一种基于TeO₂/并五苯复合材料的具有宽频特性的MOS器件的制作方法

专利名称：一种基于TeO₂/并五苯复合材料的具有宽频特性的MOS器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件，具体涉及一种具有宽频特性的MOS器件。
背景技术：
现有技术中，MOS器件包括源极、栅极和漏极，传统的MOS器件主要结构为以硅晶圆为衬底，在硅晶圆中间部分进行氧化，产生SiO2氧化层作为绝缘层，之后再在绝缘层上用热蒸发的方式长金属电极作为栅电极。源、漏极则同样采用热蒸发的方式长于原来没有被氧化的硅之上。通常这类MOS器件所涉及到的工艺较为复杂，特别是其中的掺杂步骤成本较高。另外，此类器件的物理尺寸只能局限在一定的范围之内。更重要的一点，此类器件在高频电路的工作中存在的很大的局限性，幅频特性较差。目前为了解决器件在高频电路上工作的缺陷，大部分做法是采用重参杂工艺或者改变杂质种类，但是这类做法也会引起器件的其他参数的降低，而且制备工艺较为复杂，仍然存在一定的不足之处。

发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决MOS器件在高频电子领域的局限性以及器件制备工艺上的复杂度，而提供一种基于TeO2/并五苯复合材料的具有宽频特性的MOS器件。本发明还提供所述基于TeO2/并五苯复合材料的具有宽频特性的MOS器件的制作方法。实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种基于TeO2/并五苯复合材料的具有宽频特性的MOS器件，包括源极、栅极和漏极；其特征在于，该MOS器件的结构上从下到上依次为，玻璃作为衬底和ITO作为栅极，PVA与PMMA双层材料结构作为绝缘层，TeO2/并五苯复合材料作为有源激活层；源极和漏极采用金作为电极，所述源极和漏极为叉指状结构。所述具有宽频特性的MOS器件的制作方法，包括如下步骤:
1)在硅硼基基片玻璃上溅射氧化铟锡为栅极；
2)以聚乙烯醇PVA与聚甲基丙烯酸甲酯PMMA配制的溶液(PVA溶液的溶剂为水，浓度为7% ;PMMA溶液的溶剂为氯苯，浓度为5%)为原材料，通过匀涂的方法将两层材料依次生长在栅极之上，两者合成的整体构成绝缘层，其中聚乙烯醇层与栅极接触；
3)在此基础上制作基于TeO2/并五苯复合材料的有源激活层；具体的方法依次蒸镀并五苯、Te形成并五苯/Te层,进行热氧化扩散,将Te转变为TeO2层并扩散入并五苯层的表面；
4)最后，通过气相淀积与光刻的方法在最上面产生“叉指状”的源极和漏极。进一步，所述PVA与PMMA绝缘层中，PVA与PMMA的厚度比为8:1。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果:
1、本发明是利用电场来控制固体材料导电性能的有源MOS器件。该器件表现出明显的宽频特性，即在幅频特性上频带较宽。该MOS器件在现有的微电子及应用电子领域有广泛的应用价值。2、本发明器件的物理尺寸存在很大的可控性，如为智能卡、识别卡、液晶显示器而设计的驱动器等的器件可以做到面积较大的尺寸；而在纳米级电子应用领域器件又能做到很小的尺寸；在幅频特性上，该器件能表现出明显的宽频特性，并且基于以上优点，使得该发明成为在传感器，高频电子线路，大规模集成电路和有源主动显示领域有着很好的应用前景。3、该发明用到的溶液工艺、物理气相淀积工艺以及光刻等工艺步骤，工艺步骤明显减少，相比传统MOS器件的制作，工艺过程减少了一定的复杂度，而且制造出的MOS器件任然与传统MOS器件的性能及参数具有相似性和可比性，而且在幅频特性上还表现出更加优秀的特性。


图1是本发明基于Te02/并五苯复合材料的具有宽频特性的MOS器件剖面 图2是本发明基于Te02/并五苯复合材料的具有宽频特性的MOS器件立体示意 图3是本发明基于Te02/并五苯复合材料的具有宽频特性的MOS器件的转移特性曲线； 图4是本发明基于Te02/并五苯复合材料的具有宽频特性的MOS器件的输出特性曲线； 图5是本发明基于Te0 2/并五苯复合材料的具有宽频特性的MOS器件的幅频特性曲线； 图6是本发明基于Te02/并五苯复合材料的具有宽频特性的MOS器件的电压-电容曲线。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。如图1和图2所示，一种基于TeO2/并五苯复合材料的具有宽频特性的MOS器件，所述MOS器件的结构为“反型”结构，即在该器件的栅极上制备整个MOS器件，而与传统的以硅材料为衬底的MOS器件完全不同。该器件在硅硼基基片玻璃上溅射的氧化铟锡为栅极。以聚乙烯醇PVA与聚甲基丙烯酸甲酯PMMA配制的溶液为原材料，通过匀涂的方法将两层材料依次生长在栅极之上，两者合成的整体构成绝缘层，其中聚乙烯醇层与栅极接触。在此基础上制作基于TeO2/并五苯复合材料的有源激活层，具体的方法依次蒸镀并五苯、Te形成并五苯/Te层,进行热氧化扩散,似的Te转变为TeO2层并扩散入并五苯层的表面。最后通过气相淀积与光刻的方法在最上面产生“叉指状”的源极和漏极。所述栅极、绝缘层和有源激活层的厚度比为1:Γ10:1，优选1:6:1。所述PVA与PMMA绝缘层中，PVA与PMMA的厚度比为6 12:1，优选为8:1。参见图3，栅源之间的电压为栅源电压，漏源之间的电压为漏源电压。MOS期间本身是一个电压控电流的器件，电压较低时，器件的沟道没有完全形成，漏极电流很多小。随着栅源之间的电压的绝对值的增大，器件的有源激活层形成强反型，漏极电流迅速增大。用吉时利4200SCS半导体参数测试仪，测得如上该转移特性曲线，曲线的趋势与走向与理论上P沟道MOS器件的转移特性曲线一致。参见图4，用吉时利4200SCS半导体参数测试仪，测得该输出特性曲线，曲线的趋势与走向与理论上P沟道MOS器件一致；器件满足MOS器件的电学特性。参见图5，通过将器件接入电路中，采用扫频仪实验测得器件在不同的工作频率上的跨导，器件在高频阶段的特性还是不错的，截止频率达到50MHz。参见图6，用吉时利4200SCS半导体参数测试仪，测有源激活层与栅极之间的电压-电容曲线，曲线的趋势与走向与理论上P沟道MOS器件一致。综上，本发明具有传统MOS器件具有的电学特性，更加独特的优点是该器件具有良好的宽频特性，而且制作工艺简单，成本低廉，可以在室温下加工，易于推广，在电子器件应用领域特别是高频电子领域有广阔的应用前景。成为在传感器，高频电子线路，大规模集成电路和有源主动显示领域有着很好的应用前景。该发明用到的溶液工艺、物理气相淀积工艺以及光刻等工艺步骤，工艺步骤明显减少，相比传统MOS器件的制作，工艺过程减少了一定的复杂度，而且制造出的MOS器件任然与传统MOS器件的性能及参数具有相似性和可比性，而且在幅频特性上还表现出更加优秀的特性。最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种基于TeO2/并五苯复合材料的具有宽频特性的MOS器件，包括源极、栅极和漏极；其特征在于，该MOS器件的结构上从下到上依次为，玻璃作为衬底和ITO作为栅极，PVA与PMMA双层材料结构作为绝缘层，TeO2/并五苯复合材料作为有源激活层；源极和漏极采用金作为电极，所述源极和漏极为叉指状结构。
2.根据权利要求1所述的具有宽频特性的MOS器件；其特征在于，所述叉指状结构为源极和漏极分别为半包围结构，并且源极和漏极至少一边伸入漏极和源极的半包围区域，形成指状交叉。
3.如权利要求1所述具有宽频特性的MOS器件，其特征在于，所述栅极、绝缘层和有源激活层的厚度比为1:6:1。
4.如权利要求1所述具有宽频特性的MOS器件，其特征在于，所述PVA与PMMA绝缘层中，PVA与PMMA的厚度比为8:1。
5.如权利要求1所述具有宽频特性的MOS器件的制作方法，包括如下步骤: 1)在硅硼基基片玻璃上溅射氧化铟锡为栅极； 2)以聚乙烯醇PVA溶液与聚甲基丙烯酸甲酯PMMA溶液(PVA溶液的溶剂为水，浓度为7% ；PMMA溶液的溶剂为氯苯，浓度为5%)为原材料，通过匀涂的方法将两层材料依次生长在栅极之上，两者合成的整体构成绝缘层，其中聚乙烯醇层与栅极接触； 3)在此基础上制作基于TeO2/并五苯复合材料的有源激活层；具体的方法依次蒸镀并五苯、Te形成并五苯/Te层,进行热氧化扩散,将Te转变为TeO2层并扩散入并五苯层的表面； 4)最后，通过气相淀积与光刻的方法在最上面产生“叉指状”的源极和漏极。
全文摘要
本发明提供一种基于TeO2/并五苯复合材料的具有宽频特性的MOS器件，包括源极、栅极和漏极；该MOS器件的结构上从下到上依次为，玻璃作为衬底和ITO作为栅极，PVA与PMMA双层材料结构作为绝缘层，TeO2/并五苯复合材料作为有源激活层；源极和漏极采用金作为电极，所述源极和漏极为叉指状结构。本发明是利用电场来控制固体材料导电性能的有源MOS器件。该器件表现出明显的宽频特性，即在幅频特性上频带较宽。使得该发明成为在传感器，高频电子线路，大规模集成电路和有源主动显示领域有着很好的应用前景。
文档编号H01L51/05GK103178209SQ20131011085
公开日2013年6月26日 申请日期2013年4月1日 优先权日2013年4月1日
发明者甘平, 李奋展, 童中华, 吴立强, 陈卓, 刘德鹏, 刘涛, 刘冬翠 申请人:重庆大学