[发明专利]一种制备低表面粗糙度氧化锌薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化锌薄膜制备技术领域，特别涉及一种制备低表面粗糙度氧化锌薄膜的方法。

背景技术

传统非晶硅薄膜晶体管（TFT）的迁移率偏低，对光敏感，光照下电学特性容易退化。非晶硅TFT对工艺温度要求高，不适合以高分子材料为基础的柔性衬底的工艺要求。上述缺点极大地限制了非晶硅薄膜晶体管在透明、柔性等显示器件中的应用。氧化锌（ZnO）是II-VI族半导体，原子间主要以极性共价键结合，为纤锌矿结构，具有宽禁带、高透光率、高迁移率等优点，氧化锌更适合作为TFT沟道层，应用于透明平板显示领域。

现有用于TFT的氧化锌薄膜的制备方法有物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溶胶凝胶法等，这些方法需要使用高能等离子体，对沉积的氧化锌薄膜造成无法避免的损伤，严重影响了氧化锌薄膜的电学性质；或者生长衬底温度较高，对设备的要求较高，工艺复杂。上述方法制备的氧化锌薄膜的粗糙度较高，薄膜的性质不理想。

原子层沉积（ALD，Atomic layer deposition）技术具有精确的厚度可控性，较低的工艺温度，生长的薄膜具有非常好的均匀性，非常适合制备氧化锌基TFT。然而原子层沉积制备氧化锌薄膜过程中，会出现形核中心，后续沉积的氧化锌会在形核中心处聚集生长，使得形核中心处的晶核生长过快，最终形成六角柱状结构，导致了生长的氧化锌薄膜具有较高的表面粗糙度，限制了氧化锌薄膜在TFT领域的应用。

发明内容

为了解决现有原子层沉积制备氧化锌薄膜过程中由于晶核生长过快，导致生长的氧化锌薄膜表面粗糙度高等问题，本发明提供了一种制备低表面粗糙度氧化锌薄膜的方法，包括：原子层沉积设备通入含锌源气体和含氧源气体，在所述原子层沉积设备反应腔中的硅衬底表面生长氧化锌薄膜；所述原子层沉积设备通入含铝源气体和含氧源气体，在所述氧化锌薄膜表面生长氧化铝层。

所述硅衬底表面预先采用RCA标准清洗法进行清洗，在所述硅衬底表面形成硅醇键。

所述含锌源气体为高挥发性、高纯度的有机锌化合物，包括二甲基锌或二乙基锌；所述含锌源气体的进气时间为0.1s-1s，反应时间为10s~60s。

所述含氧源气体包括水蒸汽、臭氧或氧气；所述含氧源气体的进气时间为0.1s-1s，反应时间为10s-60s。

所述含铝源气体包括三甲基铝或三乙基铝；所述含铝源气体的进气时间为0.05s-1s，反应时间为1s-30s。

所述氧化锌薄膜的厚度为1nm-10nm。

所述氧化锌薄膜表面的粗糙度为0.1nm-0.3nm。

所述氧化铝层的厚度为0.5nm-1nm。

所述原子层沉积设备采用的载气为氮气；所述氮气的流量为1sccm-1000sccm；所述原子层沉积设备反应腔中用于承载硅衬底的基盘的温度为50℃-300℃。

所述方法还包括：采用所述载气吹扫所述原子层沉积设备反应腔，载气吹扫时间为30s-90s。

本发明提供了一种利用原子层沉积设备，采用氧化铝作为阻挡层抑制氧化锌形核生长，制备低表面粗糙度氧化锌薄膜的方法，与直接原子层沉积制备氧化锌薄膜的方法相比具有以下优点：

1）本发明在生长氧化锌薄膜的过程中，采用氧化铝作为阻挡层，氧化铝和氧化锌之间没有外延生长的关系，氧化锌形核生长得到了有效地抑制，生长的氧化锌薄膜的表面粗糙度更低，均匀性更高；

2)由于原子层沉积技术可以精确地控制氧化铝阻挡层的厚度，极好地抑制了氧化锌形核生长，可以制备超薄均匀的氧化锌薄膜，更适合需要超薄半导体薄膜的器件。

附图说明

图1是本发明实施例中硅衬底表面生长氧化锌薄膜示意图；

图2是本发明实施例中在氧化锌薄膜上生长氧化铝阻挡层示意图；

图3是本发明实施例制备低表面粗糙度氧化锌薄膜的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步描述。

参见图3，本发明实施例提供了一种利用原子层沉积设备，采用氧化铝作为阻挡层抑制氧化锌形核生长，制备低表面粗糙度氧化锌薄膜的方法，包括如下步骤:

步骤101：采用RCA标准清洗法对硅衬底表面进行清洗，清洗之后将硅衬底放置于原子层沉积设备反应腔中。