[實用新型]一種多晶氧化物柔性薄膜晶體管

有效

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• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN207038532U
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設計）人: 寧洪龍;曾勇;姚日暉;鄭澤科;章紅科;劉賢哲;李曉慶;張嘯塵;王磊;彭俊彪
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336;H01L29/22
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 羅嘯秋

技術領域

本實用新型屬于柔性顯示器件技術領域，具體涉及一種多晶氧化物柔性薄膜晶體管。

背景技術

柔性顯示具有非常廣泛的應用前景，例如，腕表、汽車儀表盤、可折疊手機和可彎曲電視等。薄膜晶體管(Thin Film Transistor,TFT)是柔性顯示重要的組成薄膜，柔性顯示器的每一個像素都需要2個TFT和一個電容來驅(qū)動。

柔性顯示最大的特點就是可彎曲性，其彎曲需要依靠柔性襯底來實現(xiàn)。目前，大部分柔性顯示都用PI襯底。因為PI襯底耐溫度高，能夠承受較高的工藝溫度。但是，PI襯底透光性差，價格較貴。相比較而言，PET和PEN柔性襯底具有非常好的透明度(～90％)，良好的力學性能，價格便宜和較高的阻隔水氧能力等，被認為在柔性顯示領域具有巨大的應用前景。但是，PET和PEN襯底的熔點只有150℃和180℃，因此，未來柔性顯示的制備工藝溫度應該足夠的低來匹配PET和PEN襯底。

多晶氧化物薄膜晶體管(Poly-crystalline Oxide Thin film Transistor,P-Oxide TFT)是常見的薄膜晶體管之一，例如ZnO TFT。P-Oxide TFT的性能受到晶界的影響非常大，需要改善其結(jié)晶性來提高器件性能。目前，改善多晶氧化物結(jié)晶性的方法主要有高溫再結(jié)晶和激光晶化的方式。高溫再結(jié)晶通常需要的溫度超過300℃，不合適用于柔性襯底。而激光具有較高的能量，照射在薄膜上會帶來熱積累效應，其溫度也會超過柔性襯底的熔點，破壞襯底。

實用新型內(nèi)容

針對以上現(xiàn)有技術存在的缺點和不足之處，本實用新型的目的在于提供一種多晶氧化物柔性薄膜晶體管。

本實用新型目的通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種多晶氧化物柔性薄膜晶體管，由依次層疊的硬質(zhì)襯底、柔性襯底、柵極、柵極絕緣層、有源層和源/漏電極構(gòu)成，所述有源層具有誘導層和多晶氧化物半導體層的雙層結(jié)構(gòu)，其中誘導層位于柵極絕緣層一側(cè)。

進一步地，所述柵極的材料為Al:Nd。

進一步地，所述柵極絕緣層的材料為Al₂O₃:Nd。

進一步地，所述誘導層的材料為Al₂O₃、CuO或島狀生長的Ag、Cu或Au。

進一步地，所述多晶氧化物半導體層的材料為ZnO或ZnO基摻雜的半導體。

進一步地，所述多晶氧化物半導體層上還設置一層Al₂O₃薄膜鈍化層。

進一步地，所述源/漏電極的材料為Au、Ag、Cu或Al。

本實用新型的多晶氧化物柔性薄膜晶體管可通過如下方法制備得到：

(1)首先在硬質(zhì)襯底上旋涂一層PI溶液，烘干作為柔性襯底，然后在柔性襯底上通過磁控濺射、真空蒸鍍或脈沖激光沉積(Pulsed Laser Deposition，簡稱PLD)的方法制備柵極；

(2)通過原子層沉積、磁控濺射、PLD或陽極氧化的方法制備柵極絕緣層；

(3)接著沉積有源層，有源層由誘導層和多晶氧化物半導體雙層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，先沉積誘導層，其厚度小于10nm，然后沉積多晶氧化物半導體層；

(4)最后通過磁控濺射、真空蒸鍍或PLD的方法沉積源/漏電極，得到所述多晶氧化物柔性薄膜晶體管。

所述有源層通過PLD的方法在室溫制備而成，且后期不需要退火處理。

本實用新型原理為：本實用新型的薄膜晶體管有源層具有誘導層和多晶氧化物半導體層的雙層結(jié)構(gòu)，由于誘導層表面分布著大量金屬離子，會一定程度地擴散到金屬氧化物半導體層中，極大地降低其晶化激活能，促進其晶化。

相對于現(xiàn)有技術，本實用新型的薄膜晶體管具有如下優(yōu)點及有益效果：

本實用新型的薄膜晶體管有源層具有誘導層和多晶氧化物半導體層的雙層結(jié)構(gòu)，通過誘導層表面的金屬離子誘導多晶氧化物半導體晶化，改善結(jié)晶性，提升薄膜晶體管的性能，解決了退火晶化和激光晶化損壞柔性襯底的問題，能夠在室溫下實現(xiàn)高性能的柔性薄膜晶體管。

附圖說明

圖1是本實用新型制備的一種多晶氧化物柔性薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，01-硬質(zhì)襯底，02-柔性襯底，03-柵極，04-柵極絕緣層，05-誘導層，06-多晶氧化物半導體層，07-鈍化層，08-源/漏電極。

圖2是本實用新型制備的有誘導層和沒有誘導層的有源層薄膜的X射線衍射對比圖。