[發(fā)明專利]一種場效應(yīng)晶體管及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110205068.3
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113013250B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董俊辰;李琪;韓德棟;王漪;張興
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L29/51;H01L21/34;H01L21/443
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 賈曉玲

1.一種場效應(yīng)晶體管，其特征在于，包括襯底、柵電極、金屬-絕緣層電介質(zhì)、有源層和源/漏電極，柵電極位于襯底之上，金屬-絕緣層電介質(zhì)位于柵電極之上，有源層位于金屬-絕緣層電介質(zhì)之上,源/漏電極位于有源層之上，所述金屬-絕緣層電介質(zhì)結(jié)構(gòu)采用氧化鋁/鈦/氧化鋁的三明治結(jié)構(gòu)，所述氧化鋁薄膜厚度分別為10-100納米，鈦薄膜為金屬鈦薄膜或氧化鈦薄膜，所述鈦薄膜厚度為10-100納米。

2.如權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述柵電極為Al、Ti、Mo金屬中的一種或多種的組合，或透明導(dǎo)電薄膜ITO、AZO導(dǎo)電薄膜中的一種或多種的組合，所述柵電極厚度為100-500納米。

3.如權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述有源層為氧化鋅或摻雜氧化鋅薄膜，所述有源層厚度為10-100納米。

4.如權(quán)利要求3所述的場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述摻雜氧化鋅，摻雜元素為鋁、錫、鉬、鈦金屬元素，硅、碳、磷無機(jī)非金屬元素，或鑭、鉺稀土元素中的一種或者多種的組合。

5.如權(quán)利要求4所述的場效應(yīng)晶體管，其特征在于，摻雜氧化鋅薄膜中摻雜元素的含量為：摻雜元素0.1％-20％。

6.如權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)晶體管，其特征在于，源/漏電極為Al、Ti、Mo金屬中的一種或多種的組合，或透明導(dǎo)電薄膜ITO、AZO導(dǎo)電薄膜中的一種或多種的組合，所述源/漏電極厚度為100-500納米。

7.如權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)晶體管的制備方法，其步驟如下：

(1)將襯底依次置于丙酮、乙醇、去離子水中進(jìn)行超聲清洗；

(2)采用磁控濺射工藝，在襯底表面淀積柵電極；

(3)采用磁控濺射工藝和原子層電極工藝，在柵電極上淀積金屬-絕緣層混合電介質(zhì)；

(4)采用原子層淀積工藝或磁控濺射工藝，在金屬-絕緣層混合電介質(zhì)上淀積有源層；

(5)采用磁控濺射工藝在有源層上淀積源/漏電極；

(6)采用退火工藝，優(yōu)化處理場效應(yīng)晶體管。

8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)具體步驟包括：

(a)襯底固定于原子層淀積設(shè)備反應(yīng)腔；

(b)將反應(yīng)腔背底氣壓抽至50-100帕；

(c)向反應(yīng)腔通入氮?dú)猓磻?yīng)溫度設(shè)置為100-200℃；

(d)向反應(yīng)腔通入反應(yīng)源，開始淀積底層絕緣層，反應(yīng)源為三甲基鋁和去離子水(H₂O)；

(e)氧化鋁薄膜絕緣層淀積完畢，關(guān)閉原子層淀積設(shè)備；

(f)將表面長有絕緣層的襯底固定于磁控濺射設(shè)備托盤；

(g)磁控濺射設(shè)備腔體背底氣壓抽至1×10^-4-9×10^-4帕；

(h)磁控濺射設(shè)備腔體通入氧氣和氬氣，調(diào)整氣壓控制閥，將腔體氣壓設(shè)置為1帕；

(i)開啟托盤轉(zhuǎn)動按鈕，轉(zhuǎn)速設(shè)置為10-15轉(zhuǎn)/分鐘；

(j)開啟電源，預(yù)濺射2-5分鐘，磁控濺射工藝使用的濺射靶材為金屬鈦靶；

(l)轉(zhuǎn)動磁控濺射靶材擋板，正式濺射20-30分鐘；

(m)鈦薄膜淀積完畢，關(guān)閉射頻電源，關(guān)閉儀器；

(n)重復(fù)步驟(a)-(e)，淀積另一氧化鋁薄膜絕緣層。