[发明专利]一种高稳定性氧化物半导体薄膜晶体管及其制备方法

说明书

一种高稳定性氧化物半导体薄膜晶体管，包括衬底、栅电极、绝缘层、有源层和源漏电极，所述绝缘层为掺杂硼或硅的绝缘膜，所述有源层为掺杂硼或硅的半导体薄膜，一种高稳定性氧化物半导体薄膜晶体管的制备方法，包括选择重掺杂硅衬底或ITO导电玻璃为衬底，同时作为栅电极；采用磁控溅射法在衬底上制备绝缘层，所述绝缘层为掺杂硼或硅的绝缘膜；采用磁控溅射在绝缘层上制备有源层，所述有源层为掺杂硼或硅的半导体薄膜；采用热蒸发镀膜法在有源层上制备金属Al薄膜作为源漏电极。本发明采用掺杂易与氧空位结合的硼（B）或硅（Si），减少绝缘层和有源层界面处的氧空位，提高薄膜晶体管的稳定性，从而提高器件的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种高稳定性氧化物半导体薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

薄膜晶体管是有源矩阵液晶显示（AMLCD）和有机发光二极管显示（AMOLED）的核心部件，其对显示器件的工作性能起到至关重要的作用。随着新材料不断出现、工艺不断地改进、结构的不断创新，许多具有高迁移率高和高电流开关比的薄膜晶体管有望被应用于新型有源显示阵列基板中。在有源阵列显示器件工作时，选择管和驱动管会受到长时间的电学偏压作用，这种偏压作用会因具体工作环境的差异而有所不同，因而薄膜晶体管是否能在偏压过程中保持稳定的电学性能将决定背板驱动的效果和使用寿命。此外，薄膜晶体管有源层材料受到热和光的作用，材料内将会产生一定量的光生载流子，从而影响了器件的电学参数。所以，薄膜晶体管在实际工作环境中的稳定性，将决定金属氧化物薄膜晶体管是否能应用于平板显示器件，更是产业化发展的关键问题。

近年来，以氧化物半导体薄膜为有源层的薄膜晶体管的研究引起了广泛的关注，相对于目前的非晶硅和低温多晶硅薄膜晶体管技术，它具有迁移率高，制备温度低，可见光波段透过率高和制作工艺简单等优势，适合高分辨率显示器件的需求。但是，氧化物薄膜晶体管在长时间工作后会出现阈值电压的漂移，严重影响了以薄膜晶体管为器件的电路的可靠性和稳定性，而造成薄膜晶体管阈值电压漂移的重要原因之一就是氧化物有源层与绝缘层界面处的氧空位缺陷，氧空位会俘获沟道中的载流子，造成薄膜晶体管阈值电压的漂移。

发明内容

本发明的目的是提供一种高稳定性氧化物半导体薄膜晶体管及其制备方法，采用掺杂易与氧空位结合的硼（B）或硅（Si）元素，减少绝缘层和有源层界面处的氧空位，提高薄膜晶体管的稳定性，从而提高器件的稳定性和可靠性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高稳定性氧化物半导体薄膜晶体管，包括衬底、栅电极、绝缘层、有源层和源漏电极，所述绝缘层为掺杂硼或硅的绝缘膜，所述有源层为掺杂硼或硅的半导体薄膜。

进一步地，所述绝缘膜为Al₂O₃，Y₂O₃，Ta₂O₅或ZrO₂绝缘膜中的一种，所述绝缘膜中硼离子或硅离子与金属离子的摩尔比为5～15:100，所述绝缘膜厚度为50～200纳米。

进一步地，所述半导体薄膜为In₂O₃，ZnO，SnO₂，IZO或IGZO半导体薄膜中的一种，所述半导体薄膜中硼离子或硅离子与所有金属离子总量的摩尔比为3～8:100，所述半导体薄膜厚度为10～50纳米。

一种高稳定性氧化物半导体薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：选择重掺杂硅衬底或ITO导电玻璃为衬底，重掺杂硅衬底或ITO导电玻璃同时作为栅电极；

步骤2：采用磁控溅射法在衬底上制备绝缘层，所述绝缘层为掺杂硼或硅的绝缘膜；

步骤3：采用磁控溅射在绝缘层上制备有源层，所述有源层为掺杂硼或硅的半导体薄膜；