[发明专利]一种等离子体增强型溶液燃烧法制备的薄膜晶体管及方法

说明书

本发明公开了一种等离子体增强型溶液燃烧法制备的薄膜晶体管及方法，包括绝缘衬底，栅电极，溶液燃烧法制备的栅极绝缘层，金属氧化物半导体层，源电极和漏电极；绝缘衬底上依次设置有栅电极，溶液燃烧法制备的栅极绝缘层，金属氧化物半导体层；金属氧化物半导体层上设置有源电极和漏电极；具体步骤包括：a)绝缘衬底的清洗处理；b)制备栅电极；c)表面处理；d）溶液燃烧法制备栅极绝缘层；e)等离子体处理栅极绝缘层；f）制备金属氧化物半导体层；g）源电极和漏电极的制备。本发明提供了一种成本低廉，工艺简单环保，产品性能优越的金属氧化物薄膜晶体管（MOTFT）的制备方法。

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管器件技术领域，具体涉及一种等离子体增强型溶液燃烧法薄膜晶体管的制备方法。

背景技术

近年来，溶液法制备的金属氧化物半导体薄膜晶体管(MOTFT)因其在平板显示，柔性电子，传感器等方面的潜力受到了国内外广泛的关注与研究。与传统制备工艺(例如脉冲激光沉积，原子层沉积，磁控溅射等高真空方法制备)相比，溶液法制备的金属氧化物半导体薄膜晶体管具有低成本，工艺简单，电学性能优良等优点。然而溶液法制备工艺也面临着以下障碍：

1.传统溶液法制备的金属氧化物半导体薄膜晶体管常常使用热氧生长的二氧化硅(SiO₂)作为栅极绝缘层，导致了较高的工作电压(10V)，进而提高了器件功耗与电压要求，限制了其应用领域。

2.传统溶液法为了形成具有性能的半导体层材料，往往需要较高的后退火温度(400℃)，无法运用于聚酰亚胺塑料(Pi)或聚对苯二甲酸类塑料(PET)等柔性衬底上，且导致了较高的制备成本。

本发明提供了一种成本低廉，工艺简单安全环保，产品性能优越的等离子体增强型溶液燃烧法薄膜晶体管的制备方法。通过溶液燃烧法制备的高介电常数栅极绝缘层取代了传统SiO₂栅极绝缘层，极大的降低了工作电压，且制备温度较低可运用于绝缘衬底上。通过等离子处理栅极绝缘层，薄膜晶体管的电学性能得到了极大的提升，在国内外研究中处于领先水平。

发明内容

本发明目的是：提供了一种成本低廉，工艺简单安全环保，产品性能优越的等离子体增强型溶液燃烧法薄膜晶体管及制备方法。

本发明的技术方案是：一种等离子体增强型溶液燃烧法制备的薄膜晶体管及方法，包括绝缘衬底，栅电极，溶液燃烧法制备的栅极绝缘层，金属氧化物半导体层，源电极和漏电极；所述绝缘衬底上依次设置有栅电极，溶液燃烧法制备的栅极绝缘层，金属氧化物半导体层；所述金属氧化物半导体层上设置有源电极和漏电极。

优选的，所述溶液燃烧法制备的栅极绝缘层为等离子增强型溶液燃烧法制备的高介电常数栅极绝缘层。

优选的，所述等离子体增强型溶液燃烧法的栅极绝缘层为等离子体后退火处理的溶液燃烧法制备的氧化铝，氧化镓，氧化钇，氧化钕，氧化镧，氧化钪栅极绝缘材料中的一种。

一种等离子体增强型溶液燃烧法制备的薄膜晶体管的方法，具体步骤包括：

a)绝缘衬底的清洗处理:先用丙酮超声清洗衬底1-30分钟，再用乙醇超声清洗衬底1-30分钟，最后去离子水冲洗，氮气吹干；

b)制备栅电极：采用喷墨印刷，光刻，丝网印刷或者使用一定图案的掩膜进行热蒸度，磁控溅射，电子束蒸镀的方法在绝缘衬底的上表面上形成栅电极；

c)表面处理：先将栅电极与绝缘衬底进行10-60分钟的表面清水处理，处理方式为深紫外光,紫外臭氧，氧等离子或空气等离子表面清水处理中的一种；