[發(fā)明專利]在襯底上制造半導體器件的方法以及半導體器件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410187523.1
• 申請日: 2009-07-14
• 公開（公告）號: CN104037087A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設計）人: 謝泉隆;俞鋼
• 申請（專利權）人: 希百特股份有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/10
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 戚傳江;穆德駿

本申請是申請日為2009年7月14日、國際申請?zhí)枮镻CT/US2009/050542、中國申請?zhí)枮?00980127697.6、發(fā)明名稱為“具有改進載流子遷移率的金屬氧化物TFT”中國專利申請的分案申請。

技術領域

本發(fā)明一般地涉及TFT中的金屬氧化物半導體膜，并且更具體而言，涉及金屬氧化物膜的載流子密度。

背景技術

金屬氧化物半導體由于其高載流子遷移率、光透明性和低沉積溫度而引起強烈的興趣。高載流子遷移率將應用擴展至要求較高頻率和較高電流的較高性能領域。光透明性消除了對顯示器中的光屏蔽和傳感器活性基質的需要。低沉積溫度使得能夠應用于塑料襯底上的柔性電子裝置。

金屬氧化物半導體的獨有特征是：(1)載流子遷移率不那么取決于膜的顆粒尺寸，也就是說，高遷移率無定形金屬氧化物是可以的；(2)表面態(tài)的密度低，并使得對于TFT而言能夠容易實現(xiàn)場效應，這與必須通過氫對表面態(tài)進行鈍化的共價半導體(諸如Si或a-Si)相反；以及(3)遷移率大大地取決于體積載流子密度。為了實現(xiàn)用于高性能應用的高遷移率，金屬氧化物溝道的體積載流子密度應該是高的，并且金屬氧化物膜的厚度應該是小的(例如，<100nm且優(yōu)選地<50nm)。

傳統(tǒng)上，由氧空位來控制金屬氧化物中的體積載流子濃度?？梢杂桑?a)沉積期間的氧分壓；(b)高溫處理；以及(c)化合價摻雜來控制氧空位。但是當溝道厚度變得非常小時，體載流子不再充足且有效。

因此，補救現(xiàn)有技術中固有的前述及其他固有不足將是非常有利的。

發(fā)明內容

簡要地，為了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例來實現(xiàn)本發(fā)明的期望目的，提供一種與具有小于100nm厚的金屬氧化物活性層的半導體器件的制造相結合地使用的方法，并且上主表面和下主表面具有毗鄰接合的材料以形成下層界面和上覆界面的材料。所述制造方法包括通過選擇用于金屬氧化物活性層的金屬氧化物和通過選擇用于毗鄰接合的材料的特定材料來控制下層界面和上覆界面中的界面相互作用。所述方法還包括通過形成下層界面的成分的下層材料的表面處理來控制下層界面中的相互作用以及通過在金屬氧化物層上的材料沉積之前執(zhí)行的金屬氧化物膜的表面處理來控制上覆界面中的相互作用的一個或兩個步驟。本公開中所使用的術語“控制界面相互作用”和“界面相互作用”被限定為控制或調整相鄰半導體材料(金屬氧化物)中的載流子密度的動作或相互作用。

還根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例來實現(xiàn)本發(fā)明的期望目的，其中，柔性襯底上的新型金屬氧化物半導體器件包括小于100nm厚的金屬氧化物活性層且上主表面和下主表面具有毗鄰接合的材料以形成下層界面和上覆界面的材料。所述新型金屬氧化物半導體器件還包括控制下層界面中的相互作用的形成下層界面的成分的下層材料的已處理表面以及控制上覆界面中的相互作用的在金屬氧化物層上的材料沉淀之前執(zhí)行的金氧氧化物膜的已處理表面中的一者或兩者。

附圖說明

通過結合附圖進行的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的以下詳細說明，本發(fā)明的前述及其他和更具體目的和優(yōu)點將變得對于本領域的技術人員顯而易見，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有上覆柵極和下層源/漏的TFT的簡化層示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的具有上覆柵極和上覆源/漏的TFT的簡化層示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的具有下層柵極和下層源/漏的TFT的簡化層示意圖；以及

圖4是根據(jù)本發(fā)明的具有下層柵極和上覆源/漏的TFT的簡化層示意圖。

具體實施方式

由μV/L²來限定薄膜晶體管(TFT)中優(yōu)值系數(shù)，其中，μ是遷移率，V是電壓且L是柵極長度。部分地由金屬氧化物半導體材料中的新發(fā)展來補救主要問題，其中已經(jīng)展示出高達80cm²/V-秒的遷移率。金屬氧化物半導體的獨有特征之一是載流子遷移率不那么取決于膜的顆粒尺寸，也就是說，高遷移率無定形金屬氧化物是可以的。然而，為了實現(xiàn)高性能應用所需的高遷移率，金屬氧化物溝道的體積載流子密度應該是高的，并且金屬氧化物膜的厚度應該是小的(例如，<100nm且優(yōu)選地<50nm)。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于這些非常薄的溝道而言，具有下層和上覆材料的金屬氧化物的界面相互作用不再是可忽略的。