[发明专利]一种金属氧化物叠层场效应材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种金属氧化物叠层场效应材料的制备方法，采用真空气相沉积法在衬底上依次沉积第一金属氧化物、芯层金属和第二金属氧化物，所述第一金属氧化物和芯层金属发生氧化还原反应，在衬底上形成第一表层和芯层前驱体，所述芯层前驱体和第二金属氧化物发生氧化还原反应，形成芯层和第二表层；所述芯层中金属氧化物的带隙≥3eV，所述第一表层和第二表层中金属氧化物的带隙独立地≤3eV，所述芯层中金属氧化物的带隙与所述第一表层中金属氧化物的带隙的差值≥1eV。本发明提供的制备方法操作简单、生产成本低、成膜性好，产品具有高的载流子迁移率。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，尤其涉及一种金属氧化物叠层场效应材料的制备方法。

背景技术

集成电路的发展水平已成为一个国家工业发展水平的标志。目前集成电路使用较广泛的半导体材料为氢化非晶硅材料(a-Si:H)，但其场效应迁移率较低(约0.5～1.0cm²/V·s)、透光率较差、载流子密度较低、机械柔韧性不太理想，不易用来制备高性能、柔性主动式矩阵液晶显示器(AMLCD)和主动矩阵有机发光二极体(AMOLED)等主流显示器及柔性集成电路。

随着集成电路的迅速发展，金属氧化物场效应材料因制备工艺相对其他材料更加简单、成本更加低廉、成膜均匀、可实现高性能、高集成度，且可以制备透明集成电路和柔性集成电路等优势，广泛应用于电子工业。但是，目前金属氧化物场效应材料载流子迁移率仍较低，不足10cm²/V·s；而为了提高金属氧化物场效应材料的载流子迁移率，需要将其制作成具有较高成本的晶相结构，甚至需要晶相结构的衬底。

金属氧化物场效应材料作为一种薄膜材料，在微电子工艺中的制备方法主要有物理气相沉积法(PhysicalVaporDeposition，PVD)、化学气相沉积法(Chemical VaporDeposition，CVD)、外延生长法(Epitaxy)以及电化学沉积法(Electrochemistry，ECD)等方法。其中，物理气相沉积法因厚度易控制、反应机理简单、成膜速度快、效率高等优点，成为制备薄膜的一种最常用的方法。物理气相沉积法主要有溅射镀膜、离子镀、真空蒸镀等几种方法。溅射镀膜是在低气压下，利用气体放电等离子体中产生一定能量的粒子(离子或中性原子、分子)轰击固体表面，使固体近表面的原子或分子获得足够大的能量而最终逸出固体表面，可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多种薄膜材料；但是设备复杂、需要高压装置或者磁控控制单元，靶材需要精制，而且利用率低，易受杂质影响。离子镀是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质离化，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时，把蒸发物或其反应物蒸镀在基片上；但是需要引入气体放电，装置及操作均较复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属氧化物叠层场效应材料的制备方法。本发明提供的制备方法操作简单、生产成本低、成膜性好，制备得到的金属氧化物叠层场效应材料具有高的载流子迁移率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种金属氧化物叠层场效应材料的制备方法，包括以下步骤：

采用真空气相沉积法在衬底上依次沉积第一金属氧化物、芯层金属和第二金属氧化物，所述第一金属氧化物和芯层金属发生氧化还原反应，在衬底上形成第一表层和芯层前驱体，所述芯层前驱体和第二金属氧化物发生氧化还原反应，形成芯层和第二表层；

其中，所述芯层中金属氧化物的带隙≥3eV，所述第一表层和第二表层中金属氧化物的带隙独立地≤3eV，所述芯层中金属氧化物的带隙与所述第一表层中金属氧化物的带隙的差值≥1eV。