專利名稱：一種薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體有源層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于平板顯示技術(shù)領(lǐng)域，涉及主動式驅(qū)動的有機(jī)電致發(fā)光顯示器，特別涉
及一種薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體有源層的制作方法。
背景技術(shù)：
有機(jī)電致發(fā)光(0LED)平板顯示器被認(rèn)為是能夠代替現(xiàn)在的薄膜晶體管 (TFT)-LCD技術(shù)的下一代平板顯示技術(shù)。在大尺寸顯示領(lǐng)域，主動式驅(qū)動的有機(jī)電致發(fā)光技 術(shù)(AM0LED)是未來幾年的最主要的技術(shù)發(fā)展趨勢。目前主流的TFT技術(shù)采用硅基薄膜作 為半導(dǎo)體有源層。但硅基薄膜而現(xiàn)有的主流TFT技術(shù)因為下述的種種問題到目前為止并沒 有在AMOLED的產(chǎn)業(yè)化方面獲得成功(a)非晶硅(a-Si)TFT :遷移率太低，閾值不穩(wěn)定；(b) 低溫多晶硅(LTPS)TFT:均勻性差，無法制作大尺寸背板，難以在柔性塑料基板上制作。另 外其成本太高，采用LTPS技術(shù)制作的AMOLED，其成本高達(dá)同尺寸TFT-LCD的數(shù)倍。而以氧 化物薄膜(主要是氧化鋅基薄膜)為半導(dǎo)體層的TFT技術(shù)具有制作成本低、遷移率高、均勻 性好、透明性好等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠在室溫制備，特別適合于柔性基板上，因此在世界上已經(jīng) 引起廣泛關(guān)注。在近兩年內(nèi)氧化物TFT技術(shù)的研究得到了很大的人力物力的投入，得到了 飛速的發(fā)展，有望成為AMOLED技術(shù)降低成本的重要手段。 真空磁控濺射是目前制作氧化物半導(dǎo)體薄膜最常用成膜方法，具有技術(shù)成熟、成 膜速度快、成分容易控制、易于快速批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。用相應(yīng)成分的陶瓷靶材在真空室中濺 射，在玻璃基板上成膜。對于小尺寸顯示器，可以用小尺寸的靶材，但是大尺寸顯示器的制 作要求在大尺寸的玻璃基片上成膜均勻、效率高，這就需要相應(yīng)的提高濺射陶瓷靶材的尺 寸。目前傳統(tǒng)的多組分氧化物陶瓷靶材的常用制作方法為先將各種成分按照需要的比例 混合后，用冷等靜壓壓緊，再高溫?zé)Y(jié)成板狀的靶材；或者成本更高的直接用熱等靜壓燒結(jié) 成靶。由于燒結(jié)過程中大尺寸的陶瓷靶材很容易因為熱應(yīng)力碎裂，所以燒結(jié)的板狀靶材尺 寸不能太大。為了滿足大尺寸顯示器的制作要求，只能將多個小尺寸陶瓷靶材拼接成一個 大尺寸靶材。同時，為了防止板狀靶材在燒結(jié)過程中碎裂，還需要有一定的厚度，不能做得 太薄。另外，濺射鍍膜時為了更好地將靶材固定在底座上(特別當(dāng)靶材在豎直位置或者在 基片上方位置濺射時)，同時為了提高冷卻效果，通常還需要將靶材綁定在金屬背板上，目 前成熟的綁定方法是用金屬銦綁定，但是銦價格昂貴。 傳統(tǒng)的大尺寸氧化物TFT中的氧化物半導(dǎo)體層濺射所用陶瓷靶材制作方法的不 足之處是陶瓷靶材燒結(jié)過程中成本高，周期長，且燒結(jié)過程中容易碎裂；大尺寸靶材需要 多個靶材拼接，進(jìn)一步提高成本；燒結(jié)制成的板狀陶瓷如果厚度太薄，燒結(jié)過程中很容易 碎裂，且縮短了使用壽命，但如果太厚，耙材在高功率濺射使用過程中因冷卻困難而容易碎 裂；燒結(jié)好的陶瓷靶固定在靶材底座上時，由于是硬接觸，所以很難保證完全接觸良好，這 會嚴(yán)重影響濺射使用過程中靶的散熱，使靶容易碎裂。而如果為了提高冷卻效果用金屬銦 綁定，則成本較高；當(dāng)靶材在豎直位置或者在基片上方位置濺射，為了固定位置，更需要用 金屬銦將幾塊小尺寸的靶材綁定在金屬背板上，成本較高；當(dāng)靶材中的成分需要調(diào)整時，需
3要制作新的靶材，但由于新靶材制作成本高，周期長，所以成分調(diào)整比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體有源層的制作方法，所述的這種方 法要解決現(xiàn)有技術(shù)中的主動式驅(qū)動的有機(jī)電致發(fā)光顯示器中的薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo) 體層所用的陶瓷靶材燒結(jié)過程中成本高、周期長、且燒結(jié)過程中容易開裂的技術(shù)問題，同時 要解決大尺寸靶材需要多個靶材拼裝、成本高的技術(shù)問題；還要解決新靶材制作成本高、周 期長、成分調(diào)整困難的問題。 本發(fā)明提供了一種薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體有源層的制作方法，包括一個將制
作氧化物半導(dǎo)體有源層所需要的氧化物粉末按照所需要的比例混合均勻的步驟，然后將混
合均勻后的粉末加熱，加熱溫度在800°C 150(TC之間；還包括一個將混合均勻后的氧化
物粉末用等離子噴涂法噴涂到金屬背板上制成噴涂靶材的步驟；還包括一個用噴涂靶材在
真空室中磁控濺射、沉積制作氧化物半導(dǎo)體層薄膜的步驟。 進(jìn)一步地，氧化物粉末為氧化鋅。 進(jìn)一步地，氧化物粉末選自氧化鋅、或者氧化鎵、或者氧化錫、或者氧化銦中的一 種或幾種的組合。 進(jìn)一步地，用氬等離子噴涂混合好的粉末到金屬背板上，所述的金屬背板為銅、或 者不銹鋼。 進(jìn)一步地，粉末噴涂到金屬背板上形成的噴涂層厚度在0. 1 10毫米之間。太薄
則影響了靶的使用壽命，太厚則影響濺射使用過程中的冷卻效果。 進(jìn)一步地，粉末噴涂到金屬背板上形成的噴涂層厚度在0. 5 3毫米之間。 進(jìn)一步地，所述的氧化物半導(dǎo)體薄膜有源層的厚度在15納米 250納米之間。 進(jìn)一步地，用磁控濺射方法成膜。 進(jìn)一步地，濺射氣氛為氬氣、氧氣、或者氬氣和氧氣的混合氣體。 在本發(fā)明中，將粉末混合均勻后，可以在高溫中預(yù)先燒結(jié)，以使各種成分發(fā)生反
應(yīng)，使之變得更穩(wěn)定，從而有效控制噴涂靶材成分偏離原始粉末成分。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1)對于大尺寸的陶瓷靶材，不需要多個小尺寸靶材拼接形 成，而是可以在大尺寸的金屬背板上直接噴涂，一次性制成靶材，這樣省卻了通常陶瓷靶材 制作中粉末壓力成型_高溫?zé)Y(jié)的過程，也避免了燒結(jié)過程中靶材易碎的問題，大大節(jié)省 了時間和材料成本。2)由于大尺寸金屬背板很容易制作，噴涂靶的尺寸能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于燒結(jié)而 成的陶瓷靶，所以在尺寸范圍上噴涂靶具有很大的優(yōu)勢。3)用噴涂法制作的靶材與金屬背 板的結(jié)合很緊密，提高了濺射使用過程中靶材的冷卻效果，同時由于很容易控制靶材的厚 度，所以濺射使用過程中降低了靶材碎裂的概率。4)對豎直使用的靶材，或者使用時靶材在 基片上方的位置時，不再需要用價格昂貴的銦綁定，進(jìn)一步降低了成本。5)如果使用過程中 成分需要調(diào)整，由于制作新的噴涂靶材成本低，周期短，金屬背板還能夠重復(fù)利用，所以調(diào) 整靶材的成分相對容易得多。 將采用本發(fā)明方法制作的氧化物半導(dǎo)體層薄膜，作為有源層應(yīng)用到主動式驅(qū)動的 有機(jī)電致發(fā)光平板顯示器中，大幅度降低了大尺寸氧化物靶材的制作成本，縮短了制作周 期，降低了靶材使用過程中開裂的概率，使靶材成分容易調(diào)整，降低了顯示器件研發(fā)和生產(chǎn)過程中的成本。


圖1是用噴涂靶材濺射的以氧化物半導(dǎo)體層作為有源層的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示 意圖。其中，
具體實施例方式
以下結(jié)合

對本發(fā)明的實施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實施例并不用于限 制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實施例1 :將氧化鋅(純度99. 999% )、氧化鎵(純度99. 99% )、氧化銦(純度99. 99% )粉
末按照i : i : i的摩爾比混合均勻，用氬氣等離子噴涂到無氧銅背板上，噴涂完后陶瓷靶 材厚度為i毫米。 在TFT-LCD玻璃基板1上用電子束蒸發(fā)方法沉積厚度為100納米鎳薄膜層作為柵 電極2，再用電子束蒸發(fā)方法沉積厚度為400納米的氧化鋁薄膜層作為柵絕緣層3。然后用 實施例1的方法制成的噴涂靶材在氧化鋁絕緣層3上用磁控濺射法沉積厚度為50鈉米的 氧化物半導(dǎo)體薄膜層作為有源層4。然后在有源層4上用電子束蒸發(fā)法沉積厚度為500納 米的鎳薄膜層作為源、漏電極5，圖1顯示的是用該方法制作的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)圖，然后 再在上面制作有機(jī)電致光層形成主動式驅(qū)動的有機(jī)電子發(fā)光器件。
權(quán)利要求
一種薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體有源層的制作方法，其特征在于包括一個將制作氧化物半導(dǎo)體有源層所需要的氧化物粉末按照所需要的比例混合均勻的步驟，然后將混合均勻后的粉末加熱，加熱溫度在800℃～1500℃之間；還包括一個將混合均勻后的氧化物粉末用等離子噴涂法噴涂到金屬背板上制成噴涂靶材的步驟；還包括一個用噴涂靶材在真空室中磁控濺射、沉積制作氧化物半導(dǎo)體層薄膜的步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體有源層的制作方法，其特征 在于氧化物粉末為氧化鋅。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體有源層的制作方法，其特征 在于氧化物粉末選自氧化鋅、或者氧化鎵、或者氧化錫、或者氧化銦中的一種或幾種的組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體有源層的制作方法，其特征在于用氬等離子噴涂混合好的粉末到金屬背板上，所述的金屬背板為銅、或者不銹鋼。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體有源層的制作方法，其特征在于粉末噴涂到金屬背板上形成的噴涂層厚度在0. 1 10毫米之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體有源層的制作方法，其特征 在于粉末噴涂到金屬背板上形成的噴涂層厚度在0. 5 3毫米之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體有源層的制作方法，其特征 在于所述的氧化物半導(dǎo)體薄膜的厚度在15納米 250納米之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體有源層的制作方法，其特征在于用磁控濺射方法成膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體有源層的制作方法，其特征在于濺射氣氛為氬氣、氧氣、或者氬氣和氧氣的混合氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體有源層的制作方法，屬于有機(jī)電致發(fā)光顯示器的制造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括一個將制作有源層所需要的氧化物粉末按照比例混合均勻的步驟，然后將混合均勻后的粉末加熱；還包括一個將氧化物粉末用等離子噴涂法噴涂到金屬背板上制成噴涂靶材的步驟；還包括一個用噴涂靶材在真空室中磁控濺射，沉積制作氧化物半導(dǎo)體層薄膜的步驟。將本發(fā)明制作的半導(dǎo)體層薄膜作為有源層應(yīng)用到主動式驅(qū)動的有機(jī)電致發(fā)光顯示器中，大幅度降低了濺射沉積大面積氧化物半導(dǎo)層薄膜所用大尺寸靶材的制作成本，避免了陶瓷靶材制作燒結(jié)過程中的開裂，降低了靶材開裂的概率，使靶材成分更容易調(diào)整，降低了顯示器研發(fā)和生產(chǎn)的成本。
文檔編號H01L21/336GK101752260SQ20081020418
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者張羿, 樓均輝, 肖田 申請人:上海廣電電子股份有限公司