[發明專利]雙肖特基結氧化鋅半導體薄膜晶體管及制作方法

有效

• 申請號: 201210232866.6
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN102779855A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 王玥;王東興;王長昊;梅金碩;田曉華;劉倩;賀訓軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/34
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 陳曉光

技術領域：

本發明涉及一種雙肖特基結氧化鋅半導體薄膜晶體管及制作方法。

背景技術：

目前國內外研究的ZnO薄膜晶體管主要采用頂柵與底柵場效應結構。傳統的非晶硅TFT在大面積排布時表現出良好的電特性，但是它們在正偏壓工作條件下并不穩定。此外，在驅動OLED顯示時，由于電荷誘導效應和亞穩態的產生，導致開啟電壓不可避免出現漂移現象。相反，低溫多晶硅TFT在驅動OLED顯示時具有良好的開啟電壓穩定性，但是不利于大面積排布，表現出不均勻性，從而限制了其應用領域。

近年來國內外文獻中報道使用ZnO透明薄膜材料作為TFT的導電溝道，主要采用頂柵和底柵結構，其驅動電壓較高，工作電流在微安量級[4-5]，還不能夠充分滿足有源有機發光二極管平板顯示器所需要的毫安量級驅動電流。

發明內容：

本發明的目的是提供一種驅動電壓低，工作電流大，柵極電壓控制靈敏，具有高速、高電流密度的雙肖特基結氧化鋅半導體薄膜晶體管及制作方法。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

一種雙肖特基結氧化鋅半導體薄膜晶體管，其組成包括：底襯板，所述的底襯板上面連接源極Ag薄膜層，所述的源極Ag薄膜層上面連接導電溝道ZnO薄膜層，所述的導電溝道ZnO薄膜層上面連接柵極半絕緣Al薄膜層，所述的柵極半絕緣Al薄膜層上面連接所述的導電溝道ZnO薄膜層，所述的導電溝道ZnO薄膜上層上面連接所述的漏極Ag薄膜層。

所述的雙肖特基結氧化鋅半導體薄膜晶體管，所述的導電溝道ZnO薄膜層的厚度為120±20?nm，所述的柵極半絕緣Al薄膜層的厚度為20±10?nm，所述的源極Ag薄膜層的厚度為50nm。

一種雙肖特基結氧化鋅半導體薄膜晶體管的制作方法，本制作方法采用垂直疊層結構，由五層薄膜構成，分別為沉積在基底上的源極Ag薄膜，Ag薄膜上面是導電溝道ZnO薄膜，中間一層是柵極半絕緣Al薄膜，Al薄膜上面是導電溝道ZnO薄膜，最上面是漏極Ag薄膜，Ag和ZnO接觸面形成了肖特基接觸，Al和ZnO接觸面形成了歐姆接觸。

所述的雙肖特基結氧化鋅半導體薄膜晶體管的制作方法，基底材料為石英玻璃，源漏電極為金屬Ag薄膜，采用純度為99.99%的Ag靶材，在真空度為6.0×10-4Pa、氬氣流量為5.0sccm條件下利用直流磁控濺射鍍膜15s；柵極電極為金屬Al薄膜，采用純度為99.99%的Al靶材，利用與制備源漏電極薄膜相同的工藝條件，濺射鍍膜20s；柵極分別與漏極和源極之間夾著有源層ZnO薄膜，使用射頻磁控濺射，濺射功率為150W，溫度為27?^oC，抽真空6.0×10-4PA，氬氣流量5.0sccm，磁控室充入氬氣后磁控室的壓強1.0Pa，磁控室Zn靶材輝光之后充入氧氣，氧氣流量為2.6sccm，通入氬氣和氧氣之后磁控室壓強為1.6Pa；預濺射10分鐘后除去Zn靶材表面的污染物，獲得的ZnO薄膜厚度為120±20nm。

所述的雙肖特基結氧化鋅半導體薄膜晶體管的制作方法，在源極Ag加以正向偏壓VDS時，源極金屬Ag薄膜層的電子正向注入它上面一層ZnO薄膜層，由于柵極Al和下層ZnO薄膜層及上層ZnO薄膜形成歐姆接觸，零偏電壓時，在上層Ag和ZnO接觸面形成的肖特基結的內建電勢作用下，使得源極注入到ZnO中的電子隧穿柵極Al，形成漏極電流；在由Ag薄膜構成的漏極和源極間加以VDS偏壓時，隨漏源極電壓增加，靠近源極一側的Ag和ZnO接觸面肖特基勢壘降低，從而越過勢壘的電子數目增多，流過漏源電極電流IDS隨之增大；通過施加不同的柵極電壓，可以實現對漏源電流的控制。

有益效果：

1.本發明是以源極與漏極金屬Ag薄膜與ZnO薄膜形成雙肖特基結、以ZnO為活性層的垂直結構的金屬氧化物半導體薄膜晶體管，具有驅動電壓低，工作電流大，柵極電壓控制靈敏，具有高速、高電流密度的特點。