[发明专利]一种掺镍氧化铜薄膜晶体管及制备方法

说明书

本发明公开了一种掺镍氧化铜薄膜晶体管及制备方法，本发明通过制备前驱体溶液、将前驱体溶液旋涂在重掺杂硅片上形成掺镍氧化铜薄膜、利用掩膜版在掺镍氧化铜薄膜上制备金属源及漏电极，完成背栅结构晶体管即p型薄膜晶体管的制备。本发明背栅结构晶体管的性能较氧化铜薄膜晶体管的性能有明显提升。本发明制备的掺镍氧化铜薄膜具有薄膜质量高，载流子散射降低，空穴传输能力高，空穴的散射少的优点，使薄膜与介电层以及电极的接触界面质量得以提高，从而达到提高薄膜晶体管的迁移率的目的。

技术领域

本发明涉及溶液法制备薄膜晶体管技术领域，尤其是一种掺镍氧化铜薄膜晶体管的制备方法。

背景技术

薄膜晶体管（Thin Film Transistor, TFT）是平板显示的核心器件，其每一个像素都依赖TFT进行开关和驱动。根据TFT有源层半导体材料的不同，当前主流的TFT技术分为氢化非晶硅TFT、低温多晶硅TFT和非晶氧化物TFT。其中，氧化物TFT以其迁移率较高、大面积均匀性较好、制备工艺温度较低等诸多优势被认为最有可能应用于下一代平板显示中。

另一方面，CMOS结构是集成电路中重要的电路结构，CMOS结构是由n型和p型器件构成互补型的器件结构，因此需要研制能够满足应用需求的高性能n型和p型半导体器件。目前n型金属氧化物薄膜晶体管的制备工艺已经较为成熟，迁移率和开关比等器件性能较高。但是，以空穴作为载流子的p型金属氧化物薄膜晶体管的迁移率等参数，相对于以电子作为载流子的n型金属氧化物晶体管仍然比较低。受材料稳定性和工艺复杂度的影响，目前仍难以制备得到高质量的p型金属氧化物薄膜。为了能够实现CMOS结构在集成电路中的实际应用，需要继续研制高迁移率的p型金属氧化物薄膜晶体管。因此，研制高质量稳定的p型半导体材料有望解决这一难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种掺镍氧化铜薄膜晶体管的制备方法，本发明通过制备前驱体溶液、将前驱体溶液旋涂在重掺杂硅片上形成掺镍氧化铜薄膜、利用掩膜版在掺镍氧化铜薄膜上制备金属源及漏电极，完成背栅结构晶体管即p型薄膜晶体管的制备。本发明背栅结构晶体管的性能较氧化铜薄膜晶体管的性能有明显提升。本发明制备的掺镍氧化铜薄膜具有薄膜质量高，载流子散射降低，空穴传输能力高，空穴的散射少的优点，使薄膜与介电层以及电极的接触界面质量得以提高，从而达到提高薄膜晶体管的迁移率的目的。

实现本发明目的的具体技术方案是：

步骤1：制备掺镍氧化铜薄膜的前驱体溶液

选取丙三醇和去离子水，按体积比为1:1-4配置混合溶液，然后取硝酸镍和硝酸铜按摩尔比为1-5:999-95溶于混合溶液中，配置0.1 mol/L浓度的前驱体溶液，通过磁力搅拌6-12小时；得到掺镍氧化铜薄膜的前驱体溶液；

步骤2：制备掺镍氧化铜薄膜

选取重掺杂硅片，依次用丙酮清洗，时间为10-20分钟；用去离子水清洗，时间为10-20分钟；用乙醇清洗，时间为10-20分钟；放置于退火炉中退火处理，预热时间为10～20分钟，预热温度为400-600 ℃；

将步骤1制备的前驱体溶液旋涂在重掺杂硅片上，然后，放置于退火炉中固胶处理，温度为100-200℃；时间为2-4小时；放置于退火炉中退火处理，温度为 300-400℃；时间为0.5-1小时；制得厚度为20-60纳米的掺镍氧化铜薄膜；

步骤3：制备掺镍氧化铜薄膜晶体管

用掩膜版在掺镍氧化铜薄膜上制备金属源及漏电极，厚度为30-40纳米；制得所述掺镍氧化铜薄膜晶体管；其中：

所述选取的重掺杂硅片上附有厚度为100纳米的二氧化硅，且二氧化硅构成所述掺镍氧化铜薄膜晶体管的介电层。