[發明專利]摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層、其制備方法及其應用、晶體管及其制備方法

在審

• 申請號: 202010549980.6
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111628017A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 黎年賜;邵龑;龐碩;何可;汪智偉;周長著;馮葉;楊春雷
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/113;H01L31/18
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰

本發明公開了一種摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層、其制備方法及其應用、晶體管及其制備方法，普通的銦鎵鋅氧化物對可見光基本沒有響應，本發明提供了一種摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層，由于摻雜氫的銦鎵鋅氧化物的帶隙小于或等于可見光的光子能量，因此能夠對可見光產生良好響應。將這種摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層應用于光電晶體管中，可以可滿足可見光探測領域對銦鎵鋅氧化物型光電晶體管的實際需求，這類光電晶體管將在顯示與成像、光通信、遙感、生物醫療等領域發揮重要作用。

技術領域

本發明涉及半導體材料制備技術領域、光電器件技術領域，具體涉及一種摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層、其制備方法及其應用、晶體管及其制備方法。

背景技術

隨著人工智能、自動化的推進，實現自動識別與計算成為新一代科技發展追求的目標，可見光的探測技術則是首當解決的一項任務。可見光的探測以模擬人眼功能為前提，并在此基礎上提高目標的識別和分辨能力。因此，可見光探測在顯示與成像、光通信、遙感、生物醫療等領域發揮著重要作用。

傳統的用于可見光探測的材料主要是晶硅材料，在多年的工業使用完善中，硅基的可見光探測材料已經實現了大批量生產，且具有成本低、工藝成熟、可見光分辨較高的特點，但硅基材料無法實現柔性彎曲等多方面的工藝要求。在此期間也有不少的新型探測材料涌現，碲鎘汞材料、鎵砷基化合物材料、有機聚合物材料等，但是考慮材料的環保性和成本及工藝復雜程度，仍需開拓新的材料及工藝領域。

在倡導綠色環保的潮流下，IGZO作為一種具有前景的光吸收材料，在探測器的研究中受到廣泛關注。但IGZO材料在可見光范圍內的響應較低，需要對材料進行進一步研究，以更好滿足可見光的探測領域的需求。

發明內容

為解決上述現有光電晶體管中的IGZO光吸收材料對可見光范圍內的響應較低，不能很好地應用于可見光探測領域的問題，本發明提供了一種新型IGZO材料及其制備方法，并進一步提供了可用于可見光探測的基于前述新型IGZO材料的晶體管及其制作方法。

為了達到上述發明目的，本發明提供一種摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層的制備方法，所述制備方法包括：在第一氣體氛圍下，采用鍍膜工藝制備形成摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層；其中，所述第一氣體氛圍包括氫氣，所述摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層的帶隙寬度小于或等于可見光的光子能量。

進一步地，所述第一氣體氛圍還包括惰性氣體，所述氫氣與所述惰性氣體的體積比小于或等于10:90。

進一步地，所述制備方法還包括：對所述摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層進行退火處理。

進一步地，所述制備方法還包括：對所述摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層進行退火處理的步驟包括：在混合氣體氛圍中，對所述摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層進行退火處理，所述混合氣體包括氫氣和惰性氣體，所述氫氣與所述惰性氣體的體積比小于或等于10:90。

本發明進一步提供一種由上述的制備方法制備形成的摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層。

本發明進一步提供上述的摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層在半導體器件中的應用。

本發明進一步提供一種晶體管的制作方法，所述制作方法包括制作柵電極層、柵介質層、摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層、溝道層、源電極和漏電極的方法，其中，制作所述摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層的方法為上述摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層的制備方法。

進一步地，制作柵電極層、柵介質層、摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層、溝道層、源電極和漏電極的方法，包括：

在襯底上制作形成所述柵電極層；

在所述柵電極層上制作形成所述柵介質層；

采用上述摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層的制備方法在所述柵介質層上制作形成所述摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層；

在所述摻雜氫的銦鎵鋅氧化物膜層上制作形成所述溝道層；