一種非晶InGaZnO異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管及其制備方法
一種非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
1.本發(fā)明涉及一種非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管及其制備方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
2.薄膜晶體管(thin-film transistor，tft)在顯示、成像、人工突觸、集成電路等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。相比非晶硅tft遷移率低、關(guān)態(tài)電流高，低溫多晶硅tft成本高、均勻性差、工藝溫度較高(～500℃)因而難以柔性制備且關(guān)態(tài)電流高，非晶銦鎵鋅氧化物(a-ingazno,a-igzo)tft工藝簡(jiǎn)單、成本低、可大面積均勻成膜、關(guān)態(tài)電流低(較非晶硅、低溫多晶硅tft低1-3數(shù)量級(jí))因而靜態(tài)功耗低，因而在顯示領(lǐng)域具有極好的應(yīng)用價(jià)值。目前，a-igzo tft技術(shù)已被成功應(yīng)用在部分高端顯示器的背板驅(qū)動(dòng)中。然而，a-igzo tft還存在遷移率偏低(～10cm-2
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)和偏壓穩(wěn)定性差等問(wèn)題，從而一定程度上限制了其在高刷新率、高清(如8k)高保真度顯示器領(lǐng)域的應(yīng)用。
3.為了提高a-igzo tft的遷移率和偏壓穩(wěn)定性，近年來(lái)研究人員嘗試了多種方案，比較有效的一種方案是引入疊層溝道結(jié)構(gòu)。2018年，minuk lee等人利用溶液旋涂法在igzo溝道層與柵介質(zhì)層之間插入一層高遷移率的銦錫鋅氧(insnzno,itzo)，使tft遷移率從1.34cm-2
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(igzo tft)提升到20.24cm-2
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(itzo/igzo tft)[m.lee,j.w.jo,y.j.kim,s.choi,s.m.kwon,s.p.jeon,a.facchetti,y.h.kim,s.k.park.adv.mater.1804120(2018).]。但該器件的制備溫度較高(450℃)，限制了該技術(shù)在柔性顯示和薄膜電子領(lǐng)域的應(yīng)用。另外，中國(guó)專利文獻(xiàn)cn109585567a公開(kāi)了高性能銦鎵鋅氧(igzo)基雙層結(jié)構(gòu)薄膜晶體管及其制備方法，該器件采用濺射igzo/濺射氧化銦(in2o3)雙層溝道，降低了前溝道表面的缺陷，提高了器件遷移率。然而，上述所報(bào)導(dǎo)的利用疊層溝道提升igzo基tft遷移率的方法都是引入含in的高遷移率氧化物，in作為一種稀有貴金屬，所制備的化合物成本高，不利于低成本產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。
[0004]
中國(guó)專利文獻(xiàn)cn209747522u公開(kāi)了一種雙層金屬氧化物半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管，該器件采用溶液燃燒法制備了氧化鋅(zno)或in2o3雙層溝道，雙層溝道層之間形成的二維電子氣提升了器件遷移率(30cm-2
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)，但該器件的關(guān)態(tài)電流較高(～107)，不利于電路設(shè)計(jì)和功耗。
[0005]
因此，制備高遷移率、低關(guān)態(tài)電流的氧化物tft，在高刷新率、高清(如8k)高保真度顯示器等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
[0006]
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管；
[0007]
本發(fā)明通過(guò)引入非晶a-igzo/ga2o3異質(zhì)結(jié)，既顯著提升了器件的遷移率和偏壓穩(wěn)定性，又保證了較低的關(guān)態(tài)電流。該a-igzo/ga2o3異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管制備工藝簡(jiǎn)單、成本低、大面積均勻性好且制備溫度較低(170℃)，因而在柔性顯示與薄膜電子領(lǐng)域具備很好的應(yīng)
用價(jià)值。
[0008]
本發(fā)明還提供了上述非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管的制備方法。
[0009]
術(shù)語(yǔ)解釋：
[0010]
1、igzo，ingazno，為銦鎵鋅氧化物；
[0011]
2、ga2o3，為氧化鎵；
[0012]
3、室溫，室溫也稱為常溫或者一般溫度，一般定義為25℃。有時(shí)會(huì)設(shè)為300k(約27℃),以利于使用絕對(duì)溫度的計(jì)算。
[0013]
4、純ar，純氬氣；
[0014]
5、ald，atomic layer deposition，原子層沉積，是一種可以將物質(zhì)以單原子膜形式一層一層的鍍?cè)诨妆砻娴姆椒ā?br/>[0015]
本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0016]
一種非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管，包括由下自上依次生長(zhǎng)的柵電極、介質(zhì)層、a-igzo前溝道層、源電極和漏電極、a-ga2o3背溝道層。
[0017]
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述柵電極為ti、au、pt、al金屬以及ito、重?fù)诫ssi中的一種；所述介質(zhì)層為sio2、al2o3、hfo2中的一種；所述源電極和漏電極均為金屬電極。
[0018]
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述柵電極為p型重?fù)诫ssi。
[0019]
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述介質(zhì)層的厚度為50-300nm；所述a-igzo前溝道層的厚度為5-30nm；所述a-ga2o3背溝道層的厚度為5-50nm。
[0020]
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述介質(zhì)層的厚度為100nm；所述a-igzo前溝道層的厚度為9nm；所述a-ga2o3背溝道層的厚度為10nm。
[0021]
上述非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管的制備方法，包括：
[0022]
在襯底上生長(zhǎng)柵電極，其上加載介質(zhì)層；
[0023]
使用射頻磁控濺射法在介質(zhì)層上濺射沉積a-igzo薄膜，形成a-igzo前溝道層；
[0024]
在a-igzo前溝道層上生長(zhǎng)金屬，形成源電極和漏電極；
[0025]
使用射頻磁控濺射法濺射沉積生長(zhǎng)a-ga2o3薄膜，形成a-ga2o3背溝道層，既得。
[0026]
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，使用射頻磁控濺射法在襯底上濺射沉積a-igzo薄膜，形成a-igzo前溝道層，射頻磁控濺射中的工藝參數(shù)如下：
[0027]
靶材為igzo陶瓷靶；
[0028]
濺射功率為50-120w；
[0029]
工作氣壓為2.5-5mtorr；
[0030]
氣體流速為10-30sccm；
[0031]
襯底溫度為25-100℃；
[0032]
生長(zhǎng)氛圍為體積分?jǐn)?shù)為0-2.5％o2含量的氬氧混合氣；
[0033]
濺射時(shí)間為1分20秒-7分54秒。
[0034]
進(jìn)一步優(yōu)選的，使用射頻磁控濺射法在襯底上濺射沉積a-igzo薄膜，形成a-igzo前溝道層，射頻磁控濺射中的工藝參數(shù)如下：
[0035]
濺射功率為90w；
[0036]
工作氣壓為4.1mtorr；
[0037]
氣體流速為20sccm；
[0038]
襯底溫度為室溫；
[0039]
生長(zhǎng)氛圍為體積分?jǐn)?shù)為2％o2含量的氬氧混合氣體；
[0040]
濺射時(shí)間為2分22秒。
[0041]
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，使用射頻磁控濺射法濺射沉積生長(zhǎng)a-ga2o3薄膜，形成a-ga2o3背溝道層；射頻磁控濺射中的工藝參數(shù)如下：
[0042]
靶材為ga2o3陶瓷靶；
[0043]
濺射功率為50-120w；
[0044]
工作氣壓為2.5-5mtorr；
[0045]
氣體流速為10-30sccm；
[0046]
襯底溫度為25-300℃；
[0047]
生長(zhǎng)氛圍為純ar；
[0048]
濺射時(shí)間為2分5秒-20分30秒。
[0049]
進(jìn)一步優(yōu)選的，使用射頻磁控濺射法濺射沉積生長(zhǎng)a-ga2o3薄膜，形成a-ga2o3背溝道層；射頻磁控濺射中的工藝參數(shù)如下：
[0050]
濺射功率為90w；
[0051]
工作氣壓為4.1mtorr；
[0052]
氣體流速為20sccm；
[0053]
襯底溫度為室溫；
[0054]
濺射時(shí)間為4分6秒。
[0055]
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，形成a-ga2o3背溝道層之后執(zhí)行如下操作，包括：空氣環(huán)境下，在50-300℃條件下退火30-120分鐘。
[0056]
進(jìn)一步優(yōu)選的，形成a-ga2o3背溝道層之后執(zhí)行如下操作，包括：在170℃條件下退火60分鐘。
[0057]
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，對(duì)襯底進(jìn)行拋光并進(jìn)行清洗。
[0058]
進(jìn)一步優(yōu)選的，對(duì)襯底進(jìn)行清洗，包括：依次使用迪康清洗劑、去離子水、異丙醇、乙醇超聲清洗，吹干之后備用。
[0059]
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在a-igzo前溝道層上生長(zhǎng)金屬，形成源電極和漏電極，包括：使用電子束蒸發(fā)鍍膜的方式生長(zhǎng)20nm的ti和30nm的au，作源電極和漏電極。
[0060]
本發(fā)明的有益效果為：
[0061]
1、本發(fā)明非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管，通過(guò)引入非晶a-igzo/ga2o3異質(zhì)結(jié)，既顯著提升了器件的遷移率和穩(wěn)定性，又保證了較低的關(guān)態(tài)電流。
[0062]
2、本發(fā)明非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管，通過(guò)對(duì)能帶的分析，性能的提升主要由于在igzo/ga2o3異質(zhì)結(jié)界面處形成的聚集載流子的勢(shì)阱。
[0063]
3、本發(fā)明的非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管，減輕了對(duì)金屬in的依賴，降低制備成本。
[0064]
4、本發(fā)明的非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管，制備工藝簡(jiǎn)單、成本低、大面積均勻性好且制備溫度較低(170℃)，因而，在柔性顯示與薄膜電子領(lǐng)域具備很好的應(yīng)用價(jià)值。
附圖說(shuō)明
[0065]
圖1為本發(fā)明非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0066]
圖2為本發(fā)明方法制備的a-igzo和a-ga2o3形成異質(zhì)結(jié)后的能級(jí)圖；
[0067]
圖3為本發(fā)明方法制備的在si/sio2上濺射的igzo和ga2o3的x射線衍射(xrd)譜圖；
[0068]
圖4為本發(fā)明方法制得的a-igzo單溝道tft、a-ga2o3單溝道tft、a-igzo/ga2o3異質(zhì)結(jié)tft的轉(zhuǎn)移特性曲線；
[0069]
圖5為本發(fā)明方法制得的a-igzo單溝道tft在20v柵偏壓(vg)下持續(xù)3000s轉(zhuǎn)移特性曲線的變化。
[0070]
圖6為本發(fā)明方法制得的a-igzo/ga2o3異質(zhì)結(jié)tft在20v柵偏壓(vg)下持續(xù)3000s轉(zhuǎn)移特性曲線的變化。
[0071]
1、柵電極，2、介質(zhì)層，3、a-igzo前溝道層，4、源電極，5、漏電極，6、a-ga2o3背溝道層。
具體實(shí)施方式
[0072]
下面結(jié)合說(shuō)明書附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步限定，但不限于此。
[0073]
實(shí)施例1
[0074]
一種非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管，如圖1所示，包括由下自上依次生長(zhǎng)的柵電極1、介質(zhì)層2、a-igzo前溝道層3、源電極4、漏電極5、a-ga2o3背溝道層6。
[0075]
柵電極1為ti、au、pt、al金屬以及ito、重?fù)诫ssi中的一種；介質(zhì)層2為sio2、al2o3、hfo2中的一種；其中，sio2由熱氧化、ald制備，厚度為50-300nm；al2o3由ald制備，厚度為10-100nm；hfo2由ald制備，厚度為10-100nm。源電極4和漏電極5均為金屬電極。
[0076]
介質(zhì)層2的厚度為50-300nm；igzo前溝道層3的厚度為5-30nm；ga2o3背溝道層6的厚度為5-50nm。通過(guò)對(duì)薄膜厚度優(yōu)化，降低薄膜中雜質(zhì)散射和缺陷對(duì)電荷的捕獲，獲得最佳電學(xué)性能。每一層膜層表面粗糙度近原子級(jí)別，有利于良好異質(zhì)結(jié)的形成。
[0077]
實(shí)施例2
[0078]
根據(jù)實(shí)施例1所述的一種非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管，其區(qū)別在于：
[0079]
柵電極1為p型重?fù)诫ssi；介質(zhì)層2為sio2；介質(zhì)層2的厚度為100nm；a-igzo前溝道層3的厚度為9nm；a-ga2o3背溝道層6的厚度為10nm。
[0080]
實(shí)施例3
[0081]
實(shí)施例1或2所述的一種非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管的制備方法，包括：
[0082]
在襯底上生長(zhǎng)柵電極1，其上加載介質(zhì)層2；
[0083]
使用射頻磁控濺射法在介質(zhì)層2上濺射沉積a-igzo薄膜，形成a-igzo前溝道層3；
[0084]
在a-igzo前溝道層3上生長(zhǎng)金屬，形成源電極4和漏電極5；
[0085]
使用射頻磁控濺射法濺射沉積生長(zhǎng)a-ga2o3薄膜，形成a-ga2o3背溝道層6，既得。
[0086]
使用射頻磁控濺射法在襯底上濺射沉積a-igzo薄膜，形成a-igzo前溝道層3，射頻磁控濺射中的工藝參數(shù)如下：
[0087]
靶材為igzo陶瓷靶；
[0088]
濺射功率為50-120w；
[0089]
工作氣壓為2.5-5mtorr；
[0090]
氣體流速為10-30sccm；
[0091]
襯底溫度為25-100℃；
[0092]
生長(zhǎng)氛圍為體積分?jǐn)?shù)為0-2.5％o2含量的氬氧混合氣；
[0093]
濺射時(shí)間為1分20秒-7分54秒。
[0094]
射頻磁控濺射法可以制備與靶材組分相近、致密、均一性良好的半導(dǎo)體薄膜材料，并且可以大面積低成本沉積，有利于非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管的制備。合適的生長(zhǎng)條件有效獲得了表面平整均勻的a-igzo薄膜，易于形成良好的異質(zhì)結(jié)。
[0095]
使用射頻磁控濺射法濺射沉積生長(zhǎng)a-ga2o3薄膜，形成a-ga2o3背溝道層6；射頻磁控濺射中的工藝參數(shù)如下：
[0096]
靶材為ga2o3陶瓷靶；
[0097]
濺射功率為50-120w；
[0098]
工作氣壓為2.5-5mtorr；
[0099]
氣體流速為10-30sccm；
[0100]
襯底溫度為25-300℃；
[0101]
生長(zhǎng)氛圍為純ar；
[0102]
濺射時(shí)間為2分5秒-20分30秒。
[0103]
形成a-ga2o3背溝道層6之后執(zhí)行如下操作，包括：空氣環(huán)境下，使用加熱臺(tái)在50-300℃條件下退火30-120分鐘。
[0104]
對(duì)襯底進(jìn)行拋光并進(jìn)行清洗。
[0105]
在a-igzo前溝道層3上生長(zhǎng)金屬，形成源電極4和漏電極5，包括：使用電子束蒸發(fā)鍍膜的方式生長(zhǎng)20nm的ti和30nm的au，作源電極4和漏電極5。與igzo形成良好的歐姆接觸，作為a-igzo/ga2o3異質(zhì)結(jié)tft的源電極4、漏電極5。
[0106]
實(shí)施例4
[0107]
根據(jù)實(shí)施例3所述的一種非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管的制備方法，其區(qū)別在于：
[0108]
使用射頻磁控濺射法在襯底上濺射沉積a-igzo薄膜，形成a-igzo前溝道層3，射頻磁控濺射中的工藝參數(shù)如下：
[0109]
濺射功率為90w；
[0110]
工作氣壓為4.1mtorr；
[0111]
氣體流速為20sccm；
[0112]
襯底溫度為室溫；
[0113]
生長(zhǎng)氛圍為體積分?jǐn)?shù)為2％o2含量的氬氧混合氣體；
[0114]
濺射時(shí)間為2分22秒。
[0115]
合適的生長(zhǎng)條件有效獲得了表面平整均勻的a-igzo薄膜，易于形成良好的異質(zhì)結(jié)。
[0116]
使用射頻磁控濺射法濺射沉積生長(zhǎng)a-ga2o3薄膜，形成a-ga2o3背溝道層6；射頻磁控濺射中的工藝參數(shù)如下：
[0117]
濺射功率為90w；
[0118]
工作氣壓為4.1mtorr；
[0119]
氣體流速為20sccm；
[0120]
襯底溫度為室溫；
[0121]
濺射時(shí)間為4分6秒。
[0122]
形成a-ga2o3背溝道層6之后執(zhí)行如下操作，包括：在170℃條件下退火60分鐘。
[0123]
對(duì)襯底進(jìn)行清洗，包括：依次使用迪康清洗劑(decon)、去離子水、異丙醇、乙醇超聲清洗5分鐘，氮?dú)獯蹈芍髠溆谩?br/>[0124]
圖2為制得的a-igzo和a-ga2o3形成異質(zhì)結(jié)后的能級(jí)圖。由于a-igzo的費(fèi)米能級(jí)ef，
igzo
比a-ga2o3的費(fèi)米能級(jí)ef，
ga2o3
低，a-igzo的導(dǎo)帶底ec，
igzo
比a-ga2o3的導(dǎo)帶底ec，
ga2o3
低。當(dāng)a-igzo/ga2o3異質(zhì)結(jié)形成時(shí)，為了保持熱平衡，電子從a-ga2o3轉(zhuǎn)移到a-igzo，導(dǎo)致費(fèi)米能級(jí)ef對(duì)齊，使得a-igzo界面處的能帶向下彎曲，a-ga2o3能帶向上彎曲。由于能帶的彎曲，電子被限制在a-igzo/ga2o3界面a-igzo一側(cè)的勢(shì)阱中，形成準(zhǔn)二維電子氣。電子的帶狀傳輸可消除輸運(yùn)過(guò)程中離子雜質(zhì)對(duì)電子的散射效應(yīng)，提高器件遷移率。因此，a-igzo異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管克服了現(xiàn)有a-igzo tft遷移率低的缺陷，為實(shí)現(xiàn)高性能、大面積薄膜晶體管提供了一種可靠的途徑。
[0125]
圖3為制得的在si/sio2上濺射的igzo、ga2o3的x射線衍射(xrd)譜圖，其中，igzo和ga2o3的xrd曲線中，除了si/sio2的衍射峰，沒(méi)出現(xiàn)其他峰，說(shuō)明igzo和ga2o3為非晶。
[0126]
圖4為制得的a-igzo單溝道tft、a-ga2o3單溝道tft和a-igzo/ga2o3異質(zhì)結(jié)tft的轉(zhuǎn)移特性曲線，其中，id為源漏電流，vg為柵電壓，vd為源漏電壓。未退火的a-igzo/ga2o3異質(zhì)結(jié)tft遷移率為22.2cm
2 v-1
s-1
、開(kāi)態(tài)電流為0.97μa μm-1
，比a-igzo單溝道tft和a-ga2o3單溝道tft高出7個(gè)數(shù)量級(jí)。退火后的a-igzo/ga2o3異質(zhì)結(jié)tft遷移率為15.8cm
2 v-1
s-1
、開(kāi)態(tài)電流為0.21μa μm-1
、開(kāi)關(guān)電流比為1.2
×
107。
[0127]
圖5為制得的a-igzo(19nm)tft在20v柵偏壓(vg)下持續(xù)3000s轉(zhuǎn)移特性曲線的變化，閾值電壓(v
th
)正偏移為2.8v。
[0128]
圖6為制得的a-igzo/ga2o3異質(zhì)結(jié)tft在20v柵偏壓(vg)下持續(xù)3000s轉(zhuǎn)移特性曲線的變化，閾值電壓(v
th
)正偏移為1.9v。
[0129]
從圖5和圖6的閾值電壓偏移對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)，a-ga2o3通過(guò)懸掛鍵補(bǔ)償和隔離環(huán)境水分和氧氣，可以鈍化a-igzo后溝道表面，使得偏壓穩(wěn)定性增加。
[0130]
對(duì)磁控濺射a-igzo與a-ga2o3電學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)、分析和表征；
[0131]
用agilent b2902a半導(dǎo)體分析儀對(duì)非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管進(jìn)行電學(xué)性能測(cè)試。
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表1為制得的非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管的基本性能參數(shù)。
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表1
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技術(shù)特征：
1.一種非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管，其特征在于，包括由下自上依次生長(zhǎng)的柵電極、介質(zhì)層、a-igzo前溝道層、源電極和漏電極、a-ga2o3背溝道層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管，其特征在于，所述柵電極為ti、au、pt、al金屬以及ito、重?fù)诫ssi中的一種；所述介質(zhì)層為sio2、al2o3、hfo2中的一種；所述源電極和漏電極均為金屬電極；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述柵電極為p型重?fù)诫ssi。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管，其特征在于，所述介質(zhì)層的厚度為50-300nm；所述a-igzo前溝道層的厚度為5-30nm；所述a-ga2o3背溝道層的厚度為5-50nm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管，其特征在于，所述介質(zhì)層的厚度為100nm；所述a-igzo前溝道層的厚度為9nm；所述a-ga2o3背溝道層的厚度為10nm。5.權(quán)利要求1-4任一所述的非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，包括：在襯底上生長(zhǎng)柵電極，其上加載介質(zhì)層；使用射頻磁控濺射法在介質(zhì)層上濺射沉積a-igzo薄膜，形成a-igzo前溝道層；在igzo前溝道層上生長(zhǎng)金屬，形成源電極和漏電極；使用射頻磁控濺射法濺射沉積生長(zhǎng)a-ga2o3薄膜，形成a-ga2o3背溝道層，既得。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，使用射頻磁控濺射法在襯底上濺射沉積a-igzo薄膜，形成a-igzo前溝道層，射頻磁控濺射中的工藝參數(shù)如下：靶材為igzo陶瓷靶；濺射功率為50-120w；工作氣壓為2.5-5mtorr；氣體流速為10-30sccm；襯底溫度為25-100℃；生長(zhǎng)氛圍為體積分?jǐn)?shù)為0-2.5％o2含量的氬氧混合氣；濺射時(shí)間為1分20秒-7分54秒；進(jìn)一步優(yōu)選的，使用射頻磁控濺射法在襯底上濺射沉積a-igzo薄膜，形成a-igzo前溝道層，射頻磁控濺射中的工藝參數(shù)如下：濺射功率為90w；工作氣壓為4.1mtorr；氣體流速為20sccm；襯底溫度為室溫；生長(zhǎng)氛圍為體積分?jǐn)?shù)為2％o2含量的氬氧混合氣體；濺射時(shí)間為2分22秒。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，使用射頻磁控濺射法濺射沉積生長(zhǎng)a-ga2o3薄膜，形成a-ga2o3背溝道層；射頻磁控濺射中的工藝參數(shù)如下：靶材為ga2o3陶瓷靶；
濺射功率為50-120w；工作氣壓為2.5-5mtorr；氣體流速為10-30sccm；襯底溫度為25-300℃；生長(zhǎng)氛圍為純ar；濺射時(shí)間為2分5秒-20分30秒；進(jìn)一步優(yōu)選的，使用射頻磁控濺射法濺射沉積生長(zhǎng)a-ga2o3薄膜，形成a-ga2o3背溝道層；射頻磁控濺射中的工藝參數(shù)如下：濺射功率為90w；工作氣壓為4.1mtorr；氣體流速為20sccm；襯底溫度為室溫；濺射時(shí)間為4分6秒。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，形成a-ga2o3背溝道層之后執(zhí)行如下操作，包括：空氣環(huán)境下，在50-300℃條件下退火30-120分鐘。進(jìn)一步優(yōu)選的，形成a-ga2o3背溝道層之后執(zhí)行如下操作，包括：在170℃條件下退火60分鐘。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，對(duì)襯底進(jìn)行拋光并進(jìn)行清洗。進(jìn)一步優(yōu)選的，對(duì)襯底進(jìn)行清洗，包括：依次使用迪康清洗劑、去離子水、異丙醇、乙醇超聲清洗，吹干之后備用。10.根據(jù)權(quán)利要求5-9任一所述的非晶ingazno異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，在a-igzo前溝道層上生長(zhǎng)金屬，形成源電極和漏電極，包括：使用電子束蒸發(fā)鍍膜的方式生長(zhǎng)20nm的ti和30nm的au，作源電極和漏電極。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種非晶InGaZnO異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管及其制備方法，包括由下自上依次生長(zhǎng)的柵電極、介質(zhì)層、InGaZnO前溝道層、源電極、漏電極、Ga2O3背溝道層。本發(fā)明通過(guò)引入非晶IGZO/Ga2O3異質(zhì)結(jié)，既顯著提升了器件的遷移率和偏壓穩(wěn)定性，又保證了較低的關(guān)態(tài)電流。該非晶InGaZnO異質(zhì)結(jié)薄膜晶體管制備工藝簡(jiǎn)單、成本低、大面積均勻性好且制備溫度較低(170℃)，因而在柔性顯示與薄膜電子領(lǐng)域具備很好的應(yīng)用價(jià)值。價(jià)值。價(jià)值。
