一种铟镓锌氧化物薄膜晶体管器件的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铟镓锌氧化物薄膜晶体管器件的制备方法，包括：将玻璃基板依次加入清洗液和去离子水中，分别超声清洗，风刀吹干；通过磁控溅射工艺在玻璃基板表面沉积金属薄膜，并进行图案化处理，得到栅电极；通过等离子体增强化学气相沉积法镀膜工艺在栅电极表面沉积二氧化硅，即绝缘层；在绝缘层上制备铟镓锌氧化物半导体薄膜，并进行图案化处理，得到有源层；通过磁控溅射工艺在绝缘层及有源层上沉积金属层，并通过对金属层进行图案化处理，得到分别接触有源层两侧的源电极和漏电极。本发明专利技术制备工艺简单、可控，成本低，光电性能优良。良。

【技术实现步骤摘要】
一种铟镓锌氧化物薄膜晶体管器件的制备方法


[0001]本专利技术属于半导体及微电子器件领域，具体涉及一种铟镓锌氧化物薄膜晶体管器件的制备方法。

技术介绍

[0002]目前，薄膜场效应晶体管TFT驱动技术主流技术有：非晶硅a-Si TFT驱动、低温多晶硅LTPS TFT驱动和氧化铟镓锌IGZO TFT驱动。IGZO TFT驱动技术是电脑显示器、电视等大尺寸的高端液晶面板的新一代关键技术，目前面临着国外技术封锁，而支撑TFT发展的传统a-Si TFT驱动技术已经无法满足消费者对高分辨率、高画质、轻薄、大尺寸显示器产品的市场需求，亟需采用IGZO TFT技术进行改进和技术攻关。LTPS TFT技术的载流子迁移率虽然可以做到高出a-Si TFT两个数量级，但是产品合格率低、均一性差、成本高，另外，LTPS TFT的漏电电流过大，不适合用作IXD像素开关。IGZO TFT载流子迁移率是a-Si TFT的20-50倍，基板面内均一性相对较好。IGZO TFT能实现高透光率，高刷新率，更快响应时间。
[0003]目前制备铟镓锌氧薄膜晶体管的方法多种多样，主要包括气相法和液相法两大类。例如，磁控溅射、电子束蒸发、原子层沉积及化学气相沉积等方法都被用来制备铟镓锌氧薄膜。然而，这些气相方法通常需要真空环境，增加了设备的复杂，提高了成本。近年来，液相方法日益引起了广泛的关注，得到了迅速的发展。虽然现有技术中液相法可以制备较高性能的铟镓锌氧薄膜晶体管，但液相法制备的前驱体溶液不稳定，导致得到的铟镓锌氧薄膜的性能较差；此外，液相法通常采用旋涂法，旋涂法需要大于400℃的温度进行退火以形成薄膜，高温导致的复杂化学反应将可能带来IGZO TFT性能的衰减。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0005]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种铟镓锌氧化物薄膜晶体管器件的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一、将玻璃基板依次加入清洗液和去离子水中，分别超声清洗，风刀吹干；
[0007]步骤二、通过磁控溅射工艺在玻璃基板表面沉积金属薄膜，并进行图案化处理，得到栅电极；
[0008]步骤三、通过等离子体增强化学气相沉积法镀膜工艺在栅电极表面沉积二氧化硅，即绝缘层；
[0009]步骤四、在绝缘层上制备铟镓锌氧化物半导体薄膜，并进行图案化处理，得到有源层；
[0010]步骤五、通过磁控溅射工艺在绝缘层及有源层上沉积金属层，并通过对金属层进行图案化处理，得到分别接触有源层两侧的源电极和漏电极。
[0011]优选的是，所述步骤三中，在绝缘层上制备铟镓锌氧化物半导体薄膜的过程为：将
铟盐、镓盐、锌盐和稳定剂加入混合溶剂中，然后加入超临界二氧化碳反应器中，在体系密封后，通入二氧化碳至12～26MPa、温度为40℃～60℃的条件下搅拌45～90min，然后泄压，将混合料液加压超声分散30～45min，得到铟镓锌前驱体溶液；采用超声雾化喷涂方法将铟镓锌前驱体溶液喷涂至绝缘层；然后进行退火处理。
[0012]优选的是，所述加压超声分散的压力为1～1.8MPa，频率为55～65KHz。
[0013]优选的是，所述铟盐为乙酸铟或乙酰丙酮铟；所述镓盐为乙酸镓或乙酰丙酮镓；所述锌盐为乙酸锌或乙酰丙酮锌；所述稳定剂为质量比为1:2:1的巯基乙酸、一乙醇胺和乙酰丙；所述混合溶剂为体积比为1:2～3的二甲基甲酰胺和水。
[0014]优选的是，所述铟镓锌前驱体溶液中铟离子、镓离子和锌离子的摩尔比为3～5:1～2:7～8；所述铟镓锌前驱体溶液中，铟盐的浓度为0.05～0.08mol/L；所述稳定剂与混合溶剂的体积比为1:6～8。
[0015]优选的是，所述超声雾化喷涂方法的工艺参数为：超声频率1.5～2.5MHz、温度35～40℃、气压为0.3～0.4MPa、载气为氮气，且氮气的流量为100～120mL/min；超声雾化喷涂的喷雾口与绝缘层的距离为4～6cm。
[0016]优选的是，所述退火处理的过程为：在空气气氛下加热1.5～2.5h，温度300～350℃。
[0017]优选的是，所述步骤二中，金属薄膜的材料为钼、铝中的任意一种；所述步骤五中，金属层为的材料为钼、铝、银中的任意一种。
[0018]优选的是，所述绝缘层的厚度为50～300nm；栅电极的厚度为50～200nm；有源层的厚度为10～200nm；源电极和漏电极的厚度为20～300nm。
[0019]优选的是，所述步骤一中，清洗液包括以下重量份的成分：3～5份氢氧化钠、1～3份四硼酸钠、1～2份三乙醇胺、5～8份十二烷基苯磺酸钠、6～9份单硬脂酸甘油酯、0.8～1.5份聚氧丙烯甘油醚、0.5～1份酒石酸钠、180～220份水；超声清洗的频率为55～65KHz，时间为15～25min。
[0020]本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术采用铟镓锌氧化物半导体薄膜作为有源层，可以显著提高薄膜晶体管的器件性能，制备的铟镓锌氧化物半导体薄膜厚度≤0.4μm，其厚度均匀，最厚与最薄处差≤0.01μm，且制备的铟镓锌氧化物薄膜晶体管器件的迁移率为18～25cm2/Vs；本专利技术制备工艺简单、可控，成本低，光电性能优良。
[0021]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式：
[0022]下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0023]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0024]实施例1：
[0025]一种铟镓锌氧化物薄膜晶体管器件的制备方法，包括以下步骤：
[0026]步骤一、将玻璃基板依次加入清洗液和去离子水中，分别超声清洗，风刀吹干；其
中，清洗液包括以下成分：5g氢氧化钠、3g四硼酸钠、2g三乙醇胺、8g十二烷基苯磺酸钠、9g单硬脂酸甘油酯、1.2g聚氧丙烯甘油醚、1g酒石酸钠、200g水；用清洗液和去离子水进行超声清洗的频率均为55KHz，时间均为15min；
[0027]步骤二、通过磁控溅射工艺在玻璃基板表面沉积金属钼薄膜，并通过黄光工艺和刻蚀工艺对金属钼薄膜进行图案化处理，得到栅电极；栅电极的厚度为100nm；
[0028]步骤三、通过等离子体增强化学气相沉积法镀膜工艺在栅电极表面沉积二氧化硅，即绝缘层；所述绝缘层的厚度为200nm；
[0029]步骤四、在绝缘层上制备铟镓锌氧化物半导体薄膜，并进行图案化处理，得到有源层；有源层的平均厚度为30nm，其厚度均匀，最厚与最薄处差2nm，在绝缘层上制备铟镓锌氧化物半导体薄膜的过程为：将乙酸铟、乙酸镓、乙酸锌和稳定剂加入混合溶剂中，然后加入超临界二氧化碳反应器中，在体系密封后，通入二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铟镓锌氧化物薄膜晶体管器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将玻璃基板依次加入清洗液和去离子水中，分别超声清洗，风刀吹干；步骤二、通过磁控溅射工艺在玻璃基板表面沉积金属薄膜，并进行图案化处理，得到栅电极；步骤三、通过等离子体增强化学气相沉积法镀膜工艺在栅电极表面沉积二氧化硅，即绝缘层；步骤四、在绝缘层上制备铟镓锌氧化物半导体薄膜，并进行图案化处理，得到有源层；步骤五、通过磁控溅射工艺在绝缘层及有源层上沉积金属层，并通过对金属层进行图案化处理，得到分别接触有源层两侧的源电极和漏电极。2.如权利要求1所述的铟镓锌氧化物薄膜晶体管器件的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，在绝缘层上制备铟镓锌氧化物半导体薄膜的过程为：将铟盐、镓盐、锌盐和稳定剂加入混合溶剂中，然后加入超临界二氧化碳反应器中，在体系密封后，通入二氧化碳至12～26MPa、温度为40℃～60℃的条件下搅拌45～90min，然后泄压，将混合料液加压超声分散30～45min，得到铟镓锌前驱体溶液。采用超声雾化喷涂方法将铟镓锌前驱体溶液喷涂至绝缘层；然后进行退火处理。3.如权利要求2所述的铟镓锌氧化物薄膜晶体管器件的制备方法，其特征在于，所述加压超声分散的压力为1～1.8MPa，频率为55～65KHz。4.如权利要求2所述的铟镓锌氧化物薄膜晶体管器件的制备方法，其特征在于，所述铟盐为乙酸铟或乙酰丙酮铟；所述镓盐为乙酸镓或乙酰丙酮镓；所述锌盐为乙酸锌或乙酰丙酮锌；所述稳定剂为质量比为1:2:1的巯基乙酸、一乙醇胺和乙酰丙；所述混合溶剂为体积比为1:2～3的二甲基甲酰胺和水。5.如权利要求2所述的铟镓锌氧化物薄膜晶体管器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯金波，邱慧，郑在纹，竹文坤，何嵘，李宸，任俨，林丹，杨帆，乐昊飏，
申请(专利权)人：绵阳惠科光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：