[發明專利]一種氧化鋅基薄膜晶體管及其制備方法

無效

• 申請號: 201010275718.3
• 申請日: 2010-09-08
• 公開（公告）號: CN102403360A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 韓德棟;王漪;張盛東;孫雷;張韜;任奕成;韓汝琦
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/34
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 張肖琪

1.一種氧化鋅基薄膜晶體管，包括襯底、柵電極、柵介質層、溝道層和源、漏電極，其中，襯底是玻璃或者塑料，其特征在于，在襯底上為一氧化鋅或摻雜Al或者Ga的氧化鋅導電材料層，刻蝕形成柵電極；在柵電極之上為一氧化鋅絕緣材料層，刻蝕形成柵絕緣介質層；在柵絕緣介質層之上為一氧化鋅及其摻雜半導體材料層，刻蝕形成半導體溝道；再生長一氧化鋅或摻雜Al或者Ga的氧化鋅導電材料，刻蝕形成源端和漏端電極。

2.如權利要求1所述的全氧化鋅基薄膜晶體管，其特征在于，所述柵電極材料層的厚度范圍為50～100納米，該氧化鋅材料層Zn_xO_1-x，0.95＞x＞0.75。

3.如權利要求1所述的全氧化鋅基薄膜晶體管，其特征在于，所述柵絕緣介質層的厚度范圍為50～200納米，該氧化鋅材料層Zn_xO_1-x，0.55＞x＞0.45。

4.如權利要求1所述的全氧化鋅基薄膜晶體管，其特征在于，所述半導體溝道材料層的厚度范圍為50～500納米，該氧化鋅材料層Zn_xO_1-x，0.75＞x＞0.55。

5.如權利要求1所述的全氧化鋅基薄膜晶體管，其特征在于，所述源端、漏端電極材料層的厚度范圍為100～200納米，該氧化鋅材料層Zn_xO_1-x，0.95＞x＞0.75。

6.一種氧化鋅基薄膜晶體管的制備方法，包括以下步驟：

1)在玻璃或者塑料襯底上生長一層氧化鋅或摻雜Al或者Ga的氧化鋅導電薄膜材料，然后光刻和刻蝕形成柵電極；

2)生長一層氧化鋅絕緣材料作為柵電極的絕緣介質層；

3)生長一層氧化鋅及其摻雜半導體材料作為半導體導電溝道層；

4)生長一層氧化鋅摻雜Al或者Ga的導電薄膜材料，然后光刻和刻蝕形成源端和漏端電極；

5)生長一層鈍化介質層，光刻和刻蝕形成柵、源和漏的引出孔；

6)生長一層氧化鋅或摻雜Al或者Ga的氧化鋅導電薄膜材料，光刻和刻蝕形成電極和互連。

7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟1)具體為，磁控濺射生長一層50～100納米厚的金屬鋅膜或者在鋅靶中加入5％以內Al或Ga，然后光刻和刻蝕形成柵電極，然后在氧氣氛中200～300℃退火形成導電的氧化鋅薄膜。

8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2)具體為，射頻磁控濺射技術生長50～200納米厚的絕緣體氧化鋅薄膜，使用純鋅靶材，濺射過程中通入氧氣和氬氣，氧氣和氬氣的流量比大于20％，小于90％。

9.如權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟3)具體為，用射頻磁控濺射淀積一層50～500納米厚的半導體氧化鋅薄膜材料，靶材為鋅靶，濺射過程中通入氧氣和氬氣，氧氣和氬氣的流量比大于3％，小于20％。

10.如權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟4)具體為，磁控濺射生長一層100～200納米厚的金屬鋅膜或者在鋅靶中加入5％以內Al或Ga，然后光刻和刻蝕形成源端電極和漏端電極，然后在氧氣氛中200～300℃退火形成導電的氧化鋅薄膜電極。