薄膜晶体管（TFT）作为像素驱动以及构成周边电路的核心半导体器件,在平板显示（FPD）技术中起着十分关键的作用。目前研究最多的当属ZnO基薄膜晶体管,ZnO薄膜一般以多晶为主,本征氧空位（V_O）多,器件性能不佳;多元组分的ZnO基TFT,如In-Ga-Zn-O（IGZO）等以阳离子调控的TFT,器件性能得到大幅提升且已商业化应用,但偏压稳定性差;通过文献调研,以阴离子调控非晶氮氧锌薄膜晶体管（a-ZnON-TFT）以其迁移率高,稳定性好,原材料丰富,制备成本低等优点,已经受到一些科研团队的青睐。本文通过射频磁控溅射方法,采用金属Zn（99.99%）靶,通过优化工艺参数,制备a-ZnON薄膜;以此非晶态薄膜作为有源层,通过光刻掩膜板湿法刻蚀工艺制备出底栅顶接触型的ZnON-TFT器件;探索了不同热氧化温度、氧流量、氮流量等对ZnON-TFT器件性能的影响。首先对比了金属掩膜板制备的大尺寸ZnON-TFT和光刻掩膜板湿法刻蚀工艺制备的小尺寸ZnON-TFT器件的电学性能。采用金属掩膜板工艺制备大尺寸ZnON-TFT器件,虽然成功率高,但器件的泄漏电流较大达10^-55 A量级,采用二次光刻工艺对有源层及金属电极进行图形化后,器件的泄漏电流降到10^-99 A量级。采用热氧化Zn₃N₂方法制备ZnON-TFT的有源层。当热氧化温度为200°C以下时,薄膜物相为Zn₃N₂,本征缺陷多,载流子浓度高,器件呈常开状态;当热氧化温度为300°C时,薄膜呈非晶状态,非晶特性使得薄膜表面较平整,具有很好的均匀性,V_N、V_O等施主态缺陷减少,载流子浓度降低至适合做TFT器件范围,栅压对沟道电流调控作用增强,表面缺陷态密度小,器件的性能参数最佳:μ=2.25 cm²/V s,I_on/I_off=3.58×10⁵,SS=3.15V/Dec,V_th=15.40 V,ΔV_th=+1.44 V。当热氧化温度高于300°C时,薄膜物相为多晶ZnO,载流子浓度低,栅压对沟道电流调控作用弱,器件无性能。采用Ar/N₂/O₂三路混合气体制备ZnON薄膜,探索了不同氧流量对ZnON-TFT器件性能的影响,结果表明:退火前随着氧流量的增加,样品的物相由Zn₃N₂向ZnO转变,粗糙度较大,薄膜内部本征缺陷较多,载流子受到的散射和俘获作用强,器件综合性能整体较差。综合来看,当氧流量为0.4 sccm时,器件性能最好,μ=0.37 cm²/V s,I_on/I_off=1.21×10³,SS=10.97 V/Dec,V_th=3.13 V。300°C空气退火后,薄膜表面粗糙度较退火前得到很大程度改善,薄膜内部缺陷减少,物相也发生变化,器件性能得到不同程度提升;当氧流量为0 sccm和0.3 sccm时,薄膜呈非晶状态。非晶特性使其电学性质具有很好的均匀性,氧流量为0.3 sccm的薄膜中氮元素含量适中,器件性能最好,μ=21.59cm²/V s,I_on/I_off=4.65×10⁵,SS=1.42 V/Dec,V_th=2.23 V,ΔV_th=+0.36 V。为进一步优化ZnON-TFT器件的综合性能,研究了不同氮流量和相同氮氧比例对ZnON-TFT器件性能的影响。适量的氮掺入,薄膜本征缺陷态降低,界面缺陷态密度降低,对载流子的散射和俘获作用减弱,器件综合性能提高;过量的氮掺入形成了新的氮相关缺陷,界面缺陷态密度增加,器件的性能下降。当氮氧流量比为60/0.4时,器件性能最好,μ=33.83 cm²/V s,I_on/I_off=1.19×10⁵,SS=1.36 V/Dec,V_th=0.85 V,ΔV_th=+0.06 V。