[实用新型]一种双层金属氧化物半导体异质结薄膜晶体管

说明书

本实用新型公开了一种双层金属氧化物半导体异质结薄膜晶体管，包括绝缘衬底，栅电极，栅极绝缘层，双层金属氧化物半导体异质结，源电极和漏电极；绝缘衬底上依次设置有栅电极，栅极绝缘层，双层金属氧化物半导体异质结；双层金属氧化物半导体异质结顶层上设置有源电极和漏电极；双层金属氧化物半导体异质结包括第一层金属氧化物半导体层和第二层金属氧化物半导体层。本实用新型是成本低廉，工艺简单，安全环保的薄膜晶体管。

技术领域

本实用新型涉及微电子器件技术领域，具体涉及一种溶液燃烧法双层金属氧化物半导体异质结薄膜晶体管。

背景技术

近年来，金属氧化物半导体薄膜晶体管（MOTFT）因其在平板显示，柔性电子，传感器等方面的潜力受到了国内外广泛的关注与研究。然而传统金属氧化物薄膜晶体管主要由脉冲激光沉积，原子层沉积，磁控溅射等高真空方法制备，成本高，制备工艺复杂且无法运用于大面积生产。溶液法制备的金属氧化物薄膜晶体管由于具有较低的生产成本，制备工艺简单不依赖高真空设备，较高的电学性能等优点，因此成为了近年来国内外薄膜晶体管领域的研究热点。但是溶液法制备金属氧化物薄膜晶体管也面临着以下障碍：（a）传统工艺中常使用SiO₂作为绝缘层材料，导致工作电压通常都在10V以上。较高的工作电压提高了其器件功耗，限制了更为广泛的应用领域。（b）为了形成功能性半导体层，制备工艺中需要较高的退火温度（>400℃），能耗较高且使其无法运用到Pi，PET等柔性衬底上。

实用新型内容

本实用新型目的是：提供一种成本低廉，工艺简单，安全环保的溶液燃烧法制备双层金属氧化物半导体异质结薄膜晶体管。

本实用新型的技术方案是：一种双层金属氧化物半导体异质结薄膜晶体管，包括绝缘衬底，栅电极，栅极绝缘层，双层金属氧化物半导体异质结，源电极和漏电极；所述绝缘衬底位于最底层，所述绝缘衬底之上自下而上依次设置有栅电极，栅极绝缘层，双层金属氧化物半导体异质结；所述双层金属氧化物半导体异质结顶层上设置有源电极和漏电极；所述双层金属氧化物半导体异质结包括采用溶液燃烧法在栅极绝缘层上形成的第一层金属氧化物半导体层和采用溶液燃烧法在第一层金属氧化物半导体层上形成的第二层金属氧化物半导体层；所述第一层金属氧化物半导体层与第二层金属氧化物半导体层之间形成了二维电子气。

优选的，所述第一层金属氧化物半导体层与第二层金属氧化物半导体层为溶液燃烧法制备的碱金属参杂ZnO金属氧化物半导体层或In₂O₃金属氧化物半导体层。

优选的，所述栅极绝缘层为溶液燃烧法制备的氧化镓，氧化铪，氧化铝或氧化钪栅极绝缘层。

优选的，采用喷墨印刷，光刻，丝网印刷或者使用一定图案的掩膜进行热蒸度或电子束蒸镀的方法在绝缘衬底的上表面上形成栅电极；采用丝网印刷，光刻，喷墨印刷或者使用一定图案的掩膜进行热蒸度或电子束蒸镀的方法在双层金属氧化物半导体异质结上分别形成源电极和漏电极。

一种双层金属氧化物半导体异质结薄膜晶体管的制备方法，具体步骤包括：

a）绝缘衬底的清洗处理: 先用丙酮超声清洗柔性衬底1-30min，再用乙醇超声清洗柔性衬底1-30min，最后去离子水冲洗，氮气吹干；

b）制备栅电极：采用喷墨印刷，光刻，丝网印刷或者使用一定图案的掩膜进行热蒸度或电子束蒸镀的方法在绝缘衬底的上表面上形成栅电极；

c）表面处理：将栅电极与绝缘衬底进行0.1-1小时的表面清水处理， 处理方式为深紫外光,紫外臭氧，氧等离子或空气等离子表面清水处理中的一种；