[發(fā)明專利]一種薄膜晶體管及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711112822.9
• 申請(qǐng)日: 2017-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN107799608A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寧洪龍;胡詩(shī)犇;彭俊彪;姚日暉;盧寬寬;陶瑞強(qiáng);蔡煒;劉賢哲;陳建秋;徐苗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/786
• 分類號(hào): H01L29/786;H01L29/45;H01L21/34
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 羅嘯秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，具體涉及一種薄膜晶體管及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，由于面板朝著大尺寸、高分辨率和高刷新速率方向發(fā)展，對(duì)薄膜晶體管(Thin Film Transistors，TFT)的性能提出了更高的要求。顯示器件需要更低的阻抗延遲以滿足需求，氧化物薄膜晶體管因?yàn)槠涓哌w移率，均勻性好，低成本的特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。因此如何獲得器件低阻抗延遲是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種薄膜晶體管。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述薄膜晶體管的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述薄膜晶體管作為顯示器件的像素開關(guān)的應(yīng)用。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種薄膜晶體管，由襯底、襯底上設(shè)置的柵極、柵極表面包覆的絕緣層、絕緣層上表面的有源層、有源層兩側(cè)的源漏電極和最外層的鈍化層構(gòu)成；所述源漏電極與有源層和絕緣層兩側(cè)及襯底上表面接觸，所述鈍化層覆蓋源漏電極和有源層外表面。

所述的襯底是玻璃、石英、單晶硅、藍(lán)寶石或塑料。

所述的柵極的材料為鋁、多晶硅、銅、鉬、鉻或上述材料的合金。

優(yōu)選地，所述柵極的厚度為50-10000nm。

優(yōu)選地，所述絕緣層的厚度為2-1000nm。

所述的有源層為具有半導(dǎo)體特性的氧化物薄膜，優(yōu)選為含銦氧化物的薄膜，特別優(yōu)選為釹鋁銦鋅氧化物薄膜。

優(yōu)選地，所述有源層的厚度為5-200nm。

優(yōu)選地，所述的源漏電極的材料為純銅或銅合金，更優(yōu)選為純銅。含銅電極具有低的電阻率，能夠有效降低阻抗延遲；源漏電極的溝道寬度和長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。

優(yōu)選地，所述絕緣層和鈍化層的材料為氧化鋁、氧化硅、氮化硅、氧化鉿、氧化鋯或氧化鈦。

優(yōu)選地，所述鈍化層的厚度為2-5000nm。

上述薄膜晶體管的制備方法，包括以下制備步驟：

(1)在襯底使用直流磁控濺射的方法沉積50-10000nm的薄膜作為柵極，并使之圖形化；

(2)在柵極表面通過陽(yáng)極氧化或化學(xué)氣相沉積的方法制備2-1000nm的不導(dǎo)電薄膜作為絕緣層；

(3)在絕緣層上表面沉積5-200nm的含銦氧化物半導(dǎo)體薄膜作為有源層，使之圖形化；

(4)在有源層上沉積一層含銅金屬薄膜，使之圖形化形成一定溝道寬度和長(zhǎng)度的源漏電極；

(5)在整個(gè)器件表面沉積一層2-5000nm厚的不導(dǎo)電薄膜作為鈍化層；

(6)最后將整個(gè)器件在空氣、氧氣、氮?dú)饣蛘邭鍤獾臍夥罩校?0～500℃下退火5～600min，得到所述薄膜晶體管。

本發(fā)明的薄膜晶體管具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

(1)在本發(fā)明的薄膜晶體管中，有源層含有In₂O₃，在鈍化層的濺射過程中，各種能量粒子如Al₂O₃、Ar等會(huì)轟擊有源層表面，打斷In-O鍵，提高載流子濃度，極大的促進(jìn)了電子的傳輸，從而提高遷移率。

(2)本發(fā)明使用電阻率較低的銅(1.68×10^-7Ω·m)來取代傳統(tǒng)的鋁(2.7×10^-7Ω·m)作為源漏電極材料，所得器件獲得了低阻抗延遲的效果。

(3)本發(fā)明的薄膜晶體管可作為大尺寸、高分辨率、高刷新率的高性能顯示器件的像素開關(guān)，由于其同時(shí)具有的高遷移率和低電阻率特性，能夠有效降低陣列的阻抗延遲，同時(shí)可以在低驅(qū)動(dòng)電壓下工作，降低工作能耗，具有環(huán)保節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明薄膜晶體管的縱向切面圖，其中，01-襯底，02-柵極，03-絕緣層，04-有源層，05-源漏電極，06-鈍化層。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1所得薄膜晶體管的輸出特性曲線圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1所得薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例2所得薄膜晶體管的輸出特性曲線圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例2所得薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例3所得薄膜晶體管的輸出特性曲線圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例3所得薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線圖。

具體實(shí)施方式