[發明專利]一種ZnSnO薄膜晶體管的制備方法

在審

• 申請號: 202110039893.0
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112635333A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 張浩;張禹;陳雄;武永華;顏峰坡
• 申請（專利權）人: 福建江夏學院
• 主分類號: H01L21/34
• 分類號: H01L21/34;H01L29/786
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 修斯文;蔡學俊

本發明主要涉及半導體薄膜晶體管制備技術領域，具體涉及一種ZnSnO薄膜晶體管的制備方法。本發明通過制備ZTO前驅體溶液，將其旋涂在HfO₂薄膜上然后將涂覆的薄膜放置在盛有氨水容器上方，具有揮發性NH₃擴散到有源層薄膜表面，通過“氨浴”方法實現氮摻雜到ZTO TFT中，可以抑制與氧氣有關的缺陷，提高器件的穩定性。

技術領域

本發明主要涉及半導體薄膜晶體管制備技術領域，具體涉及一種ZnSnO薄膜晶體管的制備方法。

背景技術

非晶金屬氧化物半導體薄膜晶體管（TFT）已引起廣泛關注，由于其在有源矩陣有機發光二極管（AMOLED）顯示器領域存在廣泛的應用前景。 一系列的多化合物氧化物半導體，已被廣泛用作具有高場效應遷移率TFT器件，例如InGaZnO。 但是銦是一種昂貴的資源稀缺元素，同時是一種對人類與環境不友好的元素。 ZnSnO（ZTO）半導體被認為是銦基氧化物有前途的替代品半導體。 然而，ZTO TFT有源層中的氧空位（Vo）和氧缺陷導致TFT器件不穩定。為了提高器件的穩定性，可以通過在ZTO半導體摻雜重金屬陽離子以抑制有源層中的氧空位，例如Hf 。但是，隨著摻雜濃度的增加器件的遷移率出現明顯的下降。因此，不損失遷移率的情況下開發抑制氧缺陷的方法具有重要意義。陰離子摻雜可以提供有效的解決方法，并實現場效應遷移率和穩定性之間的折衷。 陰離子氮摻雜到ZTO薄膜中可以成功抑制與氧氣有關的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種“氨浴”方法實現氮摻雜到ZTO TFT中。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種ZnSnO薄膜晶體管的制備方法，包括以下步驟：

（1）將二水合氯化錫（SnCl₂·2H₂O）和醋酸鋅二水合物（Zn（CH₃COO）₂·2H₂O）加入2-甲氧基乙醇中，構成ZTO前驅體溶液。保持Sn和Zn的摩爾比在3：7。加入單乙醇胺（MEA）作為穩定劑避免前驅體混濁和沉淀。將制備的溶液在60°C攪拌在水浴加熱器中放置2小時，然后在室溫下放置12小時。

（2）利用原子層沉積（ALD）在清潔的p型硅晶片上制備30 nm HfO₂介質層（電容298nF / cm²），條件為：在250°C下使用四(二甲胺基)鉿（TDMAH，CAS號 19782-68-4）和H₂O作為前驅體。腔室壓力控制在大約小于10mbar。

（3）將ZTO前驅體溶液旋涂在HfO₂薄膜上以500 rpm的速度旋轉5 s，然后以3000rpm的速度旋轉30s以獲得30納米厚的薄膜。 接下來，將涂覆的薄膜放置在盛有氨水容器上方，具有揮發性NH₃擴散到有源層薄膜表面，分別放置2、4、6分鐘。然后用熱板在300°C下對薄膜加熱10分鐘。所有器件在500°C退火爐中放置2小時。

（4）通過真空熱蒸發制備約200納米鋁薄膜，并通過掩模版制備出源極和漏極。

本發明的顯著優點在于：

本發明相對于現有技術的優點：

本發明的工藝方法簡單，有效，并且能夠很好的通過氨處理來減少薄膜中的氧空位。

附圖說明

圖1 為本發明的制備流程示意圖；

圖2 不同氨處理時間薄膜的XPS示意圖；

圖3 不同氨處理時間的薄膜晶體管轉移特性及電學性能；

圖4 氨處理對器件穩定性的影響。