一种新型薄膜晶体管的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型薄膜晶体管的制备方法，首先在单晶硅衬底上利用磁控溅射技术制备一层绝缘状态的锡酸钡薄膜作为栅极氧化物，然后再在绝缘锡酸钡薄膜上制备一层半导体特性的锡酸钡薄膜，最后再使用磁控溅射技术制备ITO透明导电电极以作为晶体管的源极和漏极，硅衬底作为栅极。通过控制锡酸钡的导电特性，分别利用绝缘性的锡酸钡作为栅极氧化层，利用半导体性的锡酸钡作为半导体激活层，成功避免了锡酸钡和硅晶格参数不匹配的问题，从而使用易于产业化的磁控溅射技术制备出锡酸钡薄膜晶体管。

【技术实现步骤摘要】
一种新型薄膜晶体管的制备方法
本专利技术属于电子科学与技术、薄膜晶体管
，具体涉及一种薄膜晶体管的制备方法，特别涉及一种锡酸钡薄膜晶体管的制备方法。
技术介绍
随着显示技术的快速发展，对薄膜晶体管的输入输出性能要求越来越高，薄膜晶体管的技术发展也经历了非晶硅薄膜晶体管、多晶硅薄膜晶体管到非晶态氧化物薄膜晶体管三个技术阶段。无缺陷的单晶态掺杂锡酸钡薄膜的室温电子迁移率高达320cm2/V.S，是一种理想的晶体管栅极半导体材料。如能采用工业化的方法制备出锡酸钡薄膜晶体管，将大大促进显示器的分辨能力提升。晶体硅衬底的晶格参数为3.84埃，锡酸钡的晶格参数为4.116埃，二者的晶格适配度为7.18％，这意味着锡酸钡很难在晶硅衬底上外延生长。
技术实现思路
为了克服上述锡酸钡和硅衬底之间晶格适配度过大的问题，本专利技术采用增加一层绝缘锡酸钡薄膜，再在这层绝缘的锡酸钡薄膜层上面制备出一层具有半导体特性的锡酸钡,从而可以制备出锡酸钡薄膜晶体管。本专利技术采用以下技术方案：一种新型薄膜晶体管的制备方法，首先在单晶硅衬底上利用磁控溅射技术制备一层绝缘状态的锡酸钡薄膜作为栅极氧化物，然后再在绝缘锡酸钡薄膜上制备一层半导体特性的锡酸钡薄膜，最后再使用磁控溅射技术制备ITO透明导电电极以作为晶体管的源极和漏极，硅衬底作为栅极。更进一步地，所述方法包括如下步骤：步骤1：单晶硅片衬底清洗；步骤2：绝缘型锡酸钡薄膜沉积；步骤3：半导体型锡酸钡薄膜沉积；步骤4：源极和漏极的制备；步骤5：将完成ITO薄膜沉积的双层锡酸钡薄膜硅样品从真空腔内取出。更进一步地，所述步骤1，以单晶硅片为衬底，其步骤包括：步骤1-1：将单晶硅片切割成2×2cm2；步骤1-2：将切割好的单晶硅片在丙酮中超声清洗3次，每次超声清洗的时间为15分钟；步骤1-3：将经丙酮超声清洗后的单晶硅片使用15兆欧纯水超声清洗3遍，每次超声清洗的时间为10分钟；步骤1-4：将经纯水超声清洗后的单晶硅片用高纯氮气吹干，然后放入真空腔内。更进一步地，所述步骤2，使用磁控溅射技术，在清洗干净的硅衬底上沉积绝缘型锡酸钡薄膜；其步骤包括：步骤2-1：将干净的硅衬底放入真空腔的样品架上，抽真空，使得本底真空度达到1*10-4Pa；步骤2-2：使用加热盘将硅衬底加热到150℃，并保持，以去除硅片表面吸附的残余气体；步骤2-3：使用射频溅射的方法将绝缘型锡酸钡薄膜沉积到硅衬底上。更进一步地，所述步骤2-3的工艺条件为：硅衬底温度150℃，靶材功率50瓦，沉积时间60分钟，氩气通量15sccm，氧气通量10sccm,真空度0.5Pa，锡酸钡薄膜厚度100nm。更进一步地，所述步骤3，使用磁控溅射技术，在已完成绝缘型锡酸钡薄膜沉积的的硅衬底上再沉积半导体型锡酸钡薄膜。更进一步地，所述步骤3的工艺条件为：射频溅射，衬底温度150℃，靶材功率50瓦，沉积时间6分钟，氩气通量15sccm，氧气通量1sccm,真空度0.5Pa，锡酸钡薄膜厚度10nm。更进一步地，所述步骤4，将完成两层锡酸钡薄膜沉积的硅衬底从真空腔内取出，利用掩膜版覆盖在锡酸钡薄膜表面，然后将掩膜版覆盖的含双层锡酸钡薄膜的硅衬底放入真空腔内，再次抽真空；本底真空达到1*10-4Pa后，利用磁控溅射技术将ITO薄膜沉积到掩膜版上，从而在双层锡酸钡薄膜上方形成源极和漏极。本专利技术具有如下有益效果：通过控制锡酸钡的导电特性，分别利用绝缘性的锡酸钡作为栅极氧化层，利用半导体性的锡酸钡作为半导体激活层，成功避免了锡酸钡和硅晶格参数不匹配的问题，从而使用易于产业化的磁控溅射技术制备出锡酸钡薄膜晶体管。附图说明图1是采用本专利技术的方法制备出的酸钡薄膜晶体管的结构示意图；图2是锡酸钡薄膜晶体管的开关曲线图；图3是锡酸钡薄膜晶体管的输出曲线图。图中标记：1-单晶硅片；2-绝缘性锡酸钡薄膜；3-半导体型锡酸钡薄膜；4-ITO源极和漏极。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。一种新型薄膜晶体管的制备方法，采用本专利技术的方法制备出的酸钡薄膜晶体管的结构如图1所示，该方法包括如下步骤：1、单晶硅片衬底清洗：以单晶硅(100)片为衬底，其步骤为：1)衬底清洗：1-1)将单晶硅(100)片切割成2×2cm2；1-2)将切割好的单晶硅(100)片在丙酮中超声清洗3次，每次超声清洗的时间为15分钟；1-3)将经丙酮超声清洗后的单晶硅(100)片使用15兆欧纯水超声清洗3遍，每次超声清洗的时间为10分钟；1-4)将经纯水超声清洗后的单晶硅(100)片用高纯氮气吹干，然后放入真空腔内；2、绝缘型锡酸钡薄膜沉积使用磁控溅射技术，在清洗干净的硅(100)衬底上沉积厚度为100nm的绝缘型锡酸钡薄膜。具体步骤为：1)将干净的硅(100)衬底放入真空腔的样品架上，抽真空，使得本底真空度达到1*10-4Pa；2)使用加热盘将硅(100)衬底加热到150℃，并保持15分钟，以去除硅片表面吸附的残余气体；3)使用射频溅射的方法将绝缘型锡酸钡薄膜沉积到硅(100)衬底上，具体工艺条件为:硅(100)衬底温度150℃，靶材功率50瓦，沉积时间60分钟，氩气通量15sccm，氧气通量10sccm,真空度0.5Pa，锡酸钡薄膜厚度100nm。3、半导体型锡酸钡薄膜沉积使用磁控溅射技术，在已完成绝缘型锡酸钡薄膜沉积的的硅(100)衬底上再沉积厚度为10nm的半导体型锡酸钡薄膜。具体工艺条件为：射频溅射，衬底温度150℃，靶材功率50瓦，沉积时间6分钟，氩气通量15sccm，氧气通量1sccm,真空度0.5Pa，锡酸钡薄膜厚度10nm。4、源极和漏极的制备：将完成两层锡酸钡薄膜沉积的硅(100)衬底从真空腔内取出，利用掩膜版覆盖在锡酸钡薄膜表面，然后将掩膜版覆盖的含双层锡酸钡薄膜的硅(100)衬底放入真空腔内，再次抽真空。本底真空达到1*10-4Pa后，利用磁控溅射技术将100nm厚的ITO薄膜沉积到掩膜版上，从而在双层锡酸钡薄膜上方形成源极和漏极。5、将完成ITO薄膜沉积的双层锡酸钡薄膜硅(100)样品从真空腔内取出。6、使用标准的三电极方法测试锡酸钡薄膜晶体管电学特性，该晶体管的典型输出和开关曲线见图2和图3，其场效应电子迁移率位0.2cm2/V.s,电流开关比位104。综上所述，本专利技术首先在单晶硅衬底上利用磁控溅射技术制备一层绝缘状态的锡酸钡薄膜作为栅极氧化物，然后再在绝缘锡酸钡薄膜上制备一层半导体特性的锡酸钡薄膜，最后再使用磁控溅射技术制备ITO透明导电电极以作为晶体管的源极和漏极，硅衬底作为栅极。通过控制锡酸钡的导电特性，分别利用绝缘性的锡酸钡作为栅极氧化层，利用半导体性的锡酸钡作为半导体激活层，成功避免了锡酸钡和硅晶格参数不匹配的问题，从而使用易于产业化的磁控溅射技术制备出锡酸钡薄膜晶体管。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术。凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，首先在单晶硅衬底上利用磁控溅射技术制备一层绝缘状态的锡酸钡薄膜作为栅极氧化物，然后再在绝缘锡酸钡薄膜上制备一层半导体特性的锡酸钡薄膜，最后再使用磁控溅射技术制备ITO透明导电电极以作为晶体管的源极和漏极，硅衬底作为栅极。

【技术特征摘要】
1.一种新型薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，首先在单晶硅衬底上利用磁控溅射技术制备一层绝缘状态的锡酸钡薄膜作为栅极氧化物，然后再在绝缘锡酸钡薄膜上制备一层半导体特性的锡酸钡薄膜，最后再使用磁控溅射技术制备ITO透明导电电极以作为晶体管的源极和漏极，硅衬底作为栅极。2.根据权利要求1所述的新型薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：单晶硅片衬底清洗；步骤2：绝缘型锡酸钡薄膜沉积；步骤3：半导体型锡酸钡薄膜沉积；步骤4：源极和漏极的制备；步骤5：将完成ITO薄膜沉积的双层锡酸钡薄膜硅样品从真空腔内取出。3.根据权利要求2所述的新型薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤1，以单晶硅片为衬底，其步骤包括：步骤1-1：将单晶硅片切割成2×2cm2；步骤1-2：将切割好的单晶硅片在丙酮中超声清洗3次，每次超声清洗的时间为15分钟；步骤1-3：将经丙酮超声清洗后的单晶硅片使用15兆欧纯水超声清洗3遍，每次超声清洗的时间为10分钟；步骤1-4：将经纯水超声清洗后的单晶硅片用高纯氮气吹干，然后放入真空腔内。4.根据权利要求2所述的新型薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤2，使用磁控溅射技术，在清洗干净的硅衬底上沉积绝缘型锡酸钡薄膜；其步骤包括：步骤2-1：将干净的硅衬底放入真空腔的样品架上，抽真空，使得本底...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜文汉，杨景景，姚茵，白建会，郑敏，卞维柏，张信华，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32