[實用新型]一種氧化物半導體薄膜晶體管

有效

• 申請號: 201420677065.5
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN204155937U
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 劉玉成;單奇;陳杰;高勝;袁波
• 申請（專利權）人: 昆山工研院新型平板顯示技術中心有限公司;昆山國顯光電有限公司
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L29/41;H01L51/10;H01L51/05
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 彭秀麗

技術領域

本實用新型涉及薄膜晶體管技術領域，尤其涉及一種采用垂直溝道的氧化物半導體薄膜晶體管。

背景技術

目前制作OLED(有機發光二極管又稱為有機電激光顯示，Organic?Light-Emitting?Diode的簡稱)的有源層所采用的技術主要有：非晶硅技術、低溫多晶硅技術和IGZO(indium?gallium?zinc?oxide銦鎵鋅氧化物)等氧化物半導體技術。非晶硅晶體管的主要應用領域為中低分辨率的LCD顯示；低溫多晶硅晶體管的應用領域為中高分辨率的LCD(液晶顯示器，Liquid?Crystal?Display的簡稱)顯示和AMOLED(有源矩陣有機發光二極管，Active?Matrix/Organic?Light?Emitting?Diode的簡稱)顯示；IGZO等氧化物半導體晶體管的應用領域是在中大領域的中高分辨率的LCD顯示和中大領域的AMOLED顯示。

IGZO等氧化物晶體管因為具有高遷移率、穩定性好、制作工藝簡單等優點，因此得到了廣泛的應用。目前，IGZO等氧化物晶體管通常采用底柵結構，但底柵結構相較于頂柵結構，其尺寸更大，限制了IGZO等氧化物晶體管的發展。

圖1是現有技術中所公開的IGZO氧化物晶體管截面圖，在基體1上，先利用物理氣相沉積的方法沉積一層金屬，然后用曝光刻蝕的方式在金屬上面形成柵極圖形。之后，在柵極圖形上采用化學氣相沉積或者反應離子濺射或者SOG(Silicon?On?Glass)的方式形成柵極絕緣層8。有源層采用溶膠凝膠或者物理氣相沉積的方法制作，然后采用曝光刻蝕的方式形成有源層圖形。在有源層圖形上采用化學氣相沉積或者反應離子濺射或者SOG的方式形成刻蝕阻擋層12，刻蝕阻擋層12可通過曝光刻蝕形成圖形。源漏極11的制作方法與柵極7的制作方法相同。圖1的截面圖也反映出柵極和源漏極11的重疊面積很大，從而增大了晶體管的寄生電容和晶體管尺寸。

通常地說，各種晶體管的底柵結構和源漏極的重疊面積很大，從而增大了晶體管的尺寸，影響到了底柵結構在高分辨率顯示器上的應用。可以采用頂柵結構來避免此類問題，但氧化物半導體晶體管則因為很難像低溫多晶硅一樣采用注入的方式來降低引線電阻，難以實現頂柵結構。

實用新型內容

為了解決現有技術的問題，保持TFT寬長比不變的情況下，減少TFT晶體管的面積，即提高單位平面面積內的導通能力，本實用新型提供了一種氧化物半導體薄膜晶體管。

所述技術方案如下：

一種氧化物半導體薄膜晶體管，包括基體、源極、有源層、漏極和柵極，所述源極、有源層和漏極沿垂直于基體的方向順次疊加后豎直設置于所述基體上，所述柵極呈環繞狀設置于所述的漏極和有源層的外側，所述柵極與所述的源極、有源層、漏極之間均設有柵絕緣層，所述柵極和柵絕緣層的外側面均設有保護層，所述漏極的上方設有貫穿所述柵絕緣層和保護層的連接通孔。

所述源極結構呈條狀，并形成于所述基體的中部，所述源極和漏極分別與所述有源層相配合。

所述有源層的上下兩端面上分別成型一凹槽，所述源極和漏極上分別成型有與所述凹槽插接配合的凸起。

所述有源層與所述漏極的配合結構呈圓柱狀或長方體狀。

所述柵極呈圓柱環狀或中空的長方體狀，其環繞設置于所述的漏極和有源層的外側面。

所述的有源層的厚度為1000-10000nm。

所述的源極厚度為100-1000nm。

所述保護層和柵絕緣層為硅的氧化物、氮化物、氮氧化物的單層或者多層疊加結構，或金屬氧化物的單層或者多層疊加結構。

本實用新型提供的技術方案帶來的有益效果是：

A.本實用新型采用垂直溝道結構，即將源極、有源層、漏極沿著垂直于基體的方向上順次疊加成型，柵極呈環繞狀設置于漏極和有源層的外側，通過將源極、有源層和漏極在垂直于基體的方向上疊加成型，可減少晶體管的占用面積，能夠實現單位平面面積內的導通能力，并能夠對晶體管形成更好的保護。

B.本實用新型中的柵極、源極、漏極之間形成包圍結構，將有源層包圍在內，可有效的阻擋外界水汽及光照的影響，提高器件整體的可靠性。

C.源、漏極金屬相對于柵極金屬存在重疊區域，確保整個垂直溝道都會受到柵極電壓的控制，不存在柵極金屬的控制盲區。

附圖說明