[發明專利]一種基于IGZO薄膜晶體管的反相器及其制備方法

在審

• 申請號: 202210669888.2
• 申請日: 2022-06-14
• 公開（公告）號: CN114899196A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 吳汪然;黃庭瑞;俞祚旭;楊光安;孫偉鋒;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學;東南大學—無錫集成電路技術研究所
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L21/77;H03K19/0185
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 任志艷

1.一種基于IGZO薄膜晶體管的反相器,其特征在于，包括n型增強型IGZO薄膜晶體管T1和n型耗盡型IGZO薄膜晶體管T2，其中n型耗盡型IGZO薄膜晶體管T2作為上拉器件；

n型增強型IGZO薄膜晶體管T1包括依次設置的襯底、第一柵電極層、第一柵極介電層和第一IGZO有源層，在第一IGZO有源層表面設置有第一源極和第一漏極；

n型耗盡型IGZO薄膜晶體管T2包括依次設置的襯底、第二柵電極層、第二柵極介電層和第二IGZO有源層；在第二IGZO有源層表面設置有第二源極和第二漏極；所述n型耗盡型IGZO薄膜晶體管T2還包括開型溝道，所述開型溝道通過對位于第二源極與第二漏極之間區域對應的IGZO有源層進行氫等離子體處理獲得；

n型增強型IGZO薄膜晶體管T1的第一漏極和n型耗盡型IGZO薄膜晶體管T2的第二源極、第二柵電極層三者短接。

2.根據權利要求1所述一種基于IGZO薄膜晶體管的反相器,其特征在于，n型增強型IGZO薄膜晶體管T1和n型耗盡型IGZO薄膜晶體管T2共用襯底，襯底是剛性基底或柔性基底。

3.根據權利要求1所述一種基于IGZO薄膜晶體管的反相器,其特征在于，第一柵電極層和第二柵電極層均設置在襯底表面，材質為鉬。

4.根據權利要求1所述一種基于IGZO薄膜晶體管的反相器,其特征在于，第一柵極介電層完全覆蓋晶體管T1的第一柵電極層，第二柵極介電層完全覆蓋晶體管T2的第二柵電極層，第一柵極介電層和第二柵極介電層材質為二氧化硅。

5.根據權利要求1所述一種基于IGZO薄膜晶體管的反相器,其特征在于，第一源極、第一漏極、第二源極和第二漏極均為鉬或鋁。

6.一種基于IGZO薄膜晶體管的反相器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，清洗襯底，在襯底上制備圖案化的柵電極層；圖案化的柵電極層包括第一柵電極層和第二柵電極層；

步驟2，通過PECVD工藝在具有柵電極層的襯底上沉積柵極介電層，位于第一柵電極層表面的為第一柵極介電層，位于第二柵電極層表面的為第二柵極介電層；

步驟3，通過射頻磁控濺射工藝，在柵極介電層上形成IGZO有源層，刻蝕IGZO有源層和位于第二柵極表面的第二柵極介電層，得到圖案化IGZO有源層，以及在第二柵極介電層上形成窗口，使第二柵極部分暴露；圖案化IGZO有源層包括第一IGZO有源層和第二IGZO有源層，第一IGZO有源層位于第一柵極介電層表面，第二IGZO有源層位于第二柵極介電層表面，第一IGZO有源層和第二IGZO有源層之間存在間隔；

步驟4，通過電子束蒸發工藝在第一IGZO有源層上形成第一源極和第一漏極，得到n型增強型IGZO薄膜晶體管T1；在第二IGZO有源層表面形成第二源極和第二漏極，并將第一漏極、第二源極、第二柵電極短接；

步驟5，對位于第二源極和第二漏極之間的第二IGZO有源層進行氫等離子體處理，形成常開型溝道，制備得到n型耗盡型IGZO薄膜晶體管T2。

7.根據權利要求6所述一種基于IGZO薄膜晶體管的反相器的制備方法，其特征在于，步驟5中，氫等離子處理工藝環境為：反應功率為100W，腔室壓強為1200mTorr，氫流量為170sccm，反應溫度為30℃，反應時間為200s。