CN207517697U - 一种高性能薄膜晶体管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高性能薄膜晶体管，其底部是衬底，衬底上设置一栅极，栅极的四周有一绝缘层包覆隔绝，绝缘层之上是有源层，有源层之上是富铟层；该薄膜晶体管的最外层是钝化层，钝化层与富铟层、有源层、绝缘层、衬底围成的区域分别是含铜的源电极和漏电极；在本实用新型的薄膜晶体管中，富铟层提高了载流子浓度和加速载流子的传输，从而提高迁移率；所述的源电极和漏电极含有铜，含铜电极具有低的电阻率，能够有效降低阻抗延迟。本实用新型的薄膜晶体管使用真空法制备，制备方法简单，有利于大规模生产。所制得的薄膜晶体管同时具有高迁移率、高稳定性和低电阻率源/漏电极的优点。

Description

一种高性能薄膜晶体管

技术领域

[0001]本实用新型属于半导体领域，具体涉及一种氧化物半导体薄膜晶体管及其用途。

背景技术

[0002]近年来，氧化物薄膜晶体管因为其高迁移率，均匀性好，低温制备的特点，得到了 广泛的应用。由于面板朝着大尺寸、高分辨率和高分辨率方向发展,对薄膜晶体管(Thin Film Transistors，TFT)的性能提出了更高的要求。显示器件需要更低的阻抗延迟以满足 大尺寸、高刷新率和高分辨率的需求，高导布线正是获得器件低阻抗延迟的最直接方法，因 此使用电阻率较低的铜（1.68X1(T7Q •!!!)来取代传统的铝（2.7X10—•!!!)作为电极材 料成为必然。

[0003]以往的研究表明，铜的扩散会导致电阻增加和器件性能劣化。因此，发展同时具有 低电阻电极和高迁移率的薄膜晶体管是急需解决的问题。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种高迀移率的具 有低电阻电极的薄膜晶体管。

[0005] 本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

[0006] 一种薄膜晶体管，其底部是衬底，衬底上设置一栅极，栅极的四周有一绝缘层包覆 隔绝，绝缘层之上是有源层，有源层之上是富铟层;该薄膜晶体管的最外层是钝化层，钝化 层与富铟层、有源层、绝缘层、衬底围成的区域分别是含铜的源电极和漏电极；

[0007] 在本实用新型的薄膜晶体管中，富铟层提高了载流子浓度和加速载流子的传输， 从而提局迁移率；

[0008] 所述的源电极和漏电极含有铜，含铜电极具有低的电阻率，能够有效降低阻抗延 迟;优选地，所述的源电极和漏电极为纯铜制成；所述源电极和漏电极的沟道宽度为0.1-1 OOOwn，长度为0.卜 1 OOOum;

[0009]所述的衬底是玻璃、石英、单晶硅、蓝宝石或塑料；

[0010] 所述的栅极是铝合金薄膜，多晶硅，铜、钼、铬或其合金；

[0011] 所述栅极的厚度为50-10000nm;

[0012] 所述绝缘层的厚度为2-1000nm;

[0013]所述的有源层为具有半导体特性的氧化物薄膜，优选为含有铟的氧化物薄膜，特 别优选为铟镓锌氧化物薄膜；

[0014] 所述有源层的厚度为5-200nm;

[0015] 所述富铟层的厚度为l_20nm;

[0016] 所述的绝缘层和钝化层是氧化铝、氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化锆或氧化钛。

[0017]本实用新型的薄膜晶体管可作为大尺寸、高分辨率、高刷新率的高性能显示器件 的像素开关，由于其具有的高迁移率和低电阻率特性，能够有效降低阵列的阻抗延迟，同时 可以在低驱动电压下工作，降低工作能耗，具有环保节能的优势。

[0018]本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

[0019]本实用新型的薄膜晶体管使用真空法制备，制备方法简单，有利于大规模生产。所 制得的薄膜晶体管同时具有高迁移率、高稳定性和低电阻率源/漏电极的优点。

附图说明

[0020]图1是本实用新型薄膜晶体管的纵向切面图；

[0021]图2是本实用新型薄膜晶体管的高分辨率透射电镜截面图；

[0022]其中，01-衬底，02-栅极，03-绝缘层，04-有源层，05-源电极和漏电极，06-钝化层， 07-富铟层。

[0023]图3是本实用新型薄膜晶体管的输出特性曲线。

[0024]图4是本实用新型薄膜晶体管的转移特性曲线。

具体实施方式

[0025]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施 方式不限于此。

[0026]实施例

[0027] 一种薄膜晶体管，其纵向切面图如图1所示，其底部是衬底01，衬底01上设置一栅 极02，栅极02的四周有一绝缘层03包覆隔绝，绝缘层03之上是有源层04，有源层04之上是富 铟层07;该薄膜晶体管的最外层是钝化层06,钝化层06与富铟层07、有源层04、绝缘层03、衬 底01围成的部分分别是源电极和漏电极05。

[0028] 本实施例的薄膜晶体管通过如下步骤制备：

[0029] (1)在玻璃基底上直流溅射并湿法刻蚀沉积300nm的铝合金薄膜做为底栅极，并湿 法刻蚀使之图形化；

[0030] ⑵使用化学阳极氧化的方法形成一层200ntn的氧化铝栅极绝缘层；

[0031] (3)在室温下通过射频磁控派射25mn的铟镓锌氧化物薄膜作为有源层，通过金属 掩模版使之图形化;然后在450°C空气气氛中退火60分钟；

[0032] ⑷使用直流溅射制备纯铜源电极和漏电极，通过金属掩模版使之图形化，沟道宽 度为625um,长度为560um;

[0033] (5)使用射频磁控溅射沉积一层氧化铝钝化层，在氧化铝和铟镓锌氧化物薄膜之 间形成一层5nm厚的富铟层，在300 °C氩气气氛中退火60分钟，制得薄膜晶体管。

[0034] 本实施例的有源层含有In2〇3，在钝化层的溅射过程中，各种能量粒子如A12〇3、Ar 等会轰击有源层表面，打断In-0键，在有源层表面形成一层富铟层，如图2所示，极大的促进 了电子的传输，迁移率提局。

[0035]本实例所得的薄膜晶体管的输出特性曲线和转移特性曲线分别如图3和图4所示。 根据图3和图4的结果计算出迁移率为152.3cm2/Vs;纯Cu薄膜电阻率为2Xl(T8n •!!!，可作 为低电阻率电极。

[0036]综上所述，本实用新型的薄膜晶体管，采用射频磁控溅射方法沉积钝化层，极大的 提高了器件迁移率，同时钝化层能够保护有源层不受到空气中水氧的影响，提高了器件稳 Kr_ | I . o

[0037] i:述实施織本实麵_働实施城 不受上述 代间化，均应为等效的置换万式，都包含在本实腦型的保护麵之内。

Claims (5)

1. 一种高性能薄膜晶体管，特征在于:其底部是衬底，衬底上设置一栅极，栅极的四周 有一绝缘层包覆隔绝，绝缘层之上是有源层，有源层之上是富铟层;该薄膜晶体管的最外层 是钝化层，钝化层与富铟层、有源层、绝缘层、衬底围成的区域分别是含铜的源电极和漏电 极； 所述源电极和漏电极的沟道宽度为0.1-lOOOwn，长度为0.1-lOOOum。

2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于:所述栅极的厚度为50-10000nm。

3. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于:所述绝缘层的厚度为2-1000nm。

4. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于:所述有源层的厚度为5_200nm。

5. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于:所述富铟层的厚度为l-2〇nm。