[发明专利]C轴结晶IGZO薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种C轴结晶IGZO薄膜及其制备方法。本发明的C轴结晶IGZO薄膜的制备方法，通过采用原子层沉积的方法来制备C轴结晶IGZO薄膜，能够在原子水平上精确控制C轴结晶IGZO的结构，制得的C轴结晶IGZO的结晶质量好，氧缺陷较少，能够提高TFT的稳定性；并且由于本发明制得的C轴结晶IGZO薄膜中的结晶区域的面积较大，达百微米级至毫米级，因此可促进C轴结晶IGZO的规模化应用；同时本发明利用最优化的工艺条件来制备C轴结晶IGZO薄膜，可提高生产良率，降低生产成本。本发明的C轴结晶IGZO薄膜，C轴结晶IGZO的结晶质量好，氧缺陷较少，能够提高TFT的稳定性，同时结晶区域的面积较大，有利于C轴结晶IGZO的规模化应用。

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种C轴结晶IGZO薄膜及其制备方法。

背景技术

薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)是目前液晶显示装置(Liquid CrystalDisplay，LCD)和有源矩阵驱动式有机电致发光显示装置(Active Matrix Organic Light-Emitting Diode，AMOLED)中的主要驱动元件，直接关系到高性能平板显示装置的发展方向。

随着智能手机与平板显示等终端应用的兴起，250PPI(Pixels Per Inch，每英寸所拥有的像素数目)以上的高精细度面板要求逐渐成为搭配趋势，也促使更多面板厂投入高精细度的低温多晶硅(Low Temperature Poly Silicon，LTPS)薄膜晶体管扩产，但由于低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)生产线的制程复杂度高，且良率也是一大问题，因此面板厂积极投入金属氧化物半导体的研发工作，目前以非结晶氧化铟镓锌(amorphousIndium Gallium Zinc Oxide，a-IGZO)技术较为成熟。

IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)为氧化铟镓锌的缩写，它是一种薄膜电晶体技术，在TFT-LCD主动层之上打上的一层金属氧化物。IGZO技术由夏普(Sharp)掌握，是与日本半导体能源研究所共同开发的产品。除了夏普外，三星SDI以及乐金显示也同样具备生产IGZO面板的能力。

IGZO与非晶质硅(a-Si)材料相比，电子迁移率较a-Si TFT快20到50倍，IGZO使用铟、镓、锌、氧气，取代了传统的a-Si现用图层，可以大大降低屏幕的响应时间，缩小电晶体尺寸，提高面板画素的开口率，较易实现高精细化，由此将简单的外部电路整合至面板之中，使移动装置更轻薄，耗电量也降至之前的三分之二。

IGZO规模化使用中存在的最大问题是IGZO中氧空位(或者氧缺陷)的迅速变化会导致TFT的稳定性较差。这是IGZO材料本身缺陷导致的问题，想要解决此问题，必须从材料本身结构出发来控制氧空位的变化，以提高TFT的稳定性。C轴结晶IGZO(C-axis AlignedCrystalline，简称CAAC)具有层状的结晶结构，无晶界，材料本身的氧缺陷非常少，因此在TFT稳定性方面具有a-IGZO不可比拟的优势。SEL公司(Semiconductor Energy LaboratoryCo.,Ltd)的研究团队采用磁控溅射的方式制备C轴结晶IGZO薄膜，但是制得的C轴结晶IGZO薄膜中只有直径为1nm-3nm的区域为结晶状态，绝大部分的区域都是非晶状态，也就是说，所述C轴结晶IGZO薄膜中，只有极小的区域为C轴结晶IGZO，其余区域均为a-IGZO，由于结晶区域的面积较小，因此不利于C轴结晶IGZO的规模化应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种C轴结晶IGZO薄膜的制备方法，制得的C轴结晶IGZO的结晶质量好，氧缺陷较少，能够提高TFT的稳定性；同时制得的C轴结晶IGZO薄膜中的结晶区域的面积较大，可促进C轴结晶IGZO的规模化应用。

本发明的目的还在于提供一种C轴结晶IGZO薄膜，C轴结晶IGZO的结晶质量好，氧缺陷较少，能够提高TFT的稳定性，同时结晶区域的面积较大，有利于C轴结晶IGZO的规模化应用。