[實用新型]一種類島狀電子傳輸?shù)谋∧ぞw管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720576037.8
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN206834182U
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 寧洪龍;曾勇;姚日暉;鄭澤科;章紅科;徐苗;王磊;彭俊彪
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/221;H01L29/227;H01L29/24;H01L29/786;H01L21/34
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 羅嘯秋

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于薄膜晶體管技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種類島狀電子傳輸?shù)谋∧ぞw管。

背景技術(shù)

薄膜晶體管(Thin Film Transistor，簡稱TFT)，是一種用途廣泛的半導(dǎo)體器件，其最重要的用途是在顯示器中用于驅(qū)動液晶排列變化、以及驅(qū)動OLED像素發(fā)光。

薄膜晶體管通過柵極電壓來控制有源層半導(dǎo)體的載流子，從而實現(xiàn)器件的開或關(guān)態(tài)。當(dāng)器件處于開態(tài)時，高的載流子濃度，有利于填充陷阱態(tài)，從而實現(xiàn)高的遷移率。然而，當(dāng)器件處于關(guān)態(tài)時，關(guān)態(tài)電流主要來自：有源層電流和絕緣層漏電流。其中，有源層電流與載流子的濃度成正比。作為有源層材料，過高的載流子濃度會導(dǎo)致關(guān)態(tài)電流太高，TFT甚至處于一個“always-on”態(tài)，無法正常工作。

透明導(dǎo)電氧化物(簡稱，TCO)薄膜具有非常好的透明度和熱穩(wěn)定性，是非常重要電子器件材料。然而，TCO具有非常高的載流子濃度，難以直接用于有源層。為了解決這個問題，目前主流的方法是，通過重摻雜抑制載流子的元素，來有效的控制載流子濃度。例如，摻雜超過5wt.％Al₂O₃的ZnO。這種方式會增加填隙Al離子，極大的增強雜質(zhì)離子散射，降低遷移率。

實用新型內(nèi)容

針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足之處，本實用新型的目的在于提供一種類島狀電子傳輸?shù)谋∧ぞw管。

本實用新型目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種類島狀電子傳輸?shù)谋∧ぞw管，由襯底上依次設(shè)置的柵極、柵極絕緣層、有源層和源漏電極構(gòu)成；所述有源層為非連續(xù)的類島狀TCO薄膜和低載流子濃度材料薄膜組成的疊層結(jié)構(gòu)，其中低載流子濃度材料薄膜連接相鄰兩個類島狀TCO薄膜，形成一個導(dǎo)電通道。

上述有源層中，類島狀TCO薄膜主要起到載流子施主的作用，而低載流子濃度材料薄膜主要起到連接相鄰兩個島狀，形成一個導(dǎo)電通道。所述的類島狀TCO薄膜的材料為具有高導(dǎo)電性能并且在生長初期以島狀生長為主的TCO材料，而所述低載流子濃度材料為具有低載流子的半導(dǎo)體或者絕緣體。

優(yōu)選地，所述類島狀TCO薄膜的材料為氧化鋅(ZnO)或摻雜氧化鋅、氧化銦(In₂O₃)或摻雜氧化銦；所述摻雜氧化鋅優(yōu)選摻鋁氧化鋅(AZO)，所述摻雜氧化銦優(yōu)選摻錫氧化銦(ITO)。

優(yōu)選地，所述低載流子濃度材料為Al₂O₃、Ga₂O₃或HfO₂。

上述類島狀電子傳輸?shù)谋∧ぞw管的制備方法，包括如下制備步驟：

(1)室溫下在襯底上用直流磁控濺射沉積柵極；

(2)通過陽極氧化將柵極表面氧化，得到柵極絕緣層；

(3)室溫下通過脈沖激光沉積(Pulsed Laser Deposition，簡稱PLD)的方法在柵極絕緣層上表面依次濺射非連續(xù)的類島狀TCO薄膜和低載流子濃度材料薄膜，得到有源層；

例如，可采用脈沖激光生長類島狀A(yù)ZO薄膜和低載流子濃度Al₂O₃薄膜形成AZO/Al₂O₃有源層：先在柵極絕緣層上表面生長一層島狀的AZO薄膜。值得注意的是，AZO薄膜要控制好厚度，避免形成連續(xù)薄膜。在激光能量為305mJ，頻率為5Hz，氧壓為10mtorr的工藝參數(shù)中，AZO的脈沖數(shù)不超過600，獲得的厚度小于6nm，能夠獲得很好的類島狀形貌AZO；對于不同工藝參數(shù)，脈沖數(shù)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)調(diào)整以獲得一個類島狀薄膜。然后沉積連續(xù)的低載流子濃度Al₂O₃薄膜，其工藝參數(shù)可參考AZO，厚度應(yīng)該盡可能薄，以避免影響接觸特性。

(4)室溫下用蒸鍍方式沉積源漏電極。源漏電極應(yīng)覆蓋在有源層邊界，避免低載流子濃度薄膜影響接觸特性。

上述制備方法中，所述有源層通過脈沖激光沉積方式在室溫制備而成，且后期不需要退火處理。

優(yōu)選地，步驟(3)中所述脈沖激光沉積的條件為：本底真空度為9×10^-7Torr，采用KrF準(zhǔn)分子激光并在波長為248nm、頻率為5Hz的條件下制備。