[發明專利]一種梯度溝道摻氮氧化鋅薄膜晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 202010750918.3
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN112002762B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 姚志強;郭建磊
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/34
• 代理公司: 鄭州明德知識產權代理事務所(普通合伙) 41152
• 代理人: 郭麗娜

1.一種梯度溝道摻氮氧化鋅薄膜晶體管，其特征在于：由下到上依次為襯底、梯度溝道、源漏電極，所述梯度溝道由自下而上的高載流子濃度超薄區、低載流子濃度過渡區、摻氮氧化鋅鈍化區組成；所述高載流子濃度超薄區的深度為0.5-5nm，低載流子濃度過渡區的深度為20-35nm，摻氮氧化鋅鈍化區的深度為5-20nm，低載流子濃度過渡區和摻氮氧化鋅鈍化區的總深度為35-45 nm；

制備時包括以下步驟：

1）對襯底進行清洗，襯底為生長一層二氧化硅的p型硅片；

2）室溫條件下采用磁控濺射法在襯底上沉積有源層形成高載流子濃度超薄區0.5-5nm，沉積時的濺射壓強為3-9Pa；

3）繼續室溫條件下采用磁控濺射法在高載流子濃度超薄區上沉積有源層形成低載流子濃度過渡區20-35nm，沉積時的濺射壓強為0.3-0.9Pa；

4）繼續室溫條件下采用磁控濺射法在載流子濃度過渡區上沉積有源層形成摻氮氧化鋅鈍化區5-20nm，沉積時的濺射壓強為0.3-0.9Pa；

5）將有源層通過濕法刻蝕方法使其圖案化，形成一定尺寸的梯度溝道區域；

6）室溫條件下采用磁控濺射法在梯度溝道區域上沉積一層50-120nm的鋁薄膜，通過濕法刻蝕方法使鋁源漏電極圖案化，兩個鋁源漏電極之間形成梯度溝道；

7）將晶體管置于退火爐中退火，退火結束得到梯度溝道摻氮氧化鋅薄膜晶體管。

2.根據權利要求1所述的梯度溝道摻氮氧化鋅薄膜晶體管，其特征在于：

所述襯底為生長一層二氧化硅的p型硅片，二氧化硅作為柵極介電層，二氧化硅的厚度為80-120nm。

3.根據權利要求1所述的梯度溝道摻氮氧化鋅薄膜晶體管，其特征在于：

所述源漏電極為兩個，位于梯度溝道上方兩側，所述源漏電極的厚度為50-120nm，源漏電極的材料為鋁。

4.一種制備權利要求1所述梯度溝道摻氮氧化鋅薄膜晶體管的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）對襯底進行清洗，襯底為生長一層二氧化硅的p型硅片；

2）室溫條件下采用磁控濺射法在襯底上沉積有源層形成高載流子濃度超薄區0.5-5nm，沉積時的濺射壓強為3-9Pa；

3）繼續室溫條件下采用磁控濺射法在高載流子濃度超薄區上沉積有源層形成低載流子濃度過渡區20-35nm，沉積時的濺射壓強為0.3-0.9Pa；

4）繼續室溫條件下采用磁控濺射法在載流子濃度過渡區上沉積有源層形成摻氮氧化鋅鈍化區5-20nm，沉積時的濺射壓強為0.3-0.9Pa；

5）將有源層通過濕法刻蝕方法使其圖案化，形成一定尺寸的梯度溝道區域；

6）室溫條件下采用磁控濺射法在梯度溝道區域上沉積一層50-120nm的鋁薄膜，通過濕法刻蝕方法使鋁源漏電極圖案化，兩個鋁源漏電極之間形成梯度溝道；

7）將晶體管置于退火爐中退火，退火結束得到梯度溝道摻氮氧化鋅薄膜晶體管。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：

所述步驟2）中控制沉積條件為：純氬氣流量為15sccm，射頻功率為100-120W。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：

所述步驟3）中控制沉積條件為：純氬氣流量為15sccm，射頻功率為100-120W。

7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：

所述步驟4）中控制沉積條件為純氬氣流量為15sccm，氮氣流量0.4sccm，射頻功率為100-120W。

8.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：

所述步驟6）中的沉積條件是氣體為純氬氣，濺射壓強為0.3-0.6Pa，濺射功率為50-80W，襯底溫度為室溫。

9.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述步驟7）中的退火條件為空氣，200℃，5分鐘。