CN103022151A - 一种薄膜晶体管 - Google Patents

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曲志乾
于正友
魏薇
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Abstract

本发明涉及一种薄膜晶体管器件及其制作方法。本器件包括衬底11、源漏极19、有源层17、绝缘层15以及栅极13，其中有源层为含IIIB族金属氧化物。各结构层采用真空蒸发方法和溅射方法制备。可实现工艺大为简化，性能更加优良。

Description

一种薄膜晶体管
技术领域
本发明属于薄膜晶体管领域，具体涉及一种氧化物薄膜晶体管。
背景技术
薄膜晶体管(TFT)是通过在绝缘支撑基底上沉积半导体材料的薄膜而制成的一种场效应晶体管。现在，商业上可获得的产品(例如笔记本计算机、PC监视器、TV、移动装置等)大部分包括非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)。随着尺寸更大并且图像质量更高的显示装置的需求的增加，需要电子迁移率比a-Si TFT的电子迁移率(例如0.5cm2/Vs至1cm2/Vs)高的高性能薄膜晶体管以及制造技术。
多晶硅TFT具有优于a-Si TFT的性能。多晶硅(多晶Si)TFT具有几十cm2/Vs至几百cm2/Vs的迁移率，因此高迁移率所需的数据驱动电路或外围电路可以嵌入在基底中。另外，这样的TFT的沟道可以被制造成短的，因此屏幕的开口率可以高。此外，由于驱动电路被嵌入在基底中，所以在根据像素数目的增加布置用于连接驱动电路的布线方面没有节距的限制，因此可实现高分辨率，可降低接通电压和功耗，并且多晶Si TFT可具有较少的特性劣化。然而，用于制造多晶Si TFT的结晶化工艺复杂，因此制造成本会增加。另外，由于技术问题，直到最近还没有实现使用多晶Si TFT对大型基底的制造。
氧化物半导体装置可分为包括结晶氧化物(例如ZnO)的结晶氧化物半导体装置以及包括非晶氧化物(例如GIZO(GaInZnO))的非晶氧化物半导体装置。非晶氧化物半导体装置可以在低温下制造，可以容易地制成大的尺寸，并且像多晶Si TFT一样具有高的迁移率和优异的电特性。因此，为了在TFT的沟道区中使用氧化物半导体层，当前正在进行研究。
发明内容
本发明提供一种薄膜晶体管，包括衬底、源漏极、有源层、绝缘层以及栅极，其中有源层为含IIIB族金属氧化物。
上述IIIB族金属氧化物包括Sc、Y和稀土元素的一种或多种。
上述衬底为柔性或刚性衬底。
上述缓冲层为有机物或无机物。
上述有机物为环氧树脂以及光敏材料。
上述无机物为硅氧化物、硅氮化物。
一种薄膜晶体管的制作工艺，用于制作上述的晶体管，其特征在于各结构层分别采用下述方法按结构层次序依次逐层制备：
（1）采用真空蒸发或溅射技术制备栅极。
（2）采用磁控溅射Si把生成二氧化硅作为电介质绝缘层。
（3）采用磁控溅射方法制备氧化物有源层。
（4）通过真空蒸发或溅射工艺形成一层ITO或金属作为源极和漏极。
本发明与现有技术相比较，提出了全新的有源层材料，提高了器件性能，拓宽了有源层材料的选择范围。本发明的制作工艺创新之处在于利用磁控溅射技术制备缓冲层。
具体实施方式
参见图1，图1示出了本发明所述的薄膜晶体管10的结构示意图，包括衬底11、源漏极19、有源层17、绝缘层15以及栅极13，其中有源层为含IVB族金属氧化物。上述IIIB族金属氧化物包括Sc、Y和稀土元素的一种或多种，优选为YInZnO。该衬底为柔性或刚性衬底，优选为玻璃、塑料。缓冲层为有机物或无机物，有机物为优选为环氧树脂以及光敏材料。无机物优选为硅氧化物、硅氮化物。
上述各结构层制备方法如下：
（1）采用真空蒸发或溅射技术制备栅极。
（2）采用磁控溅射Si把生成二氧化硅作为电介质绝缘层。
（3）采用磁控溅射方法制备氧化物有源层。
（4）通过真空蒸发或溅射工艺形成一层ITO或金属作为源极和漏极。
本发明中，提出了全新的有源层材料，提高了器件性能，拓宽了有源层材料的选择范围。
在制备本发明所述的薄膜晶体管的工艺中，出来的器件，与传统器件相比，最大的区别在于绝缘层采用磁控溅射技术，较PECVD的制备方法具有工艺简单，成品低廉，环保等诸多优势。本实验所用到技术包括真空蒸镀技术，磁控溅射技术。本发明所制备的器件在性能上得到提高：迁移率增加10%,达到1.18cm2/Vs,器件开关比Ion/Ioff增加3个数量级,而且有源层和绝缘层之间的薄膜表面陷阱态密度降低一个数量级，达到2.05×1011cm-2。因此，上述器件结构和制备方法，具有工艺简单，成本低廉，易于产业化等诸多优点。

Claims (7)

1.一种薄膜晶体管，包括衬底、源漏极、有源层、绝缘层以及栅极，其中有源层为含IIIB族金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于上述IIIB族金属氧化物包括Sc、Y和稀土元素的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于上述衬底为柔性或刚性衬底。
4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于上述缓冲层为有机物或无机物。
5.根据权利要求4所述的薄膜晶体管，其特征在于上述有机物为环氧树脂以及光敏材料。
6.根据权利要求4所述的薄膜晶体管，其特征在于上述无机物为硅氧化物、硅氮化物。
7.一种薄膜晶体管的制作工艺，用于制作权利要求1-6的薄膜晶体管，其特征在于各结构层分别采用下述方法制备：
（1）采用真空蒸发或溅射技术制备栅极。
（2）采用磁控溅射Si把生成二氧化硅作为电介质绝缘层。
（3）采用磁控溅射方法制备氧化物有源层。
（4）通过真空蒸发或溅射工艺形成一层ITO或金属作为源极和漏极。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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