C轴结晶IGZO薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种C轴结晶IGZO薄膜及其制备方法。本发明专利技术的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；并且由于本发明专利技术制得的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；同时本发明专利技术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。本发明专利技术的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。

C axis crystalline IGZO film and preparation method thereof

The invention provides a C axis crystalline IGZO film and a preparation method thereof. The invention relates to a preparation method of the C axis of the IGZO films, by using atomic layer deposition method to prepare the C axis of the crystallization of IGZO thin films, can accurately control the C axis of IGZO crystal structure at the atomic level, the crystalline quality of the prepared C crystal axis IGZO, oxygen deficiency is less, can improve the stability of TFT and because of the crystalline region; the prepared crystal C axis in IGZO thin films of the large area of hundred micron to millimeter level, it can promote the large-scale application of C crystal IGZO axis; at the same time the invention utilizes the optimization process conditions to prepare the C axis of crystallization of IGZO thin film, which can improve the production yield to reduce the production cost. The C axis crystalline IGZO film of the invention has the advantages of good crystallization quality of C axis crystalline IGZO and little oxygen defect, and can improve the stability of TFT, and the area of the crystalline region is larger, which is beneficial to the large-scale application of C crystal IGZO.

【技术实现步骤摘要】
C轴结晶IGZO薄膜及其制备方法
本专利技术涉及显示
，尤其涉及一种C轴结晶IGZO薄膜及其制备方法。
技术介绍
薄膜晶体管(ThinFilmTransistor，TFT)是目前液晶显示装置(LiquidCrystalDisplay，LCD)和有源矩阵驱动式有机电致发光显示装置(ActiveMatrixOrganicLight-EmittingDiode，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(PixelsPerInch，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(LowTemperaturePolySilicon，LTPS)薄膜晶体管扩产，但由于低温多晶硅薄膜晶体管(LTPSTFT)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(amorphousIndiumGalliumZincOxide，a-IGZO)技术较为成熟。IGZO(IndiumGalliumZincOxide)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-SiTFT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-axisAlignedCrystalline，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(SemiconductorEnergyLaboratoryCo.,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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。为实现上述目的，本专利技术提供一种C轴结晶IGZO薄膜的制备方法，包括如下步骤：步骤1、提供一基底与原子层沉积装置，将所述基底送入所述原子层沉积装置中，向所述原子层沉积装置中通入氧化铟前驱体物质，同时通入氧气与惰性气体的混合气体，在所述基底上形成氧化铟膜；步骤2、向所述原子层沉积装置中通入清洗气体，驱逐出所述原子层沉积装置中多余的氧化铟前驱体物质，从而对所述原子层沉积装置进行清洗；步骤3、向所述原子层沉积装置中通入氧化镓前驱体物质，同时通入氧气与惰性气体的混合气体，在所述氧化铟膜上形成氧化镓膜；步骤4、向所述原子层沉积装置中通入清洗气体，驱逐出所述原子层沉积装置中多余的氧化镓前驱体物质，从而对所述原子层沉积装置进行清洗；步骤5、向所述原子层沉积装置中通入氧化锌前驱体物质，同时通入氧气与惰性气体的混合气体，在所述氧化镓膜上形成氧化锌膜；步骤6、向所述原子层沉积装置中通入清洗气体，驱逐出所述原子层沉积装置中多余的氧化锌前驱体物质，从而对所述原子层沉积装置进行清洗；经过所述步骤1至步骤6，在所述基底上形成一层C轴结晶IGZO膜，所述C轴结晶IGZO膜包括在C轴方向上依次排列的氧化铟膜、氧化镓膜及氧化锌膜；步骤7、在所述基底上形成C轴结晶IGZO薄膜。所述步骤7中重复所述步骤1至步骤6数次，所述C轴结晶IGZO薄膜包括层叠设置的数层C轴结晶IGZO膜，所述C轴结晶IGZO膜的层数与重复所述步骤1至步骤6的次数相同。所述步骤1中，所述氧化铟前驱体物质包括氯化铟与水。所述步骤3中，所述氧化镓前驱体物质包括三甲基镓与水。所述步骤5中，所述氧化锌前驱体物质包括二乙基锌与双氧水。所述步骤1、步骤3及步骤5中，控制所述原子层沉积装置中的温度为310℃-335℃，压力为5mTorr-8mTorr，所述原子层沉积装置的工作功率为180W-200W；所述氧气与惰性气体的混合气体中，氧气的浓度为15v％-17v％。所述步骤1、步骤3及步骤5中，控制所述原子层沉积装置中的温度为320℃，压力为7mTorr，所述原子层沉积装置的工作功率为190W；所述氧气与惰性气体的混合气体中，氧气的浓度为16v％。所述步骤1、步骤3及步骤5中，所述氧气与惰性气体的混合气体中，所述惰性气体为氩气。所述步骤2、步骤4及步骤6中，所述清洗气体为氮气或者惰性气体。本专利技术还提供一种C轴结晶IGZO薄膜，包括层叠设置的数层C轴结晶IGZO膜，所述C轴结晶IGZO膜包括在C轴方向上依次排列的氧化铟膜、氧化镓膜及氧化锌膜。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种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；并且由于本专利技术制得的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；同时本专利技术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。本专利技术提供的一种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。为了能更进一步了解本专利技术的特征以及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制。附图说明下面结合附图，通过对本专利技术的具体实施方式详细描述，将使本专利技术的技术方案及其它有益效果显而易见。附图中，图1为本专利技术的C轴结晶IGZO薄膜的制备方法的流程图；图2为本专利技术的C轴结晶IGZO薄膜的制备方法的步骤1的示意图；图3为本专利技术的C轴结晶IGZO薄膜的制备方法的步骤3的示意图；图4为本专利技术的C轴结晶IGZO薄膜的制备方法的步骤5的示意图；图5为本专利技术的C轴结晶IGZO薄膜的制备方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种C轴结晶IGZO薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、提供一基底(10)与原子层沉积装置(50)，将所述基底(10)送入所述原子层沉积装置(50)中，向所述原子层沉积装置(50)中通入氧化铟前驱体物质，同时通入氧气与惰性气体的混合气体，在所述基底(10)上形成氧化铟膜(20)；步骤2、向所述原子层沉积装置(50)中通入清洗气体，驱逐出所述原子层沉积装置(50)中多余的氧化铟前驱体物质，从而对所述原子层沉积装置(50)进行清洗；步骤3、向所述原子层沉积装置(50)中通入氧化镓前驱体物质，同时通入氧气与惰性气体的混合气体，在所述氧化铟膜(21)上形成氧化镓膜(22)；步骤4、向所述原子层沉积装置(50)中通入清洗气体，驱逐出所述原子层沉积装置(50)中多余的氧化镓前驱体物质，从而对所述原子层沉积装置(50)进行清洗；步骤5、向所述原子层沉积装置(50)中通入氧化锌前驱体物质，同时通入氧气与惰性气体的混合气体，在所述氧化镓膜(22)上形成氧化锌膜(23)；步骤6、向所述原子层沉积装置(50)中通入清洗气体，驱逐出所述原子层沉积装置(50)中多余的氧化锌前驱体物质，从而对所述原子层沉积装置(50)进行清洗；经过所述步骤1至步骤6，在所述基底(10)上形成一层C轴结晶IGZO膜(20)，所述C轴结晶IGZO膜(20)包括在C轴方向上依次排列的氧化铟膜(21)、氧化镓膜(22)及氧化锌膜(23)；步骤7、在所述基底(10)上形成C轴结晶IGZO薄膜(30)。...

【技术特征摘要】
1.一种C轴结晶IGZO薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、提供一基底(10)与原子层沉积装置(50)，将所述基底(10)送入所述原子层沉积装置(50)中，向所述原子层沉积装置(50)中通入氧化铟前驱体物质，同时通入氧气与惰性气体的混合气体，在所述基底(10)上形成氧化铟膜(20)；步骤2、向所述原子层沉积装置(50)中通入清洗气体，驱逐出所述原子层沉积装置(50)中多余的氧化铟前驱体物质，从而对所述原子层沉积装置(50)进行清洗；步骤3、向所述原子层沉积装置(50)中通入氧化镓前驱体物质，同时通入氧气与惰性气体的混合气体，在所述氧化铟膜(21)上形成氧化镓膜(22)；步骤4、向所述原子层沉积装置(50)中通入清洗气体，驱逐出所述原子层沉积装置(50)中多余的氧化镓前驱体物质，从而对所述原子层沉积装置(50)进行清洗；步骤5、向所述原子层沉积装置(50)中通入氧化锌前驱体物质，同时通入氧气与惰性气体的混合气体，在所述氧化镓膜(22)上形成氧化锌膜(23)；步骤6、向所述原子层沉积装置(50)中通入清洗气体，驱逐出所述原子层沉积装置(50)中多余的氧化锌前驱体物质，从而对所述原子层沉积装置(50)进行清洗；经过所述步骤1至步骤6，在所述基底(10)上形成一层C轴结晶IGZO膜(20)，所述C轴结晶IGZO膜(20)包括在C轴方向上依次排列的氧化铟膜(21)、氧化镓膜(22)及氧化锌膜(23)；步骤7、在所述基底(10)上形成C轴结晶IGZO薄膜(30)。2.如权利要求1所述的C轴结晶IGZO薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤7中重复所述步骤1至步骤6数次，所述C轴结晶IGZO薄膜(30)包括层叠设置的数层C轴结晶IGZO膜(20)，所述C...

【专利技术属性】
技术研发人员：王选芸，
申请(专利权)人：武汉华星光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42