專利名稱：一種基于陽極氧化絕緣層的薄膜晶體管的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及晶體管，具體涉及一種基于陽極氧化絕緣層的薄膜晶體管。
背景技術(shù)：
近年來，在平板顯示尤其是在有機電致發(fā)光顯示(OLED)領域，基于氧化物半導體的薄膜晶體管(TFT)越來越受到重視。目前用在平板顯示的TFT的半導體溝道層的材料主要是硅材料，包括非晶硅(a-Si :H)、多晶硅、微晶硅等。然而非晶硅TFT具有對光敏感、遷移率低(< lcm7Vs)和穩(wěn)定性差等缺點；多晶硅TFT雖然具有較高的遷移率，但是由于晶界的影響導致其電學均勻性差，且多晶硅制備溫度高和成本高，限制了其在平板顯示中的應用； 微晶硅制備難度大，晶粒控制技術(shù)難度高，不容易實現(xiàn)大面積規(guī)模量產(chǎn)?；谘趸锇雽w的TFT具有載流子遷移率較高(1 100cm7Vs)、制備溫度低、對可見光透明等優(yōu)點，在平板顯示的TFT基板領域，有替代用傳統(tǒng)硅工藝制備的TFT的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的硅半導體一般采用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)的方法制備，而以氧化鋅(aio)為代表的氧化物半導體的制備方法一般采用濺射的方法，這就使得半導體溝道層、柵極、源漏電極的制備可以在同一個設備(濺射儀)中進行；然而，絕緣層大多采用二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)，它們依然要使用PECVD的方法制備，使設備成本無法下降； 同時PECVD的方法制備SiA或氮化硅SiNx需要較高的溫度(大于300攝氏度)，使得器件無法在柔性襯底上制備。因此，尋找無需PECVD、低溫制備的絕緣層是降低TFT制備成本、提高其應用范圍的一個方向。陽極氧化是一種將金屬放入電解質(zhì)溶液中通電后在金屬表面形成一層氧化層的方法，整個過程在室溫下進行。陽極氧化只需要一個廉價的直流電源無需大型昂貴的PECVD 設備，并且氧化液可以重復使用，所以用這種方法制備絕緣層的成本會大大降低。如果在氧化物半導體TFT中使用陽極氧化的氧化膜作為絕緣層，則可以使整個TFT制備過程在較低溫度下進行，并且只需要一臺濺射設備即可完成制備TFT工藝過程，這樣TFT的制備成本就會大大降低。陽極氧化的陽極材料一般采用鉭(Ta)或鋁(Al)，但是Ta的電導率較低，較難滿足大面積制備需要，而Al薄膜在退火處理過程中產(chǎn)生較多小丘會對器件性能造成影響， 因此需要采取特殊的方法來避免這些影響。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，本實用新型的目的在于提供一種，性能優(yōu)越、加工制造成本低廉的基于陽極氧化絕緣層的薄膜晶體管，本實用新型目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)—種基于陽極氧化絕緣層的薄膜晶體管，包括玻璃基板、柵極、單一氧化絕緣層、 溝道層、源極和漏極，所述柵極位于玻璃基板之上，單一氧化絕緣層覆蓋在柵極之上，溝道層位于單一氧化絕緣層之上，源極和漏極分別覆蓋在溝道層的兩端并且相互間隔?；陉枠O氧化絕緣層的薄膜晶體管的制備方法，通過如下步驟實現(xiàn)[0009](1)柵極基片的制備在玻璃基板上通過濺射的方法制備柵極，該柵極的厚度為IOOnm 500nm，通過掩?；蚬饪痰姆椒▓D形化，得到柵極基片；(2)單一氧化絕緣層的制備將所制備的柵極基片放入電解質(zhì)溶液中通電后在柵極表面形成一層氧化層作為單一氧化絕緣層，該單一氧化絕緣層的厚度為IOOnm 300nm，通過掩?；蚬饪痰姆椒▓D形化，得到單一氧化絕緣層；(3)溝道層的制備在單一氧化絕緣層上面通過濺射的方法制備溝道層，該溝道層的厚度為20nm lOOnm，通過掩?；蚬饪痰姆椒▓D形化，得到溝道層；(4)漏極和源極的制備在溝道層上面通過濺射的方法制備漏極和源極，該漏極和源極的厚度分別為 IOOnm 500nm，通過掩模、光刻或者剝起的方法圖形化，得到漏極和源極。上述步驟(1)在玻璃基板上通過濺射的方法制備柵極，其濺射本底真空度優(yōu)于 1 X 10 ,氬氣氣壓為0. 2Pa 2Pa,功率為0. 3ff/cm2 10ff/cm2,厚度為IOOnm 500nm ； 所述柵極采用鋁釹或鋁鈰合金中的任意一種，鋁釹或鋁鈰合金含有稀土元素(NcUCe)，能改變熱膨脹系數(shù)，在熱退火過程中能夠抑制小丘的生長。所述步驟( 單一氧化絕緣層的具體制備步驟如為將制備好的柵極基片放入電解質(zhì)溶液的一端接電源正極，電源負極接石墨或金屬放入電解質(zhì)溶液的另外一端，通電進行陽極氧化處理，即陽極氧化處理具體過程是將制備好柵極的基片和石墨或金屬放入電解質(zhì)溶液中分別作為陽極和陰極，先在陽極和陰極之間加恒定的電流，此電流最優(yōu)選的值為 0. ImA/cm2，陽極和陰極之間的電壓將隨時間線性升高，當電壓達到設定值(此電壓最優(yōu)選的范圍是80V 150V)時恒定這個電壓，直至陽極和陰極之間的電流小于0. 0ImA/cm2時， 將柵極取出用氮氣吹干再經(jīng)過清洗，這時柵極表面形成一層氧化膜，此氧化膜的厚度與陽極氧化過程中設定的電壓值成正比，此氧化膜即為單一氧化絕緣層；所述電解質(zhì)溶液為檸檬酸或者硫酸中的任意一種，或者酒石酸銨和乙二醇的混合液；所述步驟(3)通過濺射的方法制備溝道層，濺射本底真空度lX10_3Pa，氬氣偏壓為0. 2 2Pa，氧氣偏壓為0 0. 3Pa，功率為0. 3 lOW/cm2 ；所述溝道層的材料為摻雜氧化鋅材料，摻雜氧化鋅材料為在氧化鋅中摻入銦、鎵、鋁、釹或錫中的一種或一種以上；所述步驟(4)濺射本底真空度1 X 10 ,氬氣氣壓為0. 2 2Pa，功率為0. 3 10ff/cm2,所述源極和漏極分別覆蓋在溝道層的兩端并且相互間隔；所述源極和漏極的材料為導電材料。所述的單一氧化絕緣層是指在整個薄膜晶體管制備過程中只包含一層絕緣層，即在陽極氧化的方法制備的單一氧化絕緣層和溝道層之間不包含任何其它方法或其它材料制備的薄膜。上述導電材料為Al、Mo、Cr、Cu、Ni JajiuAgJtJi 或者 ITO 等。所述的單一氧化絕緣層是指在整個薄膜晶體管制備過程中只包含一層絕緣層，即在陽極氧化的方法制備的單一氧化絕緣層和溝道層之間不包含任何其它方法或其它材料制備的薄膜。[0024]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有如下優(yōu)點和有益效果(1)本實用新型使用了鋁釹(Al-Nd)或鋁鈰(Al-Ce)合金作為柵極，這兩種合金的薄膜因為含有稀土元素(Nd、Ce)，能改變熱膨脹系數(shù)，從而抑制熱退火時小丘的生長。(2)本實用新型還采用了陽極氧化的方法制備絕緣層，所述的陽極氧化是一種將所制備的鋁釹合金或鋁鈰合金柵極的基片放入電解質(zhì)溶液中通電后在柵極表面形成一層氧化層的方法。陽極氧化無需大型設備，并且可在室溫下進行。此外，因為氧化層中含有氧化鋁，其介電常數(shù)較高，所以基于這種單一氧化絕緣層的薄膜晶體管的閾值電壓相對較低， 有助于降低器件的功耗，而且單一氧化層可以用于制造TFT器件。(3)本實用新型使用了摻雜氧化鋅半導體材料作為溝道層，所述的摻雜氧化鋅材料為在氧化鋅中摻入銦、鋁、釹或錫等元素中的一種或多種元素，這類材料具有遷移率高、 制備溫度低、均勻性好、對可見光透明、可通過濺射的方法制備等優(yōu)點。綜上所述，本實用新型技術(shù)手段簡便易行，具有高性能、低成本、低制備溫度、低功耗等優(yōu)點，便于推廣應用。

圖IA是本實用新型所制備的薄膜晶體管的截面示意圖；圖IB是本實用新型步驟(1)柵極基片的制備，圖中為柵極未被陽極氧化時的截面示意圖；圖IC是本實用新型步驟( 單一氧化絕緣層的制備，圖中為柵極被陽極氧化后的截面示意圖；圖2A是圖1薄膜晶體管的俯視圖。圖2B、2C是本實用新型步驟C3)溝道層的制備，圖中為溝道層的長度和寬度及溝道層所形成的導電溝道區(qū)域位置關系示意圖。圖3是實施例1中所制備的薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線。圖4是實施例2中所制備的薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線。圖5是實施例3中所制備的薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線。圖6是實施例4中所制備的薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線。圖7是實施例5中所制備的薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線。圖8是實施例6中所制備的薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型進行說明，但需要說明的是，實施例并不構(gòu)成對本實用新型要求保護的范圍的限定。圖IA是本實用新型所制備的基于陽極氧化絕緣層的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖， 包括玻璃基板10、柵極11、單一氧化絕緣層12、溝道層13、源極1 和漏極14b ；柵極11位于玻璃基板10之上，單一氧化絕緣層12覆蓋在柵極11之上，溝道層13位于單一氧化絕緣層12之上，源極1 和漏極14b分別覆蓋在溝道層的兩端。玻璃基板10為透明玻璃。為了解決Al薄膜容易起小丘的問題，本發(fā)明使用了鋁釹(AlxNdy)或鋁鈰(AlxCey)合金作為柵極11，其中0 < y彡0. 1，x+y = 1 ；這兩種合金的薄膜因為含有稀土元素(NcUCe)，能改變熱膨脹系數(shù)，從而抑制小丘的生長。柵極11通過濺射的方法制備，濺射本底真空度優(yōu)于IX 10_3Pa，氬氣氣壓為0. 2 2Pa，功率為0. 3 IOW/ cm2，厚度為100 500nm，通過掩?；蚬饪痰姆椒ㄐ纬蓤D形，如圖IB所示。將制備好柵極11基片放入電解質(zhì)溶液的一端接電源正極，電源負極接石墨或金屬如鐵、鉬、鈦等放入電解質(zhì)溶液的另外一端，通電進行陽極氧化。陽極氧化步驟如下先加恒定的電流0. ImA/cm2，陽極和陰極之間的電壓將隨時間線性升高，當電壓達到設定值時， 恒定這個電壓，直至陽極和陰極之間的電流減小至約為0. 00ImA/cm2時，將柵極11基片取出用氮氣吹干再經(jīng)過清洗，這時鋁合金薄膜表面(即柵極11基片的表面)形成一層氧化膜，此氧化膜的厚度與陽極氧化過程中設定的電壓值成正比。此氧化膜作為本發(fā)明的薄膜晶體管的單一氧化絕緣層12，其最優(yōu)厚度為80 300nm。陽極氧化后柵極11的表面與氧化液接觸到的地方均被氧化層(單一氧化絕緣層1 所包圍，如圖1C、圖2A所示。陽極氧化中使用的電解質(zhì)溶液可以是酒石酸銨和乙二醇的混合液、檸檬酸或硫酸等。溝道層13的材料為摻雜氧化鋅材料，所述的摻雜氧化鋅材料為在氧化鋅(SiO)中摻入銦an)、鎵(( )、鋁(Al)、釹(Nd)或錫(Sn)等元素中的一種或多種元素，如h-Zn-0、 h-Ga-ai-0、In-Al-ai-0、In-Al-Nd-ai-0、Zn-Sn-0等，這些材料具有較高的電子遷移率、對可見光透明、可通過濺射成膜、穩(wěn)定性較好、制備溫度低等優(yōu)點。溝道層13通過濺射的方法制備，濺射本底真空度優(yōu)于1 X 10 ,氬氣偏壓為0. 2 2Pa，氧氣偏壓為0 0. 3Pa,功率為0. 3 10W/cm2，厚度為20 lOOnm，通過光刻圖形化，如圖2A所示。源極14a 和漏極 14b 材料為導電材料 Al、Mo、Cr、Cu、Ni、Ta、Au、Ag、Pt、Ti 或 ITO 等，通過濺射的方法制備，濺射本底真空度優(yōu)于1 X IO-3Pa,氬氣氣壓為0. 2 2Pa，功率為 0. 3 lOW/cm2，厚度為100 600nm ；通過光刻或者剝起(lift-off)的方法成形。源極14a 和漏極14b分別覆蓋在溝道層13的兩端并且相互間隔，此間隔的距離即為溝道長度(L)， 源極1 和漏極14b的前后端的長度即為溝道寬度(W)如圖2B所示；在溝道層13上源極 Ha和漏極14b之間相互間隔的矩形區(qū)域為導電溝道區(qū)域15，導電溝道區(qū)域15應位于溝道層13的邊緣以內(nèi)，并且位于柵極11的邊緣以內(nèi)，如圖2C所示。下面通過5個具體實施例對本實用新型做進一步的詳細描述。實施例1本實施例利用ZnO中同時摻入Al、Nd、In (Nd-AHn-Zn-O)材料作為溝道層13，制備了薄膜晶體管(其結(jié)構(gòu)示意圖如圖IA所示)。其中，玻璃基板10的材料為無堿玻璃，厚度為0. 4mm ；柵極11的材料為AlxNdyU = 0. 99, y = 0. 01)，通過濺射的方法制備，濺射本底真空度優(yōu)于ι χ 10 ,氬氣氣壓為0. 6Pa,功率為lOW/cm2，厚度為300nm，通過光刻的方法成形；單一氧化絕緣層12為通過陽極氧化制備，陽極氧化中使用的電解質(zhì)溶液可以是酒石酸銨和乙二醇的混合液，將制備好柵極11的基片和不銹鋼板放入電解質(zhì)溶液中分別作為陽極和陰極，先在陽極和陰極之間加恒定的電流0. ImA/cm2,陽極和陰極之間的電壓將隨時間線性升高，當電壓達到100V，恒定100V，直至陽極和陰極之間的電流減小至約為 0. 00ImA/cm2時，將基片取出用氮氣吹干再清洗，測得氧化膜厚度為140nm ；溝道層13通過濺射的方法制備，濺射的本底真空度為10_3Pa，氬氣偏壓為為0. 5Pa，氧氣偏壓為為0. 04Pa，功率為lW/cm2，所制備的膜的厚度為30nm，通過光刻的方法成形；源極1 和漏極14b的材料為ΙΤ0，通過濺射的方法制備，濺射的本底真空度為 l(T3Pa，氬氣偏壓為為0. 6Pa，功率為0. 5W/cm2，厚度為250nm，通過剝起(lift-off)的方法形成溝道的寬度和長度分別為IOOym和ΙΟμπι，寬長比為10 1。所制備的薄膜晶體管器件性能在空氣中測試。圖3是實施例1的薄膜晶體管測得的轉(zhuǎn)移特性曲線，即漏極電流與柵極電壓之間的關系。曲線的測試條件為源極電壓(Vs)為 0V，漏極電壓(Vd)恒定為5V，柵極電壓(Vg)從-IOV到IOV掃描，測試漏極電流(Id)。計算得到薄膜晶體管的載流子遷移率為10. lcnArY1，閾值電壓為IV，開關比(I。n/。ff)為107。實施例2本實施例利用ZnO中同時摻入Al、Nd、In (Nd-AHn-Zn-O)材料作為溝道層13，制備了薄膜晶體管(其結(jié)構(gòu)示意圖如圖IA所示)。其中，玻璃基板10的材料為無堿玻璃，厚度為0. 4mm ；柵極11的材料為AlxNdyU = 0. 97, y = 0. 03)，通過濺射的方法制備，濺射本底真空度優(yōu)于ι χ 10 ,氬氣氣壓為0. 6Pa,功率為lOW/cm2，厚度為300nm，通過光刻的方法成形；單一氧化絕緣層12為通過陽極氧化制備，陽極氧化中使用的電解質(zhì)溶液可以是酒石酸銨和乙二醇的混合液，將制備好柵極11的基片和不銹鋼板放入電解質(zhì)溶液中分別作為陽極和陰極，先在陽極和陰極之間加恒定的電流0. ImA/cm2,陽極和陰極之間的電壓將隨時間線性升高，當電壓達到100V，恒定100V，直至陽極和陰極之間的電流減小至約為 0. 00ImA/cm2時，將基片取出用氮氣吹干再清洗，測得氧化膜厚度為140nm ；溝道層13通過濺射的方法制備，濺射的本底真空度為10_3Pa，氬氣偏壓為為 0. 5Pa，氧氣偏壓為為0. 04Pa，功率為lW/cm2，所制備的溝道層13的厚度為30nm，通過光刻的方法成形；源極1 和漏極14b的材料為ΙΤ0，通過濺射的方法制備，濺射的本底真空度為 l(T3Pa，氬氣偏壓為為0. 6Pa，功率為0. 5W/cm2，厚度為250nm，通過lift-off的方法形成溝道的寬度和長度分別為IOOym和IOym,寬長比為10 1。所制備的薄膜晶體管器件性能在空氣中測試。圖4是實施例2的薄膜晶體管測得的轉(zhuǎn)移特性曲線，即漏極電流與柵極電壓之間的關系。曲線的測試條件為源極電壓(Vs)為 0V，漏極電壓(Vd)恒定為5V，柵極電壓(Vg)從-10V到10V掃描，測試漏極電流(Id)。計算得到薄膜晶體管的載流子遷移率為10. ScmW1，閾值電壓為IV，開關比(I。n/。ff)為109。實施例3本實施例利用ZnO中同時摻入Al、Nd、In (Nd-AHn-Zn-O)材料作為溝道層13，制備了薄膜晶體管(其結(jié)構(gòu)示意圖如圖IA所示)。其中，玻璃基板10的材料為無堿玻璃，厚度為0. 4mm ；柵極11的材料為AlxNdyU = 0.9,y = 0. 1)，通過濺射的方法制備，濺射本底真空度優(yōu)于1 X 10 ,氬氣氣壓為0. 6Pa,功率為lOW/cm2，厚度為300nm，通過光刻的方法成形；單一氧化絕緣層12為通過陽極氧化制備，陽極氧化中使用的電解質(zhì)溶液可以是酒石酸銨和乙二醇的混合液，將制備好柵極11的基片和不銹鋼板放入電解質(zhì)溶液中分別作為陽極和陰極，先在陽極和陰極之間加恒定的電流0. ImA/cm2，陽極和陰極之間的電壓將隨時間線性升高，當電壓達到100V，恒定100V，直至陽極和陰極之間的電流減小至約為 0. 00ImA/cm2時，將基片取出用氮氣吹干再清洗，測得氧化膜厚度為140nm ；溝道層13通過濺射的方法制備，濺射的本底真空度為10_3Pa，氬氣偏壓為為 0. 5Pa，氧氣偏壓為為0. 04Pa，功率為lW/cm2，所制備的膜的厚度為30nm，通過光刻的方法成形；源極1 和漏極14b的材料為ΙΤ0，通過濺射的方法制備，濺射的本底真空度為 l(T3Pa，氬氣偏壓為為0. 6Pa，功率為0. 5W/cm2，厚度為250nm，通過lift-off的方法形成溝道的寬度和長度分別為IOOym和IOym,寬長比為10 1。所制備的薄膜晶體管器件性能在空氣中測試。圖5是實施例3的薄膜晶體管測得的轉(zhuǎn)移特性曲線，即漏極電流與柵極電壓之間的關系。曲線的測試條件為源極電壓(Vs)為 0V，漏極電壓(Vd)恒定為5V，柵極電壓(Vg)從-IOV到IOV掃描，測試漏極電流(Id)。計算得到薄膜晶體管的載流子遷移率為9. Scm2W1iT1,閾值電壓為IV，開關比(I。n/。ff)為109。實施例4本實施例利用SiO中同時摻入Al、Nd、In (Nd-AHn-Zn-O)材料作為溝道層13，制備了薄膜晶體管(其結(jié)構(gòu)示意圖如圖IA所示)。其中，玻璃基板10的材料為無堿玻璃，厚度為0. 4mm ；柵極11的材料為AlxCeyU = 0. 98, y = 0. 02)，通過濺射的方法制備，濺射本底真空度優(yōu)于ι χ 10 ,氬氣氣壓為0. 6Pa,功率為lOW/cm2，厚度為300nm，通過光刻的方法成形；單一氧化絕緣層12為通過陽極氧化制備，陽極氧化中使用的電解質(zhì)溶液可以是酒石酸銨和乙二醇的混合液，將制備好柵極11的基片和不銹鋼板放入電解質(zhì)溶液中分別作為陽極和陰極，先在陽極和陰極之間加恒定的電流0. ImA/cm2，陽極和陰極之間的電壓將隨時間線性升高，當電壓達到100V，恒定100V，直至陽極和陰極之間的電流減小至約為 0. 00ImA/cm2時，將基片取出用氮氣吹干再清洗，測得氧化膜厚度為140nm ；溝道層13通過濺射的方法制備，濺射的本底真空度為10_3Pa，氬氣偏壓為為 0. 5Pa，氧氣偏壓為為0. 04Pa，功率為lW/cm2，所制備的膜的厚度為30nm，通過光刻的方法成形；源極1 和漏極14b的材料為ΙΤ0，通過濺射的方法制備，濺射的本底真空度為10_3Pa， 氬氣偏壓為為0. 6Pa，功率為0. 5W/cm2，厚度為250nm，通過lift-off的方法形成溝道的寬度和長度分別為ΙΟΟμπι和ΙΟμπι，寬長比為10 1。所制備的薄膜晶體管器件性能在空氣中測試。圖6是實施例4的薄膜晶體管測得的轉(zhuǎn)移特性曲線，即漏極電流與柵極電壓之間的關系。曲線的測試條件為源極電壓(Vs)為 0V，漏極電壓(Vd)恒定為5V，柵極電壓(Vg)從-10V到10V掃描，測試漏極電流(Id)。計算得到薄膜晶體管的載流子遷移率為0. 2(^2^1^,閾值電壓為3V，開關比(I。n/。ff)為107。實施例5本實施例利用ZnO中同時摻入Al、Nd、In (Nd-AHn-Zn-O)材料作為溝道層13，制備了薄膜晶體管(其結(jié)構(gòu)示意圖如圖IA所示)。其中，玻璃基板10的材料為無堿玻璃，厚度為0. 4mm ；柵極11的材料為AlxCeyU = 0. 9，y = 0. 1)，通過濺射的方法制備，濺射本底真空
8度優(yōu)于1 X 10 ,氬氣氣壓為0. 6Pa,功率為lOW/cm2，厚度為300nm，通過光刻的方法成形；單一氧化絕緣層12為通過陽極氧化制備，陽極氧化中使用的電解液可以是酒石酸銨和乙二醇的混合液，將制備好柵極11的基片和不銹鋼板放入電解液中分別作為陽極和陰極，先在陽極和陰極之間加恒定的電流0. ImA/cm2,陽極和陰極之間的電壓將隨時間線性升高，當電壓達到100V，恒定100V，直至陽極和陰極之間的電流減小至約為0. 00ImA/cm2 時，將基片取出用氮氣吹干再清洗，測得氧化膜厚度為140nm ；溝道層13通過濺射的方法制備，濺射的本底真空度為10_3Pa，氬氣偏壓為為 0. 5Pa，氧氣偏壓為為0. 04Pa，功率為lW/cm2，所制備的膜的厚度為30nm，通過光刻的方法成形；源極1 和漏極14b的材料為IT0，通過濺射的方法制備，濺射的本底真空度為 l(T3Pa，氬氣偏壓為為0. 6Pa，功率為0. 5W/cm2，厚度為250nm，通過lift-off的方法形成溝道的寬度和長度分別為IOOym和IOym,寬長比為10 1。所制備的薄膜晶體管器件性能在空氣中測試。圖7是實施例5的薄膜晶體管測得的轉(zhuǎn)移特性曲線，即漏極電流與柵極電壓之間的關系。曲線的測試條件為源極電壓(Vs)為 0V，漏極電壓(Vd)恒定為5V，柵極電壓(Vg)從-IOV到IOV掃描，測試漏極電流(Id)。計算得到薄膜晶體管的載流子遷移率為0. Icm2V-1S-1,閾值電壓為2V，開關比(I。n/。ff)為107。實施例6本實施例利用SiO中同時摻入h、Gaan-Ga-Si-O)材料作為溝道層13，制備了薄膜晶體管(其結(jié)構(gòu)示意圖如圖IA所示)。其中，玻璃基板10的材料為無堿玻璃，厚度為0. 4mm ；柵極11的材料為AlxNdyU = 0. 97, y = 0. 03)，通過濺射的方法制備，濺射本底真空度優(yōu)于ι χ 10 ,氬氣氣壓為0. 6Pa,功率為lOW/cm2，厚度為300nm，通過光刻的方法成形；絕緣層12為通過陽極氧化制備，陽極氧化中使用的電解質(zhì)溶液可以是酒石酸銨和乙二醇的混合液，將制備好柵極11的基片和不銹鋼板放入電解質(zhì)溶液中分別作為陽極和陰極，先在陽極和陰極之間加恒定的電流0. ImA/cm2,陽極和陰極之間的電壓將隨時間線性升高，當電壓達到100V，恒定100V，直至陽極和陰極之間的電流減小至約為0. 00ImA/cm2 時，將基片取出用氮氣吹干再清洗，測得氧化膜厚度為140nm ；溝道層13通過濺射的方法制備，濺射的本底真空度為10_3Pa，氬氣偏壓為為 0. 5Pa，氧氣偏壓為為0. 04Pa，功率為lW/cm2，所制備的膜的厚度為30nm，通過光刻的方法成形；源極1 和漏極14b的材料為ΙΤ0，通過濺射的方法制備，濺射的本底真空度為 l(T3Pa，氬氣偏壓為為0. 6Pa，功率為0. 5W/cm2，厚度為250nm，通過lift-off的方法形成溝道的寬度和長度分別為IOOym和IOym,寬長比為10 1。所制備的薄膜晶體管器件性能在空氣中測試。圖8是實施例6的薄膜晶體管測得的轉(zhuǎn)移特性曲線，即漏極電流與柵極電壓之間的關系。曲線的測試條件為源極電壓(Vs)為 0V，漏極電壓(Vd)恒定為5V，柵極電壓(Vg)從-10V到10V掃描，測試漏極電流(Id)。計算得到薄膜晶體管的載流子遷移率為2. Icm2W1iT1,閾值電壓為4V，開關比(I。n/。ff)為109。如上所述便可較好的實施本實用新型。通過如上實施例可以看出本實用新型的基于陽極氧化絕緣層的薄膜晶體管的整個制備過程只需用一種大型設備(濺射儀)，因此其制備成本低；此外，這種薄膜晶體管的工作電壓較低(最大電壓只有10V)有助于降低器件的功耗；再來，這種薄膜晶體管使用了摻雜氧化鋅半導體材料作為溝道層，遷移率相對較
尚O 上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于陽極氧化絕緣層的薄膜晶體管，其特征在于，包括玻璃基板、柵極、單一氧化絕緣層、溝道層、源極和漏極，所述柵極位于玻璃基板之上，單一氧化絕緣層覆蓋在柵極之上，溝道層位于單一氧化絕緣層之上，源極和漏極分別覆蓋在溝道層的兩端并且相互間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述柵極的厚度為IOOnm 500nmo
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述單一氧化絕緣層的厚度為 IOOnm 300nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述溝道層的厚度為20nm IOOnm0
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述漏極和源極的厚度分別為 IOOnm 500nmo
專利摘要本實用新型公開了一種基于陽極氧化絕緣層的薄膜晶體管，其包括玻璃基板、柵極、單一氧化絕緣層、溝道層、源極和漏極的制備過程；柵極位于玻璃基板之上，單一氧化絕緣層覆蓋在柵極之上，溝道層位于絕緣層之上，源極和漏極分別覆蓋在溝道層的兩端并且相互間隔。其中單一氧化絕緣層采用陽極氧化的方法制備，溝道層的材料為摻雜氧化鋅半導體。該薄膜晶體管具有制備成本及溫度低、閾值電壓較低、載流子遷移率較高以及開關比高等優(yōu)點。
文檔編號H01L29/51GK202259307SQ201120355750
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者蘭林鋒, 彭俊彪, 曹鏞, 王磊 申請人:華南理工大學