[發(fā)明專利]一種氧化物薄膜、薄膜晶體管及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210125134.7
• 申請日: 2012-04-25
• 公開（公告）號: CN102709312A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 康晉鋒;王琰;陸自清;劉曉彥
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H01L29/24
• 分類號: H01L29/24;H01L29/786;H01L21/336
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及薄膜晶體管技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氧化物薄膜、薄膜晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)

在顯示技術(shù)中，通常會大量采用薄膜晶體管組成電路來驅(qū)動顯示裝置。而在過去很長的時間里，一直采用的都是和CMOS(Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor，互補金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝兼容的硅系材料。

然而，硅系材料的透光性較差。而且在制備這些硅系材料時，與多晶硅相比可在低溫下制備的非晶硅的成膜，也需要約200℃以上的高溫。因此，不能使用具有廉價，質(zhì)輕、可撓性這一優(yōu)點的聚合物膜作為基材。從而，存在著加熱成本高、制備時間長等比較顯著的缺點。

鑒于硅基的TFT(Thin?Film?Transistor，薄膜場效應(yīng)晶體管，即薄膜晶體管)器件存在上述的缺點，近十幾年來科學(xué)家們一直在尋找和開發(fā)能夠代替硅系材料的半導(dǎo)體。透明氧化物半導(dǎo)體材料由于其能夠?qū)崿F(xiàn)低溫成膜，并且具有較高的遷移率等優(yōu)異的特性，受到了極大的關(guān)注。其中，正如參考文獻K.Nomura?et?al.”Room-temperature?fabrication?of?transparent?flexible?thin-film?transistors?using?amorphous?oxide?semiconductors”，Nature，432，p488-492(2004)中所述，以In、Ga、Zn元素構(gòu)成的In-Ga-Zn-O薄膜，由于其相較與傳統(tǒng)使用的ZnO半導(dǎo)體，有更小的關(guān)斷電流，更大的開關(guān)電流比以及更高的遷移率，逐漸成為研究的焦點。

不過，由于在In-Ga-Zn-O薄膜結(jié)構(gòu)中，Ga元素跟O元素的結(jié)合性問題，使得形成的溝道層中氧空位較多，對于載流子形成的抑制能力較弱，對薄膜晶體管閾值電壓、漏電流I_off以及開關(guān)比有著較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種氧化物薄膜、薄膜晶體管及其制備方法，以克服現(xiàn)有薄膜晶體管的溝道層對于載流子形成的抑制能力較弱，對薄膜晶體管閾值電壓、漏電流I_off以及開關(guān)比影響大的問題。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種氧化物薄膜，所述氧化物薄膜的化學(xué)通式為In-X-Zn-O，其中，X是Si、Ge、La或者Y元素。

優(yōu)選地，所述氧化物薄膜中還摻雜有金屬元素鈦、鋁、鎂、鋯、鉿、鐠、鈰或者釹中的至少一種，并且所摻雜的金屬元素的含量低于所述X的含量。

本發(fā)明還提供一種薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包括氧化物薄膜溝道層；所述氧化物薄膜溝道層所采用的氧化物薄膜的化學(xué)通式為In-X-Zn-O，其中，X是Si、Ge、La或者Y元素。

優(yōu)選地，所述氧化物薄膜中還摻雜有金屬元素鈦、鋁、鎂、鋯、鉿、鐠、鈰或者釹中的至少一種，并且所摻雜的金屬元素的含量低于所述X的含量。

優(yōu)選地，所述薄膜晶體管為底柵交錯式薄膜晶體管；

所述底柵交錯式薄膜晶體管還包括：基底、柵電極、柵極絕緣層、源極區(qū)和漏極區(qū)；

所述柵電極設(shè)置在所述基底上方；

所述柵極絕緣層設(shè)置在所述柵電極以及所述基底未被所述柵電極所覆蓋的部分的上方；

所述氧化物薄膜溝道層設(shè)置在所述柵極絕緣層的上方；

所述源極區(qū)設(shè)置在所述氧化物薄膜溝道層的上方的一側(cè)；

所述漏極區(qū)設(shè)置在所述氧化物薄膜溝道層的上方的另一側(cè)。

優(yōu)選地，所述薄膜晶體管為底柵共面式薄膜晶體管；

所述底柵共面式薄膜晶體管還包括：基底、柵電極、柵極絕緣層、源極區(qū)和漏極區(qū)；

所述柵電極設(shè)置在所述基底上方；

所述柵極絕緣層設(shè)置在所述柵電極以及所述基底未被所述柵電極所覆蓋的部分的上方；

所述源極區(qū)設(shè)置在所述柵極絕緣層的上方的一側(cè)；

所述漏極區(qū)設(shè)置在所述柵極絕緣層的上方的另一側(cè)；

所述氧化物薄膜溝道層設(shè)置在所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)以及所述柵極絕緣層未被所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)所覆蓋的部分的上方。

優(yōu)選地，所述薄膜晶體管為頂柵交錯式薄膜晶體管；

所述頂柵交錯式薄膜晶體管還包括：基底、柵電極、柵極絕緣層、源極區(qū)和漏極區(qū)；

所述源極區(qū)設(shè)置在所述基底的上方的一側(cè)；

所述漏極區(qū)設(shè)置在所述基底的上方的另一側(cè)；