專利名稱：底柵結(jié)構(gòu)的單掩模自組裝ito薄膜晶體管的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬氧化物TFT的制備工藝，特別是全室溫下制備底柵結(jié)構(gòu)的單掩模自組裝低壓雙電層ITO透明薄膜晶體管的工藝。
背景技術(shù)：
近幾年來(lái)，越來(lái)越多的小組對(duì)全室溫下制備的TFT有著很大的興趣。自從2005年，F(xiàn)ortunato等人在全室溫條件下制備出性能很好的TTFT器件,其飽和遷移率達(dá)到27cm2 /Vs,閾值電壓為19V，開關(guān)比大于105，全室溫條件下制備的器件，性能已經(jīng)比較理想，閾值電壓有待于優(yōu)化。對(duì)于改善器件的性能，采用非晶氧化物作為溝道層也是一種方法。由于非晶態(tài)的 薄膜比多晶態(tài)的薄膜少了晶界的散射，從而可以提高溝道層的載流子遷移率。Hsieh等人通過(guò)減小ITO薄膜的厚度(從60nm到IOnm)，使其從多晶態(tài)變?yōu)闉榉蔷B(tài)。同時(shí)采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法，沉積了 50nm的SiNx薄膜作為柵介質(zhì)層，磁控濺射ITO作為柵和源、漏電極，且制備了頂柵和底柵兩種結(jié)構(gòu)的TFT。頂柵結(jié)構(gòu)的TFT性能很好，其遷移率和開關(guān)比分別達(dá)到了 25cm2 / Vs和107且TTFT在可見光波長(zhǎng)范圍的透光率均大于80%。Song等報(bào)道了全室溫下采用全射頻磁控濺射工藝制備的非晶銦鋅氧化物(a-1Z0)TTFTo采用射頻磁控濺射法制備IZO溝道層、IZO柵以及源、漏電極，通過(guò)調(diào)節(jié)氧壓來(lái)控制IZO的電阻率。柵介質(zhì)為IOOnm的ΑΙΟχ，也是由射頻濺射方法制備的。器件的閾值電壓，開關(guān)比和飽和遷移率分別達(dá)到了1.1V，106和O. 53cm2 / Vs并且器件的透光率在可見光范圍達(dá)到了 80%。除了以上描述的比較有代表性的結(jié)果外，還有不少關(guān)于化學(xué)鍍膜方法和噴墨打印方法制作的TFT以及納米線溝道TFT的報(bào)道，不過(guò)由于這些器件的場(chǎng)效應(yīng)遷移率普遍不高或者不適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，這里就沒(méi)有做過(guò)多的研究。從TFT的發(fā)展歷程中我們可以看到，不同溝道材料，柵絕緣層材料，不同結(jié)構(gòu)以及不同的制備工藝等多種多樣的TFT，最終人們都在尋找性能最佳且易于產(chǎn)業(yè)化的TFT，其中金屬氧化物TFT在未來(lái)的應(yīng)用前景最廣闊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管的制備工藝，特別是底柵結(jié)構(gòu)的單掩模自組裝低壓雙電層ITO透明薄膜晶體管的制備工藝，包括清潔襯底步驟；制備柵極步驟，分別用丙酮和乙醇進(jìn)行超聲波清洗10分鐘，除去硅片上的有機(jī)物和油跡，再用去離子水把殘留在硅片上的丙酮和乙醇清洗掉，最后在80°C干燥箱內(nèi)烘干；制備絕緣層步驟，把處理好的硅片放入PECVD的真空室內(nèi)，用機(jī)械泵和羅茨泵把真空室的氣壓抽至IOPa以下，通入的反應(yīng)氣體為氧氣和硅烷，同時(shí)通入惰性氣體氬氣作為保護(hù)氣體以及電離氣體；溝道和源漏極制備過(guò)程，用制備電極的掩模板罩在Si02 / ITO /玻璃襯底上，掩模板與襯底之間的距離為50 μ m,把罩好掩模板的襯底放在磁控濺射室，采用射頻磁控濺射法在純氬氣的條件下完成的，濺射時(shí)的本底真空為3X 10-3Pa，工作氣壓為O. 55pa，濺射功率為100W，濺射時(shí)間為10分鐘，濺射出來(lái)的ITO顆粒在溝道處的掩模板邊緣形成衍射，從而沉積在溝道的區(qū)域，形成了比源、漏電極薄的且有弧形的溝道。上述制備絕緣層步驟、溝道和源、漏極的制備步驟均在室溫下進(jìn)行。上述絕緣層步驟中，其中硅烷和氧氣的比例為5:18seem,沉積的總氣壓和時(shí)間分別為25pa和I小時(shí)，射頻功率為150W。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具有底柵結(jié)構(gòu)的低壓ITO透明薄膜晶體管的制備工藝，包括清潔襯底步驟；
制備柵極步驟，分別用丙酮和乙醇進(jìn)行超聲波清洗10分鐘，除去硅片上的有機(jī)物和油跡，再用去離子水把殘留在硅片上的丙酮和乙醇清洗掉，最后在80°C干燥箱內(nèi)烘干。本發(fā)明中所用的硅片為導(dǎo)電性較好的，可以做為柵極使用的。制備絕緣層步驟，把處理好的硅片放入PECVD的真空室內(nèi)，用機(jī)械泵和羅茨泵把真空室的氣壓抽至IOPa以下，通入的反應(yīng)氣體為氧氣和硅烷，同時(shí)通入惰性氣體氬氣作為保護(hù)氣體以及電離氣體。其中硅烷和氧氣的比例為5 :18seem(體積流量單位，標(biāo)況毫升每分)，沉積的總氣壓和時(shí)間分別為25pa和I小時(shí)，射頻功率為150W。這個(gè)過(guò)程中是在室溫情況下完成的，實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后可以取出被沉積了介孔Si02的樣品。溝道和源漏極制備過(guò)程，用制備電極的掩模板罩在Si02 / ITO /玻璃襯底上，掩模板與襯底之間的距離為50 μ m,把罩好掩模板的襯底放在磁控濺射室，采用射頻磁控濺射法在純氬氣的條件下完成的，濺射時(shí)的本底真空為3X 10-3Pa，工作氣壓為O. 55pa，濺射功率為100W，濺射時(shí)間為10分鐘，濺射出來(lái)的ITO顆粒在溝道處的掩模板邊緣形成衍射，從而沉積在溝道的區(qū)域，形成了比源、漏電極薄的且有弧形的溝道。以上過(guò)程單掩模法同時(shí)完成了溝道與源、漏電極的制備。掩模板中間擋板尺寸為長(zhǎng)度(L)為80 μ m，寬度(W)為1mm。此過(guò)程也是在室溫下進(jìn)行的，結(jié)束之后單掩模自組裝ITO共面同質(zhì)結(jié)薄膜晶體管就完成了。在本發(fā)明中，ITO溝道與ITO源、漏電極同時(shí)沉積的，但是由于厚度的不同，其遷移率和載流子濃度也發(fā)生了相應(yīng)的變化。在同一條件下沉積的ITO薄膜，其厚度越大，導(dǎo)電性就越好，載流子濃度只會(huì)有少許的變化。采用SiH4和02作為柵介質(zhì)Si02的反應(yīng)氣體，沉積出富含質(zhì)子的Si02介孔狀薄膜，為雙電層的形成提供了有利的條件。同樣，由于雙電層的存在，器件的工作電壓在1. 5V以下。單掩模自組裝法制備的ITO TTFT的性能非常的優(yōu)越，開關(guān)比能達(dá)到4X106，亞閾值擺幅為O. 12V / dec。
權(quán)利要求
1.一種底柵結(jié)構(gòu)的低壓ITO透明薄膜晶體管的制備工藝，其特征在于，包括 清潔襯底步驟； 制備柵極步驟，分別用丙酮和乙醇進(jìn)行超聲波清洗10分鐘，除去硅片上的有機(jī)物和油跡，再用去離子水把殘留在硅片上的丙酮和乙醇清洗掉，最后在80°c干燥箱內(nèi)烘干； 制備絕緣層步驟，把處理好的硅片放入PECVD的真空室內(nèi)，用機(jī)械泵和羅茨泵把真空室的氣壓抽至IOPa以下，通入的反應(yīng)氣體為氧氣和硅烷，同時(shí)通入惰性氣體氬氣作為保護(hù)氣體以及電離氣體； ITO溝道層的沉積步驟，在沉積好介孔Si02的襯底上，采用射頻磁控濺射沉積ITO溝道層，濺射時(shí)的本底真空為3X10-3Pa，極限真空為lX10-5Pa，濺射氣體為氧氣和氬氣的混合氣體，其中02的流量占總氣流的6%至10%，工作氣壓為O. 5pa，濺射功率為100W ； 源、漏極的制備步驟，用掩模法，采用射頻磁控濺射沉積完成的，濺射時(shí)的本底真空為3X10-3Pa，極限濺射氣體為氬氣，工作氣壓為O. 5pa，濺射功率為100W。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制備工藝，其特征在于，上述制備絕緣層步驟、ITO溝道層的沉積步驟以及源、漏極的制備步驟均在室溫下進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制備工藝，其特征在于，上述絕緣層步驟中，其中硅烷和氧氣的比例為5:18seem，沉積的總氣壓和時(shí)間分別為25pa和I小時(shí)，射頻功率為150W。
全文摘要
一種底柵結(jié)構(gòu)的單掩模自組裝低壓ITO透明薄膜晶體管的制備工藝，包括清潔襯底步驟；制備柵極步驟；制備絕緣層步驟；ITO溝道層和源、漏極的制備步驟。上述制備絕緣層步驟、ITO溝道層和源、漏極的制備步驟均在室溫下進(jìn)行。
文檔編號(hào)H01L21/336GK103021866SQ20121055635
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者郭琳 申請(qǐng)人:青島意捷通信技術(shù)有限公司