[發明專利]一種氧化物半導體薄膜晶體管

有效

• 申請號: 201210223163.7
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102723367A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 陳紅;邱勇;黃秀頎;魏朝剛
• 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
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L29/45;H01L29/47
• 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

本發明涉及一種氧化物半導體薄膜晶體管，屬于平板顯示領域。

背景技術

薄膜晶體管（薄膜晶體管）作為平板顯示器的有源驅動器件，成為平板顯示領域的關鍵技術。氧化物半導體（如IGZO，AZO，GZO，ZnO等）薄膜晶體管以其高透明性、高遷移率、高電流開關比、低工藝溫度以及簡單的制造工藝等優點，擁有很好的發展前景，能夠用在高性能TFT-LCD或AMOLED顯示屏上。

然而，目前的氧化物半導體薄膜晶體管在工作中（如恒壓或恒流模式下）其閾值電壓隨時間的推移容易產生漂移，從而影響了閾值電壓的穩定性，進而造成對顯示器像素明亮程度的不良影響。

研究發現，載流子的濃度對閾值電壓的影響很大，傳統的氧化物半導體源電極和漏電極與氧化物半導體溝道層的接觸都是歐姆接觸，氧化物半導體（通常是n型半導體）表面形成的是負的空間電荷區，電場方向由表面指向體內，表面電子濃度比體內大得多，所以源極勢壘區是一個高電導區域。該薄膜晶體管工作時飽和電流由漏端傳導溝道的夾斷（pinch-off）決定，載流子濃度大，從而增大了對閾值電壓的影響，進而影響了氧化物半導體薄膜晶體管的工作穩定性。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于提供一種通過降低工作時載流子濃度來提高工作穩定性的氧化物半導體薄膜晶體管。

本發明要解決的另一個技術問題在于提供一種一致性較高的氧化物半導體薄膜晶體管。

為此，本發明提供一種氧化物半導體薄膜晶體管，包括基板和順次設置在所述基板上的柵電極、絕緣介質層以及氧化物半導體溝道層，所述絕緣介質層使得所述柵電極和所述氧化物半導體溝道層絕緣，所述氧化物半導體溝道層的上表面設置漏電極和源電極，所述漏電極和所述源電極之間的間隙為d₁，所述源電極與所述柵極在水平方向上的重疊區域的長度為d₂，所述源電極與所述氧化物半導體溝道層間的接觸是肖特基接觸，所述漏電極與所述氧化物半導體溝道層間的接觸是歐姆接觸。

所述漏電極和所述源電極之間的間隙d₁的范圍是1～20μm。

在所述源電極和所述漏電極之間位于所述氧化物半導體溝道層上的位置設置與所述半導體氧化物溝道層貼合的刻蝕阻擋層，所述刻蝕阻擋層（301）的長度比所述源電極和所述漏電極之間的間隙d₁大1～5um。

所述刻蝕阻擋層為背溝道刻蝕型結構或阻擋刻蝕型結構中的一種。

所述刻蝕阻擋層與所述氧化物半導體溝道層貼合的另一面設置鈍化層。

所述鈍化層的厚度為100-400nm。

所述基板由單晶硅、玻璃或者柔性襯底制成。

在所述基板和所述柵極之間設置一層緩沖層。

所述緩沖層的厚度為100-400nm。

所述緩沖層由SiO₂和/或Si₃N₄組成。

所述柵電極由Mo、MoW、n++Si、T、Al或者ITO中的任一種制成。

所述絕緣介質層由SiO₂、Si₃N₄或Al₂O₃中的一種或多種制成。

所述氧化物半導體溝道層由IGZO、IGO、ZTO、GZO、ZnO、In₂O₃、Cu₂O或SnO₂中的一種或多種制成。

所述刻蝕阻擋層由SiO₂、Si₃N₄、TiO₂、Al₂O₃或ZTSO中的一種或多種制成。

所述源電極與所述柵極在水平方向上的重疊區域的長度d₂的范圍是3-20μm。

所述漏電極與所述柵電極在水平方向上的重疊區域的長度范圍是0-3μm。

所述氧化物半導體溝道層可以為n型溝道或者p型溝道。源、漏電極的選擇根據表1所示。如果和n型氧化物半導體形成歐姆接觸，需要選擇功函數比n型氧化物半導體低的金屬做為漏電極；選擇功函數比半導體高的金屬做為源電極，從而和半導體之間形成肖特基接觸。對p型氧化物半導體而言，源、漏金屬電極的選擇和n型的相反。

本發明中，化學式中的I表示In元素，G表示Ga元素，Z表示Zn元素，O表示氧元素，T表示Sn元素。