專利名稱：制造無(wú)定形氧化鋅半導(dǎo)體層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容總體上涉及制造電子器件的半導(dǎo)體層的方法。更具體 地，本公開內(nèi)容涉及使用液體沉積技術(shù)制造電子器件的半導(dǎo)體層的方 法。
背景技術(shù)：
氧化鋅是用于制造大面積顯示器的低成本薄膜晶體管("TFT，，) 電路和其它低成本電子器件的TFT中有希望的通路半導(dǎo)體。但制備氧 化鋅半導(dǎo)體層的常規(guī)方法可能昂貴，涉及高設(shè)備投資和復(fù)雜加工技 術(shù)。因此，需要由本發(fā)明的實(shí)施方案解決更簡(jiǎn)單，較便宜的制造方法， 特別是在塑料基材相容溫度下。
如下文獻(xiàn)提供背景信息
E. Fortunato等人，"Fully Transparent ZnO Thin國(guó)Film Transistor Produced at Room Temperature," Adv, Mater" VoU7， No.5， pp.590-594 (2005年3月8曰)。
B. J. Norris 等人， "Spin coated zinc oxide transparent transistors, ，， J. Phys. D: Appl. Phys" VoU6， pp. L105-L107 (2003)。
B. Sun等人，"Solution-Processed Zinc Oxide Field-Effect Transistors Based on Self-Assembly of Colloidal Nanorods," Nano Lett" Vol.5, No.l2， pp.2408-2413 (2005)。
在實(shí)施方案中提供制造電子器件的半導(dǎo)體層的方法，該方法包 括液體沉積一種或多種氧化鋅前體組合物和從液體沉積的一種或多 種氧化鋅前體組合物形成主要包括無(wú)定形氧化鋅的電子器件的至少 一個(gè)半導(dǎo)體層。

發(fā)明內(nèi)容
在實(shí)施方案中也提供制造電子器件的半導(dǎo)體層的方法，該方法包
括
(a) 液體沉積氧化鋅前體組合物以得到沉積的組合物；
(b) 加熱沉積的組合物；和
(c) 冷卻受熱的沉積組合物，
其中特征(a)、 (b)和(c)各自以任何有效的排列完成許多次，得到主 要包括無(wú)定形氧化鋅的至少一個(gè)半導(dǎo)體層。
在另外的實(shí)施方案中提供薄膜晶體管，該晶體管包括以任何有效 排列的如下部分
主要包括無(wú)定形氧化鋅的半導(dǎo)體層；
柵介電層；
源電極；和
漏電極。


圖l表示使用本方法制備的TFT的第一實(shí)施方案；
圖2表示使用本方法制備的TFT的第二實(shí)施方案；
圖3表示使用本方法制備的TFT的第三實(shí)施方案；
圖4表示使用本方法制備的TFT的第四實(shí)施方案；
圖5表示使用本方法制備的TFT的第五實(shí)施方案；
除非另外說(shuō)明，不同圖中的相同參考號(hào)表示相同或相似的特征。
具體實(shí)施例方式
在此公開了如下實(shí)施方案。
方案1. 一種制造電子器件的半導(dǎo)體層的方法，包括液體沉積 一種或多種氧化鋅前體組合物和從液體沉積的一種或多種氧化鋅前 體組合物形成主要包括無(wú)定形氧化鋅的電子器件的至少一個(gè)半導(dǎo)體 層。
方案2.方案1的方法，其中一種或多種氧化鋅前體組合物包括 開始成分，該開始成分包括鋅化合物和液體。
方案3.方案2的方法，其中液體選自水、甲醇、乙醇、丙醇、 丁醇、乙二醇、甲氧基乙醇、乙氧基乙醇、甲氧基丙醇、乙氧基丙醇、 甲氧基丁醇、二甲氧基乙二醇、N，N-二甲基甲酰胺及其混合物。
方案4.方案2的方法，其中鋅化合物選自乙酰丙酮鋅、甲酸鋅、 六氟乙酰丙酮鋅、乳酸鋅、檸檬酸鋅、草酸鋅、硝酸鋅、丙烯酸鋅、
甲基丙烯酸鋅、它們的水合物形式及其混合物。
方案5.方案1的方法，其中一種或多種氧化鋅前體組合物包括 開始成分，該開始成分包括乙酰丙酮鋅水合物和醇。
方案6. —種制造電子器件的半導(dǎo)體層的方法，包括
(a) 液體沉積氧化鋅前體組合物以得到沉積的組合物；
(b) 加熱沉積的組合物；和
(c) 冷卻受熱的沉積組合物，
其中特征(a)、 (b)和(c)各自以任何有效的排列完成許多次，得到主 要包括無(wú)定形氧化鋅的至少一個(gè)半導(dǎo)體層。
方案7.方案6的方法，其中加熱在從高于室溫到約300TC的最大 溫度下完成。
方案8.方案6的方法，其中加熱在約40-約200t:的最大溫度下 完成。
方案9.方案6的方法，其中電子器件是薄膜晶體管。
方案10.方案6的方法，其中氧化鋅前體組合物包括開始成分， 該開始成分包括鋅化合物和液體。
方案ll.方案10的方法，其中液體選自水、甲醇、乙醇、丙醇、 丁醇、乙二醇、甲氧基乙醇、乙氧基乙醇、曱氧基丙醇、乙氧基丙醇、 甲氧基丁醇、二甲氧基乙二醇、N，N-二甲基甲酰胺及其混合物。
方案12.方案10的方法，其中鋅化合物選自乙酰丙嗣鋅、甲酸 鋅、六氟乙酰丙酮鋅、乳酸鋅、檸檬酸鋅、草酸鋅、硝酸鋅、丙烯酸 鋅、甲基丙烯酸鋅、它們的水合物形式及其混合物。
方案13.方案10的方法，其中氧化鋅前體組合物包括開始成分， 該開始成分包括乙酰丙酮鋅水合物和醇。
方案14.方案6的方法，其中加熱包括在幾個(gè)溫度下的逐步加 熱，該幾個(gè)溫度包括在高于室溫到約200匸的第一溫度和在約200TC-約6001C的不同的笫二溫度。
方案15.方案14的方法，其中第二溫度由激光加熱完成。
方案16. —種薄膜晶體管，包括以任何有效排列的如下部分
主要包括無(wú)定形氧化鋅的半導(dǎo)體層；
柵介電層；
源電極；和
方案17.方案16的晶體管，其中源電極和漏電極獨(dú)立地包括鋁、 鋅、銦、氧化銦錫、氧化鋁鋅、氧化銦鋅、氧化鎵鋅或其混合物。
方案18.方案16的晶體管，其中柵介電層包括氧化鋁、氧化鈦、 氧化鋯、氧化鋁鈦、二氧化硅、氮化硅、聚酯、聚碳酸酯、聚酰亞胺、 聚苯乙烯、聚(乙烯基苯酚)、聚(a-甲基苯乙烯)、聚(丙烯酸酯)、聚(甲 基丙烯酸酯)、環(huán)氧樹脂或其混合物。
方案19.方案16的晶體管，其中源電極包括銦或氧化銦鋅。
方案20.方案16的晶體管，其中源電極包括鋁或氧化鋁鋅。
在此使用的室溫表示約20-約251C的溫度，
在實(shí)施方案中，制造電子器件的半導(dǎo)體層的本方法包括液體沉 積一種或多種氧化鋅前體組合物和從液體沉積的一種或多種氧化鋅 前體組合物形成主要包括無(wú)定形氧化鋅的電子器件的至少一個(gè)半導(dǎo) 體層。在其它實(shí)施方案中，提供主要包括無(wú)定形氧化鋅半導(dǎo)體層的電 子器件，特別是薄膜晶體管。
在實(shí)施方案中，半導(dǎo)體層中的氧化鋅主要是無(wú)定形的。在實(shí)施方 案中，從更低加工溫度和器件特性均勻性的觀點(diǎn)來(lái)看，主要無(wú)定形的 氧化鋅半導(dǎo)體優(yōu)于結(jié)晶氧化鋅半導(dǎo)體。合適的技術(shù)如X射線衍射可用 于表征氧化鋅的無(wú)定形狀態(tài)。例如，通過(guò)使用CuKa輻射(人1.5418A) 分別在對(duì)于(IOO)、 (002)和(101)平面的d=2.81、 2.60、 2.48A處沒有觀 察到或觀察到較少的衍射峰。在實(shí)施方案中，"主要無(wú)定形"表示小 于50%,或小于約30%,或小于約10%的結(jié)晶度。在實(shí)施方案中， 除非另外說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)"無(wú)定形"表示"主要無(wú)定形"的子集，其中氧 化鋅的結(jié)晶度小于約5%。
任何合適的方法可用于測(cè)定氧化鋅的結(jié)晶度。例如，當(dāng)使用X射 線衍射方法時(shí)，分析所測(cè)量數(shù)據(jù)的方法是使用付里葉變換方法以識(shí)別 和然后將數(shù)據(jù)分裂成四個(gè)明顯的頻率帶。通過(guò)查看付里葉功率譜，可 以清楚地識(shí)別各種組分。無(wú)定形和結(jié)晶貢獻(xiàn)清楚地定義功率譜中的頻 率。 一旦在頻率中識(shí)別貢獻(xiàn)，則可以將高和低頻率帶通過(guò)濾器引入付 里葉變換。獲得的反變換產(chǎn)生除去背景和噪聲的無(wú)定形(lA)和結(jié)晶(Ic) 衍射強(qiáng)度。結(jié)晶度百分比然后由這兩種強(qiáng)度之間的比值Ic/(Ic+Ia)給 出。在測(cè)定結(jié)晶度的各種方式的結(jié)果中存在顯著變化的情況下，優(yōu)選
的是x射線衍射方法和為測(cè)定結(jié)晶度在此所述的過(guò)程。
本方法在實(shí)施方案中包括(a)液體沉積氧化鋅前體組合物以得到 沉積的組合物；(b)加熱沉積的組合物；和(c)冷卻受熱的沉積組合物。 特征(a)、 (b)和(c)各自以任何有效的排列完成許多次，得到主要包括無(wú) 定形氧化鋅的至少一個(gè)半導(dǎo)體層。各種特征(液體沉積、加熱和冷卻) 各自完成合適的次數(shù)，如對(duì)于每個(gè)特征l、 2、 3或多次。為舉例說(shuō)明 "任何有效排列"的意義，提供具有示例性順序的如下例子
(a)+(b)+(c);
(a)+(a)+(b)+(c);
(a)+(b)+(a)+(b)+(c);
(a)+(b)+(c)+(a)+(b)+(c)+(a)+(b)+(c);
(a)+(b)+(c)+(a)+(b)+(c)+(a)+(b)+(c)+(a)+(b)+(c);
(a)+(b)+(c)+(a)+(b)+(c)+(a)+(b)+(c)+(a)+(b)+(c)+(a)+(b)+(c);
(a)+(b)+(a)+(b)+(a)+(b)+(c);
(a)+(b)+(c)+(a)+(b)+(a)+(b)+(c);
(a)+(b)+(c)+(b)+(c);
(a)+(b)+(c)+(b)+(c)+(b)+(c);
(a)+(b)+(c)+(b)+(c)+(a)+(b)+(c)。
如下討論涉及特征(a)、特征(b)和/或特征(c)出現(xiàn)多次的實(shí)施方 案。用于每個(gè)特征(a)的氧化鋅前體組合物可以彼此相同或不同。在特 征(b)每次出現(xiàn)時(shí)的加熱條件(例如加熱溫度分布)可以彼此相同或不 同。在特征(c)每次出現(xiàn)時(shí)的冷卻條件(例如冷卻溫度分布)可以彼此相 同或不同。
以下描述特定工藝順序出現(xiàn)多次的實(shí)施方案。順序"(a)+(b)+(c)" 的次數(shù)例如是1-20， 1-10， 1-5，且特別為1-3。順序"(a)+(b)"(即順 序"(a)+(b)+(c)"之外的)的次數(shù)例如是O-IO、 0-5且特別為0-2。順序 "(b)+(c)"(即順序"(a)+(b)+(c)"之外的)的次數(shù)是例如0-10、 0-5，且 特別為0-2。順序"(a)+(b)+(c)" 、 "(a)+(b)"和"(b)+(c)"的總和是 1-20、 1-約10，且特別為1-6。
在實(shí)施方案中，氧化鋅前體組合物包括開始成分，該開始成分包 括鋅化合物和液體(它在實(shí)施方案中可用作溶劑)。
鋅化合物例如選自乙酰丙酮鋅、曱酸鋅、六氟乙酰丙酮鋅、乳酸
鋅、檸檬酸鋅、草酸鋅、硝酸鋅、丙烯酸鋅、甲基丙烯酸鋅、它們的 水合物形式等及其混合物。在實(shí)施方案中，鋅化合物是乙酰丙酮鋅水 合物。
一種或多種其它元素如鋁、銦、錫、銅、鎳、鋰、鈉、鉬、鈮、
鈦、鎵、銻、硒、硫、硼等可以由如下方式引入在氧化鋅前體組合 物中混合包含這些元素的化合物與鋅化合物。上述的一種或多種其它 元素也可以由如下方式引入使用包括一種或多種其它元素的鋅化合 物例如硫酸鋅、亞硫酸鋅、乙二胺四乙酸鋅二鈉鹽、鈷/鋇/鋅辛酸鹽 共混物、硼酸鋅、鉬酸鋅、鈮酸鋅、它們的水合物形式等及其混合物。 這種其它元素在氧化鋅前體組合物中的數(shù)量是例如約0.001 moP/o-約 50 mol%，約0.01 mol。/o陽(yáng)約10 mol%，且特別為0.1 11101%-約5 mol。/o， 相對(duì)于鋅。
液體例如選自水，醇，如曱醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、 庚醇、乙二醇、曱氧基乙醇、乙氧基乙醇、曱氧基丙醇、乙氧基丙醇、 甲氧基丁醇和二曱氧基乙二醇，曱酰胺如N，N-二甲基甲酰胺等及其混 合物。
鋅化合物在氧化鋅前體組合物中的濃度是例如約0.01 M-約5 M(摩爾每升)，約0.02M-約2M，且特別為約O.OSM-約1 M，基于開 始成分鋅化合物。在實(shí)施方案中可以使用液體以外的化學(xué)品，以有助 于在液體中溶解鋅化合物。例如，可以使用可以與鋅離子形成絡(luò)合物 的化學(xué)品。代表性化學(xué)品包括乙醇胺、氨基丙醇、二乙醇胺、2-甲基 氨基乙醇、N，N-二曱基氨基乙醇、甲氧基乙胺、甲氧基丙胺、二氨基 乙烷、二氨基丙烷、二氨基丁烷、二氨基環(huán)己烷等及其混合物。
在此認(rèn)為具有不同類型組分或具有相同組分但不同濃度的氧化 鋅前體組合物彼此不同。
液體沉積氧化鋅前體組合物可以由任何液體沉積技術(shù)例如旋 涂、浸涂、刮涂、棒涂、絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、沖壓等完成。在實(shí)施 方案中，液體沉積是噴墨印刷。
在實(shí)施方案中，沉積的組合物(即來(lái)自液體沉積)可具有與用于液 體沉積的氧化鋅前體組合物相同的組分并且組分濃度可以不同或可 以相同(某些液體沉積技術(shù)可能引起組分的一些蒸發(fā)/脫除)。
在實(shí)施方案中，加熱(即特征(b))表示從高于室溫到約6Q01C的溫 度或幾個(gè)溫度下的熱處理。加熱在例如從高于室溫到約300t:，特別
是約401C-約200t:的最大溫度下完成。加熱可以例如以即時(shí)加熱方式
在某些溫度下使用預(yù)熱的加熱設(shè)備完成。在實(shí)施方案中，加熱可以以 逐漸加熱方式采用加熱設(shè)備可達(dá)到的加熱速率而完成，該加熱速率為
例如約0.5-約IOOIC每分鐘，從室溫開始或從約25匸-約IOO"C的溫度 開始。在另外的實(shí)施方案中，加熱也可以在幾個(gè)溫度下，例如在約200 "C，然后在約3001C，和然后在約5001C逐步完成。在實(shí)施方案中，加 熱也可以在包括第一溫度和不同的笫二溫度的幾個(gè)溫度下逐步完 成。第一溫度是從高于室溫到約200TC，和第二溫度是約200TC-約600
x:。在實(shí)施方案中，笫二溫度由激光加熱實(shí)現(xiàn)。采用激光加熱，可以 使用溫度敏感性基材。激光加熱可以在選擇的區(qū)域處進(jìn)行以同時(shí)實(shí)現(xiàn) 加熱和形成圖案。在幾個(gè)溫度下的逐步加熱可以是即時(shí)加熱和逐步加
熱的結(jié)合，例如在約300TC即時(shí)加熱約30min，然后以約10TC/min的 加熱速率逐漸升高到約4001C，和然后在約400TC加熱約30min。加熱 也可以例如在較高溫度和然后在較低溫度如首先在約5001C和然后在 約400"C完成。
在實(shí)施方案中，加熱優(yōu)選在與塑料基材相容的溫度下或在不引起 先前沉積的層或基材(無(wú)論是單層基材還是多層基材)的性能的不利變 化的溫度下進(jìn)行。加熱溫度例如低于約300TC,或低于約250"C或低于 約200TC。
在實(shí)施方案中，"冷卻"表示使沉積的組合物的溫度達(dá)到低于約 IOOIC的溫度，和特別達(dá)到約室溫(即約25*C)。冷卻可以例如以自冷卻
方式通過(guò)關(guān)閉加熱設(shè)備或以受控方式在一定冷卻速率例如約0.1 TC /min-約100TC/min下完成。在實(shí)施方案中，可以采用例如約0.1*C/min-約10TC/min的冷卻速率的緩慢冷卻特別地從高于約300TC的溫度以降 低半導(dǎo)體層和基材中的機(jī)械應(yīng)變。
本氧化鋅半導(dǎo)體層可用于電子器件如太陽(yáng)能電池，發(fā)光二極管， 和用于有源矩陣顯示器和信號(hào)群(signage)的晶體管，和射頻識(shí)別(RFID) 標(biāo)記等
在圖1中，示意性舉例說(shuō)明由如下部分構(gòu)成的TFT配置10:基 材l6，與其接觸的金屬接觸18(柵電極)和柵介電層層14，在其頂部上 沉積有兩個(gè)金屬接觸，源電極20和漏電極22。在金屬接觸20和22 之上和之間的是在此舉例說(shuō)明的氧化鋅半導(dǎo)體層12。 圖2示意性舉例說(shuō)明由如下部分構(gòu)成的另一個(gè)TFT配置30:基 材36，柵電極38，源電極40和漏電極42，柵介電層34，和氧化鋅半 導(dǎo)體層32。
圖3示意性舉例說(shuō)明由如下部分構(gòu)成的進(jìn)一步TFT配置50:重 度n-摻雜的硅芯片56，它用作基材和柵電極兩者，作為柵電介質(zhì)的熱 生長(zhǎng)氧化硅絕緣層54，和氧化鋅半導(dǎo)體層52，在其頂部上沉積有源 電極60和漏電極62。
圖4示意性舉例說(shuō)明由如下部分構(gòu)成的另外TFT配置70:基材 76，柵電極78，源電極80，漏電極82,氧化鋅半導(dǎo)體層72，和柵介 電層74。
圖5示意性舉例說(shuō)明由如下部分構(gòu)成的另外TFT配置90:基材/ 氧化銦錫(ITO)/氧化鋁鈦(ATO)，其中ITO 96是在基材98頂部上的柵 電極，和AT0 94是柵介電層，和氧化鋅半導(dǎo)體層92，在其頂部上沉 積有源電極86和漏電極88。
在此描述氧化鋅半導(dǎo)體層的組成和形成。
氧化鋅半導(dǎo)體層的厚度例如為約10納米-約1微米，特別地厚度 為約20-約200納米。TFT器件包含寬度W和長(zhǎng)度L的半導(dǎo)體信道。 半導(dǎo)體信道寬度可以是例如約1微米-約5亳米，具體的信道寬度是約 5微米-約1亳米。半導(dǎo)體信道長(zhǎng)度可以是例如約l微米-約1毫米，更 具體的信道長(zhǎng)度是約5微米-約100微米。
基材可以由任何合適的材料例如硅、玻璃、鋁或塑料組成?；?的厚度可以為約10微米到10毫米以上，對(duì)于剛性基材如玻璃板或硅 晶片代表性厚度是約1-約10毫米。
柵電極可以是薄金屬膜、導(dǎo)電聚合物膜、從導(dǎo)電油墨或糊劑或基 材自身，例如重度摻雜硅制備的導(dǎo)電膜。柵電極材料的例子包括但不 限于鋁、鎳、金、銀、銅、鋅、銦、氧化鋅鎵、氧化銦錫、氧化銦銻、 導(dǎo)電聚合物如聚苯乙烯磺酸鹽摻雜的聚(3，4-亞乙基二氧噻吩)。88-PEDOT)，由聚合物基料中炭黑/石墨或膠體銀分散體構(gòu)成的導(dǎo)電油墨 /糊劑，如購(gòu)自Acheson Colloids Company的ELECTRODAGTM。柵電 極可以由如下方式制備真空蒸發(fā)、濺射金屬或?qū)щ娊饘傺趸?，?導(dǎo)電聚合物溶液或?qū)щ娪湍尚?、流延或印刷涂覆。柵電極的厚度 對(duì)于金屬膜例如為約10-約200納米和對(duì)于聚合物導(dǎo)體為約1-約10微
米。
適于用作源和漏電極的典型材料包括下列材料柵電極材料，如 鋁、鋅、銦、銀、鎵、鎘、錫，導(dǎo)電金屬氧化物如氧化鋅鎵、氧化銦 錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅、氧化銦銻，導(dǎo)電聚合物和導(dǎo)電油墨。在實(shí) 施方案中，用于源和漏電極的材料選自具有對(duì)氧化鋅的摻雜效果以增 加氧化鋅傳導(dǎo)性的那些材料，例如鋁、鎵、鎘、錫和銦。源和漏電極 的典型厚度是約例如約40納米-約1微米，更具體的厚度是約100-約 400納米。
柵介電層通?？梢允菬o(wú)機(jī)材料膜或有機(jī)聚合物膜。適于作為柵介 電層的無(wú)機(jī)材料的說(shuō)明性例子包括氧化鋁鈦、氧化鈦、氧化鋁、二氧 化硅、氮化硅、鈦酸鋇、鈦酸鋇鋯等；用于柵介電層的有機(jī)聚合物的 說(shuō)明性例子包括聚酯、聚碳酸酯、聚(乙烯基苯酴)、聚酰亞胺、聚苯 乙烯、聚(a-甲基苯乙烯)、聚(丙烯酸酯)、聚(曱基丙烯酸酯)、環(huán)氧樹 脂等及其混合物。依賴于使用的介電材料的介電常數(shù)，柵介電層的厚 度是例如約10納米-約2000納米。柵介電層的代表性厚度是約100納 米-約500納米。柵介電層的電導(dǎo)率可以例如小于約l(T12S/cm。
在實(shí)施方案中，柵介電層、柵電極、半導(dǎo)體層、源電極和漏電極 以任何順序形成，其中柵電極和半導(dǎo)體層兩者接觸柵介電層，而源電 極和漏電極兩者接觸半導(dǎo)體層。短語(yǔ)"以任何順序"包括按順序和同 時(shí)形成。例如，源電極和漏電極可以同時(shí)或按順序形成。
對(duì)于n-信道TFT，將源電極接地并且當(dāng)將通常約-20伏到約+80 伏的電壓施加到柵電極時(shí)，將通常例如約0伏-約80伏的偏壓施加到 漏電極以收集經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體信道傳遞的電荷載流子。
除非另外說(shuō)明，所有的百分比和份數(shù)按重量計(jì)。
實(shí)施例1
具有圖3的配置的TFT器件制備如下。具有熱生長(zhǎng)二氧化硅(IOO nm)的n-摻雜的硅晶片用作基材。芯片用作柵電極，而二氧化硅層， 柵電介質(zhì)由電容計(jì)測(cè)量的電容為32 nF/cm、將晶片首先采用異丙醇清 洗，經(jīng)歷氬氣等離子體清潔，和然后再次采用異丙醇清洗。將30mg 乙酰丙酮鋅在1 ml異丙醇中的熱溶液在清潔的硅上以1000 rpm旋涂 50秒。將獲得的膜在160TC加熱10min。隨后再重復(fù)旋涂和ip熱過(guò)程 3次。最后，將獲得的半導(dǎo)體薄膜層在2001C加熱1小時(shí)。將一系列金
源-漏電極對(duì)在半導(dǎo)體層上通過(guò)陰影掩模氣相沉積，因此形成具有各種
尺寸的一組TFT。
使用Keithley 4200 TFT表征系統(tǒng)在環(huán)境條件下評(píng)價(jià)器件。飽和狀 況中的場(chǎng)效應(yīng)遷移率p根據(jù)公式(l)計(jì)算
ISD=Ci p(W/2L)(Vg畫Vt)2 (1) 其中IsD是在飽和狀況下的漏電流，W和L分別是信道寬度和長(zhǎng)度， Ci是每單位面積柵介電層的電容，并且Vg和VT分別是柵電壓和閾值 電壓。器件的轉(zhuǎn)移和輸出特性顯示ZnO是n-型半導(dǎo)體。使用尺寸 W=5，000 nm和L=90 pm的b1體管，獲得如下性能遷移率0.004 cmVv.s和電流開/關(guān)比105。
X射線衍射在氧化鋅半導(dǎo)體層上在室溫在Rigaku MiniFlex Diffractometer上使用Cu Ka輻射(人1.5418 A)采用0-2e掃描配置進(jìn) 行。在(1=2.81、 2.60、 2.48 A下沒有檢測(cè)到衍射峰，指示"無(wú)定形"特性。
實(shí)施例2
具有圖5的配置的TFT器件制備如下。使用由氧化銦錫(ITO)層 (柵)和氧化鋁錫(ATO， 220nm)頂部層(柵電介質(zhì))涂覆的玻璃基材。電 容測(cè)量為70nF/cm^氧化鋅半導(dǎo)體層采用與實(shí)施例1中所述相同的方 式制備。器件由金源和漏電極的真空沉積而完成，并表征如下。使用 尺寸W=5，000 nm和L=90 nm的晶體管，獲得如下性能遷移率0.008 cmVv.s和電流開/關(guān)比105-106。
權(quán)利要求
1.一種制造電子器件的半導(dǎo)體層的方法，包括液體沉積一種或多種氧化鋅前體組合物和從液體沉積的一種或多種氧化鋅前體組合物形成主要包括無(wú)定形氧化鋅的電子器件的至少一個(gè)半導(dǎo)體層。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中一種或多種氧化鋅前體組合物包括開 始成分，該開始成分包括鋅化合物和液體。
3. 權(quán)利要求2的方法，其中液體選自水、甲醇、乙醇、丙醇、丁 醇、乙二醇、曱氧基乙醇、乙氧基乙醇、甲氧基丙醇、乙氧基丙醇、 甲氧基丁醇、二甲氧基乙二醇、N，N-二曱基甲酰胺及其混合物。
4. 權(quán)利要求2的方法，其中鋅化合物選自乙酰丙酮鋅、曱酸鋅、 六氟乙酰丙酮鋅、乳酸鋅、檸檬酸鋅、草酸鋅、硝酸鋅、丙烯酸鋅、 曱基丙烯酸鋅、它們的水合物形式及其混合物。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中一種或多種氧化鋅前體組合物包括開 始成分，該開始成分包括乙酰丙酮鋅水合物和醇。
6. —種制造電子器件的半導(dǎo)體層的方法，包括(a) 液體沉積氧化鋅前體組合物以得到沉積的組合物；(b) 加熱沉積的組合物；和(c) 冷卻受熱的沉積組合物，其中特征(a)、 (b)和(c)各自以任何有效的排列完成許多次，得到主 要包括無(wú)定形氧化鋅的至少一個(gè)半導(dǎo)體層。
7. 權(quán)利要求6的方法，其中氧化鋅前體組合物包括開始成分，該 開始成分包括鋅化合物和液體。
8. 權(quán)利要求6的方法，其中加熱包括在幾個(gè)溫度下的逐步加熱， 該幾個(gè)溫度包括在高于室溫到約2001C的第一溫度和在約200TC-約 6001C的不同的第二溫度。
9. 權(quán)利要求8的方法，其中第二溫度由激光加熱完成。
10. —種薄膜晶體管，包括以任何有效排列的如下部分 主要包括無(wú)定形氧化鋅的半導(dǎo)體層；柵介電層； 源電極；和 漏電極。
全文摘要
本發(fā)明內(nèi)容公開了一種制造電子器件的半導(dǎo)體層的方法，包括液體沉積一種或多種氧化鋅前體組合物和從液體沉積的一種或多種氧化鋅前體組合物形成主要包括無(wú)定形氧化鋅的電子器件的至少一個(gè)半導(dǎo)體層。
文檔編號(hào)H01L29/02GK101358339SQ200710138408
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2007年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月2日
發(fā)明者B·S·翁, Y·吳, Y·李 申請(qǐng)人:施樂公司