一种基于Li掺杂氧化锌锡的双有源层氧化物薄膜晶体管的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Li掺杂氧化锌锡的双有源层氧化物薄膜晶体管的制备方法，包括：一、通过光刻剥离方法在基底上刻蚀出有多个有源层沉积区；二、利用掺Li氧化锌靶材和金属锡靶材在有源层沉积区上磁控溅射沉积掺Li氧化锌锡薄膜，得到第一有源层；以及利用氧化锌靶材和金属锡靶材在第一有源层上磁控溅射沉积氧化锌锡薄膜，得到第二有源层；其中，在沉积第一有源层时，O2的分压为0；在沉积第二有源层时，O2的分压为5％；三、对沉积有源层的基底去胶后，退火；四、通过光刻剥离方法在退火后的基底上刻蚀出多个电极沉积区；每个电极沉积区包括间隔设置的源电极沉积区和漏电极沉积区；五、在源电极沉积区和漏电极沉积区上沉积电极层后，去胶。去胶。去胶。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Li掺杂氧化锌锡的双有源层氧化物薄膜晶体管的制备方法


[0001]本专利技术属于薄膜晶体管
，特别涉及一种基于Li掺杂氧化锌锡的双有源层氧化物薄膜晶体管的制备方法。

技术介绍

[0002]平板显示技术中，最具有代表性，应用最为广泛的当属TFT
‑
LCD和TFT
‑
OLED技术。TFT作为像素驱动以及构成周边电路的核心半导体器件，其结构、制造工艺及器件特性对整个显示面板的质量和生产良率有着十分关键的影响。现阶段，Zn，Sn，In等元素的氧化物都己被实验证明是良好的有源层材料，如InGaZnO(IGZO)，ZnSnO(ZTO)，InZnO(IZO)等。铟镓锌氧化物(a
‑
IGZO)作为非晶氧化物半导体材料的代表，因其高迁移率、高透光率和低温工艺而成为被广泛研究。IGZO
‑
TFT其超高的迁移率，主要是由于沟道层中的铟元素，In
3+
具有增强载流子迁移率的作用。Ga元素的掺入具有控制氧空位的作用。然而铟元素、镓元素是稀有金属元素，非常的稀缺，未来可能会出现铟元素供应短缺，由于In是一种昂贵且有毒的材料，故其成本和可用性将阻碍其在TFT商业领域的广泛应用。但由于新元素、新材料的研究进展缓慢，且不同元素配比的薄膜对器件性能提升有限，氧化物薄膜晶体管的研究遇到了挑战。随着现代显示技术的发展与进步，人们也对TFT器件性能提出了更高的要求，传统的单层TFT由于迁移率较低、缺陷态较多、退火温度较高等限制，己逐渐难以满足工业应用的要求。仅通过改变有源层材料，己难以从根本上解决TFT器件的性能问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于Li掺杂氧化锌锡的双有源层氧化物薄膜晶体管的制备方法，能够抑制了氧空位的形成，并且实现更高的迁移率。
[0004]本专利技术提供的技术方案为：
[0005]一种基于Li掺杂氧化锌锡的双有源层氧化物薄膜晶体管的制备方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一、对基底进行预处理后，通过光刻剥离方法在所述基底上曝光显影出有多个有源层沉积区；
[0007]步骤二、利用掺Li氧化锌靶材和金属锡靶材在所述有源层沉积区上磁控溅射沉积掺Li氧化锌锡薄膜，得到第一有源层；以及利用氧化锌靶材和金属锡靶材在所述第一有源层上磁控溅射沉积氧化锌锡薄膜，得到第二有源层；
[0008]其中，在进行有源层沉积时，以Ar和O2混合气体作为工作气体；在沉积所述第一有源层时，O2的分压为0，沉积时间5min；在沉积所述第二有源层时，O2的分压为5％，沉积时间10min；
[0009]步骤三、对沉积有源层的基底去胶后，退火；
[0010]步骤四、通过光刻剥离方法在退火后的基底上曝光显影出多个电极沉积区；所述
电极沉积区与所述有源层沉积区一一对应，并且位于所述第二有源层上方，每个所述电极沉积区包括间隔设置的源电极沉积区和漏电极沉积区；
[0011]步骤五、在所述源电极沉积区和漏电极沉积区上沉积电极层后，去胶，得到晶体管。
[0012]优选的是，在所述步骤一中，基底采用硅上二氧化硅硬性衬底。
[0013]优选的是，在所述步骤一中，对基底进行预处理的方法为：
[0014]将所述基底依次放入丙酮、乙醇和去离子水中清洗后，用高纯氮气吹干，放入烘箱90℃烘干5分钟。
[0015]优选的是，在所述步骤一中，在所述基底上曝光显影出有多个有源层沉积区，包括如下步骤：
[0016]步骤1、在基底上旋涂光刻胶；
[0017]步骤2、将涂好光刻胶的基底在90℃下前烘5分钟；
[0018]步骤3、在前烘后的基底上覆盖具有多个有源层沉积区图案的光刻板，并置于曝光机下曝光；
[0019]步骤4、将曝光后的基底置于显影液中，曝光部分对应的光刻胶溶于显影液，露出二氧化硅层；
[0020]步骤5、用去离子水冲洗所述基底，得到多个有源层沉积区。
[0021]优选的是，在所述步骤二中，掺Li氧化锌靶材中锌和锂的摩尔比为50:1。
[0022]优选的是，在所述步骤二中，沉积第一有源层时，掺Li氧化锌靶材的射频功率为100W，金属锡靶材的射频功率为15W，溅射压力为8mTorr。沉积第二有源层时，氧化锌靶材的射频功率为100W，金属锡靶材的射频功率为15W，溅射压力为8mTorr。
[0023]优选的是，在所述步骤二中，第一有源层的厚度为：30nm；第二有源层的厚度为：60nm。
[0024]优选的是，在所述步骤三中，退火的方法为：
[0025]将去胶后的基底放在退火炉中，在空气氛围下600℃退火1h。
[0026]优选的是，在所述步骤五中，沉积电极层的方法为：
[0027]将基底放置在电子束蒸发设备中，在60℃的腔室中，沉积金属铝。
[0028]优选的是，所述电极层的厚度为50nm。
[0029]本专利技术的有益效果是：
[0030]本专利技术提供的基于Li掺杂氧化锌锡的双有源层氧化物薄膜晶体管的制备方法，采用高纯度掺Li氧化锌靶材和高纯金属锡靶材共溅射方法，在薄膜中引入Li，成功地抑制了氧空位的形成过程；其较小的离子尺寸和强大的结合强度使得Li可以作为氧空位抑制剂，可实现更高的电学性能。
[0031]本专利技术提供的基于Li掺杂氧化锌锡的双有源层氧化物薄膜晶体管的制备方法，设置有双有源层，通过前通道(提供高移动性)和后通道(保持低关断电流)来调节电气性能，可实现更高的迁移率。
附图说明
[0032]图1为本专利技术所述的第一光刻板的示意图。
[0033]图2为本专利技术所述的刻蚀出有源层沉积区的示意图。
[0034]图3为本专利技术所述的有源层形状示意图。
[0035]图4为本专利技术所述的沉积有源层后的基底的侧面示意图。
[0036]图5为本专利技术所述的第二光刻板的示意图。
[0037]图6为本专利技术所述的刻蚀出源电极沉积区和漏电极沉积区的示意图。
[0038]图7为本专利技术所述的源漏电极形状示意图。
[0039]图8为本专利技术所述的沉积有电极的基底的侧面示意图。
[0040]图9为本专利技术所述的ZTO:Li/ZTO双有源层TFT器件的转移特性曲线图。
[0041]图10为本专利技术所述的ZTO:Li/ZTO双有源层TFT器件输出特性曲线图。
[0042]图11为本专利技术所述的ZTO单有源层TFT器件传输特性曲线图。
具体实施方式
[0043]下面结合附图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。
[0044]本专利技术提供了一种基于Li掺杂氧化锌锡的双有源层氧化物薄膜晶体管的制备方法，具体制备过程如下。
[0045]一、选用硅上二氧化硅硬性衬底，依次放入丙酮、乙醇、去离子水中清洗，之后用高纯氮气吹干，并放入烘箱90℃烘干5分钟。
[0046]在衬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Li掺杂氧化锌锡的双有源层氧化物薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、对基底进行预处理后，通过光刻剥离方法在所述基底上曝光显影出有多个有源层沉积区；步骤二、利用掺Li氧化锌靶材和金属锡靶材在所述有源层沉积区上磁控溅射沉积掺Li氧化锌锡薄膜，得到第一有源层；以及利用氧化锌靶材和金属锡靶材在所述第一有源层上磁控溅射沉积氧化锌锡薄膜，得到第二有源层；其中，在进行有源层沉积时，以Ar和O2混合气体作为工作气体；在沉积所述第一有源层时，O2的分压为0；在沉积所述第二有源层时，O2的分压为5％；步骤三、对沉积有源层的基底去胶后，退火；步骤四、通过光刻剥离方法在退火后的基底上曝光显影出多个电极沉积区；所述电极沉积区与所述有源层沉积区一一对应，并且位于所述第二有源层上方，每个所述电极沉积区包括间隔设置的源电极沉积区和漏电极沉积区；步骤五、在所述源电极沉积区和漏电极沉积区上沉积电极层后，去胶，得到晶体管。2.根据权利要求1所述的基于Li掺杂氧化锌锡的双有源层氧化物薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，在所述步骤一中，基底采用硅上二氧化硅硬性衬底。3.根据权利要求2所述的基于Li掺杂氧化锌锡的双有源层氧化物薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，在所述步骤一中，对基底进行预处理的方法为：将所述基底依次放入丙酮、乙醇和去离子水中清洗后，用高纯氮气吹干，放入烘箱90℃烘干5分钟。4.根据权利要求3所述的基于Li掺杂氧化锌锡的双有源层氧化物薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，在所述步骤一中，在所述基底上曝光显影出有多个有源层沉积区，包括如下步骤：步骤1、在基底上旋涂光刻胶；步骤2、将涂好光刻胶的基底在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亮，王冲，迟耀丹，杨小天，王超，杨帆，初学峰，高晓红，王欢，杨佳，吕卅，王苏浩，王庆，李东旭，
申请(专利权)人：吉林建筑大学，
类型：发明
国别省市：