具有改进的源极/漏极接触的金属氧化物TFT的制作方法与工艺

文档序号:12005478阅读:798来源:国知局
具有改进的源极/漏极接触的金属氧化物TFT的制作方法与工艺
本发明总体涉及TFT中的金属氧化物半导体膜,并且更具体地,涉及形成具有不同载流子密度的区域的有源层,由此改进金属氧化物膜的源极/漏极接触。

背景技术:
在现有技术中,通过在栅极和栅极绝缘层之上沉积第一层a-Si半导体材料,然后在第一层的顶部上沉积高掺杂的硅的层(例如,n+层),形成非晶硅(a-Si)薄膜晶体管。然后,在高掺杂层上形成用于源极和漏极的金属接触,在接触之间在第一a-Si层中限定沟道区域。然后,能够蚀刻掉沟道区域之上的高掺杂层,以便不会不利地影响沟道区域。a-SiTFT沟道中的低迁移率使得器件对接触电阻要求低。在高掺杂区上形成的金属接触提供低电阻(欧姆)接触。在金属氧化物薄膜晶体管(MOTFT)中,在金属氧化物半导体层上直接形成金属接触。即,金属氧化物半导体材料在金属接触下面与其在沟道区域中相同。对于MOTFT,缺乏n+层和较高带隙使得更难提供很好的欧姆接触。而且,金属氧化物半导体材料的高迁移率要求比a-SiTFT中更低的接触电阻。在没有良好的低电阻接触,此后称为欧姆接触的情况下,金属氧化物半导体材料的高迁移率能够被接触电阻掩蔽。然而,MOTFT中的欧姆接触实质上至今不被知晓或者很难形成和/或保持。因此,弥补现有技术中固有的以上和其他不足是非常有利的。

技术实现要素:
简而言之,本发明的期望目标根据下述方法实现,该方法形成用于具有不同载流子密度的区域的TFT的有源层。该方法包括以下步骤:提供衬底,该衬底具有栅极、相邻于栅极的栅极电介质层、以及与栅极相反地位于栅极电介质上的高载流子浓度金属氧化物半导体材料层。该方法进一步包括以下步骤:氧化与栅极对准的金属氧化物半导体材料层的沟道部分,以降低沟道部分的载流子浓度。沟道部分的两侧上的接触部分被保持在高载流子浓度。为了进一步实现本发明的期望目标,提供一种在金属氧化物半导体薄膜晶体管中形成欧姆源极/漏极接触的方法,包括:在薄膜晶体管构造中提供栅极、栅极电介质、具有带隙的高载流子浓度金属氧化物半导体有源层和隔开的源极/漏极金属接触。隔开的源极/漏极金属接触在有源层中限定沟道区。相邻于沟道区提供氧化氛围,并且在氧化氛围中加热栅极和沟道区,以降低沟道区域中的载流子浓度。可替换地或另外地,源极/漏极接触中的每个都包括位于金属氧化物半导体有源层上的低功函数金属的超薄层和位于低功函数金属上的高功函数金属的势垒层。本发明的期望目标根据其一个实施例进一步被实现,其中,在薄膜晶体管构造中,金属氧化物半导体薄膜晶体管中的金属到金属氧化物低电阻欧姆接触包括栅极、栅极电介质、具有带隙的高载流子浓度金属氧化物半导体有源层和隔开的源极/漏极金属接触。隔开的源极/漏极金属接触在有源层中限定沟道区。与源极/漏极金属接触相接触的金属氧化物半导体有源层的部分具有大于沟道区中的载流子浓度的载流子浓度。对于以上实施例可替换地或另外地,金属氧化物半导体薄膜晶体管中的金属到金属氧化物低电阻欧姆接触包括源极/漏极金属接触,源极/漏极金属接触具有:位于金属氧化物半导体有源层上的低功函数金属的超薄层,低功函数金属的功函数是小于等于金属氧化物半导体有源层的功函数的功函数;以及位于低功函数金属上的高功函数金属的势垒层,高功函数金属的功函数是大于等于金属氧化物半导体有源层的功函数的功函数。可替换地,低功函数金属层和高功函数金属层能够以其中低功函数金属和高功函数金属被混合为一种合金的单层代替。附图说明从结合附图作出的其优选实施例的以下详细描述,本发明的以上和进一步以及更多特定目标和优点对于本领域技术人员来说将变得更加明显,其中:图1是具有欧姆源极-漏极接触的典型a-SiTFT的简化层图;图2是示出高功函数金属和金属氧化物半导体材料之间的肖特基势垒型接触的简化能带图;图3示出根据本发明的形成具有不同载流子浓度的有源层的第一方法中的初始结构的简化层图;图4是类似于图3的示出形成具有不同载流子密度的有源层的第一方法中的最后步骤的简化层图;图5是根据本发明的具有下层栅极和上层源极/漏极的MOTFT的简化层图,示出根据本发明的形成具有不同载流子密度的有源层的第二方法;图6是示出根据本发明的欧姆金属接触的部分MOTFT的简化层图;以及图7示出显示能够在本发明中使用的多种材料的化学结构的表1。具体实施方式现在转到图1,示出具有欧姆源极-漏极接触的典型a-SiTFT10的简化层图。TFT10包括衬底11,衬底11具有在其上表面中形成的栅极12。栅极12以熟知方式由栅极电介质的薄层13覆盖。以任何熟知方式在栅极电介质层13的上表面上形成未掺杂非晶硅(a-Si)层14。在层14的上表面上沉积重掺杂(n+)非晶硅层15。然后在重掺杂层15上分别形成金属接触16和17,用于源极和漏极,在接触16和17之间在a-Si层14中限定沟道区域18(位于虚线内)。然后,通常使用金属接触16和17作为掩膜,能够蚀刻掉沟道区域18之上的重掺杂层15的部分。a-SiTFT沟道18中的低迁移率使得器件10对接触电阻要求低。在高掺杂层15上形成的金属接触16和17提供低电阻(欧姆)接触。图1中所示的该种类型的器件的一个问题是,沟道之上的重掺杂层15部分的蚀刻。非常难控制蚀刻仅充分地去除层15而不蚀刻到半导体层14中,并且导致诸如钝化、场效应控制、不稳定性、陷阱等的困难。用于在大玻璃尺寸(昂贵的衬底区域)上执行这样的工艺的装置由于其均匀控制的复杂性也非常昂贵。对金属氧化物半导体材料存在浓厚兴趣,这是因为其高载流子迁移率、透光率和低沉积温度。高载流子迁移率将应用扩展至要求更高频率或更高电流的更高性能领域。透光率消除了对在显示器和传感器有源矩阵中光屏蔽的需要。低沉积温度使得能够应用于在塑料衬底上的柔性电子设备。金属氧化物半导体的独特特征是:(1)载流子迁移率较少取决于膜的粒度,即,可以是高迁移率非晶金属氧化物;(2)表面态的密度低,并且使得能够容易对于TFT的场效应,这与共价半导体(诸如,Si或a-Si)相反,在共价半导体中,表面态必须由氢钝化;以及(3)迁移率强烈地取决于体积载流子密度。传统上,金属氧化物中的体积载流子密度或浓度由氧空位控制。氧空位能够通过以下控制:(a)沉积期间的氧的部分压力;(b)高温处理;以及(c)价掺杂。在金属氧化物薄膜晶体管(MOTFT)中,在金属氧化物半导体层上直接形成金属接触。即,金属氧化物半导体材料在金属接触下面与其在沟道区域中相同。对于MOTFT,缺少n+层和较大带隙使得更难提供良好的欧姆接触。而且,金属氧化物半导体材料的高迁移率要求比a-SiTFT中更低的接触电阻。在没有良好的欧姆接触的情况下,金属氧化物半导体材料的高迁移率能够被接触电阻掩蔽。在现有技术中,MOTFT中的源极和漏极接触通常是肖特基势垒型的,其中,金属与金属氧化物半导体材料直接接触。通常,稳定接触金属(例如,Mo、W、Au、Pt、Ag等)具有相对高的功函数,而具有低功函数的金属(例如,Al、Mg、Ti、Ta、Zn、In、V、Hf、Y等)不稳定或相对容易被氧化。高功函数金属与金属氧化物半导体材料形成肖特基势垒,以提供导电,载流子必须隧穿通过势垒。如果势垒薄,则仅利用少量电阻就可以发生隧穿,但是如果势垒厚,则几乎可能防止隧穿。在任一种情况下,肖特基势垒接触都不像期望那样为具有低电阻的欧姆接触。具体参考图2,示出了说明肖特基势垒型接触的简化能带图。接触在左边所示的高功函数金属和右边所示的金属氧化物半导体材料之间。能够看出,因为功函数的差异,导致形成对于从金属到金属氧化物半导体材料的电子流的势垒。势垒的厚度‘b’确定结内的导电量。即,如果势垒的厚度b足够小,则电子那个隧穿并且发生导电。厚度b由势垒的斜率‘s’控制或主要由其确定。斜率s与金属氧化物中的载流子浓度成比例。将理解,随着斜率增加,即,载流子浓度增加,厚度b变小。例如,在图2中,斜率约为60°。随着斜率朝向90°增加,厚度b变小。从而,在金属到半导体界面处的载流子浓度的增加减小了势垒厚度,并且改进了接触。术语金属或掺杂的半导体的“功函数”是指能级,例如,在能量图图2中,在该能级中,电子态不被占用,而在该能级处或其之下,电子态全部被占用。电子态在文献中有时还被称为“费米能级”。在用于TFT应用的金属氧化物半导体膜中,金属氧化物半导体的功函数非常接近导带的底部(如图2中绘制的)。通常,存在两种方式或方法用来在金属氧化物半导体材料和金属之间作出良好的欧姆接触:1)在界面处的金属氧化物半导体的载流子浓度应该尽可能高(即,增加势垒的斜率并且减小厚度);和/或2)金属的功函数应该与金属氧化物半导体的功函数基本匹配,使得存在很少或不存在势垒。然而,这些方法中的每个都具有必须克服的严重问题。为了使用第一种方法,在器件设计中存在两难选择。问题在于,相同的高载流子浓度(例如,>1E18/cm3)金属氧化物半导体材料位于源极和漏极接触下面,如在TFT沟道中呈现的。为了TFT适当地操作,沟道载流子浓度不能太高(例如,<1E18/cm3)。从而,在TFT的有源或沟道层(金属氧化物半导体层)的不同区域中必须创建不同的载流子密度或浓度。根据本发明,提供在有源或沟道层中实现不同载流子密度或浓度的两种方法。图3和图4中所示的形成具有不同载流子密度的有源层的第一种方法如下。具体参考图3,示出用于制造分别具有下层栅极38和上层源极/漏极33和34的MOTFT30的初始结构。在此,将理解,相信多种可能MOTFT构造中的任一个都能够适于包括例如底部栅极底部源极/漏极型器件、顶部栅极顶部源极/漏极型器件、顶部栅极底部源极/漏极型器件等的公开方法中的一个或所有。TFT30包括衬底32,其可以是诸如塑料的柔性材料,或者是诸如玻璃的任何其他方便的材料等。通过任何方便和建立的方法,在衬底32中形成栅极金属电极38。薄栅极电介质层37与栅极金属电极38和衬底32的周围区域形成为重叠关系。以与栅极金属电极38和周围区域重叠的关系,在栅极电介质层37上形成或图案化金属氧化物半导体膜36。作为MOTFET30的有源层的金属氧化物半导体膜36是高载流子浓度金属氧化物,以确保在源极和漏极(图4)以及膜36之间形成良好的欧姆接触。通常,形成具有不同载流子密度的有源层的第一种方法包括以下步骤。首先,限定栅极金属(栅极38),并且沉积栅极电介质(层37)。金属氧化物半导体材料的层或膜36被沉积和/或图案化。利用非氧化氛围进行沉积,以便增加载流子浓度。衬底32能够在还原氛围中在高温下(如果衬底材料的选择允许)被选择性地处理,以进一步增加载流子浓度。在加热的优选方法中,图3的整个结构然后在氧化氛围中经历来自辐射源(例如,来自灯或脉冲激光器的辐射)的覆盖光照射,光子能低于金属氧化物层36(例如,3eV)、栅极电介质层37(例如,>4eV)、以及衬底32(例如,>3eV)的带隙,此后称为“退火”。对于关于退火工艺的另外信息是指,于2010年9月1日提交并且通过引用结合于此的题为“LasterAnnealingofMetalOxideSemiconductoronTemperatureSensitiveSubstrateFormations(温度敏感衬底构成上的金属氧化物半导体的激光退火)”的共同待审美国专利申请。应该理解,如果期望或方便,可以采用其他加热沟道区的方法。如在以上引用的共同待审申请中解释的,除了栅极金属之外的所有材料对于激光都是透明的。从而,仅能够吸收光(热或能量)的材料是栅极金属38。激光脉冲持续时间被选择为使得温度梯度非常大。即,温度从吸收区栅极38附近急剧下降(例如,在一微米内>100摄氏度)。从而,仅栅极38顶部上的被标记为35的沟道区被加热,并且其载流子密度或浓度通过氧氛围(即,包括氧的环境)减小。即使在氧氛围中,通过在较低温度下,也防止金属氧化物半导体膜36的剩余物的载流子浓度减小。从而,沟道区35与栅极38自对准,并且蚀刻停止以及源极/漏极金属33和34分别与栅极金属38的对准变得不太关键。另外参考图4,源极33和漏极34以重叠关系部分地形成在金属氧化物半导体膜36的上表面上,以便在栅极金属电极38之上的上表面上限定其之间的空间。在金属氧化物膜36的暴露部分以及源极33和漏极34的周围部分之上形成可选钝化层39。因为有源层36中的不同载流子密度,使得在源极33和膜36之间的界面处以及漏极34和膜36之间的界面处形成良好的金属到半导体接触(基本上是欧姆接触,或者在势垒上有非常高的斜率)。结合图5描述在TFT的沟道层的不同区域中提供不同载流子密度或浓度的第二种方法,图5示出根据本发明的分别具有下层栅极38’和上层源极/漏极33’和34’的MOTFT30’的简化层图。在此,将理解,相信多种可能的MOTFT构造中的任一种能够适于包括例如底部栅极底部源极/漏极型器件、顶部栅极顶部源极/漏极型器件、顶部栅极底部源极/漏极型器件等的公开方法中的一个或所有。TFT30’包括衬底32’,其可以是诸如塑料的柔性材料或者诸如玻璃等的任何其他方便材料等。通过任何方便和建立的方法,在衬底32’中形成栅极金属电极38’。薄膜栅极电介质层37’与栅极金属电极38’和衬底32’的周围区域形成重叠关系。以与栅极金属电极38’和周围区域重叠的关系,在栅极电介质层37’上形成金属氧化物半导体膜36’。在金属氧化物半导体膜36’的上表面上以部分重叠关系形成源极33’和逻辑34’,以便在栅极金属电极38’之上的上表面上限定其之间的空间。作为MOTFET30’的有源层的金属氧化物半导体膜36’是高载流子浓度金属氧化物,以确保在源极33’和膜36’之间以及在漏极34’和膜36’之间形成良好的欧姆接触。在金属氧化物薄膜36’的暴露部分以及源极33’和漏极34’的周围部分之上形成可选钝化层39’。在用于该工艺的加热的方法中,图5的整个结构然后在氧化氛围中经历加热,此后称为“退火”。如果可选钝化层39’不存在,则源极33’和34’之间的金属氧化物膜36’的被指定为35’的暴露部分在加热工艺中经历氧化氛围,并且通过氧化氛围减小载流子密度或浓度。即使在氧化氛围中,也通过由源极33’和漏极34’屏蔽或保护,防止金属氧化物半导体膜36’的剩余物的载流子浓度减小。从而,沟道区35’与源极/漏极金属33’和34’分别自对准。从而,当膜36’的载流子密度或浓度高时,施加源极33’和漏极34’,通过随后加热,金属到半导体接触良好(基本上是欧姆接触,或者在势垒上有非常高的斜率),并且在沟道35’中的载流子密度或浓度减小。应该注意,涉及可选钝化层39’的多个可能步骤能够在氧化氛围中加热结构时(或者之前)被结合到该方法中。例如,在源极/漏极金属蚀刻工艺期间,通过绝缘蚀刻停止(钝化)层39’,能够保护在源极和漏极之间(区域35’)的金属氧化物半导体沟道材料。在源极/漏极金属沉积和图案化之后,源极/漏极金属33’和34’与金属氧化物半导体膜36’接触。蚀刻停止层39’能够留下作为钝化材料或者被去除。如果层39’被去除,则栅极39’的顶部上的被指定为35’的沟道区被加热,并且通过氧化氛围减小其载流子浓度。在稍微不同的工艺中,如果期望将层39’保留为钝化层,则选择具有以下特性的绝缘材料。当如所期望的利用湿法蚀刻或干法蚀刻图案化源极电极33’和漏极电极34’时,层39’提供蚀刻停止物和沟道保护功能。层39’具有大的体电阻和大的表面电阻的绝缘属性,并且在反向偏置下,在MOTFT30’的操作期间,不应该产生或允许导电路径。最后,层39’的材料在用于实际或正常操作的温度(例如,低于120℃)期间,表现为对O2、H2O、H2、N2等的化学性阻挡,但是在退火温度(例如,高于150℃)或以上,用作氧导体。结合上述工艺应该理解,在源极/漏极图案形成过程之后,后退火工艺提供源极沟道和漏极沟道之间的欧姆接触,以及提供用于沟道的氧原子,以达到优选载流子密度。关于钝化层39’呈现上述特性的绝缘材料的一些示例包括:利用具有玻璃转化温度(Tg)的绝缘材料形成的层,低于Tg,该层用作对O2、H2O、H2、N2等以及对在其上用于后续工艺中的化学物质的化学阻挡层,并且高于Tg,该层表现为具有高粘度但是对氧、氢、和/或氮原子具有足够迁移率的半液体。这样的材料的一些特定无机示例包括由包括Dow-Corning的多个公司出售的所谓的“液体玻璃”材料(光可图案化旋涂或可印刷硅酮,例如,WL5150、WL-3010、Degussa等)。一些特定有机示例包括热塑料的种类,诸如,聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、二甲基戊二酰亚胺(PMGI)、或其他丙烯酸系聚合物(PI)、聚苯乙烯(PS)、聚环氧乙烷(PEO)、聚乙烯醇氧化物(PVA)、环氧、聚有机硅烷或有机硅烷和聚有机硅氧烷或有机硅氧烷,诸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、或本领域技术人员已知的其他类型的液体玻璃或热塑料。在一些情况下,诸如图5中所示的结构,优选选择光可图案化形式的材料,以简化图案化工艺。表1示出以上列出的多种材料的化学结构。应该注意,许多所列出的材料包括以下化学基团:-O-、-COOH、-C=O、-O-O-、O=C-N-C=O、-C-OH、-C-H等。具有这样的含氧基团的材料不仅提供在高于Tg的退火温度下用于氧、氢和氮氛围到沟道区域的路径,而且提供氧并且与下面的金属氧化物半导体沟道层有源地交互;减少界面处的陷阱,并且改进退火效果和效率。以上加热/氧化工艺还能够包括:通过将原子源嵌入层39’中,提供用于沟道的氧原子,以达到优选载流子密度。例如,在层39’中能够包括复合材料,该复合材料包含具有金属氧化物纳米颗粒的聚合物粘合剂。粘合剂材料的示例包括上述玻璃状或热聚合材料。化合物纳米颗粒的示例包括金属氧化物、金属硫化物等,具有通常大于3.1eV的能隙,例如,TiO2、Ta2O5、SrO、SrTiO3、Al2O3、AlN、SiO2等。这样的层还能够被形成有被分类为有机金属化合物的一种材料,其有机金属前体材料被用于形成图案化的蚀刻停止层,其具有有机金属化合物形式或有机/无机混合体形式的结束层。这样的材料的示例包括本领域技术人员已知的光化学金属有机沉积(PMOD)材料、以及具有溶胶凝胶处理领域中的技术人员知晓的有机粘合剂和无机化合物纳米颗粒的复合材料。在一个特定示例中,在玻璃衬底上制造MOTFT30’,并且蚀刻停止层39’的Tg在约220℃至320℃的范围内。退火温度被选择为高于钝化层39’的Tg约30℃至70℃。在另一个特定示例中,在约150℃(对于PET)至390℃(对于聚酰亚胺)范围内的Tg下,在塑料衬底32’上制造MOTFT30’。蚀刻停止(钝化)层39’的Tg被选择为低于衬底32’的Tg约30℃至70℃,并且退火温度被选择为等于或低于衬底32’的Tg。在其他特定实施例中,蚀刻停止(钝化)层39’由光可图案化材料形成,使得能够实现将沟道长度限定到微米级,蚀刻停止(钝化)层39’的材料利用印刷/调剂领域中的技术人员已知的多个液体工艺方法之一形成。在特定具体应用中,附加的钝化层能够形成或沉积在图5的层39’的顶部上,或者甚至在图4的层39的顶部上。能够使用具有良好化学阻挡层属性和良好电气绝缘的材料。无机示例包括SiO2、SiN、Al2O3、AlN、Ta2O5等。有机示例包括用于层39’的以上列出的那些。在用于平坦化或用于钝化的器件和显示器行业中使用的商用光刻胶对于它们的图案化简化是优选的。这样的一个或多个附加钝化层还能够以堆叠形式或共混形式形成在有机/无机混合体中。对于利用无机材料制成的一层或多层,能够利用诸如溅射或CVD的真空沉积方法之一形成。还能够通过利用液体前体的多种涂覆技术之一形成该层。以共混形式形成有机/无机混合体的方法在与本发明相同的公司的美国专利7,790,237中公开。在以上示例中的每个中,处理被设计为产生富氧环境,通过使用源极/漏极金属作为氧阻挡,其能够降低仅沟道区域中的载流子浓度,而使接触区中的载流子浓度高,使得产生良好的欧姆接触。为了使用两种方式或方法中的第二种方法在金属氧化物半导体材料和金属之间作出良好的欧姆接触(即,使金属的功函数与金属氧化物半导体的功函数基本匹配),在器件设计中还存在两难选择。在功函数匹配方法中,一个问题在于,低于或基本匹配于金属氧化物半导体的功函数的低功函数金属非常不稳定,并且从金属氧化物相对快地吸收氧。从而,接触金属在界面处变为差的导体或绝缘金属氧化物,并且增加接触电阻。高功函数稳定金属通常具有比金属氧化物半导体功函数高很多的功函数,使得结变为肖特基势垒结,而不是低电阻欧姆接触。在部分MOTFT40的简化层图中示出解决该两难选择的优选方式,示出了根据本发明的欧姆金属接触50。MOTFT40包括衬底42,在衬底42中形成有栅极金属电极48。栅极电介质的薄层47形成在栅极金属电极48之上,并且至少部分地形成在衬底42的上表面之上。总体如上文结合图5描述的那样,在层47的表面上形成或者图案化金属氧化物半导体材料层46。在金属氧化物半导体层46的上表面上形成金属到金属氧化物半导体欧姆接触,总体被指定为50。在此,将理解,虽然示出典型的下层栅极和上层源极/漏极型MOTFT,但是相信多种可能MOTFT构造中的任一个都能够适于包括例如底部栅极底部源极/漏极型器件、顶部栅极顶部源极/漏极型器件、顶部栅极底部源极/漏极型器件等的公开方法。将理解,在本公开中描述的典型金属氧化物半导体材料包括氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化镓、氧化镉、或其任何组合。金属氧化物半导体层46的典型功函数约为4eV。对于具有小于4eV的功函数的金属,强烈倾向于形成它们的金属氧化物,其是非常差的导体。低功函数金属的一些典型示例包括Al、Mg、Ti、Ta及其组合等。通常,功函数越低,它们的氧化物越倾向于不导电,例如,Mg具有3.5eV的功函数,Al具有3.7eV的功函数,并且氧化镁和氧化铝均为相对好的绝缘体。金属到金属氧化物半导体欧姆接触50是本质上解决上述问题的多金属接触。在金属氧化物半导体层46的表面上沉积低功函数金属的第一超薄层52,以形成低电阻欧姆接触。层52小于5nm厚,并且优选小于1nm厚。在具有大于10nm并且优选大于50nm的厚度的层52之上沉积势垒层54。能够使用的势垒金属的示例包括Mo、W、Au、Pt、Ag、及其组合等。通常,势垒金属具有高功函数(例如,4.5eV以上)并且从而是相对稳定的金属。如果期望,在势垒层54的顶部上可以添加诸如铝和铜的高导电接触金属的可选体层56。从而,在金属到金属氧化物半导体欧姆接触50的操作中,最初,低功函数金属的超薄层52与金属氧化物半导体层46形成欧姆接触。因为低功函数金属不稳定,所以来自金属氧化物半导体层46的氧相对快速地将其氧化。高功函数金属的势垒金属层被包括来阻挡氧从金属氧化物半导体层46进一步迁移进入接触金属层56。然而,层52太薄,从对其氧化而累积的金属氧化物的量对接触50具有很小或没有影响。而且,方法组合到以下程度:在金属氧化物半导体层46在高温下暴露至氧化氛围期间,接触区域50下面的金属氧化物半导体层46将变得非常导电,这是因为由于氧进入低功函数金属层52的迁移导致的氧的损耗进一步改进了欧姆接触,即,在沟道层的不同区域中形成不同载流子密度或浓度。在稍微不同的实施例中,非常少量的低功函数金属被熔合或者混合到阻挡层54的金属中,而不是形成单独的层52。这样的合金或混合物仍然提供低功函数和与金属氧化物半导体层的良好欧姆接触。使用这样的低功函数合金Mg-Ag用于有机发光二极管中的阴极的示例由Kodak(C.W.Tang等人,AppliedPhys.Letters(应用物理学快报)51,913(1987))论证,实现从合金阴极进入有机半导体Alq层的有效电子注入。在该实施例中,相邻于金属氧化物半导体材料的接触表面的合金中的低功函数金属从金属氧化物半导体材料吸收氧(氧化),从而提高载流子密度或浓度,并且改进金属到半导体接触。由于仅存在少量低功函数金属,所以氧化对接触几乎没有影响。而且,未被氧化的低功函数材料由势垒金属屏蔽,所以其对接触几乎没有影响。本发明提供MOTFT中的新的和改进的低电阻欧姆源极/漏极金属接触。MOTFT中的改进的源极/漏极金属接触形成低电阻欧姆接触,这在先前不容易实现。而且,MOTFT中的改进的源极/漏极金属接触相对容易且制造不昂贵。将容易理解,如果期望,能够单独或组合使用在富氧环境中处理沟道区的工艺或者形成多金属接触的工艺,在富氧环境中处理沟道区的工艺仅降低沟道区域中的载流子浓度,而使接触区域中的载流子浓度高(即,在沟道层的不同区域中提供不同载流子密度或浓度)。在此公开的用于MOTFT的结构和对应制造方法实际上提供以不同载流子浓度在金属氧化物半导体层中形成区带(zone)的有效方式。在此被选择用于说明目的的对实施例的多种改变和修改对于本领域技术人员来说将容易地发生。例如,在具有底部源极/漏极的MOTFT中,利用在此公开的类似退火过程,诸如,利用来自顶部的辐射光源并且在没有氧的氛围下(例如,在真空下或在N2或Ar气体中),能够通过从具有被优化用于沟道区的载流子密度(例如,<1017载流子cm-3)的有源区开始,形成具有期望载流子浓度区带的金属氧化物半导体有源层,能够增加源极和漏极接触焊盘的顶部上的氧空位,并且将载流子浓度增加至大于1017cm-3。在这样的修改和改变不脱离本发明的精神的程度上,它们旨在包括在仅由以下权利要求的合理解释所评定的其范围内。已经以这样清楚和简明的术语完全描述了本发明,以使本领域技术人员能够理解和实现本发明,本发明要求:
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