[發(fā)明專利]一種在柔性襯底上的薄膜晶體管的制備方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2012-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN103515236A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓德棟;王薇;蔡劍;王亮亮;耿友峰;劉力鋒;王漪;張盛東;劉曉彥;康晉鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/336
• 分類號(hào): H01L21/336
• 代理公司: 北京萬(wàn)象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11360
• 代理人: 張肖琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于平板顯示領(lǐng)域，具體涉及一種在柔性襯底上的薄膜晶體管的制備方法。

背景技術(shù)

柔性顯示技術(shù)是近年來(lái)顯示領(lǐng)域的熱門話題。有關(guān)柔性顯示的研究和應(yīng)用受到國(guó)內(nèi)外顯示領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。一種新型的顯示技術(shù)正在悄然升起，這將為顯示行業(yè)帶來(lái)革命性的影響。柔性顯示被普遍認(rèn)為是下一代的新型顯示器，它將會(huì)在電子紙、電子地圖、大幅廣告、手機(jī)、計(jì)算機(jī)、國(guó)防軍事等多方面具有非常廣泛的應(yīng)用前景和巨大的商業(yè)潛力。不論是早期使用的陰極射線顯示器CRT（Cathode?Ray?Tude），還是現(xiàn)今主流的液晶顯示器LCD（Liquid?Crystal?Display），都屬于傳統(tǒng)的剛性顯示器。與傳統(tǒng)的剛性顯示器相比，柔性顯示器具有很多優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕、可折疊、攜帶更加方便；耐沖擊，抗震能力更強(qiáng)；可以使用類似于報(bào)紙印刷工藝的軸對(duì)軸式工藝，制造成本更加低廉，有利于大批量生產(chǎn)；適合制作大面積顯示器等等。其中，柔性薄膜晶體管的工藝技術(shù)是十分關(guān)鍵的技術(shù)，近來(lái)發(fā)展了一種基于氧化鋅基的新型薄膜晶體管技術(shù)，這種薄膜晶體管由于其低溫工藝等特點(diǎn)有利于在柔性襯底上使用。

氧化鋅半導(dǎo)體薄膜材料之所以受到廣泛關(guān)注是因?yàn)樗哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)：

（1）易于制備：很多制備方法都可以獲得特性良好的氧化鋅半導(dǎo)體薄膜材料，比如我們常用的磁控濺射法、分子束外延法MBE、溶膠-凝膠法Sol-Gel、金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀法MOCVD、真空蒸鍍法、原子層淀積法ALD等等工藝制備法都能用來(lái)研究氧化鋅半導(dǎo)體薄膜材料；

（2）制備溫度低：氧化鋅半導(dǎo)體薄膜材料在很低的溫度下就可以制備得到，這有利于應(yīng)用在玻璃甚至塑料襯底上制備薄膜晶體管的低溫工藝要求，非常適合使用在平板顯示和柔性顯示中；

（3）透明度高：氧化鋅是寬禁帶半導(dǎo)體材料，在可見光范圍內(nèi)透過(guò)率可以達(dá)到80%以上，用于平板顯示中可以增大光透過(guò)率，增大開口率；

（4）電學(xué)性能好：氧化鋅半導(dǎo)體薄膜材料具有良好的電學(xué)特性，電子遷移率比傳統(tǒng)的非晶硅半導(dǎo)體薄膜材料高得多，并且穩(wěn)定性能好；

（5）無(wú)毒、環(huán)保材料：氧化鋅半導(dǎo)體薄膜材料沒(méi)有毒性，是無(wú)毒環(huán)保材料，目前半導(dǎo)體行業(yè)使用的一些材料是有毒材料，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，使用無(wú)毒環(huán)保材料有利于保護(hù)環(huán)境；

（6）材料價(jià)格低：鋅在地球中的含量非常豐富，不會(huì)像銦一樣是稀有金屬，因此價(jià)格低廉，這對(duì)半導(dǎo)體這種高成本的行業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是非常吸引人的優(yōu)點(diǎn)。

目前，關(guān)于氧化鋅基半導(dǎo)體薄膜材料的研究有很多，比如氧化鋅鎵ZnO＋Ga₂O₃，氧化鋅銦ZnO＋I(xiàn)n₂O₃，氧化鋅鎘ZnO＋Gd₂O₃，氧化鋅鎂ZnO＋MgO，氧化鋅銦鎵（Indium?Gallium?Zinc?Oxide）IGZO等等。其中，IGZO是目前最被看好的透明半導(dǎo)體材料，然而由于材料中的銦In是稀有元素，地球中含量稀少而且有毒，制備本高而且不環(huán)保，因此很難在大規(guī)模生中應(yīng)用。氧化鋅鋁ZnO+Al₂O₃還較少有人研究，而且氧化鋅鋁通常被當(dāng)成透明的導(dǎo)電材料研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提出本發(fā)明。

本發(fā)明的目的在于提供一種薄膜晶體管的制備方法。

本發(fā)明的方法制備的薄膜晶體管包括：襯底、柵電極、柵介質(zhì)層、溝道層、源電極和漏電極，其中，襯底為柔性塑料，在襯底上形成柵電極，在柵電極上形成柵介質(zhì)層，在柵介質(zhì)層上形成溝道層，以及在溝道層的兩端分別形成源電極和漏電極，溝道層的材料采用摻鋁的氧化鋅半導(dǎo)體材料，其中鋁的含量為1%~10%（質(zhì)量）。

柵電極的材料為氧化銦錫ITO或氧化鋅鋁AZO等的透明的導(dǎo)電材料。

柵介質(zhì)層的材料采用二氧化硅或者氮化硅等的絕緣材料。

源電極和漏電極為氧化銦錫ITO或氧化鋅鋁AZO等的透明的導(dǎo)電材料。

本發(fā)明的薄膜晶體管的制備方法包括以下步驟：

1）在柔性塑料的襯底上生長(zhǎng)一層透明的導(dǎo)電薄膜，光刻刻蝕形成柵電極；

2）光刻?hào)沤橘|(zhì)層和溝道層的圖案，生長(zhǎng)一層絕緣材料作為柵介質(zhì)層，緊接著生長(zhǎng)一層摻鋁的氧化鋅半導(dǎo)體材料，然后同時(shí)剝離出柵介質(zhì)層和半導(dǎo)體溝道層；

3）生長(zhǎng)一層導(dǎo)電薄膜，光刻刻蝕形成源電極和漏電極；

4）生長(zhǎng)一層鈍化介質(zhì)層，光刻和刻蝕形成柵電極、源電極和漏電極的引出孔；

5）生長(zhǎng)一層金屬薄膜，光刻和刻蝕形成金屬電極和互連。