[发明专利]一种非晶薄膜晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属氧化物薄膜晶体管(Metal oxide thin film transistor，MOTFT)及其制备方法。

背景技术

当前，具有制备成本低、电学性能优良和透明等优点的MOTFT，极有可能成为新一代的主流TFT技术，将在有源平板显示(Active-matrix flat panel display，AM-FPD)领域得到大量的应用。但MOTFT的缺点是易吸收或脱附O、H和H₂O有关的分子，这些因素改变透明氧化物半导体(Transparent oxide semiconductor，TOS)的电子浓度(N_e)而影响TFT的稳定性。MOTFT的电致偏应力(Electrical bias stress，EBS)稳定性和p-Si TFT相比还有差距。研究认为HfInZnO-TFT及ZrInZnO-TFT的EBS稳定性远远高于a-IGZO TFT，但各元素对稳定性影响的物理机制缺乏深入的分析。这是当前a-IGZO TFT产业化研究的焦点。因为，如有源有机发光二极管(Active matrix organic light emitting diode，AM-OLED)对TFT的稳定性要求非常高，如TFT的V_th变化±0.1V将使OLED亮度变化16％。

其次，MOTFT对紫外(UV)光的稳定性差。TOS的带隙(E_g)～3eV，a-Si的E_g～1.78eV。因此，尽管MOTFT比a-Si TFT光稳定，但TOS仍易吸收光子能量大于3.4eV(波长λ＜365nm)的UV光，由此产生的光电子束缚在有源层/绝缘层界面，使TFT的栅滞后电压和I_off明显提高。TFT及显示器件在制备过程中常需UV光刻工艺。因此，MOTFT的UV光稳定性待进一步提高。

当前液晶显示(Liquid crystal display，LCD)面板发展的特点是玻璃基板尺寸每2.5年增加一倍。随着基板尺寸的增加，要求显示分辨率提高。当显示像素数大于10M时，则要求TFT μ＞10cm²/(V.s)。3D显示是目前AM-FPD领域的一个热点。3D显像原理是要让左眼及右眼在同样的帧传输时间(T)内，同时看到不同角度的不同影像讯号。因此，相比于一般2D显像时(左右眼看到的是相同讯号)的操作，3D显像给出讯号的频率要更高，才可以在同一T内传递供左眼及右眼看的不同的讯号。帧频率f和T之间满足：

f＝1/T，T∝1V=1nqμ,]]>

式中V为电子传输速度，n为材料中的电子浓度，q＝1.6×10^-19K，μ为TFT迁移率。可见，帧频率f若要越高，则μ就要越大。对于f＜1kHz，要求TFT：1cm²/(V.s)＜μ＜10cm²/(V.s)；当1kHz＜f＜100kHz，则要求10cm²/(V.s)＜μ＜100cm²/(V.s)；当100kHz＜f＜1MHz，则要求100cm²/(V.s)＜μ＜1000cm²/(V.s)。

近年来，AM-OLED已成为海内外非常热门的新兴FPD产业，被喻为下一代的“明星”FPD技术。AM-OLED的像素是通过电流注入才发光，因此要求驱动TFT具有高μ和提供高电流才能提高像素的发光亮度。如OLED一般要求10-100mA.cm^-2范围的电流来驱动显示，对于100μm×100μm尺寸的像素，要求1-10μA的驱动电流。因此要求TFT的μ＞1cm²/(V.s)。

但当前MOTFT的性能仅为：μ～10cm²/(V.s)，这远不能满足AM-FPD发展的要求。因此研制具有高μ的MOTFT对于未来AM-FPD的应用意义重大。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种薄膜晶体管及其制备方法，具有更好的EBS稳定性。