本發(fā)明屬于顯示器件技術領域，具體涉及一種非晶氧化物薄膜晶體管及其制備方法。

背景技術：

近年來，非晶氧化物薄膜晶體管(tft)在以有源矩陣驅(qū)動液晶顯示(amlcd)、有源矩陣有機發(fā)光二極管(amoled)和電子紙(e-paper)為代表的信息顯示中起重要作用。非晶氧化物tft具有較高的遷移率，低制備溫度，高均勻性等優(yōu)點可滿足當前顯示技術朝大尺寸、高分辨率和柔性等方向發(fā)展的要求。

對于非晶氧化物tft通常需要經(jīng)過退火處理來改善器件的電學性能。這是因為退火處理不僅可以降低有源層內(nèi)部的缺陷及有源層/柵絕緣層界面的缺陷，還可以改善有源層與電極之間接觸質(zhì)量形成歐姆接觸。傳統(tǒng)的退火方法是氣氛熱退火，均勻加熱器件，使得有源層材料中原子獲得能量重新分布，填補缺陷態(tài)，但退火處理存在以下缺點：1.薄膜受熱依靠內(nèi)部原子熱運動重新排列減少缺陷態(tài)，需要很長時間，導致熱退火時間很長，通常以小時為單位。2.器件各部分需要同時加熱，因此對退火設備均勻溫升需要很高的要求。3.由于氧化物tft是由多種薄膜材料構(gòu)成，各組分熱膨脹系數(shù)不同，熱退火會造成器件熱應力增大。4.由于柔性tft器件中的柔性基板不耐高溫，不能通過熱處理改善器件性能，使得熱處理樣品種類有限。5.為了提高器件性能，常會在多種氣氛混合退火或非惰性氣氛下熱退火，導致不安全。

技術實現(xiàn)要素：

針對以上現(xiàn)有技術存在的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種非晶氧化物薄膜晶體管的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的非晶氧化物薄膜晶體管。

本發(fā)明目的通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種非晶氧化物薄膜晶體管的制備方法，包括如下制備步驟：

(1)在玻璃基板上直流磁控濺射al:nd薄膜作為柵極，然后在al:nd薄膜柵極表面氧化生長alox:nd柵極絕緣層；

(2)采用射頻磁控濺射在柵絕緣層上沉積氧化物半導體(sto)薄膜，作為tft的有源層，氧化物半導體薄膜厚度為5～30nm；

(3)利用光刻技術在sto薄膜上直流磁控濺射制備源/漏電極；

(4)將步驟(3)所得器件在能量密度為20～100mj/cm²的全固態(tài)激光條件下進行激光能量密度處理，得到所述非晶氧化物薄膜晶體管(sto-tft)。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述al:nd薄膜的厚度為100～300nm；所述alox:nd柵極絕緣層的厚度為200～400nm。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述al:nd的摻雜濃度為1～5at％。

優(yōu)選地，所述的氧化物半導體薄膜的材料為sto-5(sio2:sno2＝5:95wt％)。

優(yōu)選地，所述全固態(tài)激光的波長為230～400nm。

一種非晶氧化物薄膜晶體管，通過上述方法制備得到。

本發(fā)明的原理為：選擇全固態(tài)激光對sto-tft進行激光退火處理。1.激光由于波長短，能量高，可以不需要惰性氣體或真空環(huán)境，能夠在短時間內(nèi)快速徹底地消除薄膜內(nèi)部缺陷，獲得高質(zhì)量薄膜。2.激光具有高能量，作用時間短的特點，使得薄膜內(nèi)部原子吸收能量但來不及達到平衡態(tài)，只能在原位調(diào)整，材料變形小，減小器件應力畸變。3.激光可以通過光學整形，可以對器件進行局部處理(溝道區(qū)和源漏電極與有源層重疊區(qū))，減少能量浪費。4.當激光照射tft時，器件表面獲得較高的溫度，由于激光作用時間短溫度來不及擴散，不會使基板溫度升高太高，可以實現(xiàn)對柔性器件進行處理。

本發(fā)明的制備方法及所得到的非晶氧化物薄膜晶體管具有如下優(yōu)點及有益效果：

本發(fā)明處理tft器件時間短，器件性能可達到與熱退火處理器件性能相近，有效地節(jié)約生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的氧化物薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2、圖3和圖4分別為實施例步驟(3)未經(jīng)激光能量密度處理的器件、經(jīng)熱退火處理的器件和實施例步驟(4)激光處理的sto-tft的輸出特性曲線圖。

圖5為未經(jīng)激光能量密度處理、熱退火處理和激光處理sto-tfts的轉(zhuǎn)移特性曲線圖。

圖6為實施例中激光處理sto-tft示意圖。

圖7為實施例步驟(3)未經(jīng)激光能量密度處理的器件sto薄膜對不同波長激光的吸收率曲線圖。

圖8為實施例中不同激光能量密度處理后所得sto-tft的轉(zhuǎn)移特性曲線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例

本實施例的一種非晶氧化物薄膜晶體管，其結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。所述氧化物薄膜晶體管從下至上依次為玻璃基板11、al:nd薄膜柵極12、alox:nd柵極絕緣層13、sto薄膜有源層14和源/漏電極15，其中源/漏電極15與有源層14位于同一層，源/漏電極15分布在有源層14兩端。

本實施例的非晶氧化物薄膜晶體管通過如下方法制備：

(1)在玻璃基板上直流磁控濺射100～300nm的al:nd薄膜作為柵極，然后在al:nd薄膜柵極表面氧化生長200～400nm的柵極絕緣層alox:nd；

(2)采用射頻磁控濺射在柵絕緣層上沉積氧化物半導體sto-5(sio2:sno2＝5:95wt％)薄膜，作為tft的有源層，氧化物半導體薄膜厚度為5～20nm；

(3)利用光刻技術在sto薄膜上直流磁控濺射制備源/漏電極；

(4)將步驟(3)所得器件在功率因子為550～950，樣品到場鏡的距離為20-50cm，激光能量密度為20～100mj/cm²、波長為355nm的全固態(tài)激光條件下進行激光能量密度處理，得到所述非晶氧化物薄膜晶體管(sto-tft)。

本實施例步驟(3)未經(jīng)激光能量密度處理的器件的輸出特性曲線如圖2所示。其中，曲線21，22，23，24分別對應在vgs為0v，10v，20v，30v時的輸出特性曲線；圖3為熱退火處理(350℃，30～60min)的sto-tft的輸出特性曲線。其中，曲線31，32，33，34分別對應在vgs為0v，10v，20v，30v時的輸出特性曲線；圖4為實施例步驟(4)激光處理的sto-tft的輸出特性曲線。其中，曲線41，42，43，44分別對應在vgs為0v，10v，20v，30v時的輸出特性曲線；圖5為未經(jīng)激光能量密度處理、熱退火處理和激光處理sto-tfts的轉(zhuǎn)移特性曲線。其中，曲線51為未經(jīng)激光能量密度處理的sto-tft的轉(zhuǎn)移特性曲線，曲線52為熱退火處理的sto-tft的轉(zhuǎn)移特性曲線，曲線53為激光處理的轉(zhuǎn)移特性曲線。

圖6為本實施例激光處理sto-tft示意圖。其中66為波長為355nm的全固態(tài)激光。

圖7為本實施例步驟(3)未經(jīng)激光能量密度處理的器件sto薄膜對不同波長激光的吸收率曲線。

圖8為不同激光能量密度處理后所得sto-tft的轉(zhuǎn)移特性曲線。

由以上結(jié)果可以看出，未經(jīng)激光處理的sto-tft沒有器件性能，隨著激光照射的能量逐漸升高，器件逐漸出現(xiàn)轉(zhuǎn)移特性曲線。說明sto-tft能夠通過激光處理獲得器件性能。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。