本發(fā)明涉及薄膜晶體管領(lǐng)域，尤其涉及一種氧化物薄膜及其制備方法，薄膜晶體管及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，一般采用溶膠-凝膠法制備薄膜晶體管中的氧化物薄膜，即用含化學(xué)活性組分的化合物做前驅(qū)體，在液相下將原料混合均勻，經(jīng)過干燥、燒結(jié)固化制備出分子甚至納米結(jié)構(gòu)的材料薄膜，最后再經(jīng)過用光刻膠成像和刻蝕后剝離光刻膠形成所需的電極。
因此，現(xiàn)有技術(shù)的工藝繁瑣，生產(chǎn)成本高，因此希望提供一種工藝簡單，生產(chǎn)成本低的氧化物薄膜的制備方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種氧化物薄膜及其制備方法、薄膜晶體管及其制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中在制備薄膜晶體管中的氧化物薄膜時工藝繁雜的問題。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種氧化物薄膜的制備方法，包括：
涂布前烘成膜步驟：將含有化學(xué)活性組分的有機溶液進行涂布和前烘形成薄膜，其中，所述化學(xué)活性組分中包括重氮萘醌感光樹脂；
掩膜曝光步驟：在所述薄膜上進行掩膜，未掩膜的所述薄膜在曝光后用堿性溶液除去；
氧化物薄膜形成步驟：將掩膜部分經(jīng)高能紫外線照射和臭氧處理后，經(jīng)燒 結(jié)固化形成氧化物薄膜。
可選地，根據(jù)本發(fā)明的制備方法，所述重氮萘醌感光樹脂包括式I所示的化合物；
其中，R1和R2各自獨立地選自：
n為0、1、2或3，m為0、1、2、或3，且n+m≤3；
x為0、1、2或3，y為0、1、2、或3，且x+y≤3。
可選地，根據(jù)本發(fā)明的制備方法，所述重氮萘醌感光樹脂選自下述化合物中的一種：
可選地，根據(jù)本發(fā)明的制備方法，在所述掩膜曝光步驟中，在365nm紫外光輻照下進行曝光。
可選地，根據(jù)本發(fā)明的制備方法，所述氧化物薄膜包括：ITO薄膜、IZO薄膜、IGZO薄膜、ZnON薄膜、ZnO薄膜、ZIZO薄膜和IGZTO薄膜。
可選地，根據(jù)本發(fā)明的制備方法，當(dāng)所述氧化物薄膜為IZO薄膜時，
所述化學(xué)活性組分包括以重量份計的：10-50份重氮萘醌感光樹脂、50-90份成膜樹脂、20-50份乙酰丙酮銦和5-10質(zhì)量份ZnCl2。
可選地，根據(jù)本發(fā)明的制備方法，當(dāng)所述氧化物薄膜為IGZO時，
所述化學(xué)活性組分包括以重量份計的：10-50份重氮萘醌感光樹脂、50-90份成膜樹脂、20-50份乙酰丙酮銦、10-20份Ga(NO3)3.H2O和5-10份ZnCl2。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種根據(jù)本發(fā)明所述制備方法得到的氧化物薄膜。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種薄膜晶體管的制備方法，該制備方法包括根據(jù)本發(fā)明所述氧化物薄膜的制備步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種薄膜晶體管，該薄膜晶體管包括根據(jù)本發(fā)明所述制備方法得到的氧化物薄膜。
本發(fā)明的有益效果如下：
根據(jù)本發(fā)明氧化物薄膜制備方法，可以直接曝光顯影，形成氧化物薄膜，而不需要經(jīng)過使用光刻膠成像，簡化了工藝，提高產(chǎn)能，降低了成本。
根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管的制備方法，可以直接曝光顯影，形成氧化物薄膜，而不需要經(jīng)過使用光刻膠成像，簡化了工藝，提高了產(chǎn)能，降低了成本。
具體實施方式
具體實施方式僅為對本發(fā)明的說明，而不構(gòu)成對本發(fā)明內(nèi)容的限制，下面將結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明進行進一步說明和描述。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種氧化物薄膜的制備方法，包括：
涂布前烘成膜步驟：將含有化學(xué)活性組分的有機溶液進行涂布和前烘形成薄膜，其中，化學(xué)活性組分中包括重氮萘醌感光樹脂；
掩膜曝光步驟：在薄膜上進行掩膜，未掩膜的薄膜在曝光后用堿性溶液除去；
氧化物薄膜形成步驟：將掩膜部分經(jīng)高能紫外線照射和臭氧處理后，經(jīng)燒結(jié)固化形成氧化物薄膜。
根據(jù)本發(fā)明氧化物薄膜的制備方法，可以直接曝光顯影，形成氧化物薄膜， 而不需要經(jīng)過使用光刻膠成像，簡化了工藝，提高了產(chǎn)能，降低了成本。
在掩膜曝光步驟，重氮萘醌曝光后重排變成羧酸，在堿性條件下形成鹽溶于水溶液中被除去；重氮萘醌與成膜樹脂以氫鍵形式結(jié)合，重氮萘醌曝光后在堿性條件下溶于水，成膜樹脂失去結(jié)合的氫鍵后也溶于水被除去，另外，其它無機的化學(xué)成分也溶于堿性溶液被除去。在氧化物薄膜形成步驟中，掩膜部分經(jīng)過高能紫外線照射和臭氧處理可以除去重氮萘醌、成膜樹脂以及其它化學(xué)活性成分中的有機部分，使有機部分分解為水和二氧化碳，僅剩下無機物并使無機物在燒結(jié)固化過程中形成氧化物薄膜。
其中，含有化學(xué)活性組分的有機溶液中的化學(xué)活性組分根據(jù)所需制備得到的氧化物薄膜的不同而不同。
當(dāng)制備摻銦氧化鋅(IZO)氧化物薄膜時，化學(xué)活性組分優(yōu)選包括：重氮感光樹脂、成膜樹脂、乙酰丙酮銦和ZnCl2。
當(dāng)制備銦鎵鋅氧化物(IGZO)薄膜時，化學(xué)活性組分優(yōu)選包括：重氮萘醌感光樹脂、成膜樹脂、乙酰丙酮銦、水合硝酸鎵和氯化鋅。
當(dāng)制備鋯銦鋅氧化物(ZIZO)薄膜時，化學(xué)活性組分優(yōu)選包括：重氮萘酚感光樹脂、成膜樹脂、乙酰丙酮銦、丁醇鋯和氯化鋅。
當(dāng)制備銦鎵鋅錫氧化物(IGZTO)薄膜時，化學(xué)活性組分優(yōu)選包括：重氮萘醌感光樹脂、成膜樹脂、乙酰丙酮銦水合硝酸鎵、氯化錫和氯化鋅。
另外，在制備其它種類的氧化物薄膜時，可以根據(jù)希望得到的氧化物薄膜加入常規(guī)采用的化學(xué)活性組分。
其中，成膜樹脂選自酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇縮醛樹脂和聚氨酯樹脂中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明制備方法的一種實施方式，重氮萘醌感光樹脂包括式I所示的化合物；
其中，R1和R2各自獨立地選自：
n為0、1、2或3，m為0、1、2、或3，且n+m≤3；
x為0、1、2或3，y為0、1、2、或3，且x+y≤3。
根據(jù)本發(fā)明的制備方法，式I所示化合物與成膜樹脂的氫鍵結(jié)合效果更好，曝光效果更好，且在高能紫外線和臭氧處理時，分解更徹底。式I所示化合物在紫外線下曝光的機理式如下所示：
根據(jù)上述機理式可以看出，式I所示重氮萘醌感光樹脂在紫外光的照射下，形成卡賓結(jié)構(gòu)，然后經(jīng)過沃爾夫(wolff)重排形成酮的結(jié)構(gòu)，之后在水溶液中形成羧酸。
形成的羧酸在堿性條件下生成鹽，當(dāng)采用的堿為氫氧化鈉時，形成下述結(jié)構(gòu)的鈉鹽：
當(dāng)采用的堿為甲胺時，形成下述結(jié)構(gòu)的胺鹽：
形成的鹽可以溶于水溶液中被除去，當(dāng)重氮萘醌形成鹽被去除以后，與重氮萘醌以氫鍵結(jié)合在一起的成膜樹脂，則與重氮萘醌脫離，并能溶解于水溶液中被除去，成膜的其它無機物也能被堿性溶液除去。
根據(jù)本發(fā)明制備方法的一種實施方式，重氮萘醌感光樹脂選自下述化合物中的一種：
根據(jù)本發(fā)明示出的具體化合物與成膜樹脂的氫鍵結(jié)合效果更好，曝光效果更好，且在高能紫外線和臭氧處理時，分解更徹底。
根據(jù)本發(fā)明的制備方法的一種實施方式，在掩膜曝光步驟中，在365nm紫外光輻照下進行曝光。
根據(jù)本發(fā)明的制備方法，在365nm時，重氮萘醌化合物能夠重排成酮，加水變成羧酸。
根據(jù)本發(fā)明的制備方法的一種實施方式，氧化物薄膜包括：ITO薄膜、IZO薄膜、IGZO薄膜、ZnON薄膜、ZnO薄膜、ZIZO薄膜和IGZTO薄膜。
根據(jù)化學(xué)活性組分的不同，可以得到的氧化物薄膜，其中，ITO為氧化銦錫、IZO為摻銦氧化鋅、IGZO為銦鎵鋅氧化物、ZnON為氮氧化鋅、ZnO為氧化鋅、ZIZO為鋯銦鋅氧化物、以及GZXO為鎵鋅錫氧化物。
根據(jù)本發(fā)明的制備方法的一種實施方式，當(dāng)氧化物薄膜為IZO薄膜時，
化學(xué)活性組分包括以重量份計的：10-50份重氮萘醌感光樹脂、50-90份成膜樹脂、20-50份乙酰丙酮銦和5-10質(zhì)量份ZnCl2。
根據(jù)上述制備方法，采用了上述的化學(xué)活性組分可以制備出IZO膜。
根據(jù)本發(fā)明的制備方法的一種實施方式，當(dāng)氧化物薄膜為IGZO時，化學(xué)活性組分包括以重量份計的：10-50份重氮萘醌感光樹脂、50-90份成膜樹脂、20-50份乙酰丙酮銦、10-20份Ga(NO3)3.H2O和5-10份ZnCl2。
根據(jù)上述制備方法，采用了上述的化學(xué)活性組分可以制備出IGZO膜。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種根據(jù)本發(fā)明制備方法得到的氧化物薄膜。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種薄膜晶體管的制備方法，該制備方法包括根據(jù)本發(fā)明氧化物薄膜的制備步驟。
根據(jù)本發(fā)明薄膜晶體管的制備方法，工藝簡化，降低了生產(chǎn)成本。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種薄膜晶體管，該薄膜晶體管包括根據(jù)本發(fā)明制備方法得到的氧化物薄膜。
由此可見，根據(jù)本發(fā)明的氧化物薄膜及其制備方法，薄膜晶體管及其制備方法的可選因素較多，根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求可以組合出不同的實施例，因此實施例不能作為對本發(fā)明的限制，而是對本發(fā)明的進一步描述。下面將結(jié)合薄膜晶體管的制備方法的實施例對本發(fā)明進行進一步的描述。
實施例1
在玻璃基板先后進行沉積金屬后進行構(gòu)圖，再沉積金屬薄膜構(gòu)圖形成柵線和共用電極；
在上述基板上沉積絕緣層和有源層，利用第二次構(gòu)圖形成有源層圖形；
在上述基板上沉積金屬薄膜，利用第三次構(gòu)圖形成數(shù)據(jù)線和源漏電極；
在上述基板上沉積很薄的保護層1薄膜,利用第四次構(gòu)圖形成保護層1孔的圖形；
在上述基板上進行下述操作制備氧化物薄膜：涂布前烘成膜步驟：將含有化學(xué)活性組分的有機溶液進行涂布和前烘形成薄膜，其中，化學(xué)活性組分中包 括重氮萘醌感光樹脂，化學(xué)活性組分包括以重量份計的：10份重氮萘醌感光樹脂、50份成膜樹脂、20份乙酰丙酮銦和5質(zhì)量份ZnCl2；掩膜曝光步驟：在薄膜上進行掩膜，未掩膜的薄膜在曝光后用堿性溶液除去，在365nm紫外光輻照下進行曝光；氧化物薄膜形成步驟：將掩膜部分經(jīng)高能紫外線照射和臭氧處理后，經(jīng)燒結(jié)固化形成氧化物薄膜。重氮萘醌感光樹脂為：
在上述基板上形成保護層2和第二IZO薄膜電極，從而形成薄膜晶體管(TFT)。
實施例2
在玻璃基板上先后沉積金屬后進行構(gòu)圖，再沉積金屬薄膜構(gòu)圖形成柵線和共用電極；
在上述基板上沉積絕緣層和有源層，利用第二次構(gòu)圖形成有源層圖形；
在上述基板上沉積金屬薄膜，利用第三次構(gòu)圖形成數(shù)據(jù)線和源漏電極；
在上述基板上沉積很薄的保護層1薄膜,利用第四次構(gòu)圖形成保護層1孔的圖形；
在上述基板上進行下述操作制備氧化物薄膜：涂布前烘成膜步驟：將含有化學(xué)活性組分的有機溶液進行涂布和前烘形成薄膜，其中，化學(xué)活性組分中包括重氮萘醌感光樹脂，化學(xué)活性組分包括以重量份計的：50份重氮萘醌感光樹脂、90份成膜樹脂、50份乙酰丙酮銦和10質(zhì)量份ZnCl2；掩膜曝光步驟：在薄膜上進行掩膜，未掩膜的薄膜在曝光后用堿性溶液除去，在365nm紫外光輻照下進行曝光；氧化物薄膜形成步驟：將掩膜部分經(jīng)高能紫外線照射和臭氧處理后，經(jīng)燒結(jié)固化形成氧化物薄膜。重氮萘醌感光樹脂為：
在上述基板上形成保護層2和第二IZO薄膜電極，從而形成薄膜晶體管(TFT)。
實施例3
在玻璃基板上先后沉積金屬后進行構(gòu)圖，再沉積金屬薄膜構(gòu)圖形成柵線和共用電極；
在上述基板上沉積絕緣層和有源層，利用第二次構(gòu)圖形成有源層圖形；
在上述基板上沉積金屬薄膜，利用第三次構(gòu)圖形成數(shù)據(jù)線和源漏電極；
在上述基板上沉積很薄的保護層1薄膜,利用第四次構(gòu)圖形成保護層1孔的圖形；
在上述基板上進行下述操作制備氧化物薄膜：涂布前烘成膜步驟：將含有化學(xué)活性組分的有機溶液進行涂布和前烘形成薄膜，其中，化學(xué)活性組分中包括重氮萘醌感光樹脂，化學(xué)活性組分包括以重量份計的：40份重氮萘醌感光樹脂、70份成膜樹脂、30份乙酰丙酮銦和8質(zhì)量份ZnCl2；掩膜曝光步驟：在薄膜上進行掩膜，未掩膜的薄膜在曝光后用堿性溶液除去，在365nm紫外光輻照下進行曝光；氧化物薄膜形成步驟：將掩膜部分經(jīng)高能紫外線照射和臭氧處理后，經(jīng)燒結(jié)固化形成氧化物薄膜。重氮萘醌感光樹脂為：
在上述基板上形成保護層2和第二IZO薄膜電極，從而形成薄膜晶體管(TFT)。
實施例4
在玻璃基板先后沉積金屬后進行構(gòu)圖，再沉積金屬薄膜進行構(gòu)圖形成柵線和共用電極。
在上述基板上進行下述操作制備氧化物薄膜：涂布前烘成膜步驟：將含有化學(xué)活性組分的有機溶液進行涂布和前烘形成薄膜，其中，化學(xué)活性組分中包括重氮萘醌感光樹脂，化學(xué)活性組分包括以重量份計的：10份重氮萘醌感光樹脂、50份成膜樹脂、20份乙酰丙酮銦、10份Ga(NO3)3.H2O和5份ZnCl2；掩膜曝光步驟：在薄膜上進行掩膜，未掩膜的薄膜在曝光后用堿性溶液除去，在365nm紫外光輻照下進行曝光；氧化物薄膜形成步驟：將掩膜部分經(jīng)高能紫外線照射和臭氧處理后，經(jīng)燒結(jié)固化形成IGZO氧化物導(dǎo)體薄膜，形成有源層圖形膜；重氮萘醌感光樹脂為：
在上述基板上沉積金屬薄膜Cu，利用第三次構(gòu)圖形成數(shù)據(jù)線和源漏電極；
在上述基板上沉積很薄的保護層1(PVX1)薄膜,利用第四次構(gòu)圖形成保 護層1(PVX1)孔(VIA)的圖形。
在上述基板上進行第一ITO(1stITO)像素電極(pixel)、保護層2(PVX2)以及第二ITO(2nd ITO)像素電極，形成薄膜晶體管(TFT)。
實施例5
在玻璃基板先后沉積金屬后進行構(gòu)圖，再沉積金屬薄膜進行構(gòu)圖形成柵線和共用電極。
在上述基板上進行下述操作制備氧化物薄膜：涂布前烘成膜步驟：將含有化學(xué)活性組分的有機溶液進行涂布和前烘形成薄膜，其中，化學(xué)活性組分中包括重氮萘醌感光樹脂，化學(xué)活性組分包括以重量份計的：50份重氮萘醌感光樹脂、90份成膜樹脂、50份乙酰丙酮銦、20份Ga(NO3)3.H2O和10份ZnCl2；掩膜曝光步驟：在薄膜上進行掩膜，未掩膜的薄膜在曝光后用堿性溶液除去，在365nm紫外光輻照下進行曝光；氧化物薄膜形成步驟：將掩膜部分經(jīng)高能紫外線照射和臭氧處理后，經(jīng)燒結(jié)固化形成IGZO氧化物導(dǎo)體薄膜，形成有源層圖形膜；重氮萘醌感光樹脂為：
在上述基板上沉積金屬薄膜Cu，利用第三次構(gòu)圖形成數(shù)據(jù)線和源漏電極；
在上述基板上沉積很薄的保護層1(PVX1)薄膜,利用第四次構(gòu)圖形成保護層1(PVX1)孔(VIA)的圖形。
在上述基板上進行第一ITO(1stITO)像素電極(pixel)、保護層2(PVX2)以及第二ITO(2nd ITO)像素電極，形成薄膜晶體管(TFT)。
實施例6
在玻璃基板先后沉積金屬后進行構(gòu)圖，再沉積金屬薄膜進行構(gòu)圖形成柵線和共用電極。
在上述基板上進行下述操作制備氧化物薄膜：涂布前烘成膜步驟：將含有化學(xué)活性組分的有機溶液進行涂布和前烘形成薄膜，其中，化學(xué)活性組分中包括重氮萘醌感光樹脂，化學(xué)活性組分包括以重量份計的：30份重氮萘醌感光樹脂、80份成膜樹脂、40份乙酰丙酮銦、16份Ga(NO3)3.H2O和7份ZnCl2；掩膜曝光步驟：在薄膜上進行掩膜，未掩膜的薄膜在曝光后用堿性溶液除去，在365nm紫外光輻照下進行曝光；氧化物薄膜形成步驟：將掩膜部分經(jīng)高能紫外線照射和臭氧處理后，經(jīng)燒結(jié)固化形成IGZO氧化物導(dǎo)體薄膜，形成有源層圖形膜；重氮萘醌感光樹脂為：
在上述基板上沉積金屬薄膜Cu，利用第三次構(gòu)圖形成數(shù)據(jù)線和源漏電極；
在上述基板上沉積很薄的保護層1(PVX1)薄膜,利用第四次構(gòu)圖形成保護層1(PVX1)孔(VIA)的圖形。
在上述基板上進行第一ITO(1stITO)像素電極(pixel)、保護層2(PVX2)以及第二ITO(2nd ITO)像素電極，形成薄膜晶體管(TFT)。
根據(jù)實施例1～6的薄膜晶體管的制備方法，由于用了本發(fā)明的氧化物薄膜的制備方法，簡化了生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效率。
另外，根據(jù)實施例4～6，也可以將化學(xué)活性組分用：重氮萘醌感光樹脂、成膜樹脂、乙酰丙酮銦(In(OCCH3CHOCCH3)3)、丁醇鋯(Zr(OC4H9)4)、 ZnCl2替換，最終形成ZIZO氧化物導(dǎo)體薄膜，形成有源層圖形，最后形成薄膜晶體管。
根據(jù)實施例4～6，也可以將化學(xué)活性組分用：重氮萘醌感光樹脂、成膜樹脂、乙酰丙酮銦(In(OCCH3CHOCCH3)3)、Ga(NO3)3.H2O、SnCl3、ZnCl2替換，最終形成IGZTO氧化物導(dǎo)體薄膜，形成有源層圖形，最后形成薄膜晶體管。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。