本发明属于显示器件技术领域，具体涉及一种非晶氧化物柔性薄膜晶体管及其制备方法。
背景技术：
近年来，平板显示面板的应用十分广泛，主要应用领域包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、电视、显示器等。目前，刚性的平板显示正朝向柔性显示方向发展。其中，非晶氧化物薄膜晶体管(tft)在以有源矩阵驱动液晶显示(amlcd)和有源矩阵有机发光二极管(amoled)为代表的平板显示起重要作用，驱动面板的柔性化是实现柔性显示的基础。
对于非晶氧化物tft来说，通常需要经过高温退火处理方式来改善器件的电学性能。然而柔性衬底通常是不能承受高温退火处理的。因此，低温处理氧化物薄膜晶体管工艺是实现柔性氧化物驱动面板的关键点。同时，对于柔性tft来说，器件内部应力的调控和抗弯折能力要求很高。
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非晶氧化物柔性薄膜晶体管。
本发明的另一目的在于提供上述非晶氧化物柔性薄膜晶体管的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种非晶氧化物柔性薄膜晶体管，由依次层叠的玻璃基板、聚酰亚胺柔性基底层、sio2缓冲层、源/漏电极、非晶掺硅氧化锡有源层、sio2栅绝缘层，si3n4栅绝缘层和栅极构成；其中，源/漏电极位于有源层和sio2栅绝缘层两侧，si3n4栅绝缘层覆盖于sio2栅绝缘层上表面并与源/漏电极接触。
优选地，所述聚酰亚胺柔性基底层的厚度为10～20um；所述sio2缓冲层的厚度为200～300nm；所述非晶掺硅氧化锡有源层的厚度为5～10nm；所述sio2栅绝缘层的厚度为50～100nm；所述si3n4栅绝缘层的厚度为200～300nm。
优选地，所述非晶掺硅氧化锡有源层中硅的掺杂浓度为3～6wt％。
优选地，所述非晶掺硅氧化锡有源层的霍尔迁移率控制为4.7～7.1cm2/vs，载流子浓度控制为4.09×1018～2.97×1019cm-3。
上述非晶氧化物柔性薄膜晶体管的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)在玻璃基板上旋涂一层聚酰亚胺柔性基底层；
(2)采用射频磁控溅射在聚酰亚胺上沉积sio2缓冲层；
(3)采用射频磁控溅射在缓冲层上沉积非晶掺硅氧化锡薄膜，作为有源层；
(4)利用掩膜法在有源层两侧直流磁控溅射制备源/漏电极；
(5)采用室温物理气相沉积法在有源层上表面依次沉积sio2栅绝缘层和si3n4栅绝缘层，sio2栅绝缘层位于源/漏电极之间，si3n4栅绝缘层位于sio2栅绝缘层和源/漏电极的上表面；
(6)在si3n4栅绝缘层上直流磁控溅射沉积制备栅极，并采用光刻技术图形化，得到所述非晶氧化物柔性薄膜晶体管。
优选地，步骤(3)中所述射频磁控溅射的功率为300w，工作气压为2～4mtorr，氩气/氧气流量比为20/1～20/3。
本发明的原理为：氧化物半导体材料的导电性与材料内部的氧空位密切相关。通常，初始态氧化物半导体内部缺陷太比较多，载流子浓度低，需要经过热退火工艺调制，退火温度通常在300～450℃，实现半导体特性。目前柔性基板很难承受这么高的退火温度，难以实现制备柔性氧化物薄膜晶体管。本发明在特定硅掺杂浓度范围的靶材，优化出合理的有源层制备工艺(溅射的功率为300w，工作气压为2～4mtorr，氩气/氧气流量比为20/1～20/3)，使得薄膜内部缺陷态低，氧空位含量维持在合适的范围，使得非晶掺硅氧化锡的霍尔迁移率控制为4.7～7.1cm2/vs，载流子浓度控制为4.09×1018～2.97×1019cm-3。关键技术在于可以控制初始态薄膜内部载流子浓度，不需要额外的热处理工艺，实现与柔性基板兼容，可制备出柔性氧化物薄膜晶体管。对于柔性器件，器件内部应力对器件性能影响也是至关重要的，因此，本发明将器件功能层(有源层)置于层叠结构的中心面，在弯曲时使得功能层受到最低应力或者无应力，有效地保证柔性器件性能。
本发明的薄膜晶体管及制备方法具有如下优点及有益效果：
(1)本发明的tft器件采用非晶掺硅氧化锡作为有源层，无需退火即可获得不错的器件性能，有效地节约生产成本，避免了高温退火处理，可促进柔性电子器件的发展。
(2)本发明将器件功能层(有源层)置于层叠结构的中心面(源/漏电极位于有源层和sio2栅绝缘层两侧，si3n4栅绝缘层覆盖于sio2栅绝缘层上表面并与源/漏电极接触)，在弯曲时使得功能层受到最低应力或者无应力，有效地保证柔性器件性能。
附图说明
图1为本发明实施例所得非晶氧化物柔性薄膜晶体管的结构示意图。图中编号说明如下：11-玻璃基板，12-聚酰亚胺柔性基底层，13-sio2缓冲层，14-源/漏电极，15-非晶掺硅氧化锡有源层，16-sio2栅绝缘层，17-si3n4栅绝缘层，18-栅极。
图2为本发明实施例1所得非晶氧化物柔性薄膜晶体管的输出特性曲线图。其中，曲线21、22、23和24分别为栅极电压vgs为0v、10v、20v和30v。
图3为本发明实施例1所得非晶氧化物柔性薄膜晶体管的转移特性曲线图。其中，源/漏电压vds为30.1v。
图4为本发明实施例1所得非晶氧化物柔性薄膜晶体管在不同弯曲半径下的转移特性曲线图。
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
本实施例的一种非晶氧化物柔性薄膜晶体管的制备方法，具体制备步骤如下：
(1)在玻璃基板上旋涂一层厚度为20um聚酰亚胺柔性基底层；
(2)采用射频磁控溅射在聚酰亚胺上沉积300nm的sio2缓冲层；
(3)采用射频磁控溅射(功率为300w，工作气压为3mtorr，氩气/氧气流量比为20/2)在缓冲层上沉积厚度为10nm的非晶掺硅氧化锡薄膜(溅射靶材为氧化硅和氧化锡粉末混合，利用热压烧结技术制备得到；所得非晶掺硅氧化锡硅的掺杂浓度为3wt％，霍尔迁移率控制为4.7～7.1cm2/vs，载流子浓度控制为4.09×1018～2.97×1019cm-3)，作为有源层；
(4)利用掩膜法在有源层两侧直流磁控溅射制备源/漏电极；
(5)采用室温物理气相沉积法在有源层上表面依次沉积100nm的sio2栅绝缘层和200nmsi3n4栅绝缘层，sio2栅绝缘层位于源/漏电极之间，si3n4栅绝缘层位于sio2栅绝缘层和源/漏电极的上表面；
(6)在si3n4栅绝缘层上直流磁控溅射沉积制备栅极，并采用光刻技术图形化，得到所述非晶氧化物柔性薄膜晶体管。
本实施例所得非晶氧化物柔性薄膜晶体管的结构示意图如图1所示。由依次层叠的玻璃基板11、聚酰亚胺柔性基底层12、sio2缓冲层13、源/漏电极14、非晶掺硅氧化锡有源层15、sio2栅绝缘层16，si3n4栅绝缘层17和栅极18构成；其中，源/漏电极14位于有源层15和sio2栅绝缘层16两侧，si3n4栅绝缘层17覆盖于sio2栅绝缘层16和源/漏电极的上表面。
本实施例所得非晶氧化物柔性薄膜晶体管的输出特性曲线图如图2所示。其中，曲线21、22、23和24分别为栅极电压vgs为0v、10v、20v和30v。
本实施例所得非晶氧化物柔性薄膜晶体管的转移特性曲线图(曲线31)如图3所示。其中，源/漏电压vds为30.1v。
本实施例所得非晶氧化物柔性薄膜晶体管在不同弯曲半径(r)下的转移特性曲线图如图4所示。
由以上结果可以看出，本发明所得柔性薄膜晶体管不需要高温退火处理即可获得良好的电学特性。在不同的弯折曲率半径下，器件转移曲线几乎没有变化，说明器件具有较强的抗弯折特性。
实施例2
本实施例的一种非晶氧化物柔性薄膜晶体管的制备方法，具体制备步骤如下：
(1)在玻璃基板上旋涂一层厚度为10um聚酰亚胺柔性基底层；
(2)采用射频磁控溅射在聚酰亚胺上沉积200nm的sio2缓冲层；
(3)采用射频磁控溅射(功率为300w，工作气压为2mtorr，氩气/氧气流量比为20/3)在缓冲层上沉积厚度为5nm的非晶掺硅氧化锡薄膜(溅射靶材为氧化硅和氧化锡粉末混合，利用热压烧结技术制备得到；所得非晶掺硅氧化锡硅的掺杂浓度为5wt％，非晶掺硅氧化锡的霍尔迁移率控制为4.7～7.1cm2/vs，载流子浓度控制为4.09×1018～2.97×1019cm-3)，作为有源层；
(4)利用掩膜法在有源层两侧直流磁控溅射制备源/漏电极；
(5)采用室温物理气相沉积法在有源层上表面依次沉积50nm的sio2栅绝缘层和300nmsi3n4栅绝缘层，sio2栅绝缘层位于源/漏电极之间，si3n4栅绝缘层位于sio2栅绝缘层和源/漏电极的上表面；
(6)在si3n4栅绝缘层上直流磁控溅射沉积制备栅极，并采用光刻技术图形化，得到所述非晶氧化物柔性薄膜晶体管。
本实施例所得非晶氧化物柔性薄膜晶体管的输出特性曲线和转移特性曲线与实施例1基本相同，所得器件不需要高温退火处理即可获得良好的电学特性，且具有较强的抗弯折特性。
实施例3
本实施例的一种非晶氧化物柔性薄膜晶体管的制备方法，具体制备步骤如下：
(1)在玻璃基板上旋涂一层厚度为15um聚酰亚胺柔性基底层；
(2)采用射频磁控溅射在聚酰亚胺上沉积250nm的sio2缓冲层；
(3)采用射频磁控溅射(功率为300w，工作气压为4mtorr，氩气/氧气流量比为20/1)在缓冲层上沉积厚度为8nm的非晶掺硅氧化锡薄膜(溅射靶材为氧化硅和氧化锡粉末混合，利用热压烧结技术制备得到；所得非晶掺硅氧化锡硅的掺杂浓度为6wt％，非晶掺硅氧化锡的霍尔迁移率控制为4.7～7.1cm2/vs，载流子浓度控制为4.09×1018～2.97×1019cm-3)，作为有源层；
(4)利用掩膜法在有源层两侧直流磁控溅射制备源/漏电极；
(5)采用室温物理气相沉积法在有源层上表面依次沉积80nm的sio2栅绝缘层和250nmsi3n4栅绝缘层，sio2栅绝缘层位于源/漏电极之间，si3n4栅绝缘层位于sio2栅绝缘层和源/漏电极的上表面；
(6)在si3n4栅绝缘层上直流磁控溅射沉积制备栅极，并采用光刻技术图形化，得到所述非晶氧化物柔性薄膜晶体管。
本实施例所得非晶氧化物柔性薄膜晶体管的输出特性曲线和转移特性曲线与实施例1基本相同，所得器件不需要高温退火处理即可获得良好的电学特性，且具有较强的抗弯折特性。
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。