[發(fā)明專利]底柵結(jié)構(gòu)的單掩模自組裝ITO薄膜晶體管的制備工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210556354.5
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103021866A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭琳
• 申請（專利權(quán)）人: 青島意捷通信技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/285
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬氧化物TFT的制備工藝，特別是全室溫下制備底柵結(jié)構(gòu)的單掩模自組裝低壓雙電層ITO透明薄膜晶體管的工藝。

背景技術(shù)

近幾年來，越來越多的小組對全室溫下制備的TFT有著很大的興趣。自從2005年，F(xiàn)ortunato等人在全室溫條件下制備出性能很好的TTFT器件，其飽和遷移率達(dá)到27cm2／Vs，閾值電壓為19V，開關(guān)比大于105，全室溫條件下制備的器件，性能已經(jīng)比較理想，閾值電壓有待于優(yōu)化。

對于改善器件的性能，采用非晶氧化物作為溝道層也是一種方法。由于非晶態(tài)的薄膜比多晶態(tài)的薄膜少了晶界的散射，從而可以提高溝道層的載流子遷移率。Hsieh等人通過減小ITO薄膜的厚度(從60nm到10nm)，使其從多晶態(tài)變?yōu)闉榉蔷B(tài)。同時采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法，沉積了50nm的SiNx薄膜作為柵介質(zhì)層，磁控濺射ITO作為柵和源、漏電極，且制備了頂柵和底柵兩種結(jié)構(gòu)的TFT。頂柵結(jié)構(gòu)的TFT性能很好，其遷移率和開關(guān)比分別達(dá)到了25cm2／Vs和107且TTFT在可見光波長范圍的透光率均大于80％。

Song等報道了全室溫下采用全射頻磁控濺射工藝制備的非晶銦鋅氧化物(a-IZO)TTFT。采用射頻磁控濺射法制備IZO溝道層、IZO柵以及源、漏電極，通過調(diào)節(jié)氧壓來控制IZO的電阻率。柵介質(zhì)為100nm的AIOx，也是由射頻濺射方法制備的。器件的閾值電壓，開關(guān)比和飽和遷移率分別達(dá)到了1.1V，106和0.53cm2／Vs并且器件的透光率在可見光范圍達(dá)到了80％。

除了以上描述的比較有代表性的結(jié)果外，還有不少關(guān)于化學(xué)鍍膜方法和噴墨打印方法制作的TFT以及納米線溝道TFT的報道，不過由于這些器件的場效應(yīng)遷移率普遍不高或者不適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，這里就沒有做過多的研究。從TFT的發(fā)展歷程中我們可以看到，不同溝道材料，柵絕緣層材料，不同結(jié)構(gòu)以及不同的制備工藝等多種多樣的TFT，最終人們都在尋找性能最佳且易于產(chǎn)業(yè)化的TFT，其中金屬氧化物TFT在未來的應(yīng)用前景最廣闊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管的制備工藝，特別是底柵結(jié)構(gòu)的單掩模自組裝低壓雙電層ITO透明薄膜晶體管的制備工藝，包括：

清潔襯底步驟；

制備柵極步驟，分別用丙酮和乙醇進(jìn)行超聲波清洗10分鐘，除去硅片上的有機(jī)物和油跡，再用去離子水把殘留在硅片上的丙酮和乙醇清洗掉，最后在80℃干燥箱內(nèi)烘干；

制備絕緣層步驟，把處理好的硅片放入PECVD的真空室內(nèi)，用機(jī)械泵和羅茨泵把真空室的氣壓抽至10Pa以下，通入的反應(yīng)氣體為氧氣和硅烷，同時通入惰性氣體氬氣作為保護(hù)氣體以及電離氣體；

溝道和源漏極制備過程，用制備電極的掩模板罩在SiO2／ITO／玻璃襯底上，掩模板與襯底之間的距離為50μm，把罩好掩模板的襯底放在磁控濺射室，采用射頻磁控濺射法在純氬氣的條件下完成的,濺射時的本底真空為3×10-3Pa，工作氣壓為0.55pa，濺射功率為100W，濺射時間為10分鐘，濺射出來的ITO顆粒在溝道處的掩模板邊緣形成衍射，從而沉積在溝道的區(qū)域，形成了比源、漏電極薄的且有弧形的溝道。

上述制備絕緣層步驟、溝道和源、漏極的制備步驟均在室溫下進(jìn)行。

上述絕緣層步驟中，其中硅烷和氧氣的比例為5:18seem，沉積的總氣壓和時間分別為25pa和1小時，射頻功率為150W。

具體實施方式

本發(fā)明的具有底柵結(jié)構(gòu)的低壓ITO透明薄膜晶體管的制備工藝，包括：

清潔襯底步驟；

制備柵極步驟，分別用丙酮和乙醇進(jìn)行超聲波清洗10分鐘，除去硅片上的有機(jī)物和油跡，再用去離子水把殘留在硅片上的丙酮和乙醇清洗掉，最后在80℃干燥箱內(nèi)烘干。本發(fā)明中所用的硅片為導(dǎo)電性較好的，可以做為柵極使用的。

制備絕緣層步驟，把處理好的硅片放入PECVD的真空室內(nèi)，用機(jī)械泵和羅茨泵把真空室的氣壓抽至10Pa以下，通入的反應(yīng)氣體為氧氣和硅烷，同時通入惰性氣體氬氣作為保護(hù)氣體以及電離氣體。其中硅烷和氧氣的比例為5：18seem(體積流量單位，標(biāo)況毫升每分)，沉積的總氣壓和

時間分別為25pa和1小時，射頻功率為150W。這個過程中是在室溫情況下完成的，實驗結(jié)束之后可以取出被沉積了介孔Si02的樣品。