一种薄膜晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种薄膜晶体管，包括自下到上依次设置的栅极、绝缘层和有源层；所述有源层上设置有源电极和漏电极；所述有源层包括在绝缘层表面依次交替层叠排列的氧化铟层和氧化钛层。本发明专利技术通过将有源层设置为交替层叠排列的氧化铟层和氧化钛层，将Ti

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜晶体管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及晶体管
，尤其涉及一种薄膜晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着显示技术的进步和便携式移动设备的发展，薄膜晶体管在有源矩阵驱动显示器件中发挥了重要作用。薄膜晶体管属于场效应晶体管的种类之一，为底栅顶接触结构，从上到下依次为源漏电极、有源层、绝缘层和栅极，其中有源层的性质对器件整体性能有着举足轻重的影响。
[0003]金属氧化物半导体作为薄膜晶体管的有源层材料一直是研究的热点，常见的金属氧化物半导体主要为氧化铟(In2O3)，以氧化铟为主要半导体材料的TFT(如InGaZnO)因迁移率高、可见光透明性高、阈值电压低等优点在平板显示领域得到广泛的应用。然而本征氧化铟的载流子浓度过高，会导致薄膜晶体管的关态电流升高，使得电流开关比降低，器件无法表现出明显的TFT特性。
[0004]因此，如何提高氧化铟基薄膜晶体管的电流开关比成为亟待解决的难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种薄膜晶体管及其制备方法。本专利技术提供的薄膜晶体管具有良好的电学性能和高开关比。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种薄膜晶体管，包括自下到上依次设置的栅极、绝缘层和有源层；所述有源层上设置有源电极和漏电极；
[0008]所述有源层包括在绝缘层表面依次交替层叠排列的氧化铟层和氧化钛层。
[0009]优选地，所述有源层中氧化铟层和氧化钛层的交替次数为15～30。
[0010]优选地，所述有源层中单层氧化铟层和单层氧化钛层的厚度比为(10～15)：1；所述有源层中每层氧化铟层的厚度相同，每层氧化钛层的厚度相同。
[0011]优选地，所述有源层中交替层叠排列的每个交替周期内氧化铟层和氧化钛层的厚度比为(10～15)：1。
[0012]优选地，所述有源层的厚度为10～80nm。
[0013]本专利技术还提供了上述技术方案所述薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：
[0014]在基板上制备栅极；
[0015]在所述栅极上制备绝缘层；
[0016]在所述绝缘层上采用原子层沉积技术交替制备氧化铟层和氧化钛层，得到有源层；
[0017]在所述有源层上制备源电极和漏电极。
[0018]优选地，所述氧化铟层的制备方法包括如下步骤：
[0019](1)将绝缘层置于铟的气相前驱体中，进行化学吸附，得到表面吸附有铟的气相前
驱体的绝缘层；所述铟的气相前驱体包括二甲基铟和/或三甲基铟；
[0020](2)将所述步骤(1)得到的表面吸附有铟的气相前驱体的绝缘层置于氧的气相前驱体中，进行置换反应，得到原子膜；所述氧的气相前驱体包括水蒸气和/或臭氧；
[0021](3)按照步骤(1)和(2)的方法，在所述步骤(2)得到的原子膜上进行逐层沉积，得到氧化铟层。
[0022]优选地，所述步骤(1)中化学吸附的时间为50～1000ms。
[0023]优选地，所述氧化钛层的制备方法包括如下步骤：
[0024]1)将氧化铟层置于钛的气相前驱体中，进行化学吸附，得到表面吸附有钛的气相前驱体的氧化铟层；所述钛的气相前驱体包括四氯化钛和/或四(二甲胺基)钛；
[0025]2)将所述步骤1)得到的表面吸附有钛的气相前驱体的氧化铟层置于氧的气相前驱体中，进行置换反应，得到原子膜；所述氧的气相前驱体包括水蒸气和/或臭氧；
[0026]3)按照步骤1)和2)的方法，在所述步骤2)得到的原子膜上进行逐层沉积，得到氧化钛层。
[0027]优选地，所述步骤1)中化学吸附的时间为200～800ms。
[0028]优选地，所述步骤2)中置换反应的时间为100～500ms。
[0029]本专利技术提供了一种薄膜晶体管，包括自下到上依次设置的栅极、绝缘层和有源层；所述有源层上设置有源电极和漏电极；所述有源层包括在绝缘层表面依次交替层叠排列的氧化铟层和氧化钛层。本专利技术通过将有源层设置为交替层叠排列的氧化铟层和氧化钛层，将Ti
4+
引入到有源层中，利用Ti
4+
与O2‑
较强的结合能，抑制了薄膜晶体管中的氧缺陷，从而有效调控有源层载流子的浓度，进而提高了薄膜晶体管的电流开关比。实施例的结果显示，本专利技术提供的薄膜晶体管具有良好的电学性能，电流开关比为不低于105，亚阈值摆幅为0.58～0.68V/dec，低阈值电压为0.52～1.06V。
附图说明
[0030]图1为本专利技术提供的薄膜晶体管的结构示意图；
[0031]图2为实施例2制备得到的薄膜晶体管的电学性能曲线；
[0032]图3为实施例3制备得到的薄膜晶体管的电学性能曲线。
具体实施方式
[0033]本专利技术提供了一种薄膜晶体管，包括自下到上依次设置的栅极、绝缘层和有源层；所述有源层上设置有源电极和漏电极；
[0034]所述有源层包括在绝缘层表面依次交替层叠排列的氧化铟层和氧化钛层。
[0035]本专利技术提供的薄膜晶体管的结构示意图如图1所示。
[0036]如图1所示，所述薄膜晶体管包括栅极。在本专利技术中，所述栅极的材质优选包括重掺杂硅和/或ITO玻璃。在本专利技术中，所述重掺杂硅的厚度优选为400～500μm，更优选为450μm；所述ITO玻璃的厚度优选为1～10mm，更优选为5～7mm。
[0037]如图1所示，所述薄膜晶体管还包括设置于所述栅极上表面的绝缘层。
[0038]在本专利技术中，所述绝缘层的材质优选包括氧化锆、氧化铪、氧化铝和氧化钇中的至少一种；所述绝缘层的厚度优选为40～50nm，更优选为45nm。
[0039]如图1所示，所述薄膜晶体管还包括设置于所述绝缘层上表面的有源层。
[0040]如图1所示，所述有源层包括在绝缘层表面依次交替层叠排列的氧化铟层和氧化钛层。本专利技术通过将有源层设置为交替层叠排列的氧化铟层和氧化钛层，将Ti
4+
引入到有源层中，利用Ti
4+
与O2‑
较强的结合能，抑制了薄膜晶体管中的氧缺陷，从而有效调控有源层载流子的浓度，进而提高了薄膜晶体管的电流开关比。
[0041]在本专利技术中，所述有源层中氧化铟层和氧化钛层的交替次数优选为15～30，进一步优选为17～23，更优选为20。本专利技术通过控制有源层中氧化铟层和氧化钛层的交替次数，能够进一步提高薄膜晶体管的电流开关比。
[0042]在本专利技术中，所述有源层中单层氧化铟层和单层氧化钛层的厚度比优选为(10～15)：1，进一步优选为(12～18)：1，更优选为15：1；所述有源层中每层氧化铟层的厚度优选相同；所述有源层中每层氧化钛层的厚度优选相同。本专利技术通过控制每个交替周期内氧化铟层和氧化钛层的厚度比，并限定每层氧化铟层的厚度相同，每层氧化钛层的厚度相同，从而控制有源层中氧化钛的含量，实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管，包括自下到上依次设置的栅极、绝缘层和有源层；所述有源层上设置有源电极和漏电极；所述有源层包括在绝缘层表面依次交替层叠排列的氧化铟层和氧化钛层。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述有源层中氧化铟层和氧化钛层的交替次数为15～30。3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述有源层中单层氧化铟层和单层氧化钛层的厚度比为(10～15)：1；所述有源层中每层氧化铟层的厚度相同，每层氧化钛层的厚度相同。4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述有源层的厚度为10～80nm。5.权利要求1～4任一项所述薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：在基板上制备栅极；在所述栅极上制备绝缘层；在所述绝缘层上采用原子层沉积技术交替制备氧化铟层和氧化钛层，得到有源层；在所述有源层上制备源电极和漏电极。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氧化铟层的制备方法包括如下步骤：(1)将绝缘层置于铟的气相前驱体中，进行化学吸附，得到表面吸附有铟的气相前驱体的绝缘层；所述铟的气相前驱体包括二甲基铟和/或三甲基铟；(2)将所述步骤(1)得到的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋书森，张玉龙，吕文龙，崔景芹，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：