一种薄膜晶体管的氧化物半导体有源层的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种薄膜晶体管的氧化物半导体有源层的制作方法，属于有机电致发光显示器的制造技术领域。本发明专利技术包括一个将制作有源层所需要的氧化物粉末按照比例混合均匀的步骤，然后将混合均匀后的粉末加热；还包括一个将氧化物粉末用等离子喷涂法喷涂到金属背板上制成喷涂靶材的步骤；还包括一个用喷涂靶材在真空室中磁控溅射，沉积制作氧化物半导体层薄膜的步骤。将本发明专利技术制作的半导体层薄膜作为有源层应用到主动式驱动的有机电致发光显示器中，大幅度降低了溅射沉积大面积氧化物半导层薄膜所用大尺寸靶材的制作成本，避免了陶瓷靶材制作烧结过程中的开裂，降低了靶材开裂的概率，使靶材成分更容易调整，降低了显示器研发和生产的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于平板显示
，涉及主动式驱动的有机电致发光显示器，特别涉及。
技术介绍
有机电致发光(0LED)平板显示器被认为是能够代替现在的薄膜晶体管 (TFT)-LCD技术的下一代平板显示技术。在大尺寸显示领域，主动式驱动的有机电致发光技 术(AM0LED)是未来几年的最主要的技术发展趋势。目前主流的TFT技术采用硅基薄膜作 为半导体有源层。但硅基薄膜而现有的主流TFT技术因为下述的种种问题到目前为止并没 有在AMOLED的产业化方面获得成功(a)非晶硅(a-Si)TFT :迁移率太低，阈值不稳定；(b) 低温多晶硅(LTPS)TFT:均匀性差，无法制作大尺寸背板，难以在柔性塑料基板上制作。另 外其成本太高，采用LTPS技术制作的AMOLED，其成本高达同尺寸TFT-LCD的数倍。而以氧 化物薄膜(主要是氧化锌基薄膜)为半导体层的TFT技术具有制作成本低、迁移率高、均匀 性好、透明性好等优点，并且能够在室温制备，特别适合于柔性基板上，因此在世界上已经 引起广泛关注。在近两年内氧化物TFT技术的研究得到了很大的人力物力的投入，得到了 飞速的发展，有望成为AMOLED技术降低成本的重要手段。 真空磁控溅射是目前制作氧化物半导体薄膜最常用成膜方法，具有技术成熟、成 膜速度快、成分容易控制、易于快速批量生产等优点。用相应成分的陶瓷靶材在真空室中溅 射，在玻璃基板上成膜。对于小尺寸显示器，可以用小尺寸的靶材，但是大尺寸显示器的制 作要求在大尺寸的玻璃基片上成膜均匀、效率高，这就需要相应的提高溅射陶瓷靶材的尺 寸。目前传统的多组分氧化物陶瓷靶材的常用制作方法为先将各种成分按照需要的比例 混合后，用冷等静压压紧，再高温烧结成板状的靶材；或者成本更高的直接用热等静压烧结 成靶。由于烧结过程中大尺寸的陶瓷靶材很容易因为热应力碎裂，所以烧结的板状靶材尺 寸不能太大。为了满足大尺寸显示器的制作要求，只能将多个小尺寸陶瓷靶材拼接成一个 大尺寸靶材。同时，为了防止板状靶材在烧结过程中碎裂，还需要有一定的厚度，不能做得 太薄。另外，溅射镀膜时为了更好地将靶材固定在底座上(特别当靶材在竖直位置或者在 基片上方位置溅射时)，同时为了提高冷却效果，通常还需要将靶材绑定在金属背板上，目 前成熟的绑定方法是用金属铟绑定，但是铟价格昂贵。 传统的大尺寸氧化物TFT中的氧化物半导体层溅射所用陶瓷靶材制作方法的不 足之处是陶瓷靶材烧结过程中成本高，周期长，且烧结过程中容易碎裂；大尺寸靶材需要 多个靶材拼接，进一步提高成本；烧结制成的板状陶瓷如果厚度太薄，烧结过程中很容易 碎裂，且縮短了使用寿命，但如果太厚，耙材在高功率溅射使用过程中因冷却困难而容易碎 裂；烧结好的陶瓷靶固定在靶材底座上时，由于是硬接触，所以很难保证完全接触良好，这 会严重影响溅射使用过程中靶的散热，使靶容易碎裂。而如果为了提高冷却效果用金属铟 绑定，则成本较高；当靶材在竖直位置或者在基片上方位置溅射，为了固定位置，更需要用 金属铟将几块小尺寸的靶材绑定在金属背板上，成本较高；当靶材中的成分需要调整时，需3要制作新的靶材，但由于新靶材制作成本高，周期长，所以成分调整比较困难。
技术实现思路
本专利技术提供了，所述的这种方 法要解决现有技术中的主动式驱动的有机电致发光显示器中的薄膜晶体管的氧化物半导 体层所用的陶瓷靶材烧结过程中成本高、周期长、且烧结过程中容易开裂的技术问题，同时 要解决大尺寸靶材需要多个靶材拼装、成本高的技术问题；还要解决新靶材制作成本高、周 期长、成分调整困难的问题。 本专利技术提供了，包括一个将制作氧化物半导体有源层所需要的氧化物粉末按照所需要的比例混合均匀的步骤，然后将混合均匀后的粉末加热，加热温度在800°C 150(TC之间；还包括一个将混合均匀后的氧化物粉末用等离子喷涂法喷涂到金属背板上制成喷涂靶材的步骤；还包括一个用喷涂靶材在真空室中磁控溅射、沉积制作氧化物半导体层薄膜的步骤。 进一步地，氧化物粉末为氧化锌。 进一步地，氧化物粉末选自氧化锌、或者氧化镓、或者氧化锡、或者氧化铟中的一 种或几种的组合。 进一步地，用氩等离子喷涂混合好的粉末到金属背板上，所述的金属背板为铜、或 者不锈钢。 进一步地，粉末喷涂到金属背板上形成的喷涂层厚度在0. 1 10毫米之间。太薄则影响了靶的使用寿命，太厚则影响溅射使用过程中的冷却效果。 进一步地，粉末喷涂到金属背板上形成的喷涂层厚度在0. 5 3毫米之间。 进一步地，所述的氧化物半导体薄膜有源层的厚度在15纳米 250纳米之间。 进一步地，用磁控溅射方法成膜。 进一步地，溅射气氛为氩气、氧气、或者氩气和氧气的混合气体。 在本专利技术中，将粉末混合均匀后，可以在高温中预先烧结，以使各种成分发生反应，使之变得更稳定，从而有效控制喷涂靶材成分偏离原始粉末成分。 本专利技术的优点在于1)对于大尺寸的陶瓷靶材，不需要多个小尺寸靶材拼接形 成，而是可以在大尺寸的金属背板上直接喷涂，一次性制成靶材，这样省却了通常陶瓷靶材 制作中粉末压力成型_高温烧结的过程，也避免了烧结过程中靶材易碎的问题，大大节省 了时间和材料成本。2)由于大尺寸金属背板很容易制作，喷涂靶的尺寸能远远大于烧结而 成的陶瓷靶，所以在尺寸范围上喷涂靶具有很大的优势。3)用喷涂法制作的靶材与金属背 板的结合很紧密，提高了溅射使用过程中靶材的冷却效果，同时由于很容易控制靶材的厚 度，所以溅射使用过程中降低了靶材碎裂的概率。4)对竖直使用的靶材，或者使用时靶材在 基片上方的位置时，不再需要用价格昂贵的铟绑定，进一步降低了成本。5)如果使用过程中 成分需要调整，由于制作新的喷涂靶材成本低，周期短，金属背板还能够重复利用，所以调 整靶材的成分相对容易得多。 将采用本专利技术方法制作的氧化物半导体层薄膜，作为有源层应用到主动式驱动的 有机电致发光平板显示器中，大幅度降低了大尺寸氧化物靶材的制作成本，縮短了制作周 期，降低了靶材使用过程中开裂的概率，使靶材成分容易调整，降低了显示器件研发和生产过程中的成本。 附图说明 图1是用喷涂靶材溅射的以氧化物半导体层作为有源层的薄膜晶体管的结构示 意图。其中，具体实施例方式以下结合附图说明对本专利技术的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限 制本专利技术，凡是采用本专利技术的相似结构及其相似变化，均应列入本专利技术的保护范围。 实施例1 :将氧化锌(纯度99. 999% )、氧化镓(纯度99. 99% )、氧化铟(纯度99. 99% )粉末按照i : i : i的摩尔比混合均匀，用氩气等离子喷涂到无氧铜背板上，喷涂完后陶瓷靶 材厚度为i毫米。 在TFT-LCD玻璃基板1上用电子束蒸发方法沉积厚度为100纳米镍薄膜层作为栅 电极2，再用电子束蒸发方法沉积厚度为400纳米的氧化铝薄膜层作为栅绝缘层3。然后用 实施例1的方法制成的喷涂靶材在氧化铝绝缘层3上用磁控溅射法沉积厚度为50钠米的 氧化物半导体薄膜层作为有源层4。然后在有源层4上用电子束蒸发法沉积厚度为500纳 米的镍薄膜层作为源、漏电极5，图1显示的是用该方法制作的薄膜晶体管的结构图，然后 再在上面制作有机电致光层形成主动式驱动的有机电子发光器件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管的氧化物半导体有源层的制作方法，其特征在于：包括一个将制作氧化物半导体有源层所需要的氧化物粉末按照所需要的比例混合均匀的步骤，然后将混合均匀后的粉末加热，加热温度在８００℃～１５００℃之间；还包括一个将混合均匀后的氧化物粉末用等离子喷涂法喷涂到金属背板上制成喷涂靶材的步骤；还包括一个用喷涂靶材在真空室中磁控溅射、沉积制作氧化物半导体层薄膜的步骤。

【技术特征摘要】
一种薄膜晶体管的氧化物半导体有源层的制作方法，其特征在于包括一个将制作氧化物半导体有源层所需要的氧化物粉末按照所需要的比例混合均匀的步骤，然后将混合均匀后的粉末加热，加热温度在800℃～1500℃之间；还包括一个将混合均匀后的氧化物粉末用等离子喷涂法喷涂到金属背板上制成喷涂靶材的步骤；还包括一个用喷涂靶材在真空室中磁控溅射、沉积制作氧化物半导体层薄膜的步骤。2. 根据权利要求1所述的一种薄膜晶体管的氧化物半导体有源层的制作方法，其特征 在于氧化物粉末为氧化锌。3. 根据权利要求1所述的一种薄膜晶体管的氧化物半导体有源层的制作方法，其特征 在于氧化物粉末选自氧化锌、或者氧化镓、或者氧化锡、或者氧化铟中的一种或几种的组合。4. 根据权利要求1所述的一种薄膜晶体管的氧化物半导体有源层的制作方法，其特征在于用氩等离子喷涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼均辉，肖田，张羿，
申请(专利权)人：上海广电电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]