氧化物薄膜晶体管及其制备方法和反相器及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体器件领域，特别是涉及一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法和 反相器及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 薄膜晶体管（thin-film transistor)是如今商业显示产品中的基础元件。现有的 薄膜晶体管通常包括非晶硅薄膜晶体管、多晶硅薄膜晶体管和金属氧化物薄膜晶体管。其 中，非晶硅薄膜晶体管由于体积较大，配置像素过多，因此容易导致显示屏幕透光率低，影 响显示屏幕的分辨率。多晶硅薄膜晶体管虽然能够提高显示屏幕的分辨率，但是由于多晶 硅薄膜晶体管使用的是多晶硅材料，而多晶硅材料良品率低且生产成本较高，因此未能得 到大规模使用。而金属氧化物薄膜晶体管，如铟镓锌氧薄膜晶体管则由于具有较高的电子 迀移率，低的制备温度，良好的透明性，较小的亚阈值摆幅，较大的开关比和较高的像素开 口等优点，成为制备显示屏幕的优选材料。
[0003] 同时，金属氧化物薄膜晶体管用于集成数字电路设计中基本结构之一的反相器 时，对金属氧化物薄膜晶体管的阈值电压的调控尤为重要。而目前，对于金属氧化物薄膜晶 体管的阈值电压的调控，通常是通过调节金属氧化物薄膜晶体管的沟道层厚度来实现。但 是，较厚的沟道层会导致金属氧化物薄膜晶体管较差的亚阈值摆幅，从而在一定程度上造 成了金属氧化物晶体管性能的衰减。现有技术中，也可通过采用等离子体处理和沉积钝化 层相结合的方法来实现金属氧化物薄膜晶体管的阈值电压的调控。但是，采用等离子体处 理和沉积钝化层相结合的方法虽然能够实现晶体管阈值电压的调控，获得性能稳定的金属 氧化物薄膜晶体管，但其制备工艺较为复杂，生产成本较高。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要针对现有的氧化物薄膜晶体管制备工艺较为复杂，生产成本较高 的问题，提供一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法和反相器及其制备方法。
[0005] 为实现本发明目的提供的一种氧化物薄膜晶体管，包括衬底、栅介质层、氧化物沟 道层、源电极、漏电极和覆盖层；
[0006] 所述栅介质层位于所述衬底的上方；
[0007] 所述氧化物沟道层位于所述栅介质层的上方；
[0008] 所述源电极和所述漏电极均至少部分位于所述氧化物沟道层的上方；
[0009] 所述覆盖层位于所述氧化物沟道层的上方，且位于所述源电极和所述漏电极之 间；
[0010] 其中，所述覆盖层为金属氧化物薄膜。
[0011] 在其中一个实施例中，所述覆盖层的厚度为Inm -50nm。
[0012] 在其中一个实施例中，所述金属氧化物薄膜为氧化亚锡薄膜或氧化镍薄膜。
[0013] 在其中一个实施例中，所述氧化物沟道层为铟镓锌氧薄膜。
[0014] 在其中一个实施例中，所述氧化物沟道层的厚度为IOnm-50nm。
[0015] 相应的，为实现上述任一种氧化物薄膜晶体管，本发明还提供了一种氧化物薄膜 晶体管制备方法，包括如下步骤：
[0016] 在设置在衬底上方的栅介质层上方沉积第一预设厚度的氧化物沟道层；
[0017] 在所述氧化物沟道层上方分别沉积源电极和漏电极后，进行退火处理；
[0018] 在所述源电极和所述漏电极之间的所述氧化物沟道层上方沉积第二预设厚度的 覆盖层；
[0019] 其中，所述覆盖层为金属氧化物薄膜。
[0020] 在其中一个实施例中，使用电子束蒸发法在所述源电极和所述漏电极之间的所述 氧化物沟道层上方沉积第二预设厚度的覆盖层。
[0021] 在其中一个实施例中，在所述氧化物沟道层上方分别沉积所述源电极和所述漏电 极后，进行退火处理时，退火气氛为空气，退火温度为200摄氏度一400摄氏度，退火时间为 0. 5小时一3小时。
[0022] 相应的，基于同一发明构思，本发明还提供了一种反相器，包括如上任一所述的氧 化物薄膜晶体管。
[0023] 相应的，为实现上述反相器，本发明还提供了一种反相器制备方法，包括如下步 骤：
[0024] 在衬底上制备第一输入端电极和第二输入端电极；
[0025] 在具有所述第一输入端电极和所述第二输入端电极的所述衬底上沉积栅介质 层；
[0026] 在所述栅介质层的上方分别沉积第一氧化物沟道层和第二氧化物沟道层；
[0027] 在所述第一氧化物沟道层远离所述第二氧化物沟道层一侧的上方制备接地电极； 同时在所述第一氧化物沟道层与所述第二氧化物沟道层之间制备输出端电极；并在所述第 二氧化物沟道层远离所述第一氧化物沟道层一侧的上方制备电源供应端电极；
[0028] 采用掩膜板法在所述输出端电极与所述电源供应端电极之间的所述第二氧化物 沟道层上方沉积金属氧化物薄膜作为覆盖层，完成底栅结构的反相器的制备。
[0029] 上述氧化物薄膜晶体管的有益效果：
[0030] 其通过在氧化物薄膜晶体管的氧化物沟道层上方沉积覆盖层，并选用金属氧化物 薄膜作为覆盖层。由于作为覆盖层的金属氧化物薄膜沉积在氧化物沟道层的上方，因此金 属氧化物薄膜与氧化物沟道层相接触，这也就对氧化物薄膜晶体管的氧化物沟道层的表面 态起到了修饰的作用，钝化了氧化物沟道层的表面态，进而能够有效改善氧化物薄膜晶体 管的性能。同时，其只在氧化物薄膜晶体管的氧化物沟道层表面增加了一层金属氧化物薄 膜作为覆盖层，结构简单，不需要太多的制备工艺流程，因此有效地解决了现有的氧化物薄 膜晶体管制备工艺复杂，生产成本较高的问题。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明的氧化物薄膜晶体管一具体实施例结构示意图；
[0032] 图2为现有的氧化物薄膜晶体管结构示意图；
[0033] 图3为本发明的氧化物薄膜晶体管制备方法一具体实施例流程图；
[0034] 图4为采用对比例一和本发明的氧化物薄膜晶体管制备方法实施例一至实施例 五分别制备的氧化物薄膜晶体管的转移特性曲线图；
[0035] 图5为采用对比例二和本发明的氧化物薄膜晶体管制备方法实施例六分别制备 的氧化物薄膜晶体管的转移特性曲线图；
[0036] 图6为现有的反相器结构示意图；
[0037] 图7为本发明的反相器一具体实施例结构示意图；
[0038] 图8为本发明的反相器制备方法一具体实施例流程图；
[0039] 图9为采用本发明的反相器制备方法一具体实施例制备的反相器的电路结构图； [0040] 图10为采用本发明的反相器制备方法一具体实施例制备的反相器的输出端电压 随输入端电压变化特性曲线图。
【具体实施方式】
[0041] 为使本发明技术方案更加清楚，以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详 细说明。
[0042] 参见图1，作为本发明的氧化物薄膜晶体管的一具体实施例，其包括衬底100,栅 介质层200、氧化物沟道层300、源电极400、漏电极500和覆盖层600。
[0043] 其中，栅介质层200位于衬底100的上方。氧化物沟道层300位于栅介质层200 的上方。源电极400和漏电极500均至少部分位于氧化物沟道层300的上方。同时，本发 明的氧化物薄膜晶体管中的覆盖层600位于氧化物沟道层300的上方，并且同时位于源电 极400和漏电极500之间。
[0044] 需要说明的是，覆盖层600为金属氧化物薄膜。其优选为氧化亚锡（SnO)薄膜或 氧化镍（NiO)薄膜。
[0045] 此处，需要指出的是，本申请中的上方表示方位在同一侧。当整个氧化物薄膜晶体 管旋转后，氧化物薄膜晶体管中的每一层薄膜与其紧邻的其它层薄膜的相对位置可能为下 方或左侧等其他方向。并且，以本发明的图1、图2、图6和图7所示方位为准，上方均表示 氧化物薄膜晶体管中的每一层薄膜的表面。
[0046] 并且，参见图1，源电极400沉积在氧化物沟道层300上方时也可同时沉积在栅介 质层200的上方，与栅介质层200的表面相接触。同理，漏电极500沉积在氧化物沟道层 300的上方的同时也可沉积在栅介质层200的上方。即源电极400和漏电极500都可以同 时沉积在氧化物沟道层300的上方和栅介质层200的上方。另外，覆盖层600也可同时沉 积在栅介质层200的上方、源电极400的上方和漏电极500的上方。
[0047] 本发明的氧化物薄膜晶体管相较于现有的氧化物薄膜晶体管（参见图2)，其仅在 氧化物沟道层300的上方，即氧化物沟道层300的表面增加了一层覆盖层600,并选用金属 氧化物薄膜，如氧化亚锡薄膜或氧化镍薄膜作为所增加的覆盖层600。
[0048] 通过采用金属氧化物薄膜作为沉积在氧化物沟道层300表面的覆盖层600,作为 覆盖层600的金属氧化物薄膜可用于隔绝空气，钝化氧化物沟道层300的表面态，进而简单 有效的实现氧化物薄膜晶体管较大的阈值电压漂移，最终有效改善氧化物薄膜晶体管的性 能。并且，只需在氧化物沟道层300的表面沉积一层覆盖层600即可，不需要进行多种和多 次制备工艺，因此在有效改善氧化物薄膜晶体管的性能的同时，简化了氧化物薄膜晶体管 的制备工艺，节省了生产成本。
[0049] 其中优选氧化亚