[發明專利]一種基于等離子體處理有源層的金屬氧化物薄膜晶體管及其制備方法

在審

• 申請號: 202210094383.8
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114823349A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 趙萬鵬;葉志
• 申請（專利權）人: 海寧市產業技術研究院
• 主分類號: H01L21/425
• 分類號: H01L21/425;H01L21/34;H01L29/786
• 代理公司: 浙江永航聯科專利代理有限公司 33304
• 代理人: 江程鵬

1.一種基于等離子體處理有源層的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，包括以下步驟：

1)用金屬氧化物在襯底(1)上沉積形成半導體薄膜，并刻蝕成半導體有源層(10)；

2)在有半導體源層上面沉積形成柵絕緣層(5)，且使所述的柵絕緣層(5)覆蓋半導體有源層(10)和襯底(1)；

3)透過柵絕緣層(5)引入低濃度的等離子體束，使其注入到半導體有源層(10)中；

4)在柵絕緣層(5)上沉積形成導電薄膜，經過刻蝕后形成柵電極(6)，所述的柵電極(6)位于半導體有源層(10)中部的上方；

5)透過柵絕緣層(5)引入高濃度的等離子體束到半導體有源層(10)，半導體有源層(10)中間被柵電極(6)阻擋而不能注入高濃度的等離子體束形成溝道區(4)，溝道區(4)兩側分別形成源極區(2)和漏極區(3)；

6)在步驟5的基礎上再次沉積形成鈍化絕緣層(7)保護整個器件；

7)在所述的鈍化絕緣層(7)和柵絕緣層(5)開引線孔，暴露出柵電極(6)、源極區(2)和漏極區(3)；

8)在各引線孔上沉積金屬并刻蝕形成金屬電極(8)，所述的金屬電極(8)位于各引線孔處且分別與柵電極(6)、源極區(2)和漏極區(3)連接，

沉積方法為化學氣相法、物理氣相法、電化學法或溶膠凝膠法中的一種。

2.根據權利要求1所述的基于等離子體處理有源層的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述的半導體有源層(10)至少是以下氧化物中的一種：氧化鋅、氧化銦、氧化銅、氧化錫；或者所述的半導體有源層(10)由以下兩種或兩種以上的元素組成的復合氧化物：鋅、銦、錫、鎵、鈦、鋁、銀或銅。

3.根據權利要求1或2所述的基于等離子體處理有源層的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述的半導體有源層(10)中金屬氧化物的結構為非晶、多晶或單晶結構，所述的半導體有源層(10)厚度介于10nm和2000nm之間。

4.根據權利要求1或2所述的基于等離子體處理有源層的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述的等離子體束中包含氫氣、氘氣、氧氣、氮氣、一氧化二氮等氣體中一種或多種。

5.根據權利要求1或2所述的基于等離子體處理有源層的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述的半導體源層中中間區域和兩側區域采用相同金屬氧化物進行沉積形成；或者所述的半導體源層中中間區域和兩側區域采用不同金屬氧化物進行沉積形成。

6.根據權利要求1或2所述的基于等離子體處理有源層的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述的源極區(2)和漏極區(3)中通過注入等離子束后摻雜原子濃度大于1×10²⁰cm^-3；所述的溝道區(4)中通過注入等離子束后摻雜原子濃度小于5×10¹⁹cm^-3且大于1×10¹²cm^-3。

7.根據權利要求1或2所述的基于等離子體處理有源層的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述的襯底(1)為玻璃、聚合物、絕緣的不銹鋼、非晶硅、多晶硅、或包含了預制的傳統集成電路的單晶硅中的一種。

8.根據權利要求1或2所述的基于等離子體處理有源層的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述的導電薄膜為非晶或多晶形態的金屬、透明導電氧化物、或者是他們的組合。

9.根據權利要求1或2所述的基于等離子體處理有源層的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述的鈍化絕緣層(7)和柵絕緣層(5)采用二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或高介電常數的絕緣材料中的一種。

10.一種金屬氧化物薄膜晶體管，其特征在于，采用權利要求1-9任一項所述的方法制備。