本發(fā)明屬于半導(dǎo)體及微電子器件領(lǐng)域，特別涉及一種制備高遷移率氧化銦薄膜晶體管的低溫溶液方法，氧化銦薄膜晶體管在信息電子領(lǐng)域有重要應(yīng)用前景。

背景技術(shù)：

進(jìn)入二十一世紀(jì)后，顯示器件已經(jīng)成為人們獲取信息、進(jìn)行信息交換的主要終端設(shè)備，薄膜晶體管（Thin Film Transistor）作為有源驅(qū)動(dòng)技術(shù)的關(guān)鍵器件對(duì)顯示設(shè)備的整體性能有著舉足輕重的影響。到目前為止，發(fā)展最為成熟的是非晶硅薄膜晶體管及多晶硅薄膜晶體管。然而非晶硅晶體管的缺點(diǎn)是載流子遷移率低(<1cm²/Vs)，難以滿足有機(jī)發(fā)光二極管電流驅(qū)動(dòng)的要求，同時(shí) a-Si:H晶體管易受光照影響，使得工作穩(wěn)定性較差；多晶硅 晶體管生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，成本較高，同時(shí)受激光晶化工藝的限制，大尺寸化比較困難。經(jīng)過多年研究，硅基晶體管的缺點(diǎn)難以得到改善，而以非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體作為溝道層的薄膜晶體管得到了快速發(fā)展，非晶態(tài)氧化物晶體管的優(yōu)點(diǎn)在于：載流子遷移率較高，器件綜合性能優(yōu)異，制備工藝成熟，上述優(yōu)點(diǎn)使其具有很大的應(yīng)用價(jià)值。

2004 年，東京工業(yè)大學(xué)的 Hosono 小組在著名學(xué)術(shù)期刊《Nature》上發(fā)表了非晶銦鎵鋅氧薄膜晶體管。該銦鎵鋅氧晶體管的載流子遷移率為 10 cm²/Vs，開關(guān)電流比達(dá)到了 10⁶。自此，以非晶銦鎵鋅氧為主的多元非晶態(tài)氧化物引起了科研人員的廣泛關(guān)注。因此研究高性能的氧化銦基薄膜晶體管具有極其重要的意義。

目前制備氧化銦基薄膜晶體管的方法多種多樣，主要包括氣相法和液相法兩大類。例如，磁控濺射、電子束蒸發(fā)、原子層沉積及化學(xué)氣相沉積等方法都被用來制備氧化銦基薄膜晶體管。然而，這些氣相方法通常需要真空環(huán)境，增加了設(shè)備的復(fù)雜，提高了成本。近年來，液相方法日益引起了廣泛的關(guān)注，得到了迅速的發(fā)展，例如溶膠-凝膠法、噴霧熱解法等。近年來發(fā)展的液相法合成氧化銦基薄膜晶體管的研究報(bào)道有許多。例如，公開號(hào)為CN103779425B的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種銦鎵鋅氧化物半導(dǎo)體薄膜和銦鎵鋅薄膜晶體管的制備方法，包括a）制備乙酰丙酮鎵的乙醇溶液、乙酰丙酮鋅水合物的乙醇溶液和乙酰丙酮銦的四氫呋喃溶液；b）將三種溶液進(jìn)行混合并攪拌均勻，制得銦鎵鋅氧化物的前驅(qū)體溶液；c）將前驅(qū)體溶液沉積在基板材料上并進(jìn)行退火處理，制得銦鎵鋅氧化物半導(dǎo)體薄膜。由上述發(fā)明專利可以看出，雖然液相法可以制備較高性能的氧化銦基薄膜晶體管，但液相法通常需要高溫（高于400℃）退火，才能促使前驅(qū)體薄膜分解并致密化，形成致密的氧化銦基薄膜。因此，尋找一種新的低溫液相制備技術(shù)，對(duì)于氧化銦薄膜晶體管在各種領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用是極為重要和迫切的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種制備高遷移率氧化銦薄膜晶體管的低溫溶液方法，實(shí)現(xiàn)氧化銦薄膜晶體管的簡(jiǎn)易高效制備，更易于大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)主要在于：發(fā)展了新的低溫光波方法制備高遷移率氧化銦薄膜晶體管。

本發(fā)明的技術(shù)方案，具體包括以下步驟：

(1) 制備氧化銦前驅(qū)體溶液：稱取可溶性的銦鹽，量取溶劑，配置濃度為0.01-0.5摩爾/升的氧化銦前驅(qū)體溶液，經(jīng)過0.1-3小時(shí)的磁力攪拌和超聲分散形成澄清透明的氧化銦前驅(qū)體溶液；

(2) 制備氧化銦薄膜：將氧化銦前驅(qū)體溶液涂覆到預(yù)先涂有介電層/柵極薄膜的襯底上形成氧化銦前驅(qū)體薄膜，進(jìn)行50-150 ℃的預(yù)熱處理，然后經(jīng)過一定功率、時(shí)間和溫度的光波退火，根據(jù)氧化銦薄膜的厚度要求可多次涂覆前驅(qū)體氧化銦溶液并退火處理，即得到氧化銦透明半導(dǎo)體薄膜。

(3) 制備氧化銦薄膜晶體管：在氧化銦透明半導(dǎo)體薄膜上沉積源漏電極，即得到氧化銦薄膜晶體管。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述的可溶性的銦鹽為硝酸銦、氯化銦、硫酸銦或乙酸銦中的一種或兩種以上。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述的溶劑為乙二醇甲醚、乙醇、水、乙二醇或二甲基甲酰胺中的一種或兩種以上。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述涂覆方法為旋轉(zhuǎn)涂覆法、滴涂法、浸涂法、噴霧法或噴墨打印法。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述介電層為氧化硅、氧化鋯、氧化鉿、氧化鋁、氧化釔或氧化鑭中的一種或兩種以上。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述的柵極薄膜為鋁、銅、銀、鉬、氧化銦錫或金薄膜中的一種或兩種以上。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述的光波的生成儀器為用作廚具的光波爐或具有鹵素?zé)艄艿募訜醿x器。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述的光波退火的功率為100-900 W。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述的光波退火的時(shí)間為5-120分鐘。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述的光波退火過程中的溫度為100-300 ℃。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述的源漏電極為鋁、銅、銀、鉬、氧化銦錫或金薄膜中的一種或兩種以上。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單容易操作，原料廉價(jià)易得，所制備的氧化銦薄膜晶體管性能高。通過本發(fā)明的工藝可以避免通常的高溫溶液工藝、工藝周期長(zhǎng)或昂貴設(shè)備等，成本低，適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

附圖1為實(shí)施例之一的氧化銦薄膜晶體管的器件結(jié)構(gòu)圖；

附圖2是實(shí)施例之一的氧化銦薄膜晶體管的的轉(zhuǎn)移特性曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1：

稱取1.106 g氯化銦，量取10毫升乙二醇甲醚溶液，配置濃度為0.5摩爾/升的氧化銦前驅(qū)體溶液，經(jīng)過2小時(shí)的磁力攪拌和超聲分散形成澄清透明的氧化銦前驅(qū)體溶液。將氧化銦前驅(qū)體溶液涂覆到預(yù)先涂有氧化硅的單晶硅襯底上形成氧化銦前驅(qū)體薄膜，進(jìn)行100 ℃的預(yù)熱處理，然后經(jīng)過300W、60分鐘和200 ℃的光波退火，即得到氧化銦透明半導(dǎo)體薄膜。在氧化銦透明半導(dǎo)體薄膜上沉積源漏電極，即得到氧化銦薄膜晶體管。

實(shí)施例2：

稱取0.032 g硝酸銦，量取10毫升乙醇溶液，配置濃度為0.01摩爾/升的氧化銦前驅(qū)體溶液，經(jīng)過0.5小時(shí)的磁力攪拌和超聲分散形成澄清透明的氧化銦前驅(qū)體溶液。將氧化銦前驅(qū)體溶液涂覆到預(yù)先涂有氧化鋯的單晶硅襯底上形成氧化銦前驅(qū)體薄膜，進(jìn)行50 ℃的預(yù)熱處理，然后經(jīng)過700W、30分鐘和280 ℃的光波退火，即得到氧化銦透明半導(dǎo)體薄膜。在氧化銦透明半導(dǎo)體薄膜上沉積源漏電極，即得到氧化銦薄膜晶體管。

實(shí)施例3：

稱取0.146 g乙酸銦，量取5毫升水溶液，配置濃度為0.1摩爾/升的氧化銦前驅(qū)體溶液，經(jīng)過1小時(shí)的磁力攪拌和超聲分散形成澄清透明的氧化銦前驅(qū)體溶液。將氧化銦前驅(qū)體溶液涂覆到預(yù)先涂有氧化鋁的氧化銦錫玻璃上形成氧化銦前驅(qū)體薄膜，進(jìn)行90 ℃的預(yù)熱處理，然后經(jīng)過900W、5分鐘和300 ℃的光波退火，即得到氧化銦透明半導(dǎo)體薄膜。在氧化銦透明半導(dǎo)體薄膜上沉積源漏電極，即得到氧化銦薄膜晶體管。

實(shí)施例4：

稱取0.221 g氯化銦，量取20毫升乙二醇溶液，配置濃度為0.05摩爾/升的氧化銦前驅(qū)體溶液，經(jīng)過2小時(shí)的磁力攪拌和超聲分散形成澄清透明的氧化銦前驅(qū)體溶液。將氧化銦前驅(qū)體溶液涂覆到預(yù)先涂有氧化鑭的氧化銦錫玻璃上形成氧化銦前驅(qū)體薄膜，進(jìn)行120 ℃的預(yù)熱處理，然后經(jīng)過500W、20分鐘和250 ℃的光波退火，即得到氧化銦透明半導(dǎo)體薄膜。在氧化銦透明半導(dǎo)體薄膜上沉積源漏電極，即得到氧化銦薄膜晶體管。

實(shí)施例5：

稱取2.4 g硝酸銦，量取15毫升二甲基甲酰胺溶液，配置濃度為0.5摩爾/升的氧化銦前驅(qū)體溶液，經(jīng)過3小時(shí)的磁力攪拌和超聲分散形成澄清透明的氧化銦前驅(qū)體溶液。將氧化銦前驅(qū)體溶液涂覆到預(yù)先涂有氧化釔的氧化銦錫玻璃上形成氧化銦前驅(qū)體薄膜，進(jìn)行70 ℃的預(yù)熱處理，然后經(jīng)過100W、120分鐘和150 ℃的光波退火，即得到氧化銦透明半導(dǎo)體薄膜。在氧化銦透明半導(dǎo)體薄膜上沉積源漏電極，即得到氧化銦薄膜晶體管。

上述實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的對(duì)本發(fā)明的各種修改或變形，仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。