[發(fā)明專利]一種氧化鋅薄膜晶體管的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810775194.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN108962759B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高曉紅;張文通;楊帆;周路;王歡;趙陽(yáng);閆興振;李彬;吳博琦;王超;遲耀丹;楊小天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/34
• 分類號(hào): H01L21/34;H01L29/786;H01L29/10;H01L29/417
• 代理公司: 吉林長(zhǎng)春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

1.一種氧化鋅薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，包括下列步驟：

(一)、清潔襯底，所述襯底采用硬質(zhì)襯底或柔性襯底；

(二)柵極沉積，所述柵極材料為金屬或氧化物導(dǎo)電膜，以電子束蒸發(fā)方法制備；具體步驟如下：

(1)利用光刻-剝離技術(shù)，先在襯底上旋涂光刻膠一，曝光顯影出制備單個(gè)薄膜晶體管器件的柵極小島區(qū)域，具體步驟如下：

1)涂光刻膠一，將清潔好的襯底固定在勻膠儀上，旋涂光刻膠一，轉(zhuǎn)速250rpm，時(shí)間7秒，升至500rpm，時(shí)間8秒，再升至3000rpm，時(shí)間30秒；

2)前烘，涂好光刻膠一的襯底在90℃下前烘3分鐘；

3)曝光，將上步前烘好的襯底用光刻板一覆蓋，所述光刻板一有鉻涂層和沒(méi)有涂鉻的部分形成的圖案，放置于曝光機(jī)下曝光，此時(shí)圖案部分曝光，其余部分未受到光照；

4)顯影，將光刻膠一曝光后的襯底置于顯影液中，曝光部分對(duì)應(yīng)的光刻膠一溶于顯影液，被去除，露出玻璃襯底，得到即將沉積柵極小島的區(qū)域，用去離子水沖洗干凈后，氮?dú)獯蹈桑?/p>

(2)將顯影后的襯底放入電子束蒸發(fā)裝置生長(zhǎng)室中，帶有顯影光刻膠一的一面朝下，用電子束蒸發(fā)方法鍍鋁；

(3)去膠，把經(jīng)過(guò)上述電子束蒸發(fā)方法鍍鋁后的樣本放入丙酮溶液中超聲1分鐘，光刻膠一溶于丙酮溶液，襯底表面的光刻膠一連同其上的金屬鋁被去除，剩余部分形成柵極小島，再用乙醇、去離子水沖洗干凈，用氮?dú)獯蹈桑玫綐悠芬唬?/p>

(三)、絕緣層沉積，所述絕緣層為氧化物絕緣體，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積PECVD方法制備，具體步驟如下：

(1)利用光刻-剝離技術(shù)，在步驟(二)得到的樣品一上旋涂光刻膠二，曝光顯影出制備單個(gè)薄膜晶體管器件的絕緣層小島區(qū)域，具體步驟如下：

1)涂膠，將樣品一固定在勻膠儀上，旋涂光刻膠二，轉(zhuǎn)速250rpm，時(shí)間7秒，升至500rpm，時(shí)間8秒，再升至3000rpm，時(shí)間30秒；

2)前烘，涂好光刻膠二后的樣品一在90℃下前烘3分鐘；

3)曝光，將涂好光刻膠二、前烘好的樣品一用光刻板二覆蓋，所述光刻板二有鉻涂層和沒(méi)有涂鉻的部分形成的圖案，放置于曝光機(jī)下曝光，此時(shí)圖案覆蓋部分曝光，其余部分未受到光照；

4)顯影，將涂好光刻膠二、曝光后的樣品一置于顯影液中，曝光部分對(duì)應(yīng)的光刻膠二溶于顯影液，被去除，露出襯底和部分柵極，得到即將沉積絕緣層的區(qū)域，用去離子水沖洗干凈后，氮?dú)獯蹈桑?/p>

(2)將經(jīng)上述步驟處理好的樣品一置于等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積PECVD設(shè)備生長(zhǎng)室底座上，沉積二氧化硅絕緣層；

(3)去膠，把經(jīng)沉積二氧化硅絕緣層后的樣品一放入丙酮溶液中超聲1分鐘，光刻膠二溶于丙酮溶液，襯底和部分柵極表面的光刻膠二連同其上的二氧化硅被去除，剩余部分形成絕緣層小島，再用乙醇、去離子水沖洗干凈，用氮?dú)獯蹈桑玫綐悠范?/p>

(四)、富氧氧化鋅溝道層沉積，方法采用射頻磁控濺射；具體步驟如下：

將步驟(三)得到的樣品二置于磁控濺射設(shè)備的濺射臺(tái)托盤上，懸掛托盤，沉積高氧分壓的富氧氧化鋅溝道層，氧分壓30％～50％，厚度3～10nm，得到樣品三；

(五)低氧氧化鋅溝道層沉積，方法仍采用射頻磁控濺射，具體步驟如下：

(1)調(diào)節(jié)氧分壓至3％～10％，沉積低氧氧化鋅溝道層，厚度30～70nm，得到樣品四；

(2)將樣品四放入退火爐，在空氣氣氛下250℃～500℃、退火3～30分鐘；

(3)用光刻方法，把富氧氧化鋅溝道層和低氧氧化鋅溝道層刻蝕出小島區(qū)域，具體步驟如下：

1)涂膠，將上述樣品四固定在勻膠儀上，旋涂光刻膠三，轉(zhuǎn)速250rpm，時(shí)間7秒，升至500rpm，時(shí)間8秒，再升至3000rpm，時(shí)間30秒；

2)前烘，將涂好光刻膠三的樣品四在90℃下前烘3分鐘；

3)曝光，將涂好光刻膠三、前烘后的樣品四用光刻板三覆蓋，所述光刻板三有鉻涂層形成的圖案，其余部分沒(méi)有涂鉻，放置于曝光機(jī)下曝光，此時(shí)圖案覆蓋部分未受到光照，其余部分曝光；

4)顯影，將涂好光刻膠三、曝光后的樣品四置于顯影液中，曝光部分對(duì)應(yīng)的光刻膠三溶于顯影液，被去除，露出襯底和部分柵極；

5)堅(jiān)膜，將顯影后的樣品四在90℃堅(jiān)膜90秒；

6)腐蝕，將堅(jiān)膜后的樣品四置于2.5‰濃度的HCl水溶液中，腐蝕3秒，未被光刻膠三保護(hù)的部分，即富氧氧化鋅溝道層和低氧氧化鋅溝道層被腐蝕掉，露出襯底和部分柵極；

7)去膠，將經(jīng)過(guò)上述步驟腐蝕過(guò)的樣品四放入丙酮溶液中10秒，光刻膠三溶于丙酮溶液從而被剝離掉，再用酒精、去離子水沖洗，氮?dú)獯蹈桑纬蓸悠肺澹?/p>

(六)源電極、漏電極沉積，所述源電極、漏電極采用金屬或?qū)щ娧趸铮Y(jié)構(gòu)為叉指電極，利用剝離技術(shù)，沉積方法采用電子束蒸發(fā)，具體步驟如下：

(1)涂膠，將樣品五固定在勻膠儀上，旋涂光刻膠四，轉(zhuǎn)速250rpm，時(shí)間7秒，升至500rpm，時(shí)間8秒，再升至3000rpm，時(shí)間30秒；

(2)前烘，將涂好光刻膠四的樣品五在90℃下前烘3分鐘；

(3)曝光，涂好光刻膠四、前烘后的樣品五，用光刻板四覆蓋，所述光刻板四有鉻涂層和沒(méi)有涂鉻的部分形成的圖案，該圖案中部為叉指圖案；對(duì)版后，與低氧氧化鋅溝道層重疊，放置于曝光機(jī)下曝光，此時(shí)圖案覆蓋部分曝光，其余部分未受到光照；

(4)顯影，將光刻膠四曝光后的樣品五置于顯影液中，曝光部分對(duì)應(yīng)的光刻膠四溶于顯影液，被去除，露出低氧氧化鋅溝道層；

(5)用去離子水沖洗，得到即將沉積叉指源電極、叉指漏電極的區(qū)域；

(6)將光刻膠四顯影后的樣品五放入電子束蒸發(fā)設(shè)備中，沉積金屬鋁；

(7)將經(jīng)過(guò)上述步驟處理后的樣品五放入丙酮溶液中超聲1分鐘，光刻膠四溶于丙酮溶液，光刻膠四連同其上的金屬鋁被去除，露出襯底、部分柵極和低氧氧化鋅溝道層，形成叉指源電極、叉指漏電極，再用乙醇、去離子水沖洗干凈，用氮?dú)獯蹈桑吹谩?/p>