[发明专利]基于阳极氧化绝缘层的薄膜晶体管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于阳极氧化绝缘层的薄膜晶体管的制备方法，本发明应用在有机发光显示、液晶显示、电子纸显示等领域，也可以用于集成电路领域。

背景技术

近年来，在平板显示尤其是在有机电致发光显示(OLED)领域，基于氧化物半导体的薄膜晶体管(TFT)越来越受到重视。目前用在平板显示的TFT的半导体沟道层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具有对光敏感、迁移率低(＜1cm²/Vs)和稳定性差等缺点；多晶硅TFT虽然具有较高的迁移率，但是由于晶界的影响导致其电学均匀性差，且多晶硅制备温度高和成本高，限制了其在平板显示中的应用；微晶硅制备难度大，晶粒控制技术难度高，不容易实现大面积规模量产。基于氧化物半导体的TFT具有载流子迁移率较高(1～100cm²/Vs)、制备温度低、对可见光透明等优点，在平板显示的TFT基板领域，有替代用传统硅工艺制备的TFT的发展趋势。

传统的硅半导体一般采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法制备，而以氧化锌(ZnO)为代表的氧化物半导体的制备方法一般采用溅射的方法，这就使得半导体沟道层、栅极、源漏电极的制备可以在同一个设备(溅射仪)中进行；然而，绝缘层大多采用二氧化硅(SiO₂)或氮化硅(SiN_x)，它们依然要使用PECVD的方法制备，使设备成本无法下降；同时PECVD的方法制备SiO₂或氮化硅SiN_x需要较高的温度(大于300摄氏度)，使得器件无法在柔性衬底上制备。因此，寻找无需PECVD、低温制备的绝缘层是降低TFT制备成本、提高其应用范围的一个方向。

阳极氧化是一种将金属放入电解质溶液中通电后在金属表面形成一层氧化层的方法，整个过程在室温下进行。阳极氧化只需要一个廉价的直流电源无需大型昂贵的PECVD设备，并且氧化液可以重复使用，所以用这种方法制备绝缘层的成本会大大降低。如果在氧化物半导体TFT中使用阳极氧化的氧化膜作为绝缘层，则可以使整个TFT制备过程在较低温度下进行，并且只需要一台溅射设备即可完成制备TFT工艺过程，这样TFT的制备成本就会大大降低。阳极氧化的阳极材料一般采用钽(Ta)或铝(Al)，但是Ta的电导率较低，较难满足大面积制备需要，而Al薄膜在退火处理过程中产生较多小丘会对器件性能造成影响，因此需要采取特殊的方法来避免这些影响。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供基于阳极氧化绝缘层的薄膜晶体管的制备方法，使用阳极氧化的方法制备单一氧化绝缘层，使整个薄膜场效应管在制备过程能在较低温度下进行，并且还能大大降低设备和材料的成本，此外还能消除由于热退火产生的小丘。

本发明目的通过如下技术方案实现：

基于阳极氧化绝缘层的薄膜晶体管的制备方法，通过如下步骤实现：

(1)栅极基片的制备

在玻璃基板上通过溅射的方法制备栅极，该栅极的厚度为100nm～500nm，通过掩模或光刻的方法图形化，得到栅极基片；

(2)单一氧化绝缘层的制备

将所制备的栅极基片放入电解质溶液中通电后在栅极表面形成一层氧化层作为单一氧化绝缘层，该单一氧化绝缘层的厚度为100nm～300nm，通过掩模或光刻的方法图形化，得到单一氧化绝缘层；

(3)沟道层的制备

在单一氧化绝缘层上面通过溅射的方法制备沟道层，该沟道层的厚度为20nm～100nm，通过掩模或光刻的方法图形化，得到沟道层；

(4)漏极和源极的制备

在沟道层上面通过溅射的方法制备漏极和源极，该漏极和源极的厚度分别为100nm～500nm，通过掩模、光刻或者剥起的方法图形化，得到漏极和源极。

上述步骤(1)在玻璃基板上通过溅射的方法制备栅极，其溅射本底真空度优于1×10^-3Pa，氩气气压为0.2Pa～2Pa，功率为0.3W/cm²～10W/cm²，厚度为100nm～500nm；所述栅极采用铝钕或铝铈合金中的任意一种，铝钕或铝铈合金含有稀土元素(Nd、Ce)，能改变热膨胀系数，在热退火过程中能够抑制小丘的生长。