一种室温脉冲直流溅射波形优化的薄膜晶体管及其制备方法与流程

本发明属于显示器件技术领域，具体涉及一种室温脉冲直流溅射波形优化的薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术：

薄膜晶体管(thinfilmtransistor，简称tft)，是一种用途广泛的半导体器件，其最重要的用途是在显示器中用于驱动液晶排列变化、以及驱动oled像素发光。金属氧化物tft(简称，mostft)具有迁移率高、均匀性好、透明度佳、工艺简单等优点，在近年得到了广泛的研究和快速的发展。目前，提高mostft电学性能的最主流的方法是退火，即将样品放入特定气氛或大气中，用真空退火炉或平板热台进行高温热处理。上述方法存在的缺点是工艺温度高，不适用于一些不耐热的基板，如塑料衬底和纸质衬底等。

技术实现要素：

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种室温脉冲直流溅射波形优化的薄膜晶体管的制备方法。该方法能够以室温工艺提高tft的电学性能。

本发明的再一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的薄膜晶体管。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种室温脉冲直流溅射波形优化的薄膜晶体管的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)室温下直流溅射在基板上制备tft金属栅极；

(2)室温下通过阳极氧化法将一部分栅极氧化成栅极绝缘层；

(3)室温下通过脉冲直流溅射制备氧化物半导体有源层，所述氧化物半导体为非晶型铟镓锌氧化物(简称，igzo)；

(4)室温下通过直流溅射制备金属源漏电极。

优选地，所述基板是指玻璃基板或柔性塑料基板。

优选地，所述金属栅极与源漏电极材料为al、mo、cu等。

优选地，所述脉冲直流溅射的条件为：脉冲直流溅射波形的频率设置为10khz，脉冲占空比设置为90％，溅射总压强为1mtorr，溅射气氛为ar/o2＝100/5(体积比)的混合气体，脉冲直流电源功率为120w，溅射时间为72s。

优选地，所述氧化物半导体有源层的厚度为10nm。

一种薄膜晶体管，通过上述方法制备得到。

本发明的方法具有如下优点及有益效果：

本发明的方法不需要热处理等额外工艺，只需通过调制脉冲直流溅射波形，在室温下优化器件的电学性能，制备高性能的薄膜晶体管，体现出了工艺简单、耗时短、节约能源和适用于工业生产的发展潜力。

附图说明

图1为本发明实施例中薄膜晶体管的层叠结构示意图。

图2为本发明实施例1所得薄膜晶体管的转移特性曲线图。

图3为本发明实施例2所得薄膜晶体管的转移特性曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例的一种室温脉冲直流溅射波形优化的薄膜晶体管的制备方法，具体步骤如下：

(1)室温下通过直流溅射法在玻璃基板上沉积300nmal金属薄膜并用掩膜板图形化，作为栅极；

(2)室温下通过阳极氧化法将栅极中200nm的al氧化成al2o3作为栅极绝缘层；

(3)室温下通过脉冲直流溅射法制备igzo有源层。做个平行对比试验，三个平行样品，脉冲直流溅射波形的频率设置分别为1khz、10khz和20khz。脉冲占空比均设置为90％，溅射总压强均为1mtorr，溅射气氛均为ar/o2＝100/5的混合气体，脉冲直流电源功率均为120w，溅射时间均为72s；得到所述的igzo半导体有源层的厚度均约为10nm；

(4)室温下通过直流溅射法沉积200nmal金属并用掩膜板图形化，作为源漏电极，其中沟道宽度为500μm，沟道长度为100μm。

本实施例所得薄膜晶体管的层叠结构示意图如图1所示。其结构由基板01、栅极02、栅极绝缘层03、有源层04和源漏电极05组成。

本实施例中所得的三个平行样品的转移特性曲线如图2所示。根据图2结果计算的具体参数如表1所示。

表1根据图2结果计算的tft电学性能参数

由以上结果可以看出，通过调制脉冲直流溅射波形的频率，可以优化器件的电学性能，以获得高性能的薄膜晶体管。

实施例2

本实施例的一种脉冲直流溅射波形调控半导体薄膜成分的方法，具体步骤如下：

(1)室温下通过直流溅射法在pi柔性基板上沉积300nmal金属薄膜并用掩膜板图形化，作为栅极；

(2)室温下通过阳极氧化法将栅极中200nm的al氧化成al2o3作为栅极绝缘层；

(3)室温下通过脉冲直流溅射法制备igzo有源层，其中，脉冲直流溅射波形的频率设置为10khz，脉冲占空比设置为90％，溅射总压强为1mtorr，溅射气氛为ar/o2＝100/5的混合气体，脉冲直流电源功率为120w，溅射时间72s；得到所述的igzo半导体有源层的厚度约为10nm；

(4)室温下通过直流溅射法沉积200nmal金属并用掩膜板图形化，作为源漏电极，其中沟道宽度为500μm，沟道长度为100μm。

本实施例所得薄膜晶体管的层叠结构示意图如图1所示。其结构由基板01、栅极02、栅极绝缘层03、有源层04和源漏电极05组成。

本实施例中所得的tft的转移特性曲线如图3所示，根据图3的结果计算出tft的迁移率为20.9cm²/vs，开关比为3.1×10⁷。

由以上结果可以看出，通过本发明的一种室温脉冲直流溅射波形优化的薄膜晶体管及制备方法，无需采用任何热处理工艺，均可在玻璃基板或柔性塑料基板上室温制备高性能的薄膜晶体管。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明属于显示器件技术领域，公开了一种室温脉冲直流溅射波形优化的薄膜晶体管及其制备方法。所述制备方法为：室温下直流溅射在基板上制备TFT金属栅极；室温下通过阳极氧化法将一部分栅极氧化成栅极绝缘层；室温下通过脉冲直流溅射制备氧化物半导体有源层，所述氧化物半导体为非晶型铟镓锌氧化物；室温下通过直流溅射制备金属源漏电极。本发明的方法不需要热处理等额外工艺，只需通过调制脉冲直流溅射波形，在室温下优化器件的电学性能，制备高性能的薄膜晶体管，体现出了工艺简单、耗时短、节约能源和适用于工业生产的发展潜力。

技术研发人员：姚日晖;郑泽科;宁洪龙;彭俊彪;章红科;李晓庆;张啸尘;陈建秋;王磊;徐苗
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2017.09.04
技术公布日：2018.03.09