[發明專利]氧化物薄膜晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201310249839.4
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN103311313B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 蘭林鋒;彭俊彪;肖鵬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種氧化物薄膜晶體管及其制備方法。

背景技術

薄膜晶體管（TFT，Thin?Film?Transistor）主要應用于控制和驅動液晶顯示器（LCD，Liquid?Crystal?Display）、有機發光二極管（OLED，Organic?Light-Emitting?Diode）顯示器的子像素，是平板顯示領域中最重要的電子器件之一。

在平板顯示方面，目前主要使用氫化非晶硅（a-Si:H）或多晶硅等材料的薄膜晶體管，然而氫化非晶硅材料的局限性主要表現在對光敏感、電子遷移率低（<1cm²/Vs）以及電學參數穩定性差等方面，而多晶硅薄膜的局限性主要體現在電學性質均勻性差、制備溫度高以及成本高等方面。

基于氧化物的薄膜晶體管電子遷移率高（1～100cm²/Vs）、制備溫度低（<400℃，遠低于玻璃的熔點）、成本低（只需要普通的濺射工藝即可完成）以及持續工作穩定性好的特點，基于金屬氧化物的薄膜晶體管在平板顯示領域尤其是有機發光顯示（OLED）領域有替代傳統的硅材料工藝薄膜晶體管的趨勢，受到學術界和業界的關注和廣泛研究。

然而，由于氧化物半導體穩定性差，容易造成氧化物薄膜晶體管的電學穩定性差，表現在器件的正掃和回掃的轉移特性曲線之間磁滯回線較大，閾值電壓容易發生漂移等。

因此，針對現有技術不足，提供一種電學穩定性好的氧化物薄膜晶體管及其制備方法以克服現有技術不足甚為必要。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種氧化物薄膜晶體管，該氧化物薄膜晶體管具有穩定性好的特點。

本發明的上述目的通過如下技術手段實現。

一種氧化物薄膜晶體管，設置有表面自主裝單分子層，所述表面自主裝單分子層固定設置于氧化物半導體層的裸露面表面。

上述表面自主裝單分子層是通有機溶劑或無機溶劑處理所述氧化物半導體層的表面獲得的；

當通過有機溶劑處理時，所述有機溶劑為甲醇、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜（DMSO）、六甲基磷酰三胺(HMPA)、氧化吡啶或酮類中的任意一種；

當通過無機溶劑處理時，所述無機溶劑為雙氧水。

另一優選的，上述表面自主裝單分子層是通過烷烴硫醇處理所述氧化物半導體層的表面獲得的。

另一優選的，上述表面自主裝單分子層通過烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷處理所述氧化物半導體層的表面獲得的。

以上的，上述氧化物薄膜晶體管還設置有基板、柵極、絕緣層、源極和漏極；

所述柵極位于所述基板之上，所述絕緣層位于所述柵極之上，所述氧化物半導體層、所述源極和所述漏極位于所述絕緣層之上，所述表面自主裝單分子層位于所述氧化物半導體層的上表面，所述源極和所述漏極相互間隔并分別與所述氧化物半導體層或所述表面自主裝單分子層的兩端電性相接。

上述氧化物半導體層的材料為ZnO。

上述氧化物半導體層的材料為ZnO中摻入In、Ga、Sn、Cd、Al、Si、Ni、Ta、W、Hf、Y、Ti、La、Nd、Ce、Pr、Pm、Sm、Eu中的任意一種或兩種以上元素。

本發明的氧化物薄膜晶體管，設置有表面自主裝單分子層，所述表面自主裝單分子層固定設置于氧化物半導體層的裸露面表面。通過設置表面自主裝單分子層，該表面自主裝單分子層能在不損傷氧化物半導體層的前提下有效修飾氧化物表面以降低氧化物半導體的表面能，減少水、氧吸附和解吸附現象，從而提高器件的穩定性。表面自主裝單分子層還能填充氧化物半導體上的懸掛鍵和一些結構缺陷，提高載流子的遷移率。此外，表面自主裝單分子層還能提高氧化物半導體的抗蝕性，減少后續鍍膜或刻蝕對其造成的損傷。故本發明的氧化物薄膜晶體管具有穩定性好、制備工藝簡單、成本低廉的特點。

本發明的另一目是提供一種氧化物薄膜晶體管的制備方法，所制備的氧化物薄膜晶體管具有穩定性好的特點。

本發明的上述目的通過如下技術手段實現。

一種氧化物薄膜晶體管的制備方法，通過旋涂、滴涂或浸泡的方法在氧化物半導體層的裸露面表面制備表面自主裝單分子層。

具體的，使用有機溶劑或者無機溶劑或者烷烴硫醇或者通過烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷處理所述氧化物半導體層的裸露面表面制備表面自主裝單分子層；

當通過有機溶劑處理時，所述有機溶劑為甲醇、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜（DMSO）、六甲基磷酰三胺(HMPA)、氧化吡啶或酮類中的任意一種；