[發(fā)明專利]基于有機(jī)絕緣層的梯度摻雜IGZO薄膜晶體管及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710355891.6
• 申請(qǐng)日: 2017-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN107123671B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張磊;周斌;張珊珊;劉騰飛;袁毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/10
• 分類號(hào): H01L29/10;H01L29/24;H01L29/51;H01L29/786;H01L21/34;H01L21/02;H01L21/445
• 代理公司: 成都弘毅天承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 李春芳

1.一種基于有機(jī)絕緣層的梯度摻雜IGZO薄膜晶體管，其特征在于，包括從下至上依次排列的襯底(1)、柵電極(2)、有機(jī)絕緣層(3)、梯度摻雜IGZO半導(dǎo)體層(4)，梯度摻雜IGZO半導(dǎo)體層(4)上并列設(shè)有源電極(5)和漏電極(6)，其中，梯度摻雜IGZO半導(dǎo)體層(3)包括濃度依次增大的最下層IGZO薄膜(41)、最上層IGZO薄膜(43)、中間層IGZO薄膜(42)；

所述梯度摻雜IGZO半導(dǎo)體層(4)的最下層IGZO薄膜(41)的氧分壓為5％-8％，厚度為1～3nm；中間層IGZO薄膜(42)的氧分壓為0％-2％，厚度在2～4nm；最上層IGZO薄膜(43)的氧分壓為2％-3％，厚度為30～60nm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有機(jī)絕緣層的梯度摻雜IGZO薄膜晶體管，其特征在于：所述襯底(1)的材料為聚酰亞胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或玻璃基板中的一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有機(jī)絕緣層的梯度摻雜IGZO薄膜晶體管，其特征在于：所述柵電極(2)為氧化銦錫，柵電極(2)的厚度為150～250nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有機(jī)絕緣層的梯度摻雜IGZO薄膜晶體管，其特征在于：所述有機(jī)絕緣層(3)的材料為聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚苯乙烯中的一種，厚度為100～360nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有機(jī)絕緣層的梯度摻雜IGZO薄膜晶體管，其特征在于：所述源電極(5)和所述漏電極(6)的材料均為氧化銦錫、氧化鋅、銦鎵鋅氧化物、石墨烯、金屬單質(zhì)銀、鋁、金中的一種，源電極(5)和所述漏電極(6)的厚度均為100～200nm。

6.一種基于有機(jī)絕緣層的梯度摻雜IGZO薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：制備清洗襯底(1)；先用丙酮擦拭襯底(1)表面大的顆粒，然后用弱堿水、丙酮、去離子水、乙醇或異丙醇分別對(duì)玻璃襯底進(jìn)行超聲清洗，最后用氮?dú)鈱⒁r底(1)吹干；

S2：制備柵電極(2)；通過磁控濺射法在S1制備的襯底(1)的表面制備氧化銦錫柵電極(2)；

S3：制備有機(jī)絕緣層(3)；通過旋涂的方法在S2制備好的氧化銦錫柵電極(2)上面制備有機(jī)絕緣層(3)，然后進(jìn)行熱退火；

S4：制備梯度摻雜IGZO層(4)；采用直流磁控濺射的IGZO靶材來制備；制備最下層IGZO薄膜(41)時(shí)的濺射功率為80～100W，氧分壓為5％-8％；制備中間層IGZO薄膜(42)時(shí)濺射功率為80～100W，氧分壓為0％-2％；制備最上層IGZO薄膜(43)時(shí)的濺射功率為150～250W，氧分壓為2％-3％；在制備每一處時(shí)，Ar流量保持在100sccm，腔體壓強(qiáng)保持在3mTorr；

S5：制備源電極(5)和漏電極(6)：將S4處理后的晶體管放到金屬真空腔中，對(duì)其進(jìn)行退火處理，退火溫度150℃，退火時(shí)間30分鐘，再通過真空熱蒸發(fā)、磁控濺射、電子束蒸發(fā)、絲網(wǎng)印刷、噴涂中的任意一種方法制備源電極(5)和漏電極(6)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于有機(jī)絕緣層的梯度摻雜IGZO薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，S3中，有機(jī)絕緣層(3)的材料為聚甲基丙烯酸甲酯，制備時(shí)，先將聚甲基丙烯酸甲酯溶于苯甲醚中，聚甲基丙烯酸甲酯與苯甲醚的質(zhì)量比為10％：90％，旋涂時(shí)的旋涂參數(shù)為：1800rpm，280nm；退火時(shí)的參數(shù)為：退火溫度80℃，退火時(shí)間30分鐘。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于有機(jī)絕緣層的梯度摻雜IGZO薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，S3中，有機(jī)絕緣層(3)的材料為聚乙烯醇，制備時(shí)，先將聚乙烯醇溶于去離子水中，聚乙烯醇與離子水的質(zhì)量比10％：90％；旋涂時(shí)的旋涂參數(shù)為：2500rpm，300nm；退火時(shí)的退火溫度120℃，退火時(shí)間30分鐘。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于有機(jī)絕緣層的梯度摻雜IGZO薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，S4中，IGZO靶材的組分及其質(zhì)量比為In₂O₃：Ga₂O₃：ZnO＝1:1:2，純度>99.9999％。