[发明专利]一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于显示器件技术领域，具体涉及一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

目前平板显示行业迅速发展，正朝着大尺寸，高分辨和高刷新率等方面发展。其中，薄膜晶体管(TFT)是平板显示器的核心部件，直接关系到平板显示器的质量好坏。TFT的有源层材料主要有非晶硅，多晶硅和金属氧化物。非晶硅TFT的迁移率小(≤1cm²/V s)，均匀性高，稳定性差；多晶硅TFT迁移率高(≥100cm²/V s)，均匀性差；而金属氧化物TFT的迁移率高(≥10cm²/V s)，制备工艺简单，沉积工艺温度低，大面积沉积均匀性高，关态电流低，可以满足大尺寸，高分辨和高刷新率等方面的要求。

电极与金属氧化物半导体之间的接触电阻是影响器件性能的关键因数。若源/漏电极与有源层之间的接触电阻很大时，当施加漏极电压时接触电阻将承担很大一部分电压降；同时，在漏电压很低的情况下会造成电流拥堵现象。因此，高器件性能的TFT需要在源/漏电极与有源层之间实现欧姆接触。

对于非晶硅TFT来说，在源/漏电极与非晶硅半导体之间一般需要再增加一层重掺杂的非晶硅(n+a-Si)，实现非晶硅TFT的源漏电极与半导体层之间欧姆接触。对于多晶硅TFT来说，通常需要在源/漏电极重掺杂区与本征多晶硅之间插入较轻掺杂区，可以有效地降低界面处的电场强度，进而达到降低漏电流的作用。而对于氧化物TFT来说，通常会选择与半导体的功函数相接近的电极材料如钼(Mo)、铜(Cu)、铝(Al)或者对源漏电极与有源层接触区等离子处理实现欧姆接触。然而，Mo原子容易向有源层中扩散，Cu和Al易抢夺有源层中的氧分别生成氧化亚铜和氧化铝层等现象，影响TFT器件性能。

若源/漏电极通过直流磁控溅射制备，电极材料的原子动能很大，易向有源层中扩散，影响器件性能；若源/漏电极通过蒸镀方式制备，导致电极与有源层之间的黏附力不强，容易脱落。最重要的是：由于电极材料的原子与氧的结合能和有源层中的原子与氧的结合能不同，可能在界面处会发生氧的抢夺，造成成分偏析，影响器件性能。

发明内容

针对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氧化物薄膜晶体管的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的氧化物薄膜晶体管。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种氧化物薄膜晶体管的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)在玻璃基板上直流磁控溅射Al:Nd薄膜作为栅极，然后在Al:Nd薄膜栅极表面氧化生长栅极绝缘层AlOx:Nd；

(2)采用射频磁控溅射在栅绝缘层上沉积氧化物半导体(STO)薄膜，作为有源层，氧化物半导体薄膜厚度为5～30nm；

(3)对步骤(2)所得器件在350℃～450℃空气中进行退火处理；

(4)利用光刻技术在STO薄膜上直流磁控溅射制备源/漏电极Mo，并在源/漏电极与有源层之间自生成MoOx中间氧化层，得到得到所述氧化物薄膜晶体管(STO-TFT)。

优选地，步骤(1)中所述Al:Nd薄膜的厚度为100～300nm；所述栅极绝缘层AlOx:Nd的厚度为200～400nm。

优选地，步骤(1)中所述Al:Nd的掺杂浓度为1～5at％。

优选地，所述的氧化物半导体薄膜的材料为STO-5(SiO₂:SnO₂＝5:95wt％)。

一种氧化物薄膜晶体管，通过上述方法制备得到。

本发明的制备方法及所得到的氧化物薄膜晶体管具有如下优点及有益效果：

(1)本发明不需要额外溅射一层高导过度层，或者通过等离子处理源/漏电极与有源层的接触区，而是通过退火处理后，可在源/漏电极与有源层之间自生成MoOx中间氧化层，阻碍电极材料原子向有源层中扩散，实现TFT的源/漏电极和有源层之间欧姆接触，改善接触特性，并有效地减少工艺步骤，降低成本。

(2)本发明通过退火处理使STO薄膜致密性增高，薄膜表面吸附氧含量增高，使得Mo原子到达STO薄膜表面生成金属氧化物薄层，并发生柯肯达尔效应，阻止Mo原子向STO薄膜内部扩散，从而改善接触特性；

(3)本发明的退火处理温度为350℃～450℃时，STO薄膜表面吸附氧含量高，可生成金属氧化物薄层，改善接触特性。

附图说明

图1为本发明实施例的氧化物薄膜晶体管的结构示意图。