专利名称：一种薄膜晶体管生长工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及IGSZO TFT生长工艺及TFT流片工艺。
背景技术：
a-S1:H TFT作为有源开关器件，在TFT-LCD中得到广泛的应用。但是，a_S1:H TFT的最大的缺点是场效应迁移率低，同时由于a-Si的禁带比较窄，使得其在可见光范围内不透明，这就极大的限制了 a-s1:H TFT的应用范围，尤其是a-s1: H TFT不能用来制作启动电路，TFT-1XD需要配置专用的外围驱动电路，提高了制造成本，降低了可靠性。透明半导体氧化物作为开关器件的先决条件是禁带宽度大于3eV，具有高电导性 和高光透过率(>80%)。其他透明的宽禁带半导体SrN和SiC目前也有研究用于TFT。但是，宽禁带半导体氧化物有更现实的前景，因为它们可以在低温下生长，这样衬底的选择将会更多，包括玻璃和有机物。在所有的氧化物半导体材料中，ZnO由于具有低温生长的特性和高电导而受到广泛的关注。ZnO结构决定了 TFT器件的闽值电压及其电传导特性的好坏。半导体ZnO薄膜材料呈强η型，载流子浓度可以达到102°/cm3，单晶ZnO迁移率可以达到200cm2/V · s，有利于形成多数载流子为电子的耗尽型场效应晶体管，自然地利用了电子迁移率高于空穴迁移率的优越性。但是增强型TFT在低功耗半导体器件拥有更好的前景。采用不同的生长技术，ZnO生长温度选择可以在300-700°C之间。多晶ZnO材料的霍尔迁移率在10-50cm2/V *s。最近也有p型ZnO通过MBE生长，磁空溅射生长和混合束沉积成功的报道。基于以上特点，选择ZnO作为TTFT的有源层受到广泛关注。ZnO基FET发展面临的其中一个挑战是有源层载流子的控制。未退火的ZnO表现高的载流子浓度，高的载流子浓度使得沟道在未加电压时也处于导通状态，器件工作在耗尽状态下，因此本征ZnO器件是耗尽型器件。但是，高浓度载流子耗尽的实现是很困难的，由外加电压控制电导的增强型器件更具有实用价值。ZnO可以与Ga2O3Un2O3以及SrO形成IGSZO合金材料，通过调节IGSZO中Sr的含量可以有效地增大禁带宽度，降低载流子浓度。ZnO基TFT发展的另一个挑战是栅介质层的选择。和体硅器件一样，栅极的漏电流也是必须关注的问题。目前用的比较多的是Si3N4和Hf02。直接在ITO玻璃上连续生长IGSZO薄膜，在TFT器件的生长控制、成本及其器件的界面等方面有无可比拟的优势。IGSZO薄膜中电子的迁移率是与能隙中的局域态密度有关的，而局域态密度的分布又与薄膜的制备工艺条件密切相关。因此工艺步骤、条件的选择与优化至关重要。
发明内容
本发明提供一种IGSZO TFT生长工艺及TFT流片工艺该IGSZO生长工艺包括I)腐蚀ITO玻璃；2)生长IGSZO复合层结构其中，IGSZO复合层TFT器件后期制备流程如下
I)刻蚀 Al; 2)湿法腐蚀 IGSZO。上述腐蚀ITO玻璃包括使用腐蚀液HNO3 =H2O =HCI = 1:2 :3，水浴50°C I分钟。上述生长IGSZO复合层结构包括采用物理蒸发低温沉积(PELD)系统蒸发氧化物ZnO和Ga203、In2O3以及SrO，在ITO玻璃衬底上连续沉积生长IGSZO和C-1GSZO复合层薄膜。上述湿法腐蚀IGSZO包括采用H3PO4 =H2O配比的溶液水浴60°C湿法腐蚀IGSZ0。
具体实施方式
本发明提供一种IGSZ0TFT生长工艺。I材料制备I)腐蚀ITO玻璃TIO玻璃正面涂6809#正胶，4000转/分钟甩胶30秒，甩胶后光刻胶厚度O. 88微米。前烘80°C 20分钟；光刻曝光12秒，显影6秒，镜检观察显影完全，等离子体去胶机打底膜巧秒去除光刻胶残余。后烘固胶120°C 30分钟。腐蚀液HNO3 H20 HCI =1:2 :3，水浴 50°C I 分钟浸泡于丙酮中溶解光刻胶，乙醇浸泡溶解丙酮，去离子水冲洗，氮气吹干，置于烘箱中干燥，准备IGSZO薄膜的沉积。2)生长IGSZO复合层结构采用物理蒸发低温沉积(PELD)系统蒸发氧化物Zn0、Ga203、In2O3以及SrO，在ITO玻璃衬底上连续沉积生长IGSZO和C-1GSZO复合层薄膜。蒸发所用靶材InGaZrvxSrxO由99. 99%的Zn0、Ga203、In2O3以及SrO粉末按照一定的比例混和、压制、锻烧而成，其中生长沟道层#1靶材X值由O. 001至O. 005，生长立方相绝缘层#2靶材X值为O. 01。电子束聚焦于工作区域的#1靶材，蒸发时衬底温度保持在250°C，沉积室工作气压为5. O X 10_2Pa，蒸镀速率5-10nm/分钟，沉积厚度50-100nm。沉积完毕原位400°C退火30分钟。旋转#2靶材至工作区域，沉积室工作气压为5. OX 10_2Pa，蒸镀速率5-10nm/分钟，沉积厚度150_200nm。生长的IGSZO复合层取出后在400°C氧气氛下退火30分钟，以消除薄膜中的缺陷。2.1GSZO复合层TFT器件后期制备流程如下I)刻蚀 Al用电子束蒸发300nm Al电极，常规光刻，60°C水浴H3PO4 5%H202腐蚀Al及IGSZ0，这里需要注意的是，如果腐蚀溶液没有H2O2，有以下化学反应发生AI+H3PO4 — H2+AlPO4Ζη+Η3Ρ04 — H2+Zn3 (PO4) 2H2可以腐蚀ΙΤ0，反应如下SnO2+H2 — Sn or SnOx, x〈lSn+H3P04 — H2+Sn3 (PO4) 4，Sn3 (PO4) 4 可溶在迅速腐蚀完IGSZO复合层,H3PO4溶液在极短时间内腐蚀ITO破坏电图形。所以这里在溶液中配入10%的H2O2,目的是抑制ITO电极材料的腐蚀，其化学反应如下
AI+H3PO4 — H2+AlPO4AlPO4 作为催化剂，H2O2 — H2CHO2溶液中O2可以迅速带走H2从而抑制溶液中ITO的腐蚀。2)湿法腐蚀 IGSZO湿法腐蚀IGSZO采用H3PO4 =H2O配比的溶液水浴60°C腐蚀，之所以选择释的H3PO4腐蚀溶液是考虑这里的IGSZO有源层厚度只有70nm-100nm，与稀释的H3PO4反应时间短，不容易控制。本发明以IGSZO材料为主要结构的透明薄膜晶体管，器件特征尺寸W/L=90/30微米，绝缘层厚度200nm，输出电流接近10 μ Α,电流开关特性>104，有效迁移率μ EF = O. 6cm2/V · s，跨导峰值 8ηι=9. 8μ s/mm。 IGSZO作为透明材料适用于可见光透明的电子器件。以H-1GSZO或者Mixed-1GSZO宽禁带半导体为沟道，良好的高K材料C-1GSZO为绝缘层制备有源层/绝缘层结构，可以应用于TFT。采用物理蒸发低温沉积技术(PELD)在ITO玻璃衬底上低温生长InGaZrvxSrxO晶体薄膜，薄膜表面平整，可见光透过率高。紫外-近红外透射光谱及XRD分析表明，随着薄膜中Sr组分的增大，InGaZrvxSrxO薄膜由六方相结构转变为立方相结构。PELD生长InGaZn1^xSrxO合金薄膜,通过不同的祀材配比调节x从而调节合金的载流子浓度。在TFT流片工艺中，注意在有源层IGSZO生长过程，减少材料缺陷、优化沟道电导性能，控制栅绝缘层IGSZO的尺寸生长。从而获得低驱动电压、高开关比的TFT器件。
权利要求
1.一种IGSZO TFT生长工艺，其特征在于 该IGSZO生长工艺包括 腐蚀ITO玻璃； 生长IGSZO复合层结构 其中，IGSZO复合层TFT器件后期制备流程如下 刻蚀Al ； 湿法腐蚀IGSZ0。
2.如权利要求1所述的IGSZOTFT生长工艺，其特征在于，上述腐蚀ITO玻璃包括使用腐蚀液 HN03 H20 HCI =1:2 :3，水浴 50°C I 分钟。
3.如权利要求1所述的IGSZOTFT生长工艺，其特征在于， 上述生长IGSZO复合层结构包括采用物理蒸发低温沉积(PELD)系统蒸发氧化物ZnO和SrO，在ITO玻璃衬底上连续沉积生长IGSZO和C-1GSZO复合层薄膜。
4.如权利要求1所述的IGSZOTFT生长工艺，其特征在于， 上述湿法腐蚀IGSZO包括采用H3P04 H20配比的溶液水浴60°C湿法腐蚀IGSZ0。
全文摘要
本发明提供一种IGSZO TFT生长工艺及TFT流片工艺，该IGSZO生长工艺包括1)腐蚀ITO玻璃；2)生长IGSZO复合层结构，其中，IGSZO复合层TFT器件后期制备流程包括1)刻蚀Al；2)湿法腐蚀IGSZO。在TFT流片工艺中，注意在有源层IGSZO生长过程，减少材料缺陷、优化沟道电导性能，控制栅绝缘层IGSZO的尺寸生长。从而获得低驱动电压、高开关比的TFT器件。
文档编号H01L21/363GK103021872SQ20121055626
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者纪成友, 贾道峰 申请人:青岛红星化工集团自力实业公司