薄膜晶体管的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种晶体管，具体涉及一种薄膜晶体管。
【背景技术】
[0002]薄膜晶体管是一种场效应晶体管，其根据导电方式可分为耗尽型和增强型。为了采用同一种薄膜晶体管形成复合器件，需要一种阈值电压可调的薄膜晶体管。通过调节薄膜晶体管的阈值电压，使得薄膜晶体管能够在耗尽型和增强型之间切换，从而扩展薄膜晶体管的应用范围。
[0003]图1是现有技术中的一种双栅薄膜晶体管的剖视图。如图1所示，双栅薄膜晶体管10从下至上依次包括底栅电极11、衬底12、底栅绝缘层13、沟道层14，位于沟道层14上的顶栅绝缘层15、漏极16和源极18，以及位于顶栅绝缘层15上的顶栅电极17。其中源极18和漏极16位于顶栅绝缘层15的相对两侧。
[0004]双栅薄膜晶体管10的阈值电压的调节原理是基于金属-绝缘体-半导体(MIS)电容器原理，即同时需要底栅绝缘层13和顶栅绝缘层15。通过对底栅电极11和顶栅电极17施加电压来调节沟道层14中载流子的浓度分布，从而形成导电沟道以及改变沟道电导。因此可知底栅绝缘层13必须使得沟道层14和底栅电极11之间绝缘且必不可少，同样顶栅绝缘层15必须使得沟道层14和顶栅电极17之间绝缘且必不可少。
[0005]但是，目前的双栅薄膜晶体管10结构复杂，随着特征尺寸的逐渐减小，对光刻工艺的要求也越来越高。
【实用新型内容】
[0006]因此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单且阈值电压可调的薄膜晶体管。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型的一个实施例提供了一种薄膜晶体管，包括:沟道层、绝缘层、源极、漏极、栅极和调节电极，所述沟道层具有相对设置的第一表面和第二表面，所述源极和漏极位于所述沟道层的第一表面上，所述调节电极与所述沟道层的第一表面和第二表面中的一个表面电连接，所述绝缘层设置在所述沟道层的第一表面和第二表面中的另一个表面上，并位于所述栅极和所述沟道层之间。
[0008]优选的，所述调节电极位于所述沟道层的第一表面上，且位于所述源极和漏极之间，所述绝缘层位于所述栅极和所述沟道层的第二表面之间。
[0009]优选的，所述薄膜晶体管还包括衬底，所述衬底位于所述绝缘层和所述栅极之间。
[0010]优选的，所述薄膜晶体管还包括衬底，所述栅极位于所述绝缘层和所述衬底之间。
[0011]优选的，所述绝缘层位于所述沟道层的第一表面上，且位于所述源极和漏极之间，所述栅极位于所述绝缘层上，所述调节电极与所述沟道层的第二表面电连接。
[0012]优选的，所述薄膜晶体管还包括非绝缘衬底，所述非绝缘衬底位于所述沟道层的第二表面与所述调节电极之间。
[0013]优选的，所述薄膜晶体管还包括衬底，所述调节电极位于所述衬底和所述沟道层的第二表面之间。
[0014]本实用新型的薄膜晶体管仅包括一层绝缘层，结构简单、成本低。
【附图说明】
[0015]以下参照附图对本实用新型实施例作进一步说明，其中:
[0016]图1是现有技术中的一种双栅薄膜晶体管的剖视图。
[0017]图2是根据本实用新型第一个实施例的薄膜晶体管的剖面图。
[0018]图3是图2所示的薄膜晶体管的传输特性曲线。
[0019]图4是图2所示的薄膜晶体管的转移特性曲线。
[0020]图5是根据本实用新型第二个实施例的薄膜晶体管的剖面图。
[0021]图6是图5所示的薄膜晶体管的传输特性曲线。
[0022]图7是图5所示的薄膜晶体管的转移特性曲线。
[0023]图8是根据本实用新型第三个实施例的薄膜晶体管的剖面图。
[0024]图9是根据本实用新型第四个实施例的薄膜晶体管的剖面图。
[0025]图10是根据本实用新型第五个实施例的薄膜晶体管的剖面图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本实用新型进一步详细说明。
[0027]图2是根据本实用新型第一个实施例的薄膜晶体管的剖视图。如图2所示，薄膜晶体管20从下至上依次包括栅极21、硅衬底22、氧化铝绝缘层23、铟镓锌氧化物(IGZO)沟道层24，以及位于IGZO沟道层24上的源极28、漏极26和调节电极27。其中调节电极27位于源极28和漏极26的中间。
[0028]IGZO沟道层24是由In203、Ga203和ZnO按照摩尔比1:1:1形成的η型半导体材料。在ZnO中添加In2O3和Ga 203，可以抑制ZnO的结晶，从而提高电子迀移率。In3+可以形成5s轨道，有利于电子的高速传输；Ga3+与02_离子有很强的结合力，可以通过控制Ga含量来控制氧空位的含量，并最终实现对载流子浓度的调控。IGZO半导体材料具有高开关比和高迀移率。
[0029]图3是图2所示的薄膜晶体管的传输特性曲线。其中源极21接地(电压为O)，Vgate表示栅源电压，调节电极27的电压为O。如图3所示，薄膜晶体管20的传输特性曲线与一般场效应晶体管的传输特性曲线一致，同样具有线性区和饱和区。
[0030]图4是图2所示的薄膜晶体管的转移特性曲线。其中Vm表示调节电极27的电压值。如图4所示，当Vm> O时，其转移特性曲线向右平移。薄膜晶体管20处于常闭状态，即薄膜晶体管20的导电方式为增强型。随着Vm增加，其阈值电压也逐渐增加。iVm<0时，其转移特性曲线向左平移。薄膜晶体管20处于常开状态，即薄膜晶体管20的导电方式为耗尽型。随着Vm减小，其阈值电压也逐渐减小。根据上述结论可知，通过改变调节电极27的电压值Vm即可调节薄膜晶体管20的阈值电压。
[0031]薄膜晶体管20的工作原理与双栅薄膜晶体管10的工作原理明显不同。薄膜晶体管20是基于对IGZO沟道层24注入电子或从IGZO沟道层24中抽取电子，从而实现对IGZO沟道层24中电子浓度进行调节。当调节电极27的电压值Vm大于O时，IGZO沟道层24中的电子被抽取至调节电极27中。在栅极21上施加正电压，从而在IGZO沟道层24中(靠近氧化铝绝缘层23的表面)形成导电沟道。当调节电极27的电压值￥?1小于O时，调节电极27向IGZO沟道层24中注入电子，并在IGZO沟道层24中(靠近氧化铝绝缘层23的表面)形成导电沟道。
[0032]以下将简述薄膜晶体管20的制备方法。首先提供干净的硅衬底22，其中硅衬底22具有相对的两个表面；在硅衬底22的一个表面上依次生长氧化铝绝缘层23和IGZO沟道层24 ;在IGZO沟道层24上同时制作源极28、漏极26和调节电极27 ;最后在硅衬底22的另一个表面上制作栅极21。本实施例中的薄膜生长技术包括但不限于原子层沉积、磁控溅射、电子束蒸发、激光脉冲沉积、金属有机化学气相沉积或分子束外延工艺。
[0033]本实用新型的薄膜晶体管20中的源极28、漏极26和调节电极27可以同时制成，即在IGZO沟道层24上沉积金属层，通过光刻和刻蚀等工艺同时形成源极28、漏极26和调节电极27。薄膜晶体管20的调节电极27和IGZO沟道层24之间没有图1所示的顶栅绝