一种氧化锌基双栅薄膜晶体管及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种氧化锌基双栅薄膜晶体管及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
一种氧化锌基双栅薄膜晶体管及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及薄膜晶体管
，具体涉及一种氧化锌基双栅薄膜晶体管及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]薄膜晶体管
(Thin Film Transistor
，简称
TFT)
是一种器件，用于驱动
TFT
式显示屏上的液晶像素点，从而可以高速度
、
高亮度
、
高对比度地显示屏幕信息
。
近年来，具有双栅结构的薄膜晶体管成为了研究热点，其具有以下优点：
1)
在抑制短沟道效应和提高器件的亚阈特性方面具有突出的优势；
2)
电流驱动能力显著提升；
3)
载流子具有体内传导特性，受界面散射效应的影响较小，具有更高的场效应迁移率；
4)
具有特有的阈值电压调控能力，在高性能及低功耗逻辑电路以及电荷敏感型传感器等领域呈现出突出优势
。
[0003]目前，双栅结构的薄膜晶体管的顶部栅介电层均是采用等离子体增强化学气相沉积技术
、
原子层沉积技术
、
聚合物旋涂技术等工艺制作
(
磁控溅射薄膜沉积技术的成本更低
、
操作更简单，但制作顶部栅介电层的过程中等离子体会损伤氧化物半导体层，进而会造成器件性能劣化甚至失效
)
，不仅操作比较复杂，而且成本较高，难以完全满足实际应用要求
。
此外，传统的鳍型沟道结构的双栅结构薄膜晶体管需要先沉积较厚的半导体层，再刻蚀出鳍型结构，这样操作无疑会使半导体层暴露在有机溶液或者高能粒子环境中，会对薄膜晶体管造成不可预测的损伤风险
。
[0004]因此，开发一种性能更加优异
、
制备工艺更加简单
、
成本更低的双栅薄膜晶体管具有十分重要的意义
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种氧化锌基双栅薄膜晶体管及其制备方法和应用
。
[0006]本专利技术所采取的技术方案是：
[0007]一种氧化锌基双栅薄膜晶体管，其组成包括依次层叠设置的衬底
、
底部栅电极层
、
底部栅介质层
、
氧化锌基有源层
、
溅射阻挡层
、
顶部栅介质层和顶部栅电极层，还包括设置在氧化锌基有源层远离底部栅介质层的那一面的源电极和漏电极；所述氧化锌基有源层远离底部栅介质层的那一面的中部具有鳍状凸起；所述溅射阻挡层为疏水性有机物薄膜
。
[0008]优选地，所述衬底为玻璃衬底
、
聚酰亚胺衬底
、
石英衬底
、
蓝宝石衬底中的一种
。
[0009]进一步优选地，所述衬底为聚酰亚胺衬底
。
[0010]优选地，所述底部栅电极层为
Al
层
、Al
‑
Nd
层
、ITO
层中的一种
。
[0011]进一步优选地，所述底部栅电极层为
Al
‑
Nd
层
。
[0012]优选地，所述底部栅电极层的厚度为
80nm
～
120nm。
[0013]优选地，所述底部栅介质层为二氧化硅薄膜
、
氧化铝薄膜
、
氧化铝钕薄膜中的一种
。
[0014]优选地，所述底部栅介质层的厚度为
160nm
～
240nm。
[0015]优选地，所述氧化锌基有源层为铟锌氧化物薄膜
、
锡锌氧化物薄膜
、
铟锡锌氧化物薄膜
、
铟镓锌氧化物薄膜
、
氟锡锌氧化物薄膜
、
锆铟锡锌氧化物薄膜中的一种
。
[0016]优选地，所述鳍状凸起包含1个或多个台阶
。
[0017]进一步优选地，所述鳍状凸起包含1个～3个台阶
。
[0018]优选地，所述氧化锌基有源层中的平面层的厚度为
20nm
～
60nm
，台阶的高度为
20nm
～
100nm。
[0019]优选地，所述疏水性有机物薄膜中的疏水性有机物为
C1～
C
18
的烷基三乙氧基硅烷
。
[0020]进一步优选地，所述疏水性有机物薄膜中的疏水性有机物为甲基三乙氧基硅烷
、
正辛基三乙氧基硅烷中的至少一种
。
[0021]优选地，所述顶部栅介质层为氧化锆薄膜
、
氧化铪薄膜
、
氧化铝薄膜
、
二氧化硅薄膜中的一种
。
[0022]优选地，所述顶部栅介质层的厚度为
250nm
～
650nm。
[0023]优选地，所述顶部栅电极层为
Al
层
、Al
‑
Nd
层
、ITO
层
、Mo
层中的一种
。
[0024]优选地，所述顶部栅电极层的厚度为
150nm
～
250nm。
[0025]优选地，所述源电极为
ITO
电极
、Al
电极
、Cu
电极
、Au
电极中的一种
。
[0026]优选地，所述源电极与溅射阻挡层和顶部栅介质层接触
。
[0027]优选地，所述源电极的厚度为
100nm
～
140nm。
[0028]优选地，所述漏电极为
ITO
电极
、Al
电极
、Cu
电极
、Au
电极中的一种
。
[0029]优选地，所述漏电极与溅射阻挡层和顶部栅介质层接触
。
[0030]优选地，所述漏电极的厚度为
100nm
～
140nm。
[0031]一种如上所述的氧化锌基双栅薄膜晶体管的制备方法包括以下步骤：
[0032]1)
在衬底的一面依次沉积底部栅电极层和底部栅介质层；
[0033]2)
利用金属掩模版在底部栅介质层表面沉积中部具有鳍状凸起的氧化锌基有源层；
[0034]3)
利用金属掩模版在氧化锌基有源层的鳍状凸起两端的区域分别沉积源电极和漏电极；
[0035]4)
将步骤
3)
得到的器件浸入液态的疏水性有机物中进行液相法沉积在氧化锌基有源层的鳍状凸起表面形成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氧化锌基双栅薄膜晶体管，其特征在于，组成包括依次层叠设置的衬底
、
底部栅电极层
、
底部栅介质层
、
氧化锌基有源层
、
溅射阻挡层
、
顶部栅介质层和顶部栅电极层，还包括设置在氧化锌基有源层远离底部栅介质层的那一面的源电极和漏电极；所述氧化锌基有源层远离底部栅介质层的那一面的中部具有鳍状凸起；所述溅射阻挡层为疏水性有机物薄膜
。2.
根据权利要求1所述的氧化锌基双栅薄膜晶体管，其特征在于：所述衬底为玻璃衬底
、
聚酰亚胺衬底
、
石英衬底
、
蓝宝石衬底中的一种；所述底部栅电极层为
Al
层
、Al
‑
Nd
层
、ITO
层中的一种；所述底部栅介质层为二氧化硅薄膜
、
氧化铝薄膜
、
氧化铝钕薄膜中的一种
。3.
根据权利要求1或2所述的氧化锌基双栅薄膜晶体管，其特征在于：所述氧化锌基有源层为铟锌氧化物薄膜
、
锡锌氧化物薄膜
、
铟锡锌氧化物薄膜
、
铟镓锌氧化物薄膜
、
氟锡锌氧化物薄膜
、
锆铟锡锌氧化物薄膜中的一种
。4.
根据权利要求3所述的氧化锌基双栅薄膜晶体管，其特征在于：所述鳍状凸起包含1个或多个台阶
。5.
根据权利要求1或2所述的氧化锌基双栅薄膜晶体管，其特征在于：所述疏水性有机物薄膜中的疏水性有机物为
C1～
C
18
的烷基三乙氧基硅烷
。6.
根据权利要求5所述的氧化锌基双栅薄膜晶体管，其特征在于：所述疏水性有机物薄膜中的疏水性有机物为甲基三乙氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣盛，林德朗，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：