專(zhuān)利名稱(chēng)：一種透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管(Thin Film Transistor,簡(jiǎn)稱(chēng)TFT)及其制備方法， 具體涉及一種透明氧化物半導(dǎo)體(Transparent Oxide Semiconductor,簡(jiǎn)稱(chēng)TOS )
薄膜晶體管及其制備方法。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管(TFT)是一種有源器件，因其低開(kāi)啟電壓和高開(kāi)/關(guān)電流比的 特性而被用作液晶顯示器(LCD)中的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件。由于TFT-LCD中的4象 素點(diǎn)由相應(yīng)的TFT控制，因而每個(gè)像素點(diǎn)都相對(duì)獨(dú)立，并可以進(jìn)行連續(xù)控制。 這樣的設(shè)計(jì)方法不僅提高了顯示屏的反應(yīng)速度，同時(shí)也可以精確控制顯示灰度， 使得TFT-LCD的色彩更為逼真。
TFT的性能與制作TFT所采用的材料的栽流子遷移率及電阻率有關(guān)，若要 提高TFT的性能，則需要提高材料的載流子遷移率，降低電阻率。此外，應(yīng)用 于液晶顯示器中的TFT還需具備良好的透光率，以提升顯示效果。
目前，在有源矩陣液晶顯示器(AMLCD)中使用的TFT主要有兩種， 一種 是非晶硅(a-Si) TFT，另一種是多晶硅(p-Si) TFT。由于a-Si TFT易于在低 溫下大面積制備，技術(shù)成熟，因此是目前使用最為廣泛的技術(shù)。但a-Si TFT的 載流子遷移率低， 一般小于1 cm2/V's，電流供給能力較弱，不能適應(yīng)快速、大 面積和更高清晰度顯示的需求。而且a-Si薄膜是不透明的，它將占用像素中的 一定面積，使有效顯示面積減小，像素開(kāi)口率達(dá)不到100%,背光源的光不能全 部通過(guò)像素。為了獲得足夠的亮度，就需要增加光源強(qiáng)度，從而增加功率消耗。 另外，a-Si材料的能帶間隙為1.7eV，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)是光敏材料，在可見(jiàn)光照 射下將產(chǎn)生額外的光生載流子，使TFT性能惡化，因此每一像素單元TFT必須 對(duì)光屏蔽，即增加不透明金屬掩膜板(黑矩陣)來(lái)阻擋光線(xiàn)對(duì)TFT的照射，這將增加TFT-LCD的工藝復(fù)雜性，提高成本，降低可靠性。因此，a-SiTFT局限 于邏輯開(kāi)關(guān)和低分辨率面板的應(yīng)用。
而p-Si TFT,例如低溫多晶硅(LTPS) TFT，憑借其較高的載流子遷移率 (比非晶硅高兩個(gè)數(shù)量級(jí))，具有反應(yīng)速度快、高亮度、高清晰度等優(yōu)點(diǎn)，基 本上能夠滿(mǎn)足制備簡(jiǎn)單邏輯電路并在視頻應(yīng)用下的要求，也因此具有a-Si TFT 無(wú)法比擬的其它優(yōu)越性可以適當(dāng)集成驅(qū)動(dòng)電路于面板中，減小了面板整體重 量與體積，開(kāi)口率較大，整體的透光效率較佳，滿(mǎn)足省電與高畫(huà)質(zhì)的顯示效果。 基于上述優(yōu)勢(shì)，p-SiTFT成為一種繼a-SiTFT之后的主流技術(shù)。但是，p-Si TFT 技術(shù)同時(shí)具有工藝復(fù)雜、設(shè)備昂貴、成本高等缺點(diǎn)，其工藝溫度對(duì)有機(jī)基板而 言仍然太高，不能適應(yīng)柔性顯示的需求，而且LTPSTFT也不透明，嚴(yán)重阻礙了 它在柔性顯示和透明顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。
透明氧化物半導(dǎo)體(TOS)如氧化銦In203和氧化鋅ZnO,其栽流子遷移 率較高，工藝溫度低，因此在AMLCD中采用低溫TOSTFT將是一個(gè)有效的解 決途徑。若用全透明氧化物TFT代替a-SiTFT作為像素開(kāi)關(guān)，將大大提高有源 矩陣的開(kāi)口率，從而提高亮度，P爭(zhēng)低功耗。世界各地的研究者開(kāi)始對(duì)TOS TFT 進(jìn)行研究。有研究小組報(bào)道成功開(kāi)發(fā)了 InGa03(ZnO)5透明氧化物半導(dǎo)體單晶薄 膜的技術(shù)，利用其制作的TFT是全透明晶體管，實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)的透明晶體管性 能高出l-2個(gè)數(shù)量級(jí)的結(jié)果。但是該工藝需要1000。C的高溫，只能說(shuō)是首次證 實(shí)了采用透明氧化物半導(dǎo)體制作全透明晶體管的潛在可能性，但還沒(méi)能解決在 塑料基板上制作高性能TFT的實(shí)際應(yīng)用性i果題。
有鑒于此，需要開(kāi)發(fā)一種適用于平板顯示、透明電子器件和柔性顯示等領(lǐng) 域的具有實(shí)際應(yīng)用意義的高性能全透明TFT。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)透明性好、載流子遷移率高、電阻率低的 透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管及其制備方法，在提高TFT性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)全 透明晶體管的實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)。
6為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案 一種透明氧化物半導(dǎo)體 薄膜晶體管(TOSTFT)，包括基板，分別形成于基板上方的柵、源和漏電極， 用于隔離柵電極和源、漏電極的柵極絕緣層，以及用于連接源電極和漏電極的 溝道層，其中，所述的柵、源和漏電極均為摻雜氧化銦透明導(dǎo)電氧化物薄膜； 所述的溝道層為透明氧化物半導(dǎo)體；所述的4冊(cè)極絕緣層為透明絕緣介質(zhì)。
在上述的TOS TFT中，所述摻雜氧化銦中的摻雜物為鴒W、鈦Ti或鋯Zr， 且摻雜物的含量為銦的質(zhì)量的1%~5%。
在上述的TOS TFT中，所述的摻雜氧化銦透明導(dǎo)電氧化物薄膜厚度為30 100 nm;所述的源和漏電極的長(zhǎng)度為10-100 ^m，寬度為50-500 jim;所述的溝 道層的厚度為30~200nm,柵極絕緣層的厚度為20 100nrn。
在上述的TOS TFT中，所述的透明氧化物半導(dǎo)體為銦鋅氧化物IZO或銦鎵 鋅氧化物IGZO;所述的透明絕緣介質(zhì)為氮化硅SiNx、氧化鉿Hf02、氧化鋁 A1203、氧化釔Y203或五氧化二鉭Ta205中的任一種。
本發(fā)明還提供了 一種頂柵結(jié)構(gòu)的TOS TFT的制備方法，其包括如下步驟 提供一玻璃基板；在所述基板上生長(zhǎng)透明氧化物半導(dǎo)體作為溝道層；在所述溝 道層上制作源、漏電極；在源、漏電極之間以及源、漏電極的部分表面上形成 透明絕緣介質(zhì)作為柵極絕緣層；在所述柵極絕緣層上制作柵電極；其中，所述 柵電極、源電極和漏電極均為摻雜氧化銦透明導(dǎo)電氧化物薄膜，所述摻雜氧化 銦透明導(dǎo)電氧化物薄膜通過(guò)^茲控濺射的方法，在基板溫度為300 350。C的條件 下，'戚射2 30分鐘而形成。
相應(yīng)的，本發(fā)明也提供了一種底柵結(jié)構(gòu)的TOSTFT的制備方法，其包括如 下步驟提供一玻璃基板；利用真空方法在所述基板上生長(zhǎng)柵電極；在所述柵 電極表面以及未被柵電極覆蓋的基板上方生長(zhǎng)透明絕緣介質(zhì)作為柵極絕緣層； 在所述柵極絕緣層上生長(zhǎng)透明氧化物半導(dǎo)體作為溝道層；在所述溝道層上制作 源、漏電極；其中，所述的柵電極、源電極和漏電極均為摻雜氧化銦透明導(dǎo)電 氧化物薄膜，所述摻雜氧化銦透明導(dǎo)電氧化物薄膜通過(guò)磁控濺射的方法，在基板溫度為300~350°C的條件下，濺射2~30分鐘而形成。
在上迷的制備方法中，所述的摻雜氧化銦中的摻雜物為鴒W、鈦Ti或鋯 Zr，且摻雜物的含量為銦的質(zhì)量的1% 5°/0。
在上述的制備方法中，所述摻雜氧化銦透明導(dǎo)電氧化物薄膜的具體形成條 件為采用銦金屬鑲嵌鴒、鈦或鋯靶，或相應(yīng)的氧化物靶作為靶材；將氧氣和 氬氣通入反應(yīng)室，使反應(yīng)室內(nèi)的工作壓強(qiáng)為0.3-1 .OPa;采用氬離子束照射靶材 將耙材賊射；'踐射電流為50 250rnA;賊射電壓為300~500V。
進(jìn)一步的，將氧氣反應(yīng)氣體的分壓控制在1.0xl(T2~7.0xl(r2Pa的范圍內(nèi)。
由于上述透明氧化物薄膜晶體管及其制備方法采用摻雜氧化銦IMeO透明 導(dǎo)電氧化物薄膜制作電極，所形成的電極具有表面平整、載流子遷移率高、電 阻率低、可見(jiàn)光范圍透明性好的特性，加上采用透明氧化物半導(dǎo)體作為溝道層， 使得該透明氧化物薄膜晶體管也具有栽流子遷移率高、電阻率低、可見(jiàn)光范圍 透明性好的有益效果，而且制備工藝簡(jiǎn)單、工藝溫度相對(duì)于背景技術(shù)的1000多 度要低得多，使得全透明薄膜晶體管的制作在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中得以實(shí)現(xiàn)。


本發(fā)明的 一種透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管及其制備方法由以下的實(shí)施例
及附圖詳細(xì)給出。
圖la為本發(fā)明實(shí)施例的頂柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管示意圖。
圖lb為本發(fā)明實(shí)施例的底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的摻鴒氧化銦IWO薄膜的電阻率、載流子濃度和載流
子遷移率與氧氣含量的關(guān)系圖。
圖3是在不同的氧分壓下制備的IWO薄膜的光學(xué)透射率曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式
以下將對(duì)本發(fā)明的透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管(TOS TFT)及其制備方法 作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
8在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說(shuō)明和 權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn) 化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方〗更、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例 的目的。此外，還應(yīng)當(dāng)了解，當(dāng)提到某一器件結(jié)構(gòu)在另一器件結(jié)構(gòu)"上"時(shí)，
該器件結(jié)構(gòu)可以直接在另一器件結(jié)構(gòu)上，也可以有中間結(jié)構(gòu)；當(dāng)提到某一器件 結(jié)構(gòu)在另一器件結(jié)構(gòu)"下"時(shí)，該器件結(jié)構(gòu)可以直接在另一器件結(jié)構(gòu)下面，或 可以有一個(gè)或多個(gè)中間結(jié)構(gòu)；當(dāng)提到某一器件結(jié)構(gòu)在別的器件結(jié)構(gòu)"之間"時(shí)， 它可以只是在兩個(gè)器件結(jié)構(gòu)之間，或也可以有一個(gè)或多個(gè)中間結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中提到的難以制作全透明、高性能TFT的問(wèn)題，提出 了采用摻雜氧化銦IMeO透明導(dǎo)電氧化物薄膜作為電極，配合TOS和透明絕緣 介質(zhì)，制作出具有高載流子遷移率、低電阻率及高透光性的TOS TFT，其適用 于各類(lèi)薄膜晶體管的制作，為了舉例說(shuō)明，本發(fā)明的實(shí)施例僅給出了如圖la和 圖lb所示的頂柵結(jié)構(gòu)和底柵結(jié)構(gòu)的TFT，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)很容易將 本發(fā)明應(yīng)用于其它TFT結(jié)構(gòu)，故不應(yīng)以此為限。
請(qǐng)參閱圖la和圖lb，本發(fā)明的TOSTFT包括基板10,分別形成于基板 IO上方的柵、源和漏電極20、 30、 40,用于隔離柵電極20和源、漏電極30、 40的柵極絕緣層50,以及用于連接源電極30和漏電極40的溝道層60。所述的 柵、源和漏電極20、 30、 40均為摻雜氧化銦IMeO透明導(dǎo)電氧化物薄膜，其中 的摻雜物Me為鴒W、鈦Ti或鋯Zr，摻雜物Me的摻雜含量為銦質(zhì)量的1~5%; 所述的溝道層60為透明氧化物半導(dǎo)體；所述的柵極絕緣層50為高絕緣性的透 明介質(zhì)。整個(gè)薄膜晶體管的電極、溝道層和柵極絕緣層均為透明物質(zhì)，構(gòu)成全 透明的薄膜晶體管。所述的摻雜氧化銦IMeO透明導(dǎo)電氧化物薄膜厚度為30~100 nm;所述的源、漏電極的長(zhǎng)度為10-100拜，寬度為50 500 所述的溝道 層的厚度為30-200 nm;柵極絕緣層的厚度為20~100 nm。所述的透明氧化物半 導(dǎo)體可選用銦鋅氧化物IZO或銦鎵鋅氧化物IGZO;所述的透明介質(zhì)可采用二氧
化硅SiCb、氧化鉿Hf02、氧化鋁八1203、氧化釔Y203或五氧化二鉭Ta205中的
9任一種。
參見(jiàn)圖la,本發(fā)明提出的透明氧化物半導(dǎo)體TFT的制備方法一，即頂柵結(jié) 構(gòu)的TOS TFT的制備方法，以普通玻璃為基板IO，首先在基板10上生長(zhǎng)溝道 層60,然后在溝道層60上形成源、漏電極30、 40，再在源、漏電極30、 40之 間以及源、漏電才及的部分表面上形成柵極絕》彖層50,最后在柵4及絕多彖層50上制 作柵電極20。所述的柵、源和漏電極均為摻雜氧化銦IMeO透明導(dǎo)電氧化物薄 膜，采用磁控濺射的方法形成，其中，磁控濺射的基板溫度為300 350。C，濺射 時(shí)間為2 30分鐘，濺射電流為50~250mA，濺射電壓為300~500 V，反應(yīng)室內(nèi) 的工作壓強(qiáng)為0.3~1.0Pa, 02反應(yīng)氣體的分壓為1.0xlO-2~7.0xl(T2Pa。
具體的，在一實(shí)施例中，磁控賊射的工藝條件如下以普通玻璃為基板， 基板溫度為32(TC，采用嵌鎢W金屬銦In作為靶材，靶材與基板的間距固定為 100 mm,薄膜沉積前先將反應(yīng)室抽真空到低于2xl(^Pa,然后通過(guò)可變氣導(dǎo)閥 將02和Ar氣體通入反應(yīng)室，橫反應(yīng)室內(nèi)的工作壓強(qiáng)為0.3Pa, 02反應(yīng)氣體的分 壓為2.0xlO々Pa;使Ar離子束照射靶材，將靶材濺射，濺射電流為100mA,濺 射電壓為400 V,濺射時(shí)間為10分鐘。采用上述條件制得的IWO薄膜厚度為 102nm,電阻率為3.1xlO-4Q.cm,載流子遷移率為67 cm2/V.s,可見(jiàn)光范圍的平 均透射率為83%。
參見(jiàn)圖lb，本發(fā)明提出的透明氧化物半導(dǎo)體TFT的制備方法二，即底柵結(jié) 構(gòu)的TOSTFT的制備方法，以普通玻璃為基板IO,首先利用真空方法在基板10 上生長(zhǎng)IMeO柵電極20，其次生長(zhǎng)高絕緣性的透明介質(zhì)層50，再在介質(zhì)層50 上生長(zhǎng)TOS溝道層60，最后生長(zhǎng)IMeO源電極和漏電極30、 40，柵電極和源、 漏電極之間通過(guò)透明介質(zhì)層形成的柵極絕緣層50絕緣，所述的柵、源和漏電極 均為摻雜氧化銦IMeO透明導(dǎo)電氧化物薄膜，采用》茲控濺射的方法形成，其中， 磁控濺射的基板溫度為300~350°C，賊射時(shí)間為2~30分鐘，濺射電流為50-250 mA,賊射電壓為300~500 V,反應(yīng)室內(nèi)的工作壓強(qiáng)為0.3~1.0Pa, 02反應(yīng)氣體的 分壓為1.0xl(r2~7.0xl(r2Pa。具體的，在一實(shí)施例中，磁控濺射的工藝條件如下以普通玻璃為基板， 基板溫度為320。C，采用嵌鴒W金屬銦In作為靶材，把材與基板的間距固定為 100 mm，薄膜沉積前先將反應(yīng)室抽真空到低于2xl(^Pa,然后通過(guò)可變氣導(dǎo)閥 將02和Ar氣體通入反應(yīng)室。反應(yīng)室內(nèi)的工作壓強(qiáng)為0.3 Pa, 02反應(yīng)氣體的分 壓為1.5xl(T2Pa;使Ar離子束照射靶材，將耙材濺射，'減射電流為100 mA，濺 射電壓為400V,濺射時(shí)間為IO分鐘。采用上述條件制得的IWO薄膜厚度為95 nm,電阻率為3.7xl(T4 Q'cm，載流子遷移率為58 cm2/V's,可見(jiàn)光范圍的平均 透射率為82%。
于其它實(shí)施例中，可根據(jù)所需的電阻率、栽流子遷移率及載流子濃度來(lái)調(diào) 整反應(yīng)氣體中02的含量，可將氧分壓的范圍控制在1.0xl(T2~7.0xlO-2Pa內(nèi)。以 摻鴒氧化銦IWO薄膜為例，其電阻率(Resistivity)、載流子遷移率(Carrier mobility)和載流子濃度(Carrier Concentration)與氧氣含量(Oxygen content) 的關(guān)系如圖2所示，其中，電阻率隨著氧氣含量的增加先減小后增加，載流子 遷移率隨著氧氣含量的增加先增大后減小，載流子濃度隨著氧氣含量的增加而 降低。根據(jù)上述關(guān)系，可以合理尋找平衡點(diǎn)，以兼顧各項(xiàng)參數(shù)的性能指標(biāo)。
除了采用銦金屬鑲嵌鴒作為靶材來(lái)制作IWO薄膜外，還可采用鈦、鋯或相 應(yīng)的氧化物乾作為靶材制作相應(yīng)的IMeO薄膜，其制備方法與IWO類(lèi)似，故在 此不復(fù)贅述。
采用上述磁控濺射方法制作的摻雜氧化銦IMeO透明導(dǎo)電氧化物薄膜，其薄 膜電阻率為3.1xl(y4Q.cm,載流子遷移率高(67cm2/V.s)、可見(jiàn)光范圍透明性 好(可見(jiàn)光范圍的平均透射率大于85%)通過(guò)控制濺射時(shí)間、氧分壓和濺射功 率等可以調(diào)整IMeO薄膜的厚度；通過(guò)金屬掩膜或光刻方法可以改變?cè)?、漏電極 的長(zhǎng)寬比。
下面通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的有益效果。
于本實(shí)施例中，采用,氧化銦IWO透明導(dǎo)電氧化物薄膜制作柵、源和漏 電極，其中鴒W的含量為銦的質(zhì)量的3.5%,所述的溝道層為透明的銦鋅氧化物半導(dǎo)體；所迷的柵極絕緣層為高絕緣性的透明氮化硅SiNx。在濺射電流100 mA， '減射電壓400 V,濺射氣壓為0.3 Pa的條件下f茲控賊射10分鐘，形成的IWO 透明導(dǎo)電氧化物薄膜的厚度為90-110 nm，源極和漏極的長(zhǎng)度為40 寬度為 400 溝道層的厚度是100 nm;柵極絕緣層的厚度為400 nm。
圖3是在不同的氧分壓下制備的IWO薄膜的光學(xué)透射率曲線(xiàn)圖，從圖中可 以看出在氧分壓為1.5xl(T2~2.5xlO-2 Pa范圍內(nèi)，所制備的薄膜具有良好的光學(xué) 透明性，包括普通玻璃基板在內(nèi)的可見(jiàn)光范圍的平均透射率(Transmittance)均 大于80%，電阻率在3 5xlO"Q.cm范圍內(nèi)，載流子遷移率大于50 cm2/V.s，可 見(jiàn)，所制備的薄膜具有優(yōu)良的光學(xué)和電學(xué)性能。
在本發(fā)明第二實(shí)施例中，采用榜4太氧化銦ITiO透明導(dǎo)電氧化物薄膜制作柵、 源和漏電極，其中鈦的含量為銦的質(zhì)量的5%,所述的溝道層為透明的銦鋅氧化 物半導(dǎo)體；所述的柵極絕緣層為高絕緣性的透明氮化硅SiNx。在濺射電流100 mA,賊射電壓400V,濺射氣壓0.6Pa的條件下磁控賊射10分鐘，形成的ITiO 透明導(dǎo)電氧化物薄膜的厚度約為98 nm，源極和漏極的長(zhǎng)度為40 pm，寬度為400 (im，溝道層的厚度是100nm;柵極絕緣層的厚度為400 nm。
在本發(fā)明第三實(shí)施例中，采用##氧化銦IZrO透明導(dǎo)電氧化物薄膜制作柵、 源和漏電極，其中鋯的含量為銦的質(zhì)量的4%,所述的溝道層為透明的銦鋅氧化 物半導(dǎo)體；所述的柵極絕緣層為高絕緣性的透明氮化硅SiNx。在濺射電流100 mA,'減射電壓400 V，賊射氣壓0.8 Pa的條件下磁控濺射10分鐘，形成的IZrO 透明導(dǎo)電氧化物薄膜的厚度約為92 nm,源極和漏極的長(zhǎng)度為40拜，寬度為400 Hm，溝道層的厚度是lOOnm;柵極絕緣層的厚度為400 nm。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用磁控濺射方法在玻璃基板表面制備的IMeO透明導(dǎo)電氧 化物薄膜具有表面平整、電阻率低(3xlO-、8xlO"Q.cm)，截流子遷移率為40 60 cmVv.s,可見(jiàn)光范圍的平均透射率大于80%。而采用該薄膜作為柵源漏電極的 氧化物薄膜晶體管也具有較高的載流子遷移率，而且制備工藝簡(jiǎn)單、工藝溫度 低，利于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)。
1權(quán)利要求
1、一種透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，包括基板，分別形成于基板上方的柵、源和漏電極，用于隔離柵電極和源、漏電極的柵極絕緣層，以及用于連接源電極和漏電極的溝道層，其特征在于所述的柵、源和漏電極均為摻雜氧化銦透明導(dǎo)電氧化物薄膜；所述的溝道層為透明氧化物半導(dǎo)體；所述的柵極絕緣層為透明絕緣介質(zhì)。
2、 如權(quán)利要求1所述的透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于所述 的摻雜氧化銦中的摻雜物為鎢W、鈦Ti或鋯Zr。
3、 如權(quán)利要求2所述的透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于所述 的摻雜氧化銦中摻雜物的含量為銦的質(zhì)量的1°/。 5%。
4、 如權(quán)利要求l所述的透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于所述 的摻雜氧化銦透明導(dǎo)電氧化物薄膜厚度為30-100 nm。
5、 如權(quán)利要求1所述的透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于所述 的源和漏電極的長(zhǎng)度為10~100(xm，寬度為50-500 pm。
6、 如權(quán)利要求l所述的透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于所述 的溝道層的厚度為30 200nm,柵極絕緣層的厚度為20 100nm。
7、 如權(quán)利要求l所述的透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于所述 的透明氧化物半導(dǎo)體為銦鋅氧化物IZO或銦鎵鋅氧化物IGZO。
8、 如權(quán)利要求l所述的透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于所述 的透明絕緣介質(zhì)為氮化硅SiNx、氧化鉿Hf02、氧化鋁八1203、氧化釔丫203或五 氧化二鉭Ta205中的任一種。
9、 一種透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，包括如下 步驟提供一玻璃基板；在所述基板上生長(zhǎng)透明氧化物半導(dǎo)體作為溝道層；在所述溝道層上制作源、漏電極；在源、漏電極之間以及源、漏電極的部分表面上形成透明絕緣介質(zhì)作為才冊(cè) 極絕緣層；在所述柵極絕緣層上制作柵電極；其中，所述柵電極、源電極和漏電極均為摻雜氧化銦透明導(dǎo)電氧化物薄膜， 所述摻雜氧化銦透明導(dǎo)電氧化物薄膜通過(guò)磁控濺射的方法，在基板溫度為300 ~350°C的條件下，濺射2~30分鐘而形成。
10、 一種透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，包括如 下步驟提供一玻璃基板；利用真空方法在所述基板上生長(zhǎng)柵電極；在所述柵電極表面以及未被柵電極覆蓋的基板上方生長(zhǎng)透明絕緣介質(zhì)作為 柵極絕緣層；在所述柵極絕緣層上生長(zhǎng)透明氧化物半導(dǎo)體作為溝道層； 在所述溝道層上制作源、漏電極；其中，所述的柵電極、源電極和漏電極均為摻雜氧化銦透明導(dǎo)電氧化物薄 膜，所述摻雜氧化銦透明導(dǎo)電氧化物薄膜通過(guò)磁控濺射的方法，在基板溫度為 300 35(TC的條件下，賊射2 30分鐘而形成。
11、 如權(quán)利要求9或IO所述的制備方法，其特征在于所述的摻雜氧化銦 中的摻雜物為鴒W、鈦Ti或鋯Zr。
12、 如權(quán)利要求11所述的制備方法，其特征在于所述的摻雜氧化銦中摻 雜物的含量為銦的質(zhì)量的1%~5%。
13、 如權(quán)利要求9或IO所述的制備方法，其特征在于所述摻雜氧化銦透 明導(dǎo)電氧化物薄膜的具體形成條件如下釆用銦金屬鑲嵌鵠、鈦或鋯靶，或相應(yīng)的氧化物把作為靶材； 將氧氣和氬氣通入反應(yīng)室，^f吏反應(yīng)室內(nèi)的工作壓強(qiáng)為0.3~1.0Pa;采用氬離子束照射靶材將靶材濺射； 賊射電流為50~250mA; 濺射電壓為300~500V。
14、如權(quán)利要求13所述的制備方法，其特征在于將氧氣反應(yīng)氣體的分壓 控制在1.0xlO'2~7.0xlO'2Pa的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管及其制備方法，所述薄膜晶體管的柵極、源極和漏極采用高遷移率摻雜氧化銦IMeO透明導(dǎo)電氧化物薄膜制作，并以透明氧化物半導(dǎo)體TOS為溝道層，構(gòu)成TOS-IMeO全透明氧化物薄膜晶體管。所述制備方法以普通玻璃為基板，在300～350℃溫度下進(jìn)行磁控濺射2～30分鐘，根據(jù)頂柵結(jié)構(gòu)和底柵結(jié)構(gòu)按各自不同的順序形成透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管。所制作的薄膜晶體管具有良好的電導(dǎo)率、載流子遷移率以及光學(xué)透明性，本發(fā)明獲得的全透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管在平板顯示領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H01L29/66GK101567390SQ20091005255
公開(kāi)日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者卜東生, 俊 周, 群 張, 李桂鋒 申請(qǐng)人:上海廣電(集團(tuán))有限公司中央研究院;復(fù)旦大學(xué)