[發(fā)明專利]一種高功率a-IGZO薄膜晶體管及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310762255.0
• 申請(qǐng)日: 2023-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN116504815A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊光安;黃辰陽;朱洪;徐勇;孫華斌;于志浩;陳子龍;吳潔;朱力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L29/786;H01L21/34
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 王姍

一種高功率a?IGZO薄膜晶體管及其制備方法，包括基底、支撐層、柵電極層、柵介質(zhì)層、a?IGZO有源層、變摻雜區(qū)、源電極層和漏電極層，支撐層設(shè)于基底上表面；柵電極層設(shè)于支撐層上表面中部；柵介質(zhì)層覆蓋于所述柵電極層和所述支撐層上；a?IGZO有源層設(shè)于柵介質(zhì)層上表面，變摻雜區(qū)為a?IGZO有源層右端經(jīng)處理后形成的變摻雜區(qū)；源電極層設(shè)于a?IGZO有源層上表面的左側(cè)，漏電極層設(shè)于變摻雜區(qū)上表面的右側(cè)。本發(fā)明提供的漂移區(qū)變摻雜結(jié)構(gòu)通過調(diào)制漂移區(qū)中的電場(chǎng)分布，能夠有效提升器件擊穿電壓，降低漂移區(qū)電阻，優(yōu)化器件導(dǎo)通電阻，顯著提升薄膜晶體管的Baliga優(yōu)值，可以用以提升晶體管的耐壓性能和輸出電流能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及薄膜晶體管技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高功率a-IGZO薄膜晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)

非晶金屬氧化物-銦鎵鋅氧（a-IGZO）作為新一代薄膜晶體管（TFT）技術(shù)中的溝道層材料，具有比非晶硅，以及有機(jī)半導(dǎo)體更高的載流子遷移率，且可實(shí)現(xiàn)大面積高均勻性制備，在液晶顯示、3D存儲(chǔ)、數(shù)字電路和模擬電路等技術(shù)中獲得了廣泛研究與應(yīng)用。a-IGZO的禁帶寬度是3.0~3.4?eV，具備承擔(dān)高反向偏置電壓的能力，結(jié)合其高載流子遷移率的優(yōu)勢(shì)，高壓a-IGZO薄膜晶體管技術(shù)被提出并研究。相關(guān)研究報(bào)道表明，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的a-IGZO薄膜晶體管在柵電極與源/漏電極之間存在交疊區(qū)域，器件極限耐壓由交疊區(qū)內(nèi)柵極介質(zhì)層厚度決定，導(dǎo)致?lián)舸╇妷翰焕硐搿?/p>

為此，研究者們提出了漏極漂移區(qū)結(jié)構(gòu)來提高a-IGZO器件擊穿電壓。漏極漂移區(qū)結(jié)構(gòu)通過將漏電極沿柵電極方向水平偏移一定距離形成漂移區(qū)，消除了漏極金屬與柵極金屬之間的交疊區(qū)。漂移區(qū)結(jié)構(gòu)通過對(duì)柵介質(zhì)等效增厚，將器件的擊穿位置從交疊區(qū)處轉(zhuǎn)移到尺寸較大的漂移區(qū)處，改善了a-IGZO薄膜晶體管的擊穿性能。然而，由于漂移區(qū)不受柵極電場(chǎng)控制，呈高阻態(tài)，極大地降低高壓a-IGZO薄膜晶體管電流密度，無法實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的擊穿電壓和導(dǎo)通電阻折中關(guān)系。因此，有必要提出一種新型a-IGZO薄膜晶體管，在提升器件擊穿電壓的同時(shí)，降低漂移區(qū)導(dǎo)通電阻分布，從而實(shí)現(xiàn)高功率密度a-IGZO薄膜晶體管。

發(fā)明內(nèi)容

解決的技術(shù)問題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在高壓a-IGZO薄膜晶體管技術(shù)難以獲得優(yōu)異的擊穿電壓與導(dǎo)通電阻間折中關(guān)系的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高功率a-IGZO薄膜晶體管及其制備方法，通過調(diào)節(jié)漂移區(qū)摻雜濃度分布達(dá)到調(diào)控漂移區(qū)電場(chǎng)分布的目的，實(shí)現(xiàn)兼具高擊穿電壓與高輸出電流密度的高功率a-IGZO薄膜晶體管。

技術(shù)方案：一種高功率a-IGZO薄膜晶體管，包括基底、支撐層、柵電極層、柵介質(zhì)層、a-IGZO有源層-1、變摻雜區(qū)、源電極層和漏電極層，

所述支撐層設(shè)于基底上表面；

所述柵電極層設(shè)于支撐層上表面中部；

所述柵介質(zhì)層覆蓋于所述柵電極層和所述支撐層上；

所述a-IGZO有源層-1設(shè)于柵介質(zhì)層上表面，所述變摻雜區(qū)為a-IGZO有源層-1右端經(jīng)處理后形成的變摻雜區(qū)；

所述源電極層設(shè)于所述a-IGZO有源層-1上表面的左側(cè)，所述漏電極層設(shè)于變摻雜區(qū)上表面的右側(cè)。

作為優(yōu)選，在水平方向上，所述變摻雜區(qū)與柵電極層之間的交疊長(zhǎng)度為2?μm。變摻雜區(qū)與在水平方向上與所述柵電極層之間存在長(zhǎng)度為2?μm的交疊區(qū)。

作為優(yōu)選，在水平方向上，所述漏電極層與柵電極層之間的非交疊長(zhǎng)度為4?μm。漏電極層在水平方向上與所述柵電極層之間存在長(zhǎng)度為4?μm的非交疊區(qū)，在所述a-IGZO有源層-1中形成漂移區(qū)，所述漂移區(qū)包含在所述變摻雜區(qū)內(nèi)，形成變摻雜漂移區(qū)。

作為優(yōu)選，在水平方向上，所述變摻雜區(qū)左端摻雜濃度較低，為1×10¹⁷cm^-3，右端摻雜濃度較高，為5×10¹⁷cm^-3，摻雜濃度較低區(qū)域在沿水平方向與所述柵電極層存在長(zhǎng)度為2?μm交疊區(qū)，摻雜濃度較高區(qū)域在水平方向與所述漏電極層存在長(zhǎng)度為10?μm的交疊區(qū)。