雙有源層結構氧化鋅基薄膜晶體管及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及平板顯示驅(qū)動技術領域，特別涉及一種雙有源層結構氧化鋅基薄膜晶體管及其制備方法。
【背景技術】
[0002]薄膜晶體管(TFT)是平板顯示技術領域的關鍵部件，上世紀硅基薄膜晶體管一直是平板顯示有源驅(qū)動的主流核心技術。本世紀以來，隨著平板顯示技術的快速發(fā)展，非晶硅TFT由于低迀移率(0.5-1.0cm2As)在高分辨率顯示方面受到限制。多晶硅TFT雖具有較高的迀移率，但具有工藝復雜、制作成本昂貴、大面積難以實現(xiàn)等缺點而制約其市場空間。更重要的是，硅為窄能隙半導體，硅基TFT對可見光敏感，光照條件下器件性能發(fā)生明顯的變化，因此，在平板顯示中需要引入黑矩陣，這不僅增加了制備工藝的復雜度，而且降低了顯示器件的開口率。
[0003]為了進一步提高薄膜晶體管的性能，解決黑矩陣、開口率、亮度等問題，采用寬能隙透明半導體材料作為薄膜晶體管的有源層是一種最有可能的解決方案。氧化鋅材料具有很多優(yōu)點:氧化鋅薄膜易于制備，利用磁控濺射法、分子束外延(MBE)法、脈沖激光沉積法、溶液成膜法等方法都可以制備出性能良好的氧化鋅薄膜；制備溫度低，可以玻璃和塑料襯底上沉積；透明度高，氧化鋅的能隙寬度約為3.37eV，因此在可見光范圍內(nèi)是透明的，適應制備透明電子器件；氧化鋅的電學性能好，載流子迀移率遠高于非晶硅；無毒、環(huán)保材料，氧化鋅材料是一種無毒無害的環(huán)保材料；材料價格低，鋅材料在地球上資源豐富，價格低廉，可以有效地降低產(chǎn)品的制造成本。氧化鋅基薄膜晶體管具有相對高的迀移率、低功耗、環(huán)境友好、可見光透明、低溫工藝等諸多優(yōu)勢，在透明電子器件、液晶顯示、太陽能電池、觸摸屏、薄膜晶體管、有機發(fā)光二極管、柔性顯示、電子紙等諸多領域具有廣闊的應用前景。因此，近年來以氧化鋅為代表的氧化物薄膜晶體管已成為半導體技術領域研宄的新熱點，氧化鋅基薄膜晶體管被認為是最有希望的下一代薄膜晶體管技術。目前，氧化鋅薄膜晶體管的一個主要問題是生成的半導體溝道層往往具有較高的載流子濃度，使得器件的關態(tài)電流偏尚，開關電流比$父低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術的上述缺點與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種雙有源層結構氧化鋅基薄膜晶體管，可有效地降低氧化鋅基薄膜晶體管的關態(tài)電流，提高開關電流比，改善其穩(wěn)定性。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供上述雙有源層結構氧化鋅基薄膜晶體管的制備方法。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn):
[0007]雙有源層結構氧化鋅基薄膜晶體管，由下至上依次包括襯底、柵極、柵絕緣介質(zhì)層、第一氧化鋅基半導體有源層、第二氧化鋅基半導體有源層，所述第二氧化鋅基半導體有源層上設有源極和漏極；所述第二氧化鋅基半導體有源層的電阻值高于第一氧化鋅基半導體有源層。
[0008]所述第一氧化鋅基半導體有源層為未摻雜氧化鋅薄膜或摻雜氧化鋅薄膜；所述摻雜氧化鋅薄膜的摻雜元素為Ga、Al、Hf、In、Sn中的一種或兩種。
[0009]所述摻雜氧化鋅薄膜的摻雜濃度為0.1?Imol %。
[0010]所述第一氧化鋅基半導體有源層的厚度為10?30納米。
[0011 ] 第二氧化鋅基半導體有源層為摻硅氧化鋅薄膜。
[0012]所述摻硅氧化鋅薄膜中硅的摻雜濃度為0.1?5mol %。
[0013]第二氧化鋅基半導體有源層的厚度為20?50納米。
[0014]所述襯底為玻璃襯底或者塑料襯底。
[0015]所述柵絕緣介質(zhì)層為50?200納米厚的氧化鋁或氧化鉭材料；所述柵極、源極或漏極為透明導電薄膜、金屬Al薄膜、金屬Cr薄膜、金屬Mo薄膜中的一種。
[0016]所述的雙有源層結構氧化鋅基薄膜晶體管的制備方法，包括以下步驟:
[0017](I)在襯底上生長金屬導電薄膜，然后刻蝕形成柵極；
[0018](2)在經(jīng)步驟(I)處理后的襯底上生長絕緣介質(zhì)材料，形成柵介質(zhì)層；
[0019](3)在柵極的柵介質(zhì)層上生長第一氧化鋅基半導體有源層；
[0020](4)在第一氧化鋅基半導體有源層上生長第二氧化鋅基半導體有源層；
[0021](5)對第一氧化鋅基半導體有源層、第二氧化鋅基半導體有源層進行刻蝕，形成有源層溝道區(qū)；
[0022](6)在第二氧化鋅基半導體有源層上生長一層金屬導電薄膜，刻蝕形成源極和漏極；
[0023](7)在氮氣氣氛中于150?250°C進行退火處理；
[0024](8)在源極和漏極之上生長一層鈍化介質(zhì)層，刻蝕形成柵極、源極和漏極的引出孔。
[0025]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果:
[0026]本發(fā)明的第一氧化鋅基半導體有源層的電阻值低于第二氧化鋅基半導體有源層，通過兩有源層之間建立導電溝道的電子勢皇，有效降低了薄膜晶體管的關態(tài)電流，提高開關電流比，從而有效改善氧化鋅薄膜晶體管器件的性能，且提高了可見光范圍內(nèi)的透光性。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的實施例的雙有源層結構氧化鋅基薄膜晶體管的剖面結構示意圖。
[0028]圖2為本發(fā)明的實施例的雙有源層結構氧化鋅基薄膜晶體管的俯視結構示意圖。
[0029]圖3(a)?(e)依次示出了本發(fā)明的薄膜晶體管的一個制作方法的主要工藝步驟，其中:
[0030]圖3(a)示意了柵極形成的工藝步驟；
[0031]圖3(b)示意了柵絕緣介質(zhì)層生長的工藝步驟；
[0032]圖3(c)示意了第一氧化鋅基半導體有源層生長的工藝步驟；
[0033]圖3(d)示意了第二氧化鋅基半導體有源層生長的工藝步驟；
[0034]圖3(e)示意了源端和漏端電極區(qū)淀積和圖形化的工藝步驟。
【具體實施方式】
[0035]下面結合實施例，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0036]實施例
[0037]本實施例的雙有源層結構氧化鋅基薄膜晶體管，由下至上依次包括襯底1、柵極
2、柵絕緣介質(zhì)層3、第一氧化鋅基半導體有源層4、第二氧化鋅基半導體有源層5 ;所述第二氧化鋅基半導體有源層上設有