一种薄膜晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种薄膜晶体管的制备方法，包括选定一衬底，并在所选衬底的上方，依序由下往上分别形成底部栅极、栅极绝缘层和源漏极；其中，所述底部栅极和所述源漏极均采用功函数可调的导电金属氧化物为金属导电极；冲洗及吹干所选衬底的源漏极，且待对吹干后的源漏极在预定光照条件下进行一定时间臭氧清洗后，对臭氧清洗后的源漏极以氧气等离子体轰击一段时间，并进一步在氧气等离子体轰击后的源漏极上方形成有由碳材料制备出的有源层；待有源层制备完成后，并在有源层上方形成钝化层。实施本发明专利技术，能够通过调控导电金属与有源层的接触面功函数，减小接触电阻，改善碳基薄膜晶体管器件性能。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜晶体管及其制备方法
本专利技术涉及薄膜晶体管
，尤其涉及一种薄膜晶体管及其制备方法。
技术介绍
目前使用的非晶硅薄膜晶体管、IGZO（indiumgalliumzincoxide，铟镓锌氧化物）薄膜晶体管等皆对光敏感，因光照下电学性能会发生漂移和改变，这样就需要在制备过程中以不透光的金属层遮挡有源层来减少光照的影响，使得显示器件开口率大大降低。鉴于碳纳米管和石墨烯等碳材料中碳原子结构均呈现为碳原子以sp2杂化成六角环形排列的片层结构，因此具有优异的电学性能、力学性能和化学稳定性，可以应用于高频器件，提高器件的频率响应范围，也可代替传统硅基半导体器件，制备成高迁移率、可透明、可柔性卷曲的薄膜晶体管。与传统的硅基半导体和其他III-V族系列半导体相比，碳纳米管和石墨烯等碳材料因高迁移率、高光学透过性、长时间电学稳定性以及良好的机械弯折特性等优点，使得在柔性透明薄膜晶体管的应用上有着明显的优势。然而，在制备薄膜晶体管时，碳纳米管和石墨烯等碳材料受到制备方法、分散溶剂、半导体纯度高低和成膜方式等因素影响，使得由碳纳米管和石墨烯等碳材料所形成的有源层的功函数在4.2eV~5.2eV之间波动。众所周知，有源层与导电金属功函数匹配降低接触电阻形成欧姆接触是晶体管器件性能优良的保证，但是由碳纳米管和石墨烯等碳材料形成的有源层与金属电极之间的接触不是完美的欧姆接触，例如采用金属钛Ti、金属钯Pd、金属金Au和金属铂Pt等导电金属与碳纳米管接触，它们的功函数与碳纳米管接近，即便金属铂Pt与碳纳米管的接触电阻最小，但势垒仍然存在。因此，采用同样功函数可调的导电金属氧化物（功函数在4.0eV~6.1eV之间）进行功函数匹配具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种薄膜晶体管及其制备方法，能够通过调控导电金属与有源层的接触面功函数，减小接触电阻，改善碳基薄膜晶体管器件性能。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种薄膜晶体管的制备方法，所述方法包括以下步骤：步骤S11、选定一衬底，并在所选衬底的上方，依序由下往上分别形成底部栅极、栅极绝缘层和源漏极；其中，所述源漏极均采用功函数可调的导电金属氧化物为金属导电极；步骤S12、冲洗及吹干所选衬底的源漏极，且待对所述吹干后的源漏极在预定光照条件下进行一定时间臭氧清洗后，对所述臭氧清洗后的源漏极以氧气等离子体轰击一段时间，并进一步在所述氧气等离子体轰击后的源漏极上方形成有由碳材料制备出的有源层；步骤S13、待所述有源层制备完成后，并在所述有源层上方形成钝化层。其中，所选衬底采用透明材料制作而成，且其对应上方形成有透明底部栅极、透明栅极绝缘层、透明源漏极、透明有源层和透明钝化层；其中，所述透明材料包括石英、玻璃和透明塑料；所述透明栅极绝缘层和所述透明钝化层均采用透明绝缘材料制作而成，所述透明绝缘材料包括二氧化硅、氧化石墨烯、氮化硅、三氧化二铝和有机透明绝缘材料；所述透明底部栅极和所述透明源漏极均采用功函数可调的透明导电金属氧化物为金属导电极，且所述透明导电金属氧化物包括氧化铟锡、氧化锌铝、氧化锡氟、氧化锌镓和氧化锌锡；所述透明有源层采用碳材料制作而成，所述碳材料包括半导体碳纳米管、石墨烯和碳化硅。其中，所述步骤S11具体包括：当选定一由石英或玻璃制作而成的衬底时，在所选石英或玻璃制作而成的衬底上方采用射频磁控溅射法沉积出一层厚度值为第一阈值的氧化铟锡作为透明底部栅极，然后采用等离子增强化学气相沉积法沉积出一层厚度值为第二阈值的二氧化硅作为透明栅极绝缘层；待所选石英或玻璃制作而成的衬底上方的透明栅极绝缘层制备完成后，用磁控溅射法沉积出一层厚度值为第三阈值的氧化铟锡作为透明源漏极，再通过涂布光刻胶、曝光、蚀刻、去光阻制备出所述透明源漏极图案。其中，所述步骤S12具体包括：用丙酮、甲醇和异丙醇浸泡冲洗所选石英或玻璃制作而成的衬底的透明源漏极，并用一定浓度的氮气对所述冲洗后的透明源漏极吹干，且进一步对所述吹干后的透明源漏极在有紫外光的条件下进行60秒臭氧清洗，待在由半导体碳纳米管或碳化硅制备出的透明有源层成膜前，对所述臭氧清洗后的透明源漏极以氧气等离子体轰击60秒；将所述氧气等离子体轰击后的透明源漏极浸泡至半导体碳纳米管溶液或碳化硅溶液中，使得其上方沉积有一层薄膜后，取出在一定温度下烘烤，得到碳纳米管网络状薄膜或碳化硅网络状薄膜，再通过涂布光刻胶于所述碳纳米管网络状薄膜或碳化硅网络状薄膜上方，并用氧离子刻蚀所述碳纳米管网络状薄膜或碳化硅网络状薄膜中除晶体管沟道部分之外的其余部分后，继续去除所述碳纳米管网络状薄膜或碳化硅网络状薄膜中晶体管沟道部分上方的光刻胶，制备出碳纳米管沟道或碳化硅沟道薄膜，即得到由半导体碳纳米管或碳化硅制备出的透明有源层。其中，所述步骤S11还进一步具体包括：当选定一由透明塑料制作而成的衬底时，将所选透明塑料制作而成的衬底放置于丙酮和异丙醇中超声清洗后以氮气吹干；在所选透明塑料制作而成的衬底上方通过紫外光刻技术形成图案化光阻，并采用射频磁控溅射法沉积出一层厚度值为第四阈值的氧化铟锡作为透明底部栅极，然后通过去光阻，使所述透明底部栅极图案化，再以原子力沉积技术沉积出一层厚度值为第五阈值的三氧化二铝作为透明栅极绝缘层，并通过紫外光刻与磷酸湿刻技术，使所述透明栅极绝缘层图案化；待所选透明塑料制作而成的衬底上方的透明栅极绝缘层制备完成后，用磁控溅射法沉积出一层厚度值为第六阈值的氧化铟锡作为透明源漏极，再通过涂布上光阻并通过紫外光刻技术使所述涂布上的光阻图案化后，用磷酸湿刻掉暴露的氧化铟锡，进一步将未暴露的氧化铟锡去光阻制备出所述透明源漏极图案。其中，所述步骤S12还进一步具体包括：用丙酮、甲醇和异丙醇浸泡冲洗所选透明塑料制作而成的衬底的透明源漏极，并用一定浓度的氮气对所述冲洗后的透明源漏极吹干，且进一步对所述吹干后的透明源漏极在有紫外光的条件下进行60秒臭氧清洗，待在由石墨烯制备出的透明有源层成膜前，对所述臭氧清洗后的透明源漏极以氧气等离子体轰击60秒；把生长在铜箔上的石墨烯通过聚甲基丙烯酸甲酯转印技术转移到所述氧气等离子体轰击后的透明源漏极上形成一层薄膜，再通过涂布光刻胶于所述石墨烯形成的薄膜上方，并用氧离子刻蚀所述石墨烯形成的薄膜中除晶体管沟道部分之外的其余部分后，继续去除所述石墨烯形成的薄膜中晶体管沟道部分上方的光刻胶，即得到由石墨烯制备出的透明有源层。其中，所述步骤S13具体包括：待所述由半导体碳纳米管、碳化硅、石墨烯之中其一制备出的透明有源层制备完成后，并在所述由半导体碳纳米管、碳化硅、石墨烯之中其一制备出的透明有源层上方，用化学气相沉积法覆盖上一定厚度值的二氧化硅作为透明钝化层。其中，所述方法进一步包括：在所述透明钝化层上方，采用射频磁控溅射法沉积出一层厚度值为第七阈值的氧化铟锡作为透明顶部栅极。本专利技术实施例还提供了另一种薄膜晶体管的制备方法，所述方法包括以下步骤：步骤S21、选定一衬底，并在所选衬底的上方形成源漏极；其中，所述源漏极采用功函数可调的导电金属氧化物为金属导电极；步骤S22、冲洗及吹干所选衬底的源漏极，且待对所述吹干后的源漏极在预定光照条件下进行一定时间臭氧清洗后，对所述臭氧清洗后的源漏极以氧气等离子体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S11、选定一衬底，并在所选衬底的上方，依序由下往上分别形成底部栅极、栅极绝缘层和源漏极；其中，所述源漏极采用功函数可调的导电金属氧化物为金属导电极；步骤S12、冲洗及吹干所选衬底的源漏极，且待对所述吹干后的源漏极在预定光照条件下进行一定时间臭氧清洗后，对所述臭氧清洗后的源漏极以氧气等离子体轰击一段时间，并进一步在所述氧气等离子体轰击后的源漏极上方形成有由碳材料制备出的有源层；步骤S13、待所述有源层制备完成后，并在所述有源层上方形成钝化层。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S11、选定一衬底，并在所选衬底的上方，依序由下往上分别形成底部栅极、栅极绝缘层和源漏极；其中，所述源漏极采用功函数可调的导电金属氧化物为金属导电极；步骤S12、冲洗及吹干所选衬底的源漏极，且待对所述吹干后的源漏极在预定光照条件下进行一定时间臭氧清洗后，对所述臭氧清洗后的源漏极以氧气等离子体轰击一段时间，并进一步在所述氧气等离子体轰击后的源漏极上方形成有由碳材料制备出的有源层；步骤S13、待所述有源层制备完成后，并在所述有源层上方形成钝化层。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所选衬底采用透明材料制作而成，且其对应上方形成有透明底部栅极、透明栅极绝缘层、透明源漏极、透明有源层和透明钝化层；其中，所述透明材料包括石英、玻璃和透明塑料；所述透明栅极绝缘层和所述透明钝化层均采用透明绝缘材料制作而成，所述透明绝缘材料包括二氧化硅、氧化石墨烯、氮化硅、三氧化二铝和有机透明绝缘材料；所述透明底部栅极和所述透明源漏极均采用功函数可调的透明导电金属氧化物为金属导电极，且所述透明导电金属氧化物包括氧化铟锡、氧化锌铝、氧化锡氟、氧化锌镓和氧化锌锡；所述透明有源层采用碳材料制作而成，所述碳材料包括半导体碳纳米管、石墨烯和碳化硅。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S11具体包括：当选定一由石英或玻璃制作而成的衬底时，在所选石英或玻璃制作而成的衬底上方采用射频磁控溅射法沉积出一层厚度值为第一阈值的氧化铟锡作为透明底部栅极，然后采用等离子增强化学气相沉积法沉积出一层厚度值为第二阈值的二氧化硅作为透明栅极绝缘层；待所选石英或玻璃制作而成的衬底上方的透明栅极绝缘层制备完成后，用磁控溅射法沉积出一层厚度值为第三阈值的氧化铟锡作为透明源漏极，再通过涂布光刻胶、曝光、蚀刻、去光阻制备出所述透明源漏极图案。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S12具体包括：用丙酮、甲醇和异丙醇浸泡冲洗所选石英或玻璃制作而成的衬底的透明源漏极，并用一定浓度的氮气对所述冲洗后的透明源漏极吹干，且进一步对所述吹干后的透明源漏极在有紫外光的条件下进行60秒臭氧清洗，待在由半导体碳纳米管或碳化硅制备出的透明有源层成膜前，对所述臭氧清洗后的透明源漏极以氧气等离子体轰击60秒；将所述氧气等离子体轰击后的透明源漏极浸泡至半导体碳纳米管溶液或碳化硅溶液中，使得其上方沉积有一层薄膜后，取出在一定温度下烘烤，得到碳纳米管网络状薄膜或碳化硅网络状薄膜，再通过涂布光刻胶于所述碳纳米管网络状薄膜或碳化硅网络状薄膜上方，并用氧离子刻蚀所述碳纳米管网络状薄膜或碳化硅网络状薄膜中除晶体管沟道部分之外的其余部分后，继续去除所述碳纳米管网络状薄膜或碳化硅网络状薄膜中晶体管沟道部分上方的光刻胶，制备出碳纳米管沟道或碳化硅沟道薄膜，即得到由半导体碳纳米管或碳化硅制备出的透明有源层。5.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢华飞，
申请(专利权)人：深圳市华星光电半导体显示技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44