[發(fā)明專利]一種非晶態(tài)氮化鎵或氮化銦薄膜晶體管及其制備方法

有效

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• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103779424B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 程廣貴;郭立強;丁建寧;張忠強;凌智勇
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L29/04;H01L21/336;H01L21/205
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種非晶態(tài)氮化鎵或氮化銦薄膜晶體管的制備方法，其特征在于：采用等離子體化學氣相沉積技術，利用有機源、氨氣作為反應源；利用氫氣或氮氣作為有機源載氣源，利用硅烷、三甲基鎂作為摻雜劑，制備n型或p型非晶態(tài)氮化鎵或非晶態(tài)氮化銦薄膜；以n型或p型的非晶態(tài)氮化鎵薄膜或以n型或p型的非晶態(tài)氮化銦薄膜作為薄膜晶體管溝道層，制備頂柵結構薄膜晶體管；

或采用等離子體化學氣相沉積技術，利用有機源、氨氣作為反應源；利用氫氣或氮氣作為有機源載氣源，利用硅烷、三甲基鎂作為摻雜劑，制備n型或p型非晶態(tài)氮化鎵或非晶態(tài)氮化銦薄膜；以n型或p型的非晶態(tài)氮化鎵薄膜或以n型或p型的非晶態(tài)氮化銦薄膜作為薄膜晶體管溝道層，制備底柵結構薄膜晶體管；

所述的等離子體化學氣相沉積技術制備非晶態(tài)氮化鎵或非晶態(tài)氮化銦薄膜過程中，其工藝參數(shù)為：有機源和氨氣質量流量比例為1:2～1:1，射頻功率為50～350W，反應壓強為20～200Pa；襯底溫度為室溫至350℃；所述的摻雜劑為n型摻雜劑或p型摻雜劑；其中，摻雜劑和有機源質量流量混合比例為1％～20％；其中所述的n型摻雜劑、p型摻雜劑分別選擇三甲基鎂和硅烷，所述的有機源為三甲基鎵、三乙基鎵或三甲基銦。

2.如權利要求1所述的一種非晶態(tài)氮化鎵或氮化銦薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述的非晶態(tài)氮化鎵或氮化銦薄膜晶體管，采用頂柵結構，由襯底、阻隔層、溝道層、源電極、柵介質層、柵電極和漏電極組成，襯底上方為阻隔層，阻隔層上方為溝道層，溝道層上方兩側分別為源漏電極，溝道層上方中間為柵介質層，柵介質層上方為柵電極，晶體管通過化學氣相沉積和磁控濺射結合掩模工藝完成各功能層的疊加生長，其特征在于：以n型或p型的非晶態(tài)氮化鎵薄膜或以n型或p型的非晶態(tài)氮化銦薄膜作為薄膜晶體管溝道層。

3.如權利要求1所述的一種非晶態(tài)氮化鎵或氮化銦薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述的非晶態(tài)氮化鎵或氮化銦薄膜晶體管，采用底柵結構，由襯底、柵電極、柵介質層、溝道層、源電極和漏電極、組成，襯底上方為柵電極，柵電極上方為柵介質層，柵介質層上方為溝道層，溝道層上方兩側分別為源電極和漏電極，晶體管通過化學氣相沉積和磁控濺射結合掩模工藝完成各功能層的疊加生長，其特征在于：以n型或p型的非晶態(tài)氮化鎵薄膜或以n型或p型的非晶態(tài)氮化銦薄膜作為薄膜晶體管溝道層。

4.如權利要求2或3所述的一種非晶態(tài)氮化鎵或氮化銦薄膜晶體管的制備方法，其特征在于：所述襯底為玻璃、聚亞酰胺柔性塑料或單晶硅片。

5.如權利要求2所述的一種非晶態(tài)氮化鎵或氮化銦薄膜晶體管的制備方法，其特征在于：所述的頂柵結構薄膜晶體管，采用二氧化硅或氮化硅薄膜作為阻隔層，厚度為100～2000nm。

6.如權利要求2或3所述的一種非晶態(tài)氮化鎵或氮化銦薄膜晶體管的制備方法，其特征在于：所述的非晶態(tài)氮化鎵或氮化銦薄膜晶體管中，柵介質層選擇二氧化硅或氮化硅，厚度為200～5000nm；其二氧化硅制備工藝參數(shù)為：通入流量為30～90sccm的氧氣，流量為5～20sccm的硅烷；控制反應腔室壓強為10～200Pa；調整射頻功率為30～200W；襯底溫度為20～200℃；其氮化硅制備工藝參數(shù)為：通入流量為30～90sccm的氮氣，流量為5～20sccm的硅烷；控制反應腔室壓強為10～200Pa；調整射頻功率為30～200W；襯底溫度為200～400℃。

7.如權利要求2或3所述的一種非晶態(tài)氮化鎵或氮化銦薄膜晶體管的制備方法，其特征在于：所述柵電極、源電極、漏電極選用金屬及導電的金屬氧化物材料，厚度為50～500nm；其中，底柵結構晶體管的源電極、漏電極長為800～1200μm，寬為100～150μm，源電極、漏電極之間間距為50～100μm，柵電極長為800～1200μm，寬為250～400μm；頂柵結構晶體管的源電極、漏電極長為800～1200μm，寬為100～150μm，源電極、漏電極之間間距為50～100μm，柵電極長為800～1200μm，寬為50～90μm。

8.如權利要求2或3所述的一種非晶態(tài)氮化鎵或氮化銦薄膜晶體管的制備方法，其特征在于：溝道層厚度為10～1000nm。