一种薄膜晶体管及其制备方法和应用_2

文档序号:8397102阅读:来源:国知局
本发明所述的一种平板显示装置,所采用的薄膜晶体管不但具有顶栅结构,而 且在沟道区域形成有性能稳定的低阻区域,可以小型化的同时有效解决电场集中的问题, 可有效提高所述平板显示装置的分辨率,提升显示品质。
【附图说明】
[0029] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解,下面根据本发明的具体实施例并结合 附图,对本发明作进一步详细的说明,其中
[0030]图1现有技术中底栅结构的金属氧化物薄膜晶体管的剖视图;
[0031] 图2a-图2f是本发明所述薄膜晶体管的制备流程图。
[0032] 图中附图标记表示为:1-衬底、11-缓冲层、2-金属氧化物半导体层、21-低阻区 域、3-栅极绝缘层、4-栅极层、5-层间介质层、61-源极、62-漏极。
【具体实施方式】
[0033] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实 施方式作进一步地详细描述。
[0034]本发明可以以许多不同的形式实施,而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。 相反,提供这些实施例,使得本公开将是彻底和完整的,并且将把本发明的构思充分传达给 本领域技术人员,本发明将仅由权利要求来限定。在附图中,为了清晰起见,会夸大层和区 域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是,当元件例如层、区域或基板被称作"形成在"或"设置 在"另一元件"上"时,该元件可以直接设置在所述另一元件上,或者也可以存在中间元件。 相反,当元件被称作"直接形成在"或"直接设置在"另一元件上时,不存在中间元件。
[0035]实施例1
[0036] 本实施例提供一种薄膜晶体管及其制备方法,如图2f所示,所述薄膜晶体管包括 衬底1,在所述衬底1同侧沿垂直于所述衬底1方向依次形成的金属氧化物半导体层2、栅 极绝缘层3、栅极层4、层间绝缘层5、源/漏电极层、所述源/漏电极层中的源极61和漏极 62分别与所述金属氧化物半导体层2电接触连接,所述金属氧化物半导体层2中沟道区域 (即图中正对着栅极层4的区域)两侧,至少与所述源/漏电极层接触的区域的表层形成低 阻区域21。
[0037] 附图2f中的源极61和漏极62的位置可以互换,均可以实现本发明的目的属于本 发明的保护范围。
[0038] 所述低阻区域21含有卤族元素,所述卤族元素选自但不限于氟、氯、溴中的一种 或多种,本实施例优选氟,所述低阻区域21中所述卤族元素的浓度为I X IO16粒子/平方厘 米。
[0039] 作为本发明的其他实施例,所述低阻区域21中所述卤族元素的浓度为IXlO12~ I X IO18粒子/平方厘米,均可以实现本发明的目的属于本发明的保护范围。
[0040] 所述衬底1与所述金属氧化物半导体层2之间还设置有缓冲层11和/或光线阻 挡层,本实施例优选缓冲层11。
[0041] 所述缓冲层11选自但不限于氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛中的一种 或多种材料的堆叠结构层,本实施例优选氧化硅层,厚度为200nm;作为本发明的其他实施 例,所述缓冲层11的厚度为20nm~2ym,均可以实现本发明的目的,属于本发明的保护范 围。
[0042] 所述光线阻挡层选自但不限于铜、铝、钥、钛、铟锡氧化物、铟锌氧化物、掺杂多晶 娃中的一种或多种材料的堆叠结构层,所述钝化层选自但不限于氧化娃、氮化娃、氮氧化 硅、氧化铝、氧化钛中的一种或多种材料所形成的堆叠结构层,均可以实现本发明的目的, 属于本发明的保护范围。
[0043] 本实施例提供的一种薄膜晶体管,在金属氧化物半导体层2沟道区域(即图中正 对着栅极层4的区域)两侧进行卤族元素等强氧化性元素的处理,取代金属氧化物中的氧元 素,在沟道区域两侧形成性能稳定的低阻区域,使得所述薄膜晶体管不但电学性能稳定,而 且从源电极层流到漏电极层的电流路径至少包括源电极层、与源电极层相接触的金属氧化 物半导体层、低电阻区域、沟道形成区域、低电阻区域、接触于漏电极层的金属氧化物半导 体层以及漏电极层,在小型化时,有效解决电场集中的问题,提高薄膜晶体管的稳定性。 [0044] 所述薄膜晶体管不但具有顶栅结构,而且在沟道区域形成有性能稳定的低阻区 域,可以小型化的同时有效解决电场集中的问题,可有效提高采用所述薄膜晶体管的平板 显示装置的分辨率,提升显示品质。
[0045] 所述薄膜晶体管的制备方法,包括如下步骤:
[0046] S1、如图2a所示,通过化学气相沉积工艺在所述衬底1上直接形成缓冲层11;如 图2b所示,通过物理气相沉积工艺在所述缓冲层11上直接形成所述金属氧化物半导体层 2;如图2c所示,通过化学气相沉积工艺在所述金属氧化物半导体层2上直接形成覆盖所述 金属氧化物半导体层2的绝缘层,并通过光刻和等离子刻蚀形成栅极绝缘层3 ;通过物理气 相沉积工艺在所述栅极绝缘层3上直接形成栅极导电层,再通过光刻和等离子体刻蚀工艺 对所述栅极导电层图案化,形成栅极层4。
[0047] 所述金属氧化物半导体层2选自但不限于IGZ0、IZ0、ZTO中的一种,本实施例优选 IGZO;本实施例中所述金属氧化物半导体层2的厚度为50nm。
[0048] 形成所述金属氧化物半导体层2后,通过购自安捷伦科技有限公司的安捷伦半 导体测试仪(1500A)对所述金属氧化物半导体层2的电阻值进行测试,测得的电阻值为IO9Q/ 口。
[0049] 作为本发明的其他实施例,所述金属氧化物半导体层2的厚度还可以为30nm~ 200nm,均可以实现本发明的目的,属于本发明的保护范围;作为本发明的其他实施例,所述 金属氧化物半导体层2还可以通过溶液法等工艺形成,均可以实现本发明的目的,属于本 发明的保护范围。
[0050] 所述栅极绝缘层3选自但不限于氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛中 的一种或多种材料的堆叠结构层,本实施例优选氧化硅层;本实施例中所述栅极绝缘层3 的厚度为300nm,作为本发明的其他实施例,所述栅极绝缘层3的厚度还可以为SOnm~ 500nm,均可以实现本发明的目的,属于本发明的保护范围;作为本发明的其他实施例,所述 栅极绝缘层3还可以通过溶液法、原子层沉积等工艺形成,均可以实现本发明的目的,属于 本发明的保护范围。
[0051] 所述栅极层4选自但不限于铜、铝、钥、钛、铟锡氧化物、铟锌氧化物、掺杂多晶硅 中的一种或多种材料的堆叠结构层,本实施例优选钥层;本实施例中所述栅极层4的厚度 为lOOnm,作为本发明的其他实施例,所述栅极层4的厚度还可以为50nm~lum,均可以实 现本发明的目的,属于本发明的保护范围;作为本发明的其他实施例,所述栅极层4还可以 通过溅射、蒸镀、喷墨打印、溶液法等工艺形成,均可以实现本发明的目的,属于本发明的保 护范围。
[0052]S2、如图2d所示,通过等离子体处理,在80mT的低压条件下,通入1000 sccm的SF6 气体,并提供2000W的外界功率,产生含氟的等离子体对金属氧化物半导体层2沟道区域两 侧的表层进行处理,以取代金属氧化物中的氧元素,形成低阻区域21 ;
[0053] 通过购自安捷伦科技有限公司的安捷伦半导体测试仪(1500A)对所述低阻区域 21以及所述沟道区域的电阻值进行测试,测得所述低阻区域21的电阻值为3XIO4Q/ 口, 所述沟道区域的电阻值仍为IO9Q/ □。从测试数据可以看出,通过局部区域卤族元素的注 入可以有效降低金属氧化物半导体2中该区域的电阻,而且不会影响其他区域的电阻值, 有效形成低阻区域21。
[0054] 作为本发明的其他实施例,还可以使用CF4等其他含氟气体,均可以实现
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