧化铟薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：

S101.先在衬底上制备栅电极，在栅电极上制备绝缘层；

S102.采用磁控溅射法在绝缘层上制备氧化铟有源层，用热蒸发镀膜工艺在氧化铟有源层上制备源漏电极；

S103.将硝酸铜或硝酸镍溶解于有机溶剂中，然后加入络合剂进行混合，制备得无机电子受体薄膜的前驱体溶液；

S104.将前驱体溶液滴在氧化铟有源层沟道上，旋涂成膜，并热处理，重复旋涂并热处理，最后一次旋涂后退火得到无机电子受体薄膜CuO或NiO。

本发明还提供另一种氧化铟薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：

S201.先在衬底上制备栅电极，在栅电极上制备绝缘层；

S202.采用磁控溅射法在绝缘层上制备氧化铟有源层，用热蒸发镀膜工艺在氧化铟有源层上制备源漏电极；