本发明涉及薄膜晶体管,特别是一种高稳定性高性能氧化物薄膜晶体管的制备方法。
背景技术:
1、氧化铟镓锌逐渐成为新一代的高性能薄膜晶体管的沟道材料,因其相比于非晶硅的高电子(场效应)迁移率,低亚阈值摆幅,极低的关断电流,并且体积可控,所以氧化铟镓锌晶体管可以用于制造更高分辨率、更低功耗的显示背板。同时,氧化铟镓锌拥有良好的均一性、透明度,还拥有着较低的制造温度和较为简单的工艺,有着巨大的前景。氧化铟镓锌薄膜晶体管在在底栅结构有着许多的研究,但是,研究表面,顶栅结构在保护半导体层不受水氧侵蚀,可靠性更强,同时还具有着寄生电容更小等优势。
2、在对顶栅结构的研究中,存在着沟道区与源漏电极接触点的掺杂问题,通过ne/ar等离子掺杂,可以导致氧空位的产生,增加了载流子浓度,提高氧化铟镓锌半导体的电导率,但在高温退火中,因为性质的不稳定,反而会使得电导率下降。利用n2o和cf4对半导体层表面处理,可以降低氧空位的生成,钝化半导体层表面,同时可以进行f离子掺杂,提高晶体管的电子迁移率,降低亚阈值摆幅,提高栅极的调控作用。在传统的等离子处理步骤中,处理完成后,转移过程中会将处理完的有源层暴露在空气中,降低等离子处理的效果,为达到预期效果,需要更长时间的等离子处理,易产生电弧放电导致有源层被烧伤或击伤,还会导致电极氧化等不良影响。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明的目的在于提供一种高稳定性高性能氧化物薄膜晶体管的制备方法,在pecvd反应器内,利用两种气体对氧化物半导体层表面进行等离子处理,减少了工艺的步骤,提高效率,同时获得具有高温稳定性、高电子迁移率的高性能晶体管。
2、为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种高稳定性高性能氧化物薄膜晶体管的制备方法,所述制备方法包括以下:
3、步骤一:在衬底上形成源漏电极;
4、步骤二:在衬底以及源漏电极上形成氧化物半导体层;
5、步骤三:在pecvd装置中,对所述氧化物半导体层使用第一气体进行等离子处理,随后使用第二气体进行等离子处理;
6、步骤四:在pecvd装置中,沉积绝缘层;
7、步骤五:形成与绝缘层接触的栅极。
8、在一较佳的实施例中,所述步骤三包括:
9、第一阶段:使用第一气体对所述氧化物半导体层表面进行等离子处理;
10、第二阶段:使用第二气体对所述氧化物半导体表面进行等离子处理;
11、所述第一阶段和第二阶段都在pecvd装置中进行。
12、在一较佳的实施例中,所述步骤三中,第一气体和第二气体流量比例为2:1到10:1,第一气体处理时间为5-18s;第二气体处理时间为10-30s,第一气体等离子射频功率为0.3-0.9w/cm2,第二气体等离子射频功率0.3-0.6w/cm2。
13、在一较佳的实施例中,所述第一气体为一氧化二氮、氮气或氩气,所述的第二气体为四氟化碳或六氟化硫。
14、在一较佳的实施例中,所述半导体层采用金属氧化物半导体材料。
15、在一较佳的实施例中,源漏电极、栅电极、半导体层均采用磁控溅射进行沉积。
16、在一较佳的实施例中,所述的绝缘层厚度为200-400nm。
17、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
18、1、减少了因为等离子处理而导致的额外操作以及实验仪器;
19、2、避免了氩气处理后导致的高温下电导不稳定的问题;
20、3、避免了因界面缺陷导致的载流子迁移率下降的情况;
21、4、避免了因长时间等离子处理导致的电弧击伤或烧伤现象;
22、5、本发明的氧化物薄膜晶体管具有优良的高温稳定性和器件性能。
1.一种高稳定性高性能氧化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下:
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性高性能氧化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,所述步骤三包括:
3.根据权利要求2所述的一种高稳定性高性能氧化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,所述步骤三中,第一气体和第二气体流量比例为2:1到10:1,第一气体处理时间为5-18s;第二气体处理时间为10-30s,第一气体等离子射频功率为0.3-0.9w/cm2,第二气体等离子射频功率0.3-0.6w/cm2。
4.根据权利要求1所述的一种高稳定性高性能氧化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,所述第一气体为一氧化二氮、氮气或氩气,所述的第二气体为四氟化碳或六氟化硫。
5.根据权利要求1所述的一种高稳定性高性能氧化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,所述半导体层采用金属氧化物半导体材料。
6.根据权利要求1所述的一种高稳定性高性能氧化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,源漏电极、栅电极、半导体层均采用磁控溅射进行沉积。
7.根据权利要求1所述的一种高稳定性高性能氧化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,所述的绝缘层厚度为200-400nm。