双极性薄膜晶体管及其制备方法

双极性薄膜晶体管及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种双极性薄膜晶体管及其制备方法，其中双极性薄膜晶体管包括衬底；位于衬底表面的栅电极和位于栅电极表面的栅介质层；位于栅介质层表面的氧化物沟道层；位于氧化物沟道层表面的源电极和漏电极；以及位于源电极和漏电极之间的氧化物沟道层表面的覆盖层。其中，覆盖层中的负电荷用于调节氧化物沟道层中的空穴浓度。其通过在氧化物沟道层表面沉积一层覆盖层，由覆盖层中的负电荷俘获氧化物沟道层中的自由空穴，达到调节氧化物沟道层中空穴浓度的目的，从而改善双极性薄膜晶体管的对称性。有效地解决了现有的磁控溅射沉积制备的底栅结构的双极性薄膜晶体管对称性较差的问题。
【专利说明】双极性薄膜晶体管及其制备方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体【技术领域】，特别是涉及一种双极性薄膜晶体管及其制备方法。

【背景技术】
[0002] 透明电子学是近期一个快速发展的领域。与传统的电子学器件相比，透明电子学 器件在面向消费者的众多应用领域，特别是在显示器件领域具有更大的优势。由于氧化物 双极性薄膜晶体管可以用来制备CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补 金属氧化物半导体）电路，因此其可用来制备多种集成电路与功能模块，使整个电路模块 透明化。采用氧化物双极性薄膜晶体管制备的这些透明电路可应用于光电子器件、镜片、车 窗、广告、医疗设备等领域。
[0003] 目前，已报道的氧化物双极性薄膜晶体管多数表现为单类型电荷传导，即电子传 导（η型）或空穴传导（P型）。但是基于单类型电荷传导的氧化物双极性薄膜晶体管用于 制备CMOS电路时，制备工艺和器件结构较为复杂。而在双极性薄膜晶体管中，由于空穴和 电子必须从源漏电极有效注入沟道，并通过静电势极性（即栅电压的正负）的控制分别操 纵空穴和电子的输运。因此，采用双极性薄膜晶体管可简化电路的设计和制备流程，不需要 繁多的图形化以及后续的掺杂步骤，从而大大减少相关器件、电路制造的复杂程度。
[0004] 双极性薄膜晶体管沟道的电学性能影响了双极性薄膜晶体管的场效应迁移率、开 关比和开启电压。而场效应迁移率、开关比和开启电压则表征了双极性薄膜晶体管的对称 性。目前，用于制备双极性薄膜晶体管的沟道的氧化物半导体材料为氧化亚锡，且以氧化亚 锡为沟道的双极性薄膜晶体管的结构为传统的底栅结构。
[0005] 如：基于传统的底栅结构，在η型重掺杂热氧化硅片（n+_Si)上，采用脉冲激光沉 积方法制备的以ΙΤ0(氧化铟锡）为源电极和漏电极的双极性氧化亚锡薄膜晶体管。以及 采用电子束蒸发沉积方法，在P型重掺杂热氧化硅片（P+_Si)上制备了以Ni/Au为源电极 和漏电极的双极性氧化亚锡薄膜晶体管。
[0006] 虽然通过上述方法制备出了具有双极性的薄膜晶体管，但是，由于电子束蒸发沉 积方法和脉冲激光沉积方法均不利于大面积制备，因而很难实现产业化生产。而磁控溅射 沉积方法，具有大面积均匀制备的特点，在产业化方面具有显著优势，是实现产业化生产的 首选。
[0007] 但是，采用磁控溅射沉积方法制备出的基于底栅结构的双极性薄膜晶体管多表现 为单极p型。即使具有双极性性能，其对称性也很差（开启电压很大，或η区开关比远小于 Ρ区开关比），从而影响其在CMOS逻辑电路中的应用。


【发明内容】

[0008] 基于此，有必要针对磁控溅射沉积方法制备的基于底栅结构的双极性薄膜晶体管 的双极性较差的问题，提供一种双极性薄膜晶体管及其制备方法。
[0009] 为实现本发明目的提供的一种双极性薄膜晶体管，包括：
[0010] 衬底；
[0011] 位于所述衬底表面的栅电极和位于所述栅电极表面的栅介质层；
[0012] 位于所述栅介质层表面的氧化物沟道层；
[0013] 位于所述氧化物沟道层表面的源电极和漏电极；以及
[0014] 位于所述源电极和所述漏电极之间的所述氧化物沟道层表面的覆盖层；
[0015] 其中，所述覆盖层中的负电荷用于调节所述氧化物沟道层中的空穴浓度。
[0016] 在其中一个实施例中，所述覆盖层的材质为绝缘的金属氧化物或氧化物半导体。
[0017] 在其中一个实施例中，所述覆盖层的材质为氧化铝或氧化硅。
[0018] 在其中一个实施例中，所述覆盖层的厚度大于或等于2nm。
[0019] 在其中一个实施例中，所述氧化物沟道层的材质为含零价锡的氧化亚锡；
[0020] 所述零价锡在所述氧化亚锡中所占的原子百分比为5%?42%。
[0021] 在其中一个实施例中，所述氧化物沟道层的厚度为10nm?50nm。
[0022] 在其中一个实施例中，所述源电极和所述漏电极均为Ni/Au合金金属电极。
[0023] 相应的，为实现上述任一种双极性薄膜晶体管，本发明还提供了一种双极性薄膜 晶体管制备方法，包括如下步骤：
[0024] 在衬底表面由下而上依次制备栅电极和栅介质层；
[0025] 采用磁控溅射沉积方法，在所述栅介质层表面沉积氧化物沟道层；
[0026] 在所述氧化物沟道层表面制备源电极和漏电极；
[0027] 在所述源电极和所述漏电极之间的所述氧化物沟道层表面沉积覆盖层，然后进行 退火处理；
[0028] 其中，覆盖层中的负电荷用于调节氧化物沟道层中的空穴浓度。
[0029] 在其中一个实施例中，采用所述磁控溅射沉积方法，在所述栅介质层表面沉积 所述氧化物沟道层时，工作气体为氩气和氧气的混合气体，且所述氧气的含量为9. 1 %? 15. 5% ；
[0030] 溅射功率为预设功率；气体压强为预设压强。
[0031] 在其中一个实施例中，所述进行退火处理时，退火温度为180°C?300°C;退火时间 为0. 5小时?8小时；退火气氛为空气。
[0032] 上述双极性薄膜晶体管及其制备方法的有益效果：其中，双极性薄膜晶体管包括 衬底，位于衬底表面的栅电极和位于栅电极表面的栅介质层，位于栅介质层表面的氧化物 沟道层，位于氧化物沟道层表面的源电极和漏电极，以及位于源电极和漏电极之间的氧化 物沟道层表面的覆盖层。其中，覆盖层中的负电荷用于调节氧化物沟道层中的空穴浓度。其 相对于传统的底栅结构的双极性薄膜晶体管，在氧化物沟道层表面，即氧化物沟道层的背 沟道面（氧化物沟道层与栅介质层接触面的对面）增加了一层覆盖层。通过覆盖层中的负 电荷俘获氧化物沟道层中的自由空穴，达到调节氧化物沟道层中的空穴浓度的目的，进而 改善双极性薄膜晶体管的对称性。有效地解决了现有的磁控溅射沉积制备的底栅结构的双 极性薄膜晶体管对称性较差的问题。

【专利附图】

【附图说明】
[0033] 图1为传统的双极性薄膜晶体管的结构示意图；
[0034] 图2为本发明的双极性薄膜晶体管一具体实施例的结构示意图；
[0035] 图3为本发明的双极性薄膜晶体管制备方法流程图；
[0036] 图4为采用本发明的双极性薄膜晶体管制备方法实施例1至实施例4分别制备的 双极性薄膜晶体管和对比例1制备的双极性薄膜晶体管的转移特性曲线数据图；
[0037] 图5为采用本发明的双极性薄膜晶体管制备方法实施例2、实施例5和实施例6分 别制备的双极性薄膜晶体管的转移特性曲线数据图；
[0038] 图6为采用本发明的双极性薄膜晶体管制备方法实施例7至实施例10分别制备 的双极性薄膜晶体管的转移特性曲线数据图；
[0039] 图7为对比例2至对比例5分别制备的双极性薄膜晶体管的转移特性曲线数据 图。

【具体实施方式】
[0040] 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。
[0041] 参见图2,作为一具体实施例的双极性薄膜晶体管，包括：
[0042] 衬底 110。
[0043] 位于衬底110表面的栅电极120和位于栅电极120表面的栅介质层130。
[0044] 位于栅介质层130表面的氧化物沟道层140。
[0045] 位于氧化物沟道层140表面的源电极150和漏电极160。以及
[0046] 位于源电极150和漏电极160之间的氧化物沟道层140表面的覆盖层170。
[0047] 其中，覆盖层170中的负电荷用于调节氧化物沟道层140中的空穴浓度。
[0048] 需要说明的是，栅介质层130表面以及氧化物沟道层140侧壁也可同时沉积源电 极150和漏电极160。
[0049] 其相较于传统的底栅结构（参见图1)的双极性薄膜晶体管来说，在传统的双极性 薄膜晶体管的底栅结构的基础上，在氧化物沟道层140的表面，即氧化物沟道层140的背沟 道面增加了一层覆盖层170。通过覆盖层170中带负电的电荷（负电荷）俘获氧化物沟道 层140中的自由空穴，达到调节氧化物沟道层140中的空穴浓度的目的。
[0050] 由于氧化物沟道层140中的空穴浓度影响双极性薄膜晶体管的场效应迁移率、开 关比和开启电压，从而影响双极性薄膜晶体管的对称性。因此，通过增加一层覆盖层170,由 覆盖层170中的负电荷来调节氧化物沟道层140中的空穴浓度，进而改善制备的双极性薄 膜晶体管的场效应迁移率、开关比和开启电压，使得双极性薄膜晶体管呈现出良好的对称 性。
[0051] 另外，覆盖层170还可以作为氧化物沟道层140与空气之间的扩散阻挡层，将氧化 物沟道层140与空气隔离，防止空气中的水汽、氧和其它杂质进入氧化物沟道层140中与氧 化物沟道层140发生反应，影响氧化物沟道层140的电学输运性能，从而避免外界缺陷的引 入，保证氧化物沟道层140的稳定性。
[0052] 其中，需要说明的是，当将覆盖层170沉积在氧化物沟道层140表面时，由于覆盖 层170具有作为扩散阻挡层的作用，将氧化物沟道层140与空气隔离。因此，覆盖层170应 该具有较高的化学稳定性，与氧化物沟道层140之间很难发生化学反应。并且，覆盖层170 位于源电极150和漏电极160之间。因此，覆盖层170应具有绝缘性，避免与源电极150和 漏电极160接触导通。由此，覆盖层170的材质应选为绝缘的金属氧化物或氧化物半导体。
[0053] 而氧化铝作为绝缘的金属氧化物的一种，以及氧化硅作为氧化物半导体中的一 种，由于均具有来源广泛，价格便宜，制备工艺简单的特点，并且与CMOS工艺兼容性均良 好。因此，覆盖层170的材质可优选为氧化铝或氧化硅。
[0054] 同时，由于覆盖层170仅用于调节氧化物沟道层140的空穴浓度和隔离外界空气， 对其结构和性能没有更高要求。因此，在沉积覆盖层170时，只需沉积的覆盖层170能够成 膜即可。即，覆盖层170的厚度只要大于或等于2nm就能够实现改善双极性薄膜晶体管的 对称性的目的。
[0055] 由此，对于覆盖层170的制备工艺并无太多限定。可采用任意一种镀膜工艺，如： 磁控溅射沉积、电子束蒸发沉积和化学气相沉积等。这也就扩宽了双极性薄膜晶体管制备 方法的多样性。如：当采用磁控溅射沉积方法在栅介质层130表面制备完氧化物沟道层 140,并在氧化物沟道层140表面制备源电极150和漏电极160之后，可根据实际情况需要， 分别采用磁控溅射沉积、电子束蒸发沉积或化学气相沉积等镀膜工艺，在源电极150和漏 电极160之间的氧化物沟道层140表面沉积覆盖层170。
[0056] 值得说明的是，氧化物沟道层140的材质、厚度及结构同样也影响着双极性薄膜 晶体管的场效应迁移率、开关比和开启电压，进而影响双极性薄膜晶体管的对称性。
[0057] 由于氧化亚锡（SnO)的价带顶具有锡5s轨道构成特点（各向同性、较浅的能级）， 导带底则主要由锡5p轨道构成，且具有类自由电子传输的特点。因此，氧化亚锡可同时作 为空穴和电子传输的导体。此外，氧化亚锡除具有较宽的光学直接带隙（约为2. 7ev)，使其 保持较高的透明性外，还具有窄的理论间接带隙（约为〇.5ev)。由此，可优选含零价锡的氧 化亚锡作为氧化物沟道层140。
[0058] 并且，零价锡在氧化亚锡的原子百分比含量同样会影响双极性薄膜晶体管的性能 参数。零价锡原子百分比含量过高或过低，双极性薄膜晶体管的场效应迁移率、开关比和开 启电压均会恶化。因此，零价锡的含量选取很重要。在本发明的双极性薄膜晶体管中，零价 锡在氧化亚锡中的原子百分比含量可为〇%?42%。优选为5%?42%。
[0059] 另外，氧化物沟道层140的厚度同样会影响双极性薄膜晶体管的性能参数。过厚， 源电极150和漏电极160之间的接触电阻过大，且氧化物沟道层140中的本底载流子过多， 影响双极性薄膜晶体管的开关比和开启电压。过薄，氧化物沟道层140的成膜质量不易提 高，呈高阻态，无法体现双极性薄膜晶体管的性能。因此，在本发明的双极性薄膜晶体管中， 采用磁控溉射沉积的氧化物沟道层140的厚度为10nm?50nm。优选为，20nm?25nm。
[0060] 氧化物沟道层140的结构同样会影响双极性薄膜晶体管的性能参数。决定氧化物 沟道层140结构的因素包括沉积氧化物沟道层140时的工艺参数，如：沉积时的工作气体、 沉积速率和沉积温度等；以及对沉积的氧化物沟道层140的退火处理过程。
[0061] 因此，为实现上述任一种双极性薄膜晶体管，本发明还提供了一种双极性薄膜晶 体管制备方法。
[0062] 参见图3,作为一具体实施例的双极性薄膜晶体管制备方法，包括如下步骤：
[0063] 步骤S100,在衬底表面由下而上依次制备栅电极和栅介质层。
[0064] 步骤S200,采用磁控溅射沉积方法，在栅介质层表面沉积氧化物沟道层。
[0065] 步骤S300,在氧化物沟道层表面制备源电极和漏电极。
[0066] 步骤S400,在源电极和漏电极之间的氧化物沟道层表面沉积覆盖层后，进行退火 处理。
[0067] 其中，覆盖层中的负电荷用于调节氧化物沟道层中的空穴浓度。
[0068] 采用本发明提供的双极性薄膜晶体管制备方法，通过在衬底表面由下而上依次制 备栅电极和栅介质层后，采用磁控溅射沉积方法，在栅介质层表面沉积氧化物沟道层。并在 氧化物沟道层表面制备源电极和漏电极，实现双极性薄膜晶体管的底栅结构的制备后，在 源电极和漏电极之间的氧化物沟道层表面沉积覆盖层，并进行退火处理。最终制备了基于 底栅结构的具备良好对称性的双极性薄膜晶体管。
[0069] 其通过在现有的双极性薄膜晶体管制备方法中，增加在源电极和漏电极之间的氧 化物沟道层表面沉积一层覆盖层的步骤。一方面，通过沉积的覆盖层中带负电的电荷俘获 氧化物沟道层中的自由空穴，实现对氧化物沟道层的空穴浓度的调节。最终通过调节氧化 物沟道层的空穴浓度，实现对双极性薄膜晶体管的对称性的改善作用。从而有效地解决了 现有的采用磁控溅射沉积方法制备的基于底栅结构的双极性薄膜晶体管双极性较差的问 题。
[0070] 另一方面，通过增加在氧化物沟道层表面沉积一层覆盖层的步骤，使得沉积的覆 盖层作为氧化物沟道层与空气之间的扩散阻挡层，防止了空气中的氧、水汽以及其它杂质 等扩散进氧化物沟道层中，在避免氧化物沟道层的缺陷引入的同时，保证了氧化物沟道层 的稳定性。
[0071] 综上所述，覆盖层只用于调节氧化物沟道层的空穴浓度和阻挡外界空气。因此，其 制备方法和制备工艺不需限定。只要制备的覆盖层成膜即可。
[0072] 由于氧化物沟道层的结构同样会影响双极性薄膜晶体管的性能参数，而氧化物沟 道层的制备工艺参数（即工艺窗口，如：工作气体、沉积速率、沉积温度等）则决定了氧化物 沟道层的电学输运性能。
[0073] 因此，在本发明的双极性薄膜晶体管制备方法中，采用磁控溅射沉积氧化物沟道 层时，其工作气体为氩气和氧气的混合气体，且氧气的含量为9. 1 %?16. 7%。氧气含量过 低，沉积的氧化物沟道层中金属锡含量过高；氧气含量过高，则沉积的氧化物沟道层中会产 生二氧化锡，相应的氧化亚锡薄膜结晶度会下降。因此，氧气的含量为9. 1%?16. 7%，优 选为 10. 4%?15. 5%。
[0074] 其中，沉积速率一般由溅射功率和气体压强等参数影响。因此通过调节溅射功率 为预设功率（可为40W)，气体压强为预设压强（可为0.24Pa)，达到控制氧化物沟道层的沉 积速率的目的。
[0075] 同时，沉积温度可为5°C?600°C，优选为10°C?50°C。
[0076] 另外，影响氧化物沟道层结构的还有退火处理过程。其中，进行退火处理时一般包 括退火气氛、退火温度和退火时间的设置。本发明的双极性薄膜晶体管制备方法中，对沉积 后的氧化物沟道层进行退火处理时，退火气氛为空气，退火温度为180°C?300°C;退火时间 为0. 5小时?8小时。
[0077] 需要说明的是，退火处理过程为控制氧化物沟道层结晶的过程。氧化物沟道层结 晶质量的好坏直接影响氧化物沟道层的结构，最终影响了双极性薄膜晶体管的性能。而退 火温度则直接影响氧化物沟道层的结晶。退火温度过低，氧化物沟道层未结晶，呈高阻态， 双极性薄膜晶体管无性能。退火温度过高，氧化物沟道层与栅介质层之间的界面，以及栅介 质层可能受损。严重的，会导致氧化物沟道层表面龟裂，使得双极性薄膜晶体管性能恶化。 因此，根据作为氧化物沟道层的氧化亚锡的结晶温度，可选择退火温度为180°C?300°C。 优选为，200°C?250°C。
[0078] 同理，退火时间的长短同样会影响氧化物沟道层的结晶质量。退火时间过短，氧化 物沟道层可能未结晶，呈高阻态，相应的双极性薄膜晶体管无性能。退火时间过长，则会导 致氧化物沟道层与栅介质层之间的界面态增加，使得双极性薄膜晶体管性能恶化。因此，本 发明的双极性薄膜晶体管制备方法中，进行退火处理时的退火时间为〇. 5小时?8小时，优 选为0. 5小时?4小时。
[0079] 以下以具体的实施例及相应的对比例，以及数据图对本发明的双极性薄膜晶体管 制备方法做更进一步的详细说明。
[0080] 实施例1
[0081] 本发明的一具体实施例的双极性薄膜晶体管制备方法，包括如下步骤：
[0082] 步骤S110,选择100晶向的η型重掺杂热氧化硅片，n+-Si/Si02(100)作为衬底， 并进行清洗烘干。其中，选取η型重掺杂热氧化硅片作为衬底，该η型重掺杂热氧化硅片能 够同时兼做衬底、栅电极和栅介质层，省去了再制备栅电极和栅介质层的步骤，节省了工艺 时间和工艺资源。并且，通过对η型重掺杂热氧化硅片进行清洗和烘干，保证了衬底的洁净 度，避免了污染后续制备的氧化物沟道层的现象。
[0083] 其中，栅介质层为n+-Si/Si02(100)的热氧化层，厚度约为112nm。
[0084] 需要说明的是，对η型重掺杂热氧化硅片的清洗可采用超声波进行清洗。同时，对 清洗后的η型重掺杂热氧化硅片可通过烘干去除残留在η型重掺杂热氧化硅片表面的清洗 液及杂质，也可采用高纯液氮吹干。
[0085] 步骤S210,采用磁控溅射沉积方法，在n+-Si/Si02 (100)表面沉积氧化亚锡薄膜作 为氧化物沟道层。其中，采用磁控溅射设备进行氧化亚锡薄膜的溅射沉积时，所采用的靶 材为金属锡靶。工作气体为氩气和氧气的混合气体，且氧气的含量为11.8%。溅射功率为 40W，气体压强为0. 24Pa。沉积温度为室温。最终制备的氧化亚锡薄膜的厚度为24nm，长和 宽分别为100 μ m和600 μ m。
[0086] 步骤S310,采用电子束蒸发镀膜设备和颗粒状金属Ni、Au蒸发料，用掩膜板法，制 备Ni/Au (即Ni和Au的合金）源电极和Ni/Au漏电极。作为源电极和漏电极的金属材料 必须具备良好的导电性和欧姆接触性。Ni与氧化亚锡薄膜能直接形成良好的欧姆接触，而 Au具有优良的导电性和稳定性，不易氧化，可与引线形成优良接触。因此，可通过电子束蒸 发沉积制备Ni浸Au，即Ni/Au作为源电极和漏电极。
[0087] 其中，Ni/Au源电极和Ni/Au漏电极均沉积在栅介质层表面、氧化物沟道层的表 面，以及氧化物沟道层的侧壁。
[0088] 步骤S410,采用磁控溅射沉积方法在Ni/Au源电极和Ni/Au漏电极之间的氧化亚 锡薄膜表面沉积氧化铝薄膜作为覆盖层。
[0089] 由于只需要作为覆盖层的氧化铝能够成膜即可，因此，采用磁控溅射设备进行氧 化铝薄膜的溅射沉积时，其工艺参数不需特别设定。在本实施例1中，作为覆盖层的氧化铝 薄膜的厚度为2nm。
[0090] 步骤S411，沉积完覆盖层后，进行退火处理。其中，退火温度为200°C，退火时间为 1小时，退火气氛为空气。
[0091] 其中，实施例2、实施例3和实施例4采用与实施例1相同的制备工艺，只在步 骤S410中，进行磁控溅射沉积氧化铝薄膜覆盖层时，所沉积的氧化铝薄膜的厚度分别为 13nm、40nm 和 170nm。
[0092] 对比例1
[0093] 传统的双极性薄膜制备方法，包括如下步骤：
[0094] 步骤S110'，同样选择100晶向的η型重掺杂热氧化硅片，n+-Si/Si02(100)作为衬 底，并进行与本发明提供的实施例1至实施例4相同的清洗烘干。
[0095] 步骤S210'，采用磁控溅射沉积方法，在n+-Si/Si02 (100)表面沉积氧化亚锡薄膜 作为氧化物沟道层。其中，采用磁控溅射设备进行氧化亚锡薄膜的溅射沉积时，所采用的靶 材为金属锡靶。工作气体为氩气和氧气的混合气体，且氧气的含量为11.8%。溅射功率为 40W，气体压强为0. 24Pa。沉积温度为室温。最终制备的氧化亚锡薄膜的厚度为24nm，长和 宽分别为100 μ m和600 μ m。
[0096] 步骤S310'，采用电子束蒸发镀膜设备和颗粒状金属Ni、Au蒸发料，用掩膜板法， 制备Ni/Au源电极和Ni/Au漏电极。
[0097] 其中，Ni/Au源电极和Ni/Au漏电极均沉积在栅介质层表面、氧化物沟道层的表 面，以及氧化物沟道层的侧壁。
[0098] 步骤S410'，进行退火处理。其中，退火温度为200°C，退火时间为1小时，退火气 氛为空气。
[0099] 采用半导体参数仪（Keithley 4200)对采用本发明的实施例1至实施例4的双极 性薄膜晶体管制备方法分别制备的各双极性薄膜晶体管，以及对比例1的传统的双极性薄 膜晶体管制备方法制备的双极性薄膜晶体管的转移特性进行表征。
[0100] 在此，需要提前说明的是，双极性薄膜晶体管存在η区和p区两个工作区。两个工 作区的场效应迁移率、开关比是否相当（即是否在同一数量级），双极性薄膜晶体管的开启 电压（即源漏电流I DS最低处对应的栅极电压值）是否接近于零是衡量双极性薄膜晶体管 是否对称以及对称性是否良好的依据。
[0101] 双极性薄膜晶体管的场效应迁移率和开关比越大，对称性越好，表明双极性薄膜 晶体管的性能越好。因此，可通过对制备的双极性薄膜晶体管的场效应迁移率、开关比和开 启电压进行测试，以检测所制备的双极性薄膜晶体管是否对称，以及对称性是否良好。
[0102] 其中，场效应迁移率可通过公式：
[0103] μ = (dIDS/dVGS) (L/WC〇Vds)
[0104] 计算得出。其中，IDS为源漏电流；Ves为栅电压；V DS为源漏电压；Q为栅介质层单 位面积电容；L和W分别为源电极和漏电极之间的氧化物沟道层的长和宽。dIDS/dV e为IDS 对Ves的导数。根据公式计算得到的实施例1至实施例4,以及对比例1分别制备的各双极 性薄膜晶体管的场效应迁移率如表1所示。
[0105] 同理，开关比=1。"/1。"，其中，Im为开态电流，在p工作区代表最大负栅电压下对 应的I DS，在η工作区代表最大正栅电压下对应的IDS ;1。"为关态电流，对应最小的IDS。据此 得到的实施例1至实施例4,以及对比例1分别制备的各双极性薄膜晶体管的p区和η区的 开关比如表1所示。
[0106] 参见图4,为在源漏电压VDS = - IV时，各双极性薄膜晶体管的转移特性曲线图。 根据图4,得到各双极性薄膜晶体管的相关性能参数（场效应迁移率、开关比和开启电压）， 如表1所示。
[0107] 表 1
[0108]

【权利要求】
1. 一种双极性薄膜晶体管，其特征在于，包括： 衬底； 位于所述衬底表面的栅电极和位于所述栅电极表面的栅介质层； 位于所述栅介质层表面的氧化物沟道层； 位于所述氧化物沟道层表面的源电极和漏电极；以及 位于所述源电极和所述漏电极之间的所述氧化物沟道层表面的覆盖层； 其中，所述覆盖层中的负电荷用于调节所述氧化物沟道层中的空穴浓度。
2. 根据权利要求1所述的双极性薄膜晶体管，其特征在于，所述覆盖层的材质为绝缘 的金属氧化物或氧化物半导体。
3. 根据权利要求2所述的双极性薄膜晶体管，其特征在于，所述覆盖层的材质为氧化 铝或氧化硅。
4. 根据权利要求1所述的双极性薄膜晶体管，其特征在于，所述覆盖层的厚度大于或 等于2nm。
5. 根据权利要求1所述的双极性薄膜晶体管，其特征在于，所述氧化物沟道层的材质 为含零价锡的氧化亚锡； 所述零价锡在所述氧化亚锡中所占的原子百分比为5 %?42 %。
6. 根据权利要求1所述的双极性薄膜晶体管，其特征在于，所述氧化物沟道层的厚度 为 10nm ?50nm。
7. 根据权利要求1所述的双极性薄膜晶体管，其特征在于，所述源电极和所述漏电极 均为Ni/Au合金金属电极。
8. -种双极性薄膜晶体管制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 在衬底表面由下而上依次制备栅电极和栅介质层； 采用磁控溅射沉积方法，在所述栅介质层表面沉积氧化物沟道层； 在所述氧化物沟道层表面制备源电极和漏电极； 在所述源电极和所述漏电极之间的所述氧化物沟道层表面沉积覆盖层，然后进行退火 处理； 其中，覆盖层中的负电荷用于调节氧化物沟道层中的空穴浓度。
9. 根据权利要求8所述的双极性薄膜晶体管制备方法，其特征在于，采用所述磁控溅 射沉积方法，在所述栅介质层表面沉积所述氧化物沟道层时，工作气体为氩气和氧气的混 合气体，且所述氧气的含量为9. 1 %?15. 5% ; 溅射功率为预设功率；气体压强为预设压强。
10. 根据权利要求8所述的双极性薄膜晶体管制备方法，其特征在于，所述进行退火处 理时，退火温度为180°C?300°C ;退火时间为0. 5小时?8小时；退火气氛为空气。
【文档编号】H01L29/786GK104124281SQ201410376451
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】梁凌燕, 曹鸿涛, 罗浩, 刘权, 李秀霞, 邓福岭 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所