[发明专利]一种ZnSnO薄膜晶体管的制备方法

说明书

本发明主要涉及半导体薄膜晶体管制备技术领域，具体涉及一种ZnSnO薄膜晶体管的制备方法。本发明通过制备ZTO前驱体溶液，将其旋涂在HfO₂薄膜上然后将涂覆的薄膜放置在盛有氨水容器上方，具有挥发性NH₃扩散到有源层薄膜表面，通过“氨浴”方法实现氮掺杂到ZTO TFT中，可以抑制与氧气有关的缺陷，提高器件的稳定性。

技术领域

本发明主要涉及半导体薄膜晶体管制备技术领域，具体涉及一种ZnSnO薄膜晶体管的制备方法。

背景技术

非晶金属氧化物半导体薄膜晶体管（TFT）已引起广泛关注，由于其在有源矩阵有机发光二极管（AMOLED）显示器领域存在广泛的应用前景。 一系列的多化合物氧化物半导体，已被广泛用作具有高场效应迁移率TFT器件，例如InGaZnO。 但是铟是一种昂贵的资源稀缺元素，同时是一种对人类与环境不友好的元素。 ZnSnO（ZTO）半导体被认为是铟基氧化物有前途的替代品半导体。 然而，ZTO TFT有源层中的氧空位（Vo）和氧缺陷导致TFT器件不稳定。为了提高器件的稳定性，可以通过在ZTO半导体掺杂重金属阳离子以抑制有源层中的氧空位，例如Hf 。但是，随着掺杂浓度的增加器件的迁移率出现明显的下降。因此，不损失迁移率的情况下开发抑制氧缺陷的方法具有重要意义。阴离子掺杂可以提供有效的解决方法，并实现场效应迁移率和稳定性之间的折衷。 阴离子氮掺杂到ZTO薄膜中可以成功抑制与氧气有关的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种“氨浴”方法实现氮掺杂到ZTO TFT中。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种ZnSnO薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：

（1）将二水合氯化锡（SnCl₂·2H₂O）和醋酸锌二水合物（Zn（CH₃COO）₂·2H₂O）加入2-甲氧基乙醇中，构成ZTO前驱体溶液。保持Sn和Zn的摩尔比在3：7。加入单乙醇胺（MEA）作为稳定剂避免前驱体混浊和沉淀。将制备的溶液在60°C搅拌在水浴加热器中放置2小时，然后在室温下放置12小时。

（2）利用原子层沉积（ALD）在清洁的p型硅晶片上制备30 nm HfO₂介质层（电容298nF / cm²），条件为：在250°C下使用四(二甲胺基)鉿（TDMAH，CAS号 19782-68-4）和H₂O作为前驱体。腔室压力控制在大约小于10mbar。

（3）将ZTO前驱体溶液旋涂在HfO₂薄膜上以500 rpm的速度旋转5 s，然后以3000rpm的速度旋转30s以获得30纳米厚的薄膜。 接下来，将涂覆的薄膜放置在盛有氨水容器上方，具有挥发性NH₃扩散到有源层薄膜表面，分别放置2、4、6分钟。然后用热板在300°C下对薄膜加热10分钟。所有器件在500°C退火炉中放置2小时。

（4）通过真空热蒸发制备约200纳米铝薄膜，并通过掩模版制备出源极和漏极。

本发明的显著优点在于：

本发明相对于现有技术的优点：

本发明的工艺方法简单，有效，并且能够很好的通过氨处理来减少薄膜中的氧空位。

附图说明

图1 为本发明的制备流程示意图；

图2 不同氨处理时间薄膜的XPS示意图；

图3 不同氨处理时间的薄膜晶体管转移特性及电学性能；

图4 氨处理对器件稳定性的影响。