[發(fā)明專利]一種氧化鋁/a-IGZO薄膜晶體管及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210333660.6
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114783881A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬飛;曾超凡;王琛;路文墨
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01L21/34
• 分類號: H01L21/34;H01L21/02;H01L29/786;C23C14/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發(fā)明公開了一種氧化鋁/a?IGZO薄膜晶體管及其制備方法，該制備方法通過空心陰極等離子體放電法電離通入PLD腔體中的氧氣，形成氧等離子體濃度較高的沉積環(huán)境，在a?IGZO/SiO₂/P⁺?Si襯底上通過脈沖激光沉積制備氧化鋁鈍化層，再通過真空退火進一步優(yōu)化薄膜性能。隨爐冷卻至20℃后，結(jié)合空心陰極氧等離子體和真空原位退火促使鈍化層中的可動氧向a?IGZO溝道層擴散，顯著降低溝道層/鈍化層界面的氧空位含量，優(yōu)化器件的亞閾值擺幅和遷移率，有利于提高器件的柵極電壓穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于薄膜晶體管領(lǐng)域，具體涉及一種氧化鋁/a-IGZO薄膜晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)

薄膜晶體管是平板顯示技術(shù)領(lǐng)域中重要的電路開關(guān)控制器件，以非晶銦鎵鋅氧(a-IGZO)材料為代表的非晶金屬氧化物半導(dǎo)體是有可能突破新一代大尺寸、高分辨率、高響應(yīng)速度柔性顯示技術(shù)的溝道層候選材料。薄膜晶體管柵極電壓的穩(wěn)定性關(guān)系到顯示器的顯示亮度和工作壽命。已有研究表明，在a-IGZO薄膜晶體管溝道層上沉積一層鈍化層可以有效提高器件的柵極電壓穩(wěn)定性。

氧化鋁(Al₂O₃)具有較好的透過率和絕緣性，不易在大氣環(huán)境中發(fā)生反應(yīng)，制備成本較低，是理想的薄膜晶體管鈍化層材料之一。然而，通常制備的氧化鋁鈍化層存在較多的氧缺陷，會嚴(yán)重影響器件的電學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種氧化鋁/a-IGZO薄膜晶體管及其制備方法，以解決a-IGZO薄膜上氧化鋁鈍化層氧缺陷多的問題。

為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種氧化鋁/a-IGZO薄膜晶體管的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將圖形化的a-IGZO/SiO₂/P⁺-Si至于PLD腔體中，在真空條件下升溫至100℃～220℃，保溫3～12h進行第一次退火，冷卻后獲得第一過程樣品；

步驟2，將第一過程樣品至于PLD腔體中，以氧化鋁陶瓷作為靶材，通過空心金屬管向PLD腔體中充入氧氣，PLD腔體接地，以空心金屬管作為陰極，高壓直流電源在陰極上添加電離電壓；通過KrF激光器濺射氧化鋁陶瓷靶材，在第一過程樣品的a-IGZO上沉積出Al₂O₃薄膜，獲得第二過程樣品；

步驟3，去除第二過程表面的光刻膠，在第二過程樣品上制備出源漏電極，得到第三過程樣品；

步驟4，將第三過程樣于真空條件下，在80℃～140℃下保溫3～12h進行第二次退火，冷卻后獲得氧化鋁/a-IGZO薄膜晶體管。

本發(fā)明的進一步改進在于：

優(yōu)選的，步驟1中，真空壓力≤5×10^-5Pa。

優(yōu)選的，步驟2中，充入氧氣前，PLD腔體內(nèi)抽真空處理，真空度≤5×10^-5Pa。

優(yōu)選的，步驟2中，充入氧氣后氧分壓為4.5–6.0Pa。

優(yōu)選的，步驟2中，電離電壓為0.5–3.0kV；KrF激光器濺射的頻率為1-10Hz，激光功率為200-600mJ。

優(yōu)選的，步驟2中，Al₂O₃薄膜的厚度為60～100nm。

優(yōu)選的，步驟3中，源漏電極為Mo材質(zhì)，源漏電極的厚度均為100nm。

優(yōu)選的，步驟4中，第三過程樣的真空條件為真空度≤5×10^-5Pah。