[发明专利]一种低温制备C轴结晶IGZO薄膜的方法

说明书

本发明提供了一种低温制备C轴结晶IGZO薄膜的方法，属于液晶显示技术领域。本发明提供的方法包括以下步骤：在惰性气体和反应气体组成的混合气氛下，在衬底表面同步进行磁控溅射和施加等离子体，得到C轴结晶IGZO薄膜；所述磁控溅射的靶材为铟、镓和锌的氧化物；所述衬底的温度保持在25～100℃。本发明通过等离子体辅助方式磁控溅射C轴结晶IGZO薄膜，以等离子体的能量部分代替形成结晶所需要的热量，能够实现在25～100℃的低温条件下C轴结晶IGZO的沉积，从而扩展C轴结晶IGZO薄膜在柔性显示方面的应用。

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种低温制备C轴结晶IGZO薄膜的方法。

背景技术

金属氧化物薄膜晶体管由于其具有迁移率高，大面积均匀性好，兼容柔性工艺等特点而被广泛应用于显示领域。非晶金属氧化物IGZO是一种由In₂O₃、Ga₂O₃和ZnO构成、禁带宽度在3.5eV左右的N型半导体材料。C轴结晶IGZO(CAAC-IGZO)具有低缺陷态密度，能够使薄膜晶体管的电学特性对沟道长度依赖性小，在较小的尺寸在保持较高的稳定性，是高分辨率显示的最佳选择。此外，由于其具有较低的关态电流，大幅降低了静态功耗，可以有效延长设备的续航时间。

通常，C轴结晶IGZO薄膜是由溅射方式沉积的，主要分为两种，一是在薄膜沉积过程中对衬底进行加热，保持250℃～350℃的温度；另一种是在不加热衬底的情况下，在沉积一定厚度的IGZO薄膜后，在400℃～750℃的温度下退火得到具有C轴结晶结构的IGZO薄膜。然而，这两种方法的加热温度均较高，若使用柔性衬底的话，在此温度下，大部分柔性衬底将会发生不可逆转的破坏，这限制了其在柔性显示方面的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低温制备C轴结晶IGZO薄膜的方法，本发明方法能够实现低温条件下C轴结晶IGZO薄膜的制备。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种低温制备C轴结晶IGZO薄膜的方法，包括以下步骤：

在惰性气体和反应气体组成的混合气氛下，在衬底表面同步进行磁控溅射和施加等离子体，得到C轴结晶IGZO薄膜；

所述磁控溅射的靶材为铟、镓和锌的氧化物；

所述衬底的温度保持在25～100℃。

优选的，所述惰性气体为氩气和/或氦气，所述反应气体为氧气和/或氮气；

所述惰性气体的流量为1～1000sccm；所述反应气体的流量为1～1000sccm；在所述混合气氛中，反应气体的浓度为0.01～20wt％。

优选的，所述衬底自上而下依次包括绝缘层、电极层和衬底基体，所述磁控溅射在绝缘层表面进行；

所述绝缘层的材质为绝缘金属氧化物、绝缘非金属氧化物和绝缘有机物中的一种；所述绝缘金属氧化物为Al₂O₃和/或HfO₂，所述绝缘非金属氧化物为SiO₂、Si₃N₄和SiON中的一种或几种，所述绝缘有机物为PMMA和/或pp-HMDSO；

所述电极层的材质为金属、金属氧化物或金属氮化物中的一种或几种。

优选的，所述衬底为柔性衬底或非柔性衬底；当所述衬底为柔性衬底时，所述衬底基体的材质为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的一种或几种；当所述衬底为非柔性衬底时，所述衬底基体的材质为玻璃、氧化硅、氧化铝、氮化硅和碳化硅中的一种或几种。

优选的，所述施加等离子体的方法包括以下步骤：