一种氧化物薄膜、薄膜晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化物薄膜、薄膜晶体管及其制备方法，涉及薄膜晶体管技术领域。在薄膜晶体管中，氧化物薄膜沟道层的氧化物薄膜的化学通式为In-X-Zn-O，X是Si、Ge、La或者Y元素；栅电极设置在基底上方；栅极绝缘层设置在栅电极以及基底未被栅电极所覆盖的部分的上方；氧化物薄膜沟道层设置在栅极绝缘层的上方；源极区设置在氧化物薄膜沟道层的上方的一侧；漏极区设置在氧化物薄膜沟道层的上方的另一侧。本发明专利技术基于In-X-Zn-O的薄膜晶体管，可以增强氧化物薄膜沟道层对于载流子形成的抑制能力，提高晶体的晶化温度以提高器件制备的一致性，减弱氧化物薄膜沟道层对薄膜晶体管阈值电压、漏电流Ioff以及开关比的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及薄膜晶体管
，特别涉及。
技术介绍
在显示技术中，通常会大量采用薄膜晶体管组成电路来驱动显示装置。而在过去很长的时间里，一直米用的都是和 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)工艺兼容的硅系材料。然而，硅系材料的透光性较差。而且在制备这些硅系材料时，与多晶硅相比可在低温下制备的非晶硅的成膜，也需要约200°C以上的高温。因此，不能使用具有廉价，质轻、可 挠性这一优点的聚合物膜作为基材。从而，存在着加热成本高、制备时间长等比较显著的缺点。鉴于娃基的TFT(Thin Film Transistor,薄膜场效应晶体管，即薄膜晶体管)器件存在上述的缺点，近十几年来科学家们一直在寻找和开发能够代替硅系材料的半导体。透明氧化物半导体材料由于其能够实现低温成膜，并且具有较高的迁移率等优异的特性，受到了极大的关注。其中，正如参考文献K. Nomura et al. ”Room-temperaturefabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphousoxide semiconductors”，Nature, 432, p488_492 (2004)中所述，以 In、Ga、Zn 兀素构成的In-Ga-Zn-O薄膜，由于其相较与传统使用的ZnO半导体，有更小的关断电流，更大的开关电流比以及更高的迁移率，逐渐成为研究的焦点。不过，由于在In-Ga-Zn-O薄膜结构中，Ga元素跟O元素的结合性问题，使得形成的沟道层中氧空位较多，对于载流子形成的抑制能力较弱，对薄膜晶体管阈值电压、漏电流Ioff以及开关比有着较大的影响。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何提供，以克服现有薄膜晶体管的沟道层对于载流子形成的抑制能力较弱，对薄膜晶体管阈值电压、漏电流U以及开关比影响大的问题。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供一种氧化物薄膜，所述氧化物薄膜的化学通式为111-父-211-0，其中，父是51、66、1^或者￥元素。优选地，所述氧化物薄膜中还掺杂有金属元素钛、铝、镁、锆、铪、镨、铈或者钕中的至少一种，并且所掺杂的金属元素的含量低于所述X的含量。本专利技术还提供一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括氧化物薄膜沟道层；所述氧化物薄膜沟道层所采用的氧化物薄膜的化学通式为Ιη-Χ-Ζη-0，其中，X是Si、Ge、La或者Y元素。优选地，所述氧化物薄膜中还掺杂有金属元素钛、铝、镁、锆、铪、镨、铈或者钕中的至少一种，并且所掺杂的金属元素的含量低于所述X的含量。优选地，所述薄膜晶体管为底栅交错式薄膜晶体管；所述底栅交错式薄膜晶体管还包括基底、栅电极、栅极绝缘层、源极区和漏极区；所述栅电极设置在所述基底上方；所述栅极绝缘层设置在所述栅电极以及所述基底未被所述栅电极所覆盖的部分的上方；所述氧化物薄膜沟道层设置在所述栅极绝缘层的上方； 所述源极区设置在所述氧化物薄膜沟道层的上方的一侧；所述漏极区设置在所述氧化物薄膜沟道层的上方的另一侧。优选地，所述薄膜晶体管为底栅共面式薄膜晶体管；所述底栅共面式薄膜晶体管还包括基底、栅电极、栅极绝缘层、源极区和漏极区；所述栅电极设置在所述基底上方；所述栅极绝缘层设置在所述栅电极以及所述基底未被所述栅电极所覆盖的部分的上方；所述源极区设置在所述栅极绝缘层的上方的一侧；所述漏极区设置在所述栅极绝缘层的上方的另一侧；所述氧化物薄膜沟道层设置在所述源极区和所述漏极区以及所述栅极绝缘层未被所述源极区和所述漏极区所覆盖的部分的上方。优选地，所述薄膜晶体管为顶栅交错式薄膜晶体管；所述顶栅交错式薄膜晶体管还包括基底、栅电极、栅极绝缘层、源极区和漏极区；所述源极区设置在所述基底的上方的一侧；所述漏极区设置在所述基底的上方的另一侧；所述氧化物薄膜沟道层设置在所述源极区和所述漏极区以及所述基底未被所述源极区和所述漏极区所覆盖的部分的上方；所述栅极绝缘层设置在所述氧化物薄膜沟道层的上方；所述栅电极设置在所述栅极绝缘层的上方。优选地，所述薄膜晶体管为顶栅共面式薄膜晶体管；所述顶栅共面式薄膜晶体管还包括基底、栅电极、栅极绝缘层、源极区和漏极区；所述氧化物薄膜沟道层设置在所述基底的上方；所述源极区设置在所述氧化物薄膜沟道层的上方的一侧；所述漏极区设置在所述氧化物薄膜沟道层的上方的另一侧；所述栅极绝缘层设置在所述氧化物薄膜沟道层未被所述源极区和所述漏极区所覆盖的部分的上方；所述栅电极设置在所述栅极绝缘层的上方。本专利技术还提供一种薄膜晶体管制备方法，包括步骤A :清洗基底；B :在所述基底的上方形成栅电极；C :在所述栅电极以及所述基底未被所述栅电极所覆盖的部分的上方形成栅极绝缘层；D :在所述栅极绝缘层的上方形成氧化物薄膜沟道层；所述氧化物薄膜沟道层所采用的氧化物薄膜的化学通式为1114-211-0，其中3是51、66、1^或者Y元素；E :通过刻蚀使所述栅电极裸露，然后在所述氧化物薄膜沟道层的上方的两侧分别形成源极区和漏极区。优选地，所述步骤D具体包括使用磁控溅射方法，向Ιη203、X元素的氧化物、ZnO施加电压，进行共溅射，在所述栅极绝缘层的上方形成化学通式为In-X-Zn-O的氧化物薄膜，其中，X是Si、Ge、La或者Y元素。(三)有益效果本专利技术的基于In-X-Zn-O的薄膜晶体管具有一下优势采用基于In-X-Zn-O的氧化物薄膜沟道层，可以增强氧化物薄膜沟道层对于载流子形成的抑制能力，减小对薄膜晶体管阈值电压、漏电流Itjff以及开关比的影响；在保证薄膜晶体管的可靠性和电学特性基础上，使得薄膜晶体管的氧化物薄膜沟道层有更广泛的材料选择范围；并且通过其他元素的掺杂，可以对基于In-X-Zn-O的氧化物薄膜沟道层的特性进行调制，进一步提高薄膜晶体管的可靠性和电学特性；可以提高材料的晶化温度，有利于在低温下形成非晶态的薄膜，有利于保证器件制备的一致性、改善通过低温工艺制造的器件的稳定性。附图说明图I是本专利技术第一种实施例所述的底栅交错式薄膜晶体管结构示意图；图2是本专利技术第一种实施例所述底栅交错式薄膜晶体管的制备方法流程图；图3是本专利技术第二种实施例所述的底栅共面式薄膜晶体管结构示意图；图4是本专利技术第三种实施例所述的顶栅交错式薄膜晶体管结构示意图；图5是本专利技术第四种实施例所述的顶栅共面式薄膜晶体管结构示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例I图I是本专利技术第一种实施例所述的底栅交错式薄膜晶体管(TFT with invertedstaggered structure)结构示意图，如图I所示，所述底栅交错式薄膜晶体管包括基底11、栅电极12、栅极绝缘层13、氧化物薄膜沟道层14、源极区15和漏极区16。所述栅电极12设置在所述基底11的上方。所述基底11可以采用硅、玻璃或塑料。所述栅极绝缘层13设置在所述栅电极12以及所述基底11未被所述栅电极12所 覆盖的部分的上方。所述氧化物薄膜沟道层14设置在所述栅极绝缘层13的上方。所述氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种氧化物薄膜，其特征在于，所述氧化物薄膜的化学通式为In-X-Zn-O，其中，X是Si、Ge、La或者Y元素。2.如权利要求2所述的氧化物薄膜，其特征在于，所述氧化物薄膜中还掺杂有金属元素钛、铝、镁、锆、铪、镨、铈或者钕中的至少ー种，并且所掺杂的金属元素的含量低于所述X的含量。3.ー种薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管包括氧化物薄膜沟道层；所述氧化物薄膜沟道层所采用的氧化物薄膜的化学通式为In-X-Zn-O，其中，X是Si、Ge、La或者Y元素。4.如权利要求3所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述氧化物薄膜中还掺杂有金属元素钛、铝、镁、锆、铪、镨、铈或者钕中的至少ー种，并且所掺杂的金属元素的含量低于所述X的含量。5.如权利要求3或者4所述薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管为底栅交错式薄月吴晶体管； 所述底栅交错式薄膜晶体管还包括基底、栅电极、栅极绝缘层、源极区和漏极区； 所述栅电极设置在所述基底上方； 所述栅极绝缘层设置在所述栅电极以及所述基底未被所述栅电极所覆盖的部分的上方； 所述氧化物薄膜沟道层设置在所述栅极绝缘层的上方； 所述源极区设置在所述氧化物薄膜沟道层的上方的ー侧； 所述漏极区设置在所述氧化物薄膜沟道层的上方的另ー侧。6.如权利要求3或者4所述薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管为底栅共面式薄膜晶体管； 所述底栅共面式薄膜晶体管还包括基底、栅电极、栅极绝缘层、源极区和漏极区； 所述栅电极设置在所述基底上方； 所述栅极绝缘层设置在所述栅电极以及所述基底未被所述栅电极所覆盖的部分的上方； 所述源极区设置在所述栅极绝缘层的上方的ー侧； 所述漏极区设置在所述栅极绝缘层的上方的另ー侧； 所述氧化物薄膜沟道层设置在所述源极区和所述漏极区以及所述栅极绝缘层未被所述源极区和所述漏极区所覆盖的部分的上方。7.如权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：康晋锋，王琰，陆自清，刘晓彦，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：