本发明专利技术公开了一种具有正电荷阻挡层的金属氧化物薄膜晶管器件及其制备方法，依次由基板、栅极、绝缘层、金属氧化物半导体有源层、源极、漏极、钝化层构成底栅结构，并在金属氧化物半导体有源层中间沉积一层厚度为0.5～5nm的正电荷阻挡层，形成复合有源功能层。在本发明专利技术薄膜晶管器件的各结构中，采用正电荷阻挡层能有效地抑制在光照偏压下空穴向绝缘层/有源层界面处移动，提升薄膜晶体管器件的稳定性，同时使得金属氧化物薄膜晶体管的迁移率不受影响。这种结构容易实现且制备方法简单，同时还能有效地避免氧化物薄膜在刻蚀过程中造成的损伤。适用于大面积制备，可在基于氧化物薄膜晶体管的平板显示器件中获得广泛应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种薄膜晶体管及其制备方法，特别是涉及一种金属氧化物薄膜晶管器件及其制备方法，应用于电致发光显示
技术介绍
随着显示技术的发展，人们对于显示品质要求越来越高，有机发光显示因具有高对比度、宽视角、响应速度快、轻薄等优点，并且低温工艺可实现柔性化，柔性有源矩阵有机发光显示(AMOLED)正逐渐成为们研究的重点。因此，迫切地需要一种既具有较高电子迁移率，又可以在低温下生长于柔性基板上，同时具有较好的均匀性，透明性，稳定性等优点的半导体材料。透明非晶金属氧化物半导体材料能满足以上要求，非晶金属氧化物半导体薄膜晶体管被喻为最有可能取代硅基薄膜晶体管的下一代平板显示有源驱动技术。目前金属氧化物薄膜晶体管的稳定性问题成为了其应用的瓶颈问题，大部分研究集中通过致密的钝化层来阻止有源层与空气接触，改善薄膜晶体管器件的偏压稳定性。而在有机显示和液晶显示中，薄膜晶体管往往会同时受到偏压和光照两种因素的影响，所以研究金属氧化物薄膜晶体管在光照下的偏压稳定性尤为重要，实验研究表金属氧化物薄膜晶体管的负偏压不稳定性更加突出。前人通过减小氧化物薄膜晶体管的有源层厚度的方法减小器件的缺陷态电荷，提升器件的光照负偏压稳定性，但是器件的正偏压稳定性会变差。另有研究小组通过在金属氧化物中掺杂Hf、Zr等元素来提升薄膜晶体管的负偏压稳定性，但器件的迁移率也因此受到较大的损失。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种具有正电荷阻挡层的金属氧化物薄膜晶管器件及其制备方法，突破现有技术的TFT常规结构，采用在氧化物半导体有源层中插入一层正电荷阻挡层从而来改善薄膜晶体管的负偏压稳定性，正电荷阻挡层有效地抑制在光照负偏压情况下空穴向有源层/绝缘层的界面移动，从而提升氧化物薄膜晶体管器件的负偏压稳定性，另外较薄的正电荷阻挡层也不会影响薄膜晶体管器件的迁移率。本专利技术功能层结构容易实现且制备方法简单，同时还能有效地避免氧化物薄膜在刻蚀过程中造成的损伤。为达到上述专利技术创造目的，采用下述技术方案：一种具有正电荷阻挡层的金属氧化物薄膜晶管器件，依次由基板、栅极、绝缘层、金属氧化物半导体有源层、源极、漏极、钝化层构成底栅结构，并在金属氧化物半导体有源层中间沉积一层厚度为0.5～5nm的正电荷阻挡层，形成复合有源功能层。作为本专利技术优选的技术方案，在金属氧化物半导体有源层中的正电荷阻挡层位于距离绝缘层薄膜表面的15～70nm处。上述正电荷阻挡层优选采用Al2O3、SiO2、Si3N4、LiF、TiOx和Ta2O5材料中的任意一种材料或者任意几种材料制成。上述金属氧化物半导体有源层优选采用ZnO、InGaZnO、SnO2和In2O3中的任意一种材料或任意几种材料制备的金属氧化物半导体薄膜，金属氧化物半导体有源层的厚度控制在10～80nm之间。上述基板材料优选为硅片、玻璃或者陶瓷。上述栅极的材料优选采用Au、Al、Cu、Mo、Cr、Ti、ITO、W、Ag和Ta中的任意一种材料或任意几种材料，栅极厚度优选为60～200nm；上述源极材料或上述漏极材料分别优选采用Au、Ag、Mo、Al、Cu、Cr、Ti、Mg和Ca中的任意一种材料或任意几种材料，上述源极或上述漏极形成的同层电极层的厚度优选为40～150nm。上述绝缘层或上述钝化层分别优选采用Ta2O5、Al2O3、SiO2、TiO2和SiN1~1.5中的任意一种材料或任意几种材料制备成薄膜，上述绝缘层厚度优选为100～300nm，上述钝化层厚度优选为50～200nm。一种具有正电荷阻挡层的金属氧化物薄膜晶管器件的制备方法，分别采用下述方法依次逐层制备各功能结构层，包括如下步骤：a．在基板之上通过真空蒸发工艺或溅射工艺制备栅极功能层；b．采用磁控溅射方法或化学气相沉积方法，在步骤a中制备的栅极功能层之上继续制备绝缘层；c．采用磁控溅射方法，在步骤b中制备的绝缘层之上继续制备金属氧化物有源层，并在制备金属氧化物有源层的过程中，采用溅射方法或原子层沉积方法制备正电荷阻挡层，使厚度为0.5～5nm的正电荷阻挡层插入金属氧化物有源层中，形成复合有源功能层；金属氧化物半导体有源层4的厚度优选控制在10～80nm之间；d．采用真空蒸发方法或溅射方法，在步骤c中制备的复合有源功能层之上继续制备源极和漏极，形成源漏电极功能层；e．通过溅射方法或化学气相沉积方法，在步骤d中制备的源漏电极功能层之上继续制备钝化层，从而构成底栅结构，再经过封装后，完成金属氧化物薄膜晶管器件的制备。作为上述方案进一步优选的技术方案，在采用真空蒸镀的方法制备功能层时，优选控制真空度小于10-3Pa。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：1.本专利技术与传统器件相比，最大的区别在于在金属氧化物有源层中间沉积一层厚度在0.5～5nm之间的正电荷阻挡层，有效地抑制在光照偏压下空穴向绝缘层/有源层界面处移动，提升薄膜晶体管器件的稳定性，同时使得金属氧化物薄膜晶体管的迁移率不受影响；2.本专利技术晶体管结构较传统的薄膜晶体管工艺简单，成本低廉等诸多优势，同时还能有效地避免氧化物薄膜在刻蚀过程中造成的损伤；3.本专利技术适用于大面积制备，可在基于氧化物薄膜晶体管的平板显示器件中获得广泛应用。附图说明图1为本专利技术优选实施例具有正电荷阻挡层的金属氧化物薄膜晶管器件的结构示意图。图2为本专利技术优选实施例具有正电荷阻挡层的金属氧化物薄膜晶体管的负偏压光照稳定性示意图。图3为现有技术无正电荷阻挡层的薄膜晶体管和本专利技术优选实施例有正电荷阻挡层的薄膜晶体管分别在VGS=10V和光照强度1mW/cm2时的阈值电压漂移量对比图。具体实施方式本专利技术的优选实施例详述如下：在本实施例中，参见图1，一种具有正电荷阻挡层的金属氧化物薄膜晶管器件，依次由基板1、栅极2、绝缘层3、金属氧化物半导体有源层4、源极6、漏极7、钝化层8构成底栅结构，并在金属氧化物半导体有源层4中间沉积一层厚度为0.5～5nm的正电荷阻挡层5，形成复合有源功能层。参见图1，本实施例具有正电荷阻挡层的金属氧化物薄膜晶管器件的制备方法，分别采用下述方法依次逐层制备各功能结构层，包括如下步骤：a．在玻璃衬底基板1之上通过溅射工艺制备形成一层厚度为100nm的ITO，作为栅极功能层2；b．采用化学气相沉积方法，在步骤a中制备的栅极2功能层之上继续制备SiOx作为电介质绝缘薄膜，电介质绝缘薄膜厚度控制在150nm，作为绝缘层3；c．采用磁控溅射方法，在步骤b中制备的绝缘层3之上继续制备InGaZnO薄膜，InGaZnO薄膜的厚度控制在30nm，作为金属氧化物半导体有源层4，并在制备InGaZnO薄膜的过程中，采用溅射方法制备AlOx的正电荷阻挡层5使厚度为3nm的正电荷阻挡层5沉积在InGaZnO薄膜之中，且使正电荷阻挡层5位于绝缘层3的薄膜表面20nm处，使Al本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有正电荷阻挡层的金属氧化物薄膜晶管器件，其特征在于：依次由基板（1）、栅极（2）、绝缘层（3）、金属氧化物半导体有源层（4）、源极（6）、漏极（7）、钝化层（8）构成底栅结构，并在所述金属氧化物半导体有源层（4）中间沉积一层厚度为0.5～5nm的正电荷阻挡层（5），形成复合有源功能层。
【技术特征摘要】
1.一种具有正电荷阻挡层的金属氧化物薄膜晶管器件，其特征在于：依次由基板（1）、栅极（2）、绝缘层（3）、金属氧化物半导体有源层（4）、源极（6）、漏极（7）、钝化层（8）构成底栅结构，并在所述金属氧化物半导体有源层（4）中间沉积一层厚度为0.5～5nm的正电荷阻挡层（5），形成复合有源功能层。
2.根据权利要求1所述具有正电荷阻挡层的金属氧化物薄膜晶管器件，其特征在于：在金属氧化物半导体有源层（4）中的正电荷阻挡层（5）位于距离所述绝缘层（3）薄膜表面的15～70nm处。
3.根据权利要求1或2所述具有正电荷阻挡层的金属氧化物薄膜晶管器件，其特征在于：所述正电荷阻挡层（5）采用Al2O3、SiO2、Si3N4、LiF、TiOx和Ta2O5材料中的任意一种材料或者任意几种材料制成。
4.根据权利要求1或2所述具有正电荷阻挡层的金属氧化物薄膜晶管器件，其特征在于：所述金属氧化物半导体有源层（4）采用ZnO、InGaZnO、SnO2和In2O3中的任意一种材料或任意几种材料制备的金属氧化物半导体薄膜，金属氧化物半导体有源层（4）的厚度控制在10～80nm之间。
5.根据权利要求1或2所述具有正电荷阻挡层的金属氧化物薄膜晶管器件，其特征在于：所述基板（1）材料为硅片、玻璃或者陶瓷。
6.根据权利要求1或2所述具有正电荷阻挡层的金属氧化物薄膜晶管器件，其特征在于：所述栅极（2）的材料采用Au、Al、Cu、Mo、Cr、Ti、ITO、W、Ag和Ta中的任意一种材料或任意几种材料，所述栅极（2）厚度为60～200nm；所述源极（6）或所述漏极（7）材料分别采用Au、Ag、Mo、Al、Cu、Cr、Ti、Mg和Ca中的任意一种材料或任意几种材料，所述源极（6）材料或所述漏极（7）形成的同层电极层...
【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，黄传鑫，蒋雪茵，张志林，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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