[發明專利]具有改進的源極/漏極接觸的金屬氧化物TFT

有效

• 申請號: 201280028314.1
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN103650121B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 謝泉隆;俞鋼;法特·弗恩格
• 申請（專利權）人: 希百特股份有限公司
• 主分類號: H01L21/36
• 分類號: H01L21/36;H01L21/44;H01L21/465
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 韓峰,孫志湧

技術領域

本發明總體涉及TFT中的金屬氧化物半導體膜，并且更具體地，涉及形成具有不同載流子密度的區域的有源層，由此改進金屬氧化物膜的源極/漏極接觸。

背景技術

在現有技術中，通過在柵極和柵極絕緣層之上沉積第一層a-Si半導體材料，然后在第一層的頂部上沉積高摻雜的硅的層（例如，n⁺層），形成非晶硅（a-Si）薄膜晶體管。然后，在高摻雜層上形成用于源極和漏極的金屬接觸，在接觸之間在第一a-Si層中限定溝道區域。然后，能夠蝕刻掉溝道區域之上的高摻雜層，以便不會不利地影響溝道區域。a-Si?TFT溝道中的低遷移率使得器件對接觸電阻要求低。在高摻雜區上形成的金屬接觸提供低電阻（歐姆）接觸。

在金屬氧化物薄膜晶體管（MOTFT）中，在金屬氧化物半導體層上直接形成金屬接觸。即，金屬氧化物半導體材料在金屬接觸下面與其在溝道區域中相同。對于MOTFT，缺乏n⁺層和較高帶隙使得更難提供很好的歐姆接觸。而且，金屬氧化物半導體材料的高遷移率要求比a-Si?TFT中更低的接觸電阻。在沒有良好的低電阻接觸，此后稱為歐姆接觸的情況下，金屬氧化物半導體材料的高遷移率能夠被接觸電阻掩蔽。然而，MOTFT中的歐姆接觸實質上至今不被知曉或者很難形成和/或保持。

因此，彌補現有技術中固有的以上和其他不足是非常有利的。

發明內容

簡而言之，本發明的期望目標根據下述方法實現，該方法形成用于具有不同載流子密度的區域的TFT的有源層。該方法包括以下步驟：提供襯底，該襯底具有柵極、相鄰于柵極的柵極電介質層、以及與柵極相反地位于柵極電介質上的高載流子濃度金屬氧化物半導體材料層。該方法進一步包括以下步驟：氧化與柵極對準的金屬氧化物半導體材料層的溝道部分，以降低溝道部分的載流子濃度。溝道部分的兩側上的接觸部分被保持在高載流子濃度。

為了進一步實現本發明的期望目標，提供一種在金屬氧化物半導體薄膜晶體管中形成歐姆源極/漏極接觸的方法，包括：在薄膜晶體管構造中提供柵極、柵極電介質、具有帶隙的高載流子濃度金屬氧化物半導體有源層和隔開的源極/漏極金屬接觸。隔開的源極/漏極金屬接觸在有源層中限定溝道區。相鄰于溝道區提供氧化氛圍，并且在氧化氛圍中加熱柵極和溝道區，以降低溝道區域中的載流子濃度。可替換地或另外地，源極/漏極接觸中的每個都包括位于金屬氧化物半導體有源層上的低功函數金屬的超薄層和位于低功函數金屬上的高功函數金屬的勢壘層。

本發明的期望目標根據其一個實施例進一步被實現，其中，在薄膜晶體管構造中，金屬氧化物半導體薄膜晶體管中的金屬到金屬氧化物低電阻歐姆接觸包括柵極、柵極電介質、具有帶隙的高載流子濃度金屬氧化物半導體有源層和隔開的源極/漏極金屬接觸。隔開的源極/漏極金屬接觸在有源層中限定溝道區。與源極/漏極金屬接觸相接觸的金屬氧化物半導體有源層的部分具有大于溝道區中的載流子濃度的載流子濃度。

對于以上實施例可替換地或另外地，金屬氧化物半導體薄膜晶體管中的金屬到金屬氧化物低電阻歐姆接觸包括源極/漏極金屬接觸，源極/漏極金屬接觸具有：位于金屬氧化物半導體有源層上的低功函數金屬的超薄層，低功函數金屬的功函數是小于等于金屬氧化物半導體有源層的功函數的功函數；以及位于低功函數金屬上的高功函數金屬的勢壘層，高功函數金屬的功函數是大于等于金屬氧化物半導體有源層的功函數的功函數。可替換地，低功函數金屬層和高功函數金屬層能夠以其中低功函數金屬和高功函數金屬被混合為一種合金的單層代替。

附圖說明

從結合附圖作出的其優選實施例的以下詳細描述，本發明的以上和進一步以及更多特定目標和優點對于本領域技術人員來說將變得更加明顯，其中：

圖1是具有歐姆源極-漏極接觸的典型a-Si?TFT的簡化層圖；

圖2是示出高功函數金屬和金屬氧化物半導體材料之間的肖特基勢壘型接觸的簡化能帶圖；

圖3示出根據本發明的形成具有不同載流子濃度的有源層的第一方法中的初始結構的簡化層圖；

圖4是類似于圖3的示出形成具有不同載流子密度的有源層的第一方法中的最后步驟的簡化層圖；

圖5是根據本發明的具有下層柵極和上層源極/漏極的MOTFT的簡化層圖，示出根據本發明的形成具有不同載流子密度的有源層的第二方法；

圖6是示出根據本發明的歐姆金屬接觸的部分MOTFT的簡化層圖；以及

圖7示出顯示能夠在本發明中使用的多種材料的化學結構的表1。