[發(fā)明專(zhuān)利]一種柔性襯底高遷移率氧化物半導(dǎo)體薄膜室溫生長(zhǎng)與后處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011097626.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112289677B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬建
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 滕州創(chuàng)感電子科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/02
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/02
• 代理公司: 杭州宇信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33231
• 代理人: 王煦麗

本發(fā)明公開(kāi)了一種柔性襯底超高遷移率氧化物半導(dǎo)體薄膜室溫制備方法，在有機(jī)聚合物柔性襯底上氧化氣氛室溫生長(zhǎng)氧化物半導(dǎo)體薄膜，然后進(jìn)行包括下述四步處理過(guò)程的后處理，第一步為Ar等離子體處理，第二步為脈沖激光處理，第三步為O₂等離子體處理，第四步為紫外光處理。上述制備技術(shù)和工藝前后相繼，有機(jī)統(tǒng)一，所制備的ZnO、SnO₂、In₂O₃、Ga₂O₃、TiO₂、InGaZnO、ZnAlSnO薄膜，Hall遷移率均可超過(guò)100cm²/Vs，可廣泛應(yīng)用于快速響應(yīng)的柔性電子與光電子器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧化物半導(dǎo)體薄膜制備技術(shù)，尤其涉及一種柔性襯底且具有超高遷移率的氧化物半導(dǎo)體薄膜室溫制備技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們對(duì)信息電子產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，柔性電子器件被認(rèn)為是未來(lái)的一種新型信息電子產(chǎn)品，具有可穿戴、便攜化和智能化的特點(diǎn)。眾所周知，柔性電子器件需要使用有機(jī)聚合物襯底，而有機(jī)襯底的耐熱溫度很低，通常低于150℃，這就要求在以此為襯底的功能層薄膜在低溫下生長(zhǎng)，特別是可在室溫下生長(zhǎng)。在眾多的半導(dǎo)體材料中，氧化物半導(dǎo)體薄膜可在室溫下生長(zhǎng)，因而在柔性電子技術(shù)中，氧化物半導(dǎo)體薄膜具有非常重要的地位，是一種核心材料。

但是室溫下生長(zhǎng)的氧化物半導(dǎo)體材料，結(jié)晶質(zhì)量通常不高，物理化學(xué)性能受到很大限制。特別是電學(xué)性能，因?yàn)檠趸锇雽?dǎo)體薄膜在室溫下生長(zhǎng)，結(jié)晶度不高，薄膜中的缺陷濃度較高，因而通常遷移率不高，比如：柔性襯底上室溫生長(zhǎng)的ZnO薄膜，遷移率通常低于15cm²/Vs；柔性襯底上室溫生長(zhǎng)的SnO₂薄膜，遷移率通常也低于15cm²/Vs；柔性襯底上室溫生長(zhǎng)的In₂O₃薄膜，遷移率通常低于25cm²/Vs；柔性襯底上室溫生長(zhǎng)的Ga₂O₃薄膜，遷移率通常低于1.5cm²/Vs；柔性襯底上室溫生長(zhǎng)的TiO₂薄膜，遷移率通常低于5cm²/Vs。甚至在大多數(shù)情況下，上述這些氧化物半導(dǎo)體薄膜的遷移率僅為0.01～1cm²/Vs，在柔性襯底上室溫生長(zhǎng)的氧化物半導(dǎo)體薄膜低的遷移率對(duì)其應(yīng)用形成了嚴(yán)重的制約。

氧化物半導(dǎo)體薄膜應(yīng)用于場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET），要求具有高的遷移率，這樣器件就具有快的開(kāi)光速度；氧化物半導(dǎo)體薄膜應(yīng)用于傳感器（sensors），也要求具有高的遷移率，這樣器件就具有快的響應(yīng)速度；氧化物半導(dǎo)體薄膜用于太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管、高功率電子器件、存儲(chǔ)器件等諸多領(lǐng)域，也都要求具有高的遷移率。因而，如何實(shí)現(xiàn)在柔性襯底上室溫制程下制備的氧化物半導(dǎo)體薄膜具有高的遷移率，依然是一個(gè)尚未解決的科技難題。若該科技難題得以解決，則柔性電子器件必將獲得快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述科技難題，提供一種柔性襯底高遷移率氧化物半導(dǎo)體薄膜室溫生長(zhǎng)與后處理方法，經(jīng)過(guò)該后處理方法的氧化物半導(dǎo)體薄膜達(dá)到超高遷移率。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。

本發(fā)明提供了一種柔性襯底高遷移率氧化物半導(dǎo)體薄膜室溫生長(zhǎng)與后處理方法，包括下述步驟，且下述步驟依次進(jìn)行：

第一步，氧化氣氛室溫生長(zhǎng)：采用薄膜沉積方法，以N₂O-O₂混合氣體為工作氣氛，氣氛總壓強(qiáng)為2~6Pa，N₂O:O₂分壓比為3:7~1:9，在有機(jī)柔性襯底上室溫生長(zhǎng)氧化物半導(dǎo)體薄膜；

第二步，Ar等離子體處理：Ar氣壓強(qiáng)5～7Pa，功率70～80W，Ar等離子體轟擊薄膜12～16min；