有源层的制作方法、氧化物薄膜晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种有源层的制作方法、氧化物薄膜晶体管及其制作方法，该有源层的制作方法，包括以下步骤：在基板上沉积氧化物薄膜，并对所述氧化物薄膜进行图形化处理获得氧化物层；在基板上制作覆盖于所述氧化物层上的光刻胶层，并对所述光刻胶层进行图形化处理使所述氧化物层露出沟道区；将所述基板置于电解液中，所述基板作为阳极，采用金属Pt作为阴极，对所述基板进行阳极氧化处理，所述沟道区上氧化物层经阳极氧化后形成有源层；将基板取出，去除光刻胶层。本发明专利技术通过阳极氧化的处理方法降低有源层的载流子浓度，实现器件阈值电压的正移，使得器件处于“常关”状态，从而获得高稳定性、低功耗器件。

【技术实现步骤摘要】
有源层的制作方法、氧化物薄膜晶体管及其制作方法
本专利技术涉及显示
，尤其是涉及一种有源层的制作方法、氧化物薄膜晶体管及其制作方法。
技术介绍
薄膜晶体管(TFT，ThinFilmTransistor)主要应用于控制和驱动液晶显示器(LCD，LiquidCrystalDisplay)、有机发光二极管(OLED，OrganicLight-EmittingDiode)显示器的子像素，是平板显示的核心技术。相比成熟的a-Si:HTFT和LTPS(LowTemperaturePoly-silicon，低温多晶硅技术)TFT背板技术，基于金属氧化物半导体材料的TFT背板技术具有电子迁移率高(1～100cm2/Vs)、制备温度低(<400℃，远低于玻璃的熔点)、成本低(只需要普通的溅射工艺即可完成)以及持续工作稳定性好的特点，其被认为是下一代最有前景的TFT背板技术，受到学术界和产业界的广泛研究。目前，氧化物薄膜晶体管存在的一个问题是生成的半导体沟道层往往具有很高的载流子浓度，使得有源区中的载流子不能完全被耗尽，导致晶体管的阈值电压为负值(对n型器件而言)，即在栅极电压为0时，沟道层中即有电流产生，器件不能完全关断。当要使器件关断，需要施加一个负的栅极电压，这将增加器件的功耗。
技术实现思路
基于此，本专利技术在于克服现有技术的缺陷，提供一种有源层的制作方法、氧化物薄膜晶体管及其制作方法，其通过阳极氧化的处理方法降低有源层的载流子浓度，实现器件阈值电压的正移(接近0V)，使得器件处于“常关”状态，从而获得高稳定性、低功耗器件。其技术方案如下：一种有源层的制作方法，包括以下步骤：在基板上沉积氧化物薄膜，并对所述氧化物薄膜进行图形化处理获得氧化物层；在基板上制作覆盖于所述氧化物层上的光刻胶层，并对所述光刻胶层进行图形化处理使所述氧化物层露出沟道区；将所述基板置于电解液中，所述基板作为阳极，采用金属Pt作为阴极，对所述基板进行阳极氧化处理，所述沟道区上氧化物层经阳极氧化后形成有源层；将基板取出，去除光刻胶层。在其中一个实施例中，所述对基板进行阳极氧化处理的步骤采用先恒流氧化后恒压氧化的方法，恒定电流密度为0.1mA/cm2～0.5mA/cm2，恒定电压为20V～50V。在其中一个实施例中，所述恒定电流密度为0.15mA/cm2，所述恒定电压为50V。在其中一个实施例中，所述先恒流氧化后恒压氧化的方法具体为：先施加恒定电流，阳极和阴极之间的电压将随时间线性升高，当电压升高到恒定电压时，将该电压恒定维持30min～40min。在其中一个实施例中，所述有源层的载流子浓度调控范围为1016cm-3～1020cm-3。在其中一个实施例中，采用物理气相沉积或溶液加工的方法在基板上沉积氧化物薄膜。在其中一个实施例中，所述氧化物层的厚度为10nm～200nm。在其中一个实施例中，所述氧化物薄膜为ZnO薄膜、In2O3薄膜、SnO2薄膜、Ga2O3薄膜、ZrInO薄膜、InZnO薄膜、InSnO薄膜、InAlO薄膜、InWO薄膜、InGaZnO薄膜、InAlZnO薄膜、InTaZnO薄膜、InHfZnO薄膜中的一种或几种组合。本技术方案还提供了一种氧化物薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，包括上述的有源层的制作方法。本技术方案还提供了一种氧化物薄膜晶体管，包括基板、栅极、栅极绝缘层、有源层、源极和漏极，所述有源层采用上述的有源层的制作方法制作而成。下面对前述技术方案的优点或原理进行说明：阳极氧化的工作原理为：电解液中的O2-在电场的作用下移向氧化物薄膜(阳极)，与氧化物薄膜中的氧穴位(Vo2+)发生反应(Vo2++O2-→O)，从而消除氧化物薄膜中的氧空位，随着阳极氧化过程的进行，氧化物薄膜的氧穴位浓度持续减少。本专利技术通过阳极氧化处理氧化物薄膜的方式，来调节氧化物薄膜内的氧空位浓度，从而降低氧化物薄膜的载流子浓度，进而实现器件阈值电压的正移，最终，实现TFT器件阈值电压接近0，使得器件处于“常关”状态，获得高稳定性、低功耗器件。本专利技术可通过施加不同的阳极氧化电压以及阳极氧化时间来调节氧化物薄膜内的氧空位浓度，实现氧化物薄膜载流子浓度的调控。本专利技术提供的有源层的制作方法可在室温进行，可以有效地调节氧化物薄膜内的载流子浓度，实现薄膜电学性质由导体到半导体范围的调控。该方法具有简单易行、原材料利用率高、对环境无污染等优点，适用于工业生产。附图说明图1示意出了栅极形成的工艺步骤；图2示意出了栅极绝缘层形成的工艺步骤；图3示意出了氧化物层形成的工艺步骤；图4示意出了光刻胶层形成的工艺步骤；图5示意出了沟道区形成的工艺步骤；图6示意出了阳极氧化处理的工艺步骤；图7示意出了去除光刻胶层的工艺步骤；图8示意出了源极和漏极形成的工艺步骤；图9为本专利技术实施例一所述的氧化物薄膜晶体管的转移特性曲线图；图10为本专利技术实施例二所述的氧化物薄膜晶体管的转移特性曲线图；图11为本专利技术实施例三所述的氧化物薄膜晶体管的转移特性曲线图；图12为本专利技术实施例四所述的氧化物薄膜晶体管的转移特性曲线图。附图标记说明：10、基板，20、栅极，30、栅极绝缘层，40、氧化物层，41、沟道区，411、有源层，42、源区，43、漏区，50、光刻胶层，61、源极，62、漏极。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。本专利技术所述的氧化物薄膜晶体管为沟道刻蚀结构，具有结构简单、可获得最小尺寸器件结构的优点。该氧化物薄膜晶体管包括基板10、栅极20、栅极绝缘层30、有源层41、源极61和漏极62。本实施例所述有源层41为氧化物薄膜。所述氧化物薄膜为二元氧化物(ZnO、In2O3、SnO2、Ga2O3等)、三元氧化物(ZrInO、InZnO、InSnO、InAlO、InWO等)、四元氧化物(InGaZnO、InAlZnO、InTaZnO、InHfZnO等)中的一种或几种组合，厚度为10nm～200nm或10nm～100nm。所述基板10可以为玻璃、塑料或表面被氧化的硅片等。所述栅极20为导电材料，如金属、金属合金或导电金属氧化物ITO(In2O3-SnO2)等，还可以是两层以上的导电材料，如Mo/Al/Mo等，厚度为100～500nm。所述栅极绝缘层30可以为电介质材料如SiO2、SiNx、Si-O-N、Al2O3、Ta2O5、Y2O3或HfO2中的一层或多层，厚度为100nm～1000nm。所述源极61以及漏极62为导电材料，如金属、金属合金或导电金属氧化物等，还可以是两层以上的导电材料，如Mo/Al/Mo等，厚度为50nm～1000nm。本专利技术所述氧化物薄膜晶体管有多种结构类型，包括底栅顶接触结构、底栅底接触结构、顶栅顶接触结构以及顶栅底接触结构等。下面以底栅顶接触结构为例说明氧化物薄膜晶体管的制作方法，具体包括如下步骤：S10、如图1所示，在基板10上通过磁控溅射的方法制作导电薄膜，并通过遮挡掩膜或光刻的方法图形化所述导电薄膜，制备栅极20。本专利技术也可采用真空蒸镀或溶液加工(旋涂甩膜法、喷墨打印法以及丝网印刷法等)等方法制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源层的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：在基板上沉积氧化物薄膜，并对所述氧化物薄膜进行图形化处理获得氧化物层；在基板上制作覆盖于所述氧化物层上的光刻胶层，并对所述光刻胶层进行图形化处理使所述氧化物层露出沟道区；将所述基板置于电解液中，所述基板作为阳极，采用金属Pt作为阴极，对所述基板进行阳极氧化处理，所述沟道区上氧化物层经阳极氧化后形成有源层；将基板取出，去除光刻胶层。

【技术特征摘要】
1.一种有源层的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：在基板上沉积氧化物薄膜，并对所述氧化物薄膜进行图形化处理获得氧化物层；在基板上制作覆盖于所述氧化物层上的光刻胶层，并对所述光刻胶层进行图形化处理使所述氧化物层露出沟道区；将所述基板置于电解液中，所述基板作为阳极，采用金属Pt作为阴极，对所述基板进行阳极氧化处理，所述沟道区上氧化物层经阳极氧化后形成有源层；将基板取出，去除光刻胶层。2.根据权利要求1所述的有源层的制作方法，其特征在于，所述对基板进行阳极氧化处理的步骤采用先恒流氧化后恒压氧化的方法，恒定电流密度为0.1mA/cm2～0.5mA/cm2，恒定电压为20V～50V。3.根据权利要求2所述的有源层的制作方法，其特征在于，所述恒定电流密度为0.15mA/cm2，所述恒定电压为50V。4.根据权利要求2所述的有源层的制作方法，其特征在于，所述先恒流氧化后恒压氧化的方法具体为：先施加恒定电流，阳极和阴极之间的电压将随时间线性升高，当电压升高到恒定电压时，将该电压恒定维持30min～40min。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖鹏，陈国杰，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44