晶體管、其制造方法、陣列基板、顯示面板及顯示裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施方式提供晶體管及其制造方法、陣列基板、顯示面板以及顯示裝置。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的晶體管，包括：有源層，其包括三維納米復(fù)合材料，所述三維納米復(fù)合材料包括半導(dǎo)體材料和位于所述半導(dǎo)體材料中的多個(gè)納米柱；和分別與所述有源層的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域接觸的源極電極和漏極電極。
【專利說明】
晶體管、其制造方法、陣列基板、顯示面板及顯示裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地說，涉及晶體管及其制造方法、陣列基板、顯示面板以及顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的晶體管，例如薄膜晶體管(TFT)中，當(dāng)金屬和半導(dǎo)體材料相互接觸時(shí)，由于兩種材料具有不同的功函數(shù)，電子將會(huì)從低功函數(shù)的一邊流向另一邊，直到費(fèi)米能級(jí)相平衡，并在界面處形成歐姆接觸或者肖特基接觸。
[0003 ]肖特基接觸的電阻會(huì)限制器件的頻率響應(yīng)，且電阻的充電與放電會(huì)造成額外的能量消耗。而歐姆接觸既不產(chǎn)生明顯的附加阻抗，也不會(huì)使半導(dǎo)體內(nèi)部的平衡載流子濃度發(fā)生顯著的改變，是TFT器件中的理想接觸方式。
[0004]通常實(shí)現(xiàn)歐姆接觸有兩種方式:
[0005](I)降低金屬與半導(dǎo)體間的勢皇高度；
[0006](2)對(duì)半導(dǎo)體進(jìn)行高濃度摻雜。
[0007]目前，實(shí)際生產(chǎn)中主要是通過在半導(dǎo)體表面摻雜高濃度雜質(zhì)，確保界面的歐姆接觸，例如LTPS-TFT中采用柵極作為掩膜對(duì)p-Si層進(jìn)行離子注入，形成N+的源區(qū)和漏區(qū)。
[0008]但表面重?fù)诫s過程復(fù)雜，工藝步驟繁多，需要多次蝕刻和沉積處理，影響產(chǎn)品良率和成本，而且重?fù)诫s還容易使晶體管發(fā)生穿通或短路，導(dǎo)致關(guān)態(tài)電流偏大，使得TFT關(guān)態(tài)時(shí)液晶像素上的電荷難以維持，影響器件的顯示質(zhì)量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的實(shí)施方式致力于降低金屬-半導(dǎo)體接觸的電阻，具體地提供了以下技術(shù)方案。
[0010][I]一種晶體管，包括:
[0011]有源層，其包括三維納米復(fù)合材料，所述三維納米復(fù)合材料包括半導(dǎo)體材料和位于所述半導(dǎo)體材料中的多個(gè)納米柱;和
[0012]分別與所述有源層的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域接觸的源極電極和漏極電極。
[0013]上述方案[I]的晶體管中，利用三維納米復(fù)合材料作為有源層的材料，三維納米復(fù)合材料具有極大的表面-體積比，從而使得載流子的注入不局限在金屬-半導(dǎo)體接觸面，還能通過納米柱與半導(dǎo)體材料的界面，對(duì)有源層內(nèi)部進(jìn)行載流子注入，極大地增加了載流子注入面積，降低了金屬-半導(dǎo)體接觸的電阻，降低了晶體管的閾值電壓，提高了晶體管的性會(huì)K。
[0014][2]根據(jù)技術(shù)方案[I]所述的晶體管，其中，所述納米柱在與所述有源層垂直的方向上延伸并包括鈣鈦礦導(dǎo)電材料。
[0015][3]根據(jù)技術(shù)方案[2]所述的晶體管，其中，所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料包括LaNi03、SrRuO3、La0.B7Sr0.33Μη03、超導(dǎo)釔鋇銅氧化物(YBCO)和超導(dǎo)鑭鍶鈷氧化物(LSC0)中的至少一種。
[0016]上述方案[3]的晶體管中，鈣鈦礦導(dǎo)電材料具有較低的電阻和較高的功函數(shù)，能夠降低金屬-半導(dǎo)體接觸的電阻，降低晶體管的閾值電壓，提高晶體管的性能。另外，上述鈣鈦礦導(dǎo)電材料特別是LaN13材料中不含稀有或貴金屬元素，也有效地降低了產(chǎn)品的成本。
[0017][4]根據(jù)技術(shù)方案[I]所述的晶體管，其中，所述半導(dǎo)體材料包括氧化銦錫鋅(ITZO)、氧化鉿銦鋅(HIZO)、氧化鋅(ZnO)和氧化銦鎵鋅(IGZO)中的至少一種。
[0018][5]根據(jù)技術(shù)方案[2]所述的晶體管，其中，所述半導(dǎo)體材料和所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料的體積比為70: 30?90:10。
[0019]上述方案[5]的晶體管中，通過改變所述半導(dǎo)體材料和所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料的體積比，能夠改變半導(dǎo)體材料的載流子迀移率、載流子濃度以及電阻率，從而通過選擇合適的體積比增強(qiáng)半導(dǎo)體材料的器件特性。
[0020][6]根據(jù)技術(shù)方案[2]所述的晶體管，其中，所述半導(dǎo)體材料為氧化鋅，所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料為LaN13，氧化鋅和LaN13的體積比為70:30,80:20或者90:10。
[0021]上述方案[6]的晶體管中，利用氧化鋅和LaN13自組裝生長形成的三維納米柱陣列結(jié)構(gòu)作為TFT晶體管的有源層，ZnO與LaN13是邊界清晰的分離相，通過LaN13相對(duì)高的功函數(shù)和高電導(dǎo)能力能夠降低金屬-半導(dǎo)體界面的接觸電阻。
[0022][7]根據(jù)技術(shù)方案[I]所述的晶體管，其中，所述源極電極和漏極電極包括金屬。
[0023][8]根據(jù)技術(shù)方案[7]所述的晶體管，其中，所述金屬包括Mo、Au和Al中的至少一種。
[0024][9]根據(jù)技術(shù)方案[2]_[8]的任一方案所述的晶體管，其中，所述有源層的所述源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域中鈣鈦礦導(dǎo)電材料所占的比例，高于所述有源層的其他區(qū)域中鈣鈦礦導(dǎo)電材料所占的比例。
[0025][10]根據(jù)技術(shù)方案[1]_[8]的任一方案所述的晶體管，其中，所述有源層的所述源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域中所述納米柱的數(shù)量，大于所述有源層的其他區(qū)域中所述納米柱的數(shù)量。
[0026][11]根據(jù)技術(shù)方案[1]-[10]的任一方案所述的晶體管，還包括基板、柵極絕緣層和柵極，
[0027]所述基板為鈣鈦礦單晶基板或形成有鈣鈦礦緩沖層的基板。
[0028][12]根據(jù)技術(shù)方案[11]所述的晶體管，其中，所述基板包括(111)取向SiT13單晶基板，或緩沖層為SiT13的單晶硅基板。
[0029 ] [ 13 ] —種制造晶體管的方法，包括:
[0030]在基板上形成包括三維納米復(fù)合材料的有源層，所述三維納米復(fù)合材料包括半導(dǎo)體材料和位于所述半導(dǎo)體材料中的多個(gè)納米柱;和
[0031]形成分別與所述有源層的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域接觸的源極電極和漏極電極。
[0032]上述方案[13]的制造晶體管的方法中，利用三維納米復(fù)合材料形成有源層，突破了現(xiàn)有的表面后摻雜工藝技術(shù)的限制，能夠調(diào)節(jié)晶體管的載流子迀移率等性能。整個(gè)工藝使得三維納米復(fù)合材料有源層的晶體管性能得到了有效的保證，同時(shí)簡化了制造工藝，降低了成本。
[0033][14]根據(jù)技術(shù)方案[13]所述的方法，其中，所述納米柱在與所述有源層垂直的方向上延伸并包括鈣鈦礦導(dǎo)電材料，
[0034]在基板上形成所述有源層的步驟包括:
[0035]在鈣鈦礦單晶基板或形成有鈣鈦礦緩沖層的基板上，利用鈦礦導(dǎo)電材料的靶材和半導(dǎo)體材料的靶材進(jìn)行沉積，形成所述三維納米自組裝復(fù)合材料。
[0036][15]根據(jù)技術(shù)方案[14]所述的方法，其中，所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料包括LaNi03、SrRu03、LaQ.67SrQ.33Mn03、超導(dǎo) YBCO 和超導(dǎo) LSCO 中的至少一種。
[0037]上述方案[15]的方法中，鈣鈦礦導(dǎo)電材料具有較低的電阻和較高的功函數(shù)，能夠降低金屬-半導(dǎo)體接觸的電阻，降低晶體管的閾值電壓，提高晶體管的性能。另外，上述鈣鈦礦導(dǎo)電材料特別是LaN13材料中不含稀有或貴金屬元素，也有效地降低了產(chǎn)品的成本。
[0038][16]根據(jù)技術(shù)方案[13]所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體材料包括ΙΤΖ0、ΗΙΖ0、Ζη0和IGZO中的至少一種。
[0039][17]根據(jù)技術(shù)方案[13]所述的方法，其中，所述源極電極和漏極電極包括金屬。
[0040][18]根據(jù)技術(shù)方案[17]所述的方法，其中，所述金屬包括Mo、Au和Al中的至少一種。
[0041][19]根據(jù)技術(shù)方案[14]所述的方法，其中，在基板上形成所述有源層的步驟包括:利用脈沖激光沉積法沉積所述三維納米自組裝復(fù)合材料。
[0042][20]根據(jù)技術(shù)方案[19]所述的方法，其中，通過調(diào)節(jié)激光頻率和沉積時(shí)間將所述半導(dǎo)體材料和所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料的體積比調(diào)節(jié)為70: 30?90: 10。
[0043]上述方案[20]的方法中，通過改變所述半導(dǎo)體材料和所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料的體積比，能夠改變半導(dǎo)體材料的載流子迀移率、載流子濃度以及電阻率，從而通過選擇合適的體積比增強(qiáng)半導(dǎo)體材料的器件特性。
[0044][21]根據(jù)技術(shù)方案[14]所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體材料為氧化鋅，所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料為LaN13，氧化鋅和LaN13的體積比為70:30,80:20或者90:10。
[0045]上述方案[21]的方法中，利用氧化鋅和LaN13自組裝生長形成的三維納米柱陣列結(jié)構(gòu)作為TFT晶體管的有源層，ZnO與LaN13是邊界清晰的分離相，通過LaN13相對(duì)高的功函數(shù)和高電導(dǎo)能力能夠降低金屬-半導(dǎo)體界面的接觸電阻。
[0046][22]根據(jù)技術(shù)方案[14]所述的方法，其中，所述有源層的所述源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域中鈣鈦礦導(dǎo)電材料所占的比例，高于所述有源層的其他區(qū)域中鈣鈦礦導(dǎo)電材料所占的比例。
[0047][23]根據(jù)技術(shù)方案[13]所述的方法，其中，所述有源層的所述源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域中所述納米柱的數(shù)量，大于所述有源層的其他區(qū)域中所述納米柱的數(shù)量。
[0048][24]根據(jù)技術(shù)方案[13]_[23]的任一方案所述的方法，其中，所述基板包括(111)取向SiT13單晶基板，或緩沖層為SiT13的單晶硅基板。
[0049][25]根據(jù)技術(shù)方案[19]所述的方法，其中，
[0050]所述脈沖激光沉積法的沉積溫度為600-700°C，氧壓為80-120mtorr。
[0051][26]—種陣列基板，包括根據(jù)技術(shù)方案[1]-[12]的任一方案所述的晶體管。
[0052][27]—種顯示面板，包括根據(jù)技術(shù)方案[26]所述的陣列基板。
[0053 ] [28] —種顯示裝置，包括根據(jù)技術(shù)方案[27 ]所述的顯示面板。
【附圖說明】
[0054]為了更清楚地說明本發(fā)明的實(shí)施方式的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施方式的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅涉及本發(fā)明的一些實(shí)施方式，而非對(duì)本發(fā)明的限制。
[0055]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的晶體管的截面圖。
[0056]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的晶體管的立體圖。
[0057]圖3(a)_(g)是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的制造晶體管的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0058]為使本發(fā)明的實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施方式的附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施方式是本發(fā)明的一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式。基于所描述的本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0059]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0060]此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，“多條”的含義是兩條或兩條以上。
[0061]下面就結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0062]〈晶體管〉
[0063]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的晶體管的截面圖。如圖1所示，本實(shí)施方式的晶體管，包括:有源層20，其包括三維納米復(fù)合材料，所述三維納米復(fù)合材料包括半導(dǎo)體材料和位于所述半導(dǎo)體材料中的多個(gè)納米柱;和分別與所述有源層的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域接觸的源極電極60和漏極電極70。在本實(shí)施方式中，有源層的源極接觸區(qū)域是有源層的源極和源極電極相接觸的區(qū)域，有源層的漏極接觸區(qū)域是有源層的漏極與漏極電極相接觸的區(qū)域，晶體管的溝道區(qū)域位于源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域之間。
[0064]本實(shí)施方式的晶體管中，利用三維納米復(fù)合材料作為有源層的材料，三維納米復(fù)合材料具有極大的表面-體積比，從而使得載流子的注入不局限在金屬-半導(dǎo)體接觸面，還能通過納米柱與半導(dǎo)體材料的界面，對(duì)有源層內(nèi)部進(jìn)行載流子注入，極大地增加了載流子注入面積，降低了金屬-半導(dǎo)體接觸的電阻，降低了晶體管的閾值電壓，提高了晶體管的性會(huì)K。
[0065]如圖1所示，優(yōu)選，納米柱在與有源層垂直的方向上延伸并包括鈣鈦礦導(dǎo)電材料，有源層20優(yōu)選位于基板10上?；?0優(yōu)選為鈣鈦礦單晶基板，或形成有鈣鈦礦緩沖層的單晶Si等其他基板，本實(shí)施方式對(duì)此沒有任何限制，只要能夠在其上形成三維納米自組裝復(fù)合材料即可。例如，基板可以為(111)取向SiT13單晶基板，或緩沖層為外延鈣鈦礦氧化物SiTi03的單晶Si基板。優(yōu)選，米用脈沖激光沉積法(PLD)沉積緩沖層。
[0066]另外，如圖1所示，晶體管優(yōu)選包括位于有源層20上的柵極絕緣層30和位于柵極絕緣層30上的柵極40。應(yīng)該理解，本實(shí)施方式并不限于圖1所示的頂柵結(jié)構(gòu)，也可以適用底柵結(jié)構(gòu)。
[0067]在本實(shí)施方式中，有源層20的三維納米復(fù)合材料優(yōu)選是包括導(dǎo)電材料和半導(dǎo)體材料的三維納米自組裝復(fù)合材料，其中，導(dǎo)電材料優(yōu)選為鈣鈦礦導(dǎo)電材料。
[0068]在本實(shí)施方式中，鈣鈦礦導(dǎo)電材料優(yōu)選包括LaN13、SrRuO3、La0.eySr0.S3MnO3、超導(dǎo)YBCO和超導(dǎo)LSCO中的至少一種。半導(dǎo)體材料優(yōu)選包括能夠與所述鈣鈦礦材料形成三維納米自組裝結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料，具體例如包括ΙΤΖ0、ΗΙΖ0、Ζη0和IGZO中的至少一種。源極電極60和漏極電極70優(yōu)選包括Mo、Au和Al中的至少一種。
[0069]在本實(shí)施方式中，在有源層20的形成過程中，鈣鈦礦導(dǎo)電材料自組裝形成納米柱
25。有源層20的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的晶體管的立體圖。
[0070]如圖2所示，在基板10上形成有源層20。有源層20中具有多個(gè)納米柱25，多個(gè)納米柱優(yōu)選在與有源層20垂直的方向上延伸并包括鈣鈦礦導(dǎo)電材料。源極電極60和漏極電極70分別與有源層20的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域形成源極金屬-半導(dǎo)體接觸80和漏極金屬-半導(dǎo)體接觸90。
[0071]另外，優(yōu)選，有源層20的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域中鈣鈦礦導(dǎo)電材料所占的比例，高于有源層20的其他區(qū)域中鈣鈦礦導(dǎo)電材料所占的比例。在有源層20具有多個(gè)納米柱25的情況下，優(yōu)選，有源層20的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域中納米柱25的數(shù)量，大于有源層20的其他區(qū)域中所述納米柱的數(shù)量。
[0072]本實(shí)施方式的晶體管中，利用三維納米復(fù)合材料作為有源層的材料。三維納米復(fù)合材料具有極大的表面-體積比，從而使得載流子的注入不局限在金屬-半導(dǎo)體接觸面80和90，還能通過納米柱體25與半導(dǎo)體薄膜25的界面，對(duì)半導(dǎo)體層內(nèi)部進(jìn)行載流子注入，極大地增加了載流子注入面積，降低了金屬-半導(dǎo)體接觸的電阻，降低了晶體管的閾值電壓，提高了晶體管的性能。
[0073]另外，本實(shí)施方式的晶體管中，鈣鈦礦導(dǎo)電材料具有較低的電阻和較高的功函數(shù)，能夠降低金屬-半導(dǎo)體接觸的電阻，降低晶體管的閾值電壓，提高晶體管的性能。另外，上述鈣鈦礦導(dǎo)電材料特別是LaN13材料中不含稀有或貴金屬元素，也有效地降低了產(chǎn)品的成本。
[0074]在本實(shí)施方式中，優(yōu)選，晶體管是薄膜場效應(yīng)晶體管TFT。
[0075]本實(shí)施方式的TFT晶體管中，優(yōu)選利用六角纖鋅礦型材料ZnO和鈣鈦礦型氧化物材料LaN13自組裝生長形成的三維納米柱陣列結(jié)構(gòu)作為TFT晶體管的有源層，ZnO與LaN13是邊界清晰的分離相，通過LaN13相對(duì)高的功函數(shù)和高電導(dǎo)能力能夠降低金屬-半導(dǎo)體界面的接觸電阻。
[0076]在本實(shí)施方式中，優(yōu)選，半導(dǎo)體材料和鈣鈦礦導(dǎo)電材料的體積比為70: 30?90: 10。更優(yōu)選，所述半導(dǎo)體材料為氧化鋅，所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料為LaN13,氧化鋅和LaN13的體積比為 70:30，80:20或者 90:10。
[0077]本實(shí)施方式的晶體管中，通過改變所述半導(dǎo)體材料和所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料的體積比，能夠改變半導(dǎo)體材料的載流子迀移率、載流子濃度以及電阻率，從而通過選擇合適的體積比增強(qiáng)半導(dǎo)體材料的器件特性。
[0078]在本實(shí)施方式中，優(yōu)選，有源層20的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域分別與所述源極電極60和漏極電極70形成歐姆接觸。
[0079]本實(shí)施方式的晶體管中，所述有源層的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域分別與所述源極電極和漏極電極形成歐姆接觸，歐姆接觸既不產(chǎn)生明顯的附加阻抗，也不會(huì)使半導(dǎo)體內(nèi)部的平衡載流子濃度發(fā)生顯著的改變，降低了金屬-半導(dǎo)體接觸的電阻，降低了晶體管的閾值電壓，提高了晶體管的性能。
[0080]本發(fā)明的實(shí)施方式還提供一種陣列基板，其包括上述實(shí)施方式所提供的晶體管。
[0081]本發(fā)明的實(shí)施方式還提供一種顯示面板，其包括上述實(shí)施方式提供的陣列基板。
[0082]本發(fā)明的實(shí)施方式還提供一種顯示裝置，其包括上述實(shí)施方式提供的顯示面板。本實(shí)施方式提供的顯示裝置可以為電子紙、手機(jī)、平板電腦、電視機(jī)、顯示器、筆記本電腦、導(dǎo)航儀等任何具有顯示功能的產(chǎn)品或部件。
[0083]〈晶體管的制造方法〉
[0084]在同一發(fā)明構(gòu)思下，圖3(a)_(g)是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的制造晶體管的方法的流程圖。下面就結(jié)合這些圖，對(duì)本實(shí)施方式進(jìn)行描述。對(duì)于那些與前面實(shí)施方式相同的部分，適當(dāng)省略其說明。
[0085]總的來說，本實(shí)施方式的制造晶體管的方法，包括:在基板上形成包括三維納米復(fù)合材料的有源層，所述三維納米復(fù)合材料包括半導(dǎo)體材料和位于所述半導(dǎo)體材料中的多個(gè)納米柱;和形成分別與所述有源層的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域接觸的源極電極和漏極電極。
[0086]本實(shí)施方式的制造晶體管的方法中，利用三維納米復(fù)合材料形成有源層，突破了現(xiàn)有的表面后摻雜工藝技術(shù)的限制，能夠調(diào)節(jié)晶體管的載流子迀移率等性能。整個(gè)工藝使得三維納米復(fù)合材料有源層的晶體管性能得到了有效的保證，同時(shí)簡化了制造工藝，降低了成本。
[0087]本實(shí)施方式中，基板優(yōu)選為鈣鈦礦單晶基板，或形成有鈣鈦礦緩沖層的單晶Si等其他基板，本實(shí)施方式對(duì)此沒有任何限制，只要能夠在其上形成三維納米自組裝復(fù)合材料即可。例如，基板可以為(111)取向SiT13單晶基板，或緩沖層為外延鈣鈦礦氧化物SiT13的單晶Si基板。優(yōu)選，采用脈沖激光沉積法(PLD)沉積緩沖層。
[0088]另外，優(yōu)選，納米柱在與所述有源層垂直的方向上延伸并包括鈣鈦礦導(dǎo)電材料，在所述有源層上形成柵極絕緣層，并在所述柵極絕緣層上形成柵極。
[0089]本實(shí)施方式中，所述三維納米復(fù)合材料優(yōu)選是包括鈣鈦礦導(dǎo)電材料和半導(dǎo)體材料的三維納米自組裝復(fù)合材料，在基板上形成所述有源層的步驟包括:在鈣鈦礦單晶基板或形成有鈣鈦礦緩沖層的基板上，利用鈦礦導(dǎo)電材料的靶材和半導(dǎo)體材料的靶材進(jìn)行沉積，形成所述三維納米自組裝復(fù)合材料。所述1丐鈦礦導(dǎo)電材料優(yōu)選包括LaNi03、SrRu〇3、La0.eySr0.S3MnO3、超導(dǎo)YBCO和超導(dǎo)LSCO中的至少一種。
[0090]本實(shí)施方式的方法中，鈣鈦礦導(dǎo)電材料具有較低的電阻和較高的功函數(shù)，能夠降低金屬-半導(dǎo)體接觸的電阻，降低晶體管的閾值電壓，提高晶體管的性能。另外，上述鈣鈦礦導(dǎo)電材料特別是LaN13材料中不含稀有或貴金屬元素，也有效地降低了產(chǎn)品的成本。
[0091 ]本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體材料優(yōu)選包括能夠與所述媽鈦礦材料形成三維納米自組裝結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料。具體地，半導(dǎo)體材料優(yōu)選包括ΙΤΖ0、ΗΙΖ0、Ζη0和IGZO中的至少一種。
[0092]本實(shí)施方式的方法中，利用六角纖鋅礦型材料ZnO和鈣鈦礦型氧化物材料LaN13自組裝生長形成的三維納米柱陣列結(jié)構(gòu)作為TFT晶體管的有源層，ZnO與LaN13是邊界清晰的分離相，通過LaN13相對(duì)高的功函數(shù)和高電導(dǎo)能力能夠降低金屬-半導(dǎo)體界面的接觸電阻。
[0093]如圖3所示，優(yōu)選在有源層20中形成多個(gè)納米柱25，多個(gè)納米柱優(yōu)選在與有源層20垂直的方向上延伸并包括鈣鈦礦導(dǎo)電材料。源極電極60和漏極電極70分別與有源層20的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域形成源極金屬-半導(dǎo)體接觸80和漏極金屬-半導(dǎo)體接觸90。
[0094]另外，優(yōu)選，有源層20的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域中鈣鈦礦導(dǎo)電材料所占的比例，高于有源層20的其他區(qū)域中鈣鈦礦導(dǎo)電材料所占的比例。在有源層20中形成多個(gè)納米柱25的情況下，優(yōu)選，有源層20的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域中納米柱25的數(shù)量，大于有源層20的其他區(qū)域中所述納米柱的數(shù)量。
[0095]本實(shí)施方式中，源極電極和漏極電極優(yōu)選包括Mo、Au和AI中的至少一種。另外，優(yōu)選，利用脈沖激光沉積法沉積所述三維納米自組裝復(fù)合材料。進(jìn)而，優(yōu)選，通過調(diào)節(jié)激光頻率和沉積時(shí)間將所述半導(dǎo)體材料和所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料的體積比調(diào)節(jié)為70:30?90:10。更優(yōu)選，在半導(dǎo)體材料為氧化鋅，鈣鈦礦導(dǎo)電材料為LaN13的情況下，將氧化鋅和LaN13的體積比調(diào)節(jié)為70:30，80:20或者90:10。
[0096]本實(shí)施方式的方法中，通過改變所述半導(dǎo)體材料和所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料的體積比，能夠改變半導(dǎo)體材料的載流子迀移率、載流子濃度以及電阻率，從而通過選擇合適的體積比增強(qiáng)半導(dǎo)體材料的器件特性。
[0097]本實(shí)施方式中，優(yōu)選，晶體管是TFT。另外，優(yōu)選，所述有源層的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域分別與所述源極電極和漏極電極形成歐姆接觸。
[0098]本實(shí)施方式的方法中，所述有源層的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域分別與所述源極電極和漏極電極形成歐姆接觸，歐姆接觸既不產(chǎn)生明顯的附加阻抗，也不會(huì)使半導(dǎo)體內(nèi)部的平衡載流子濃度發(fā)生顯著的改變，降低了金屬-半導(dǎo)體接觸的電阻，降低了晶體管的閾值電壓，提高了晶體管的性能。
[0099]下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本實(shí)施方式作進(jìn)一步說明，但本實(shí)施方式并不限于以下實(shí)例。圖3 (a) - (g)是本實(shí)施方式的制造晶體管的方法的一個(gè)實(shí)例。
[0100]實(shí)例:采用體積比為Zn0(80%)-LaNi03(20%)的納米自組裝結(jié)構(gòu)作為半導(dǎo)體有源層的薄膜場效應(yīng)晶體管TFT:
[0101]本實(shí)例所制備的晶體管包括依次層疊的鈣鈦礦單晶基板、ZnO-LaN13層、柵極絕緣層、柵極金屬，制備方法如下:
[0102]鈣鈦礦單晶基板采用標(biāo)準(zhǔn)方法清洗，或在Si基板上采用脈沖激光沉積法(PLD)先沉積鈣鈦礦緩沖層；準(zhǔn)備單獨(dú)的LaN13、ZnO陶瓷靶材；之后采用PLD法沉積Zn0(80%)_LaNi03(20% )層，根據(jù)體積比V(ZnO):V(LaNi03) = 8:2的要求，來調(diào)節(jié)激光頻率和沉積時(shí)間，沉積溫度為600-700 0C，優(yōu)選650 °C，氧壓為80-120mtorr，優(yōu)選10mtorr，厚度為150nm，并光刻、蝕刻出所需圖形;再采用CVD方法在4500C下形成柵極介質(zhì)S12 150nm;采用濺射法沉積柵極金屬M(fèi)o 200nm，并光刻、蝕刻出所需圖形；再在其上采用CVD方法制備S12鈍化層，約100?500nm，并進(jìn)而光刻、蝕刻出連接孔；之后采用濺射法沉積源極/漏極電極金屬M(fèi)o/A1200nm，并光刻、蝕刻出所需圖形；形成TFT晶體管結(jié)構(gòu)。其中，自組裝結(jié)構(gòu)中ZnO和LaN13的體積比，可以通過沉積條件的改變?cè)谳^大范圍內(nèi)變化。
[0103]具體地，如圖3(a)_(g)所示，本實(shí)例具體包括以下步驟:
[0104]如圖(a)所示，清洗單晶基板1，準(zhǔn)備單獨(dú)的LaN13、ZnO陶瓷靶材；
[0105]如圖(b)所示，根據(jù)成份比例，確定沉積時(shí)間，利用脈沖激光沉積法制備ZnO-LaN13有源層20 ；
[0106]如圖(c)所示，進(jìn)行光刻、蝕刻，得到所需圖形；
[0107]如圖(d)所示，采用濺射法沉積制備柵極絕緣層30;
[0108]如圖(e)所示，在柵極絕緣層30之上沉積柵極40，并光刻、蝕刻得到所需柵極圖形；
[0109]如圖⑴所示，沉積Si02/SiNx等的鈍化層50;
[0110]如圖(g)所示，利用光刻、ICP法蝕刻Via孔，再采用濺射等方法沉積源極電極60和漏極電極70，并進(jìn)行光刻、蝕刻，最后進(jìn)行測試、分析。
[0111]本實(shí)例的方法中，利用六角纖鋅礦型材料ZnO和鈣鈦礦型氧化物材料LaN13自組裝生長形成的三維納米柱陣列結(jié)構(gòu)作為TFT晶體管的有源層20，Zn0與LaN13是邊界清晰的分離相，通過LaN13相對(duì)高的功函數(shù)和高電導(dǎo)能力能夠降低金屬-半導(dǎo)體界面的接觸電阻。
[0112]以上雖然通過一些示例性的實(shí)施方式詳細(xì)地描述了本發(fā)明的晶體管及其制造方法、陣列基板、顯示面板以及顯示裝置，但是以上這些實(shí)施方式并不是窮舉的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)各種變化和修改。因此，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施方式，本發(fā)明的范圍僅以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種晶體管，包括: 有源層，其包括三維納米復(fù)合材料，所述三維納米復(fù)合材料包括半導(dǎo)體材料和位于所述半導(dǎo)體材料中的多個(gè)納米柱;和 分別與所述有源層的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域接觸的源極電極和漏極電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其中，所述納米柱在與所述有源層垂直的方向上延伸并包括鈣鈦礦導(dǎo)電材料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體管，其中，所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料包括LaN13、SrRuO3、La0.67Sr0.S3MnO3、超導(dǎo)釔鋇銅氧化物和超導(dǎo)鑭鍶鈷氧化物中的至少一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其中，所述半導(dǎo)體材料包括氧化銦錫鋅、氧化鉿銦鋅、氧化鋅和氧化銦鎵鋅中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體管，其中，所述半導(dǎo)體材料和所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料的體積比為 70:30 ?90:10。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體管，其中，所述半導(dǎo)體材料為氧化鋅，所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料為LaN13，氧化鋅和LaN13的體積比為70:30，80:20或者90: 10。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其中，所述源極電極和漏極電極包括金屬。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的晶體管，其中，所述金屬包括Mo、Au和Al中的至少一種。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體管，其中，所述有源層的所述源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域中鈣鈦礦導(dǎo)電材料所占的比例，高于所述有源層的其他區(qū)域中鈣鈦礦導(dǎo)電材料所占的比例。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其中，所述有源層的所述源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域中所述納米柱的數(shù)量，大于所述有源層的其他區(qū)域中所述納米柱的數(shù)量。11.根據(jù)權(quán)利要求1-10的任一項(xiàng)所述的晶體管，還包括基板、柵極絕緣層和柵極， 所述基板為鈣鈦礦單晶基板或形成有鈣鈦礦緩沖層的基板。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述基板包括(111)取向SiT13單晶基板，或緩沖層為SiT13的單晶硅基板。13.—種制造晶體管的方法，包括: 在基板上形成包括三維納米復(fù)合材料的有源層，所述三維納米復(fù)合材料包括半導(dǎo)體材料和位于所述半導(dǎo)體材料中的多個(gè)納米柱;和 形成分別與所述有源層的源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域接觸的源極電極和漏極電極。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述納米柱在與所述有源層垂直的方向上延伸并包括鈣鈦礦導(dǎo)電材料，在基板上形成所述有源層的步驟包括: 在鈣鈦礦單晶基板或形成有鈣鈦礦緩沖層的基板上，利用鈦礦導(dǎo)電材料的靶材和半導(dǎo)體材料的靶材進(jìn)行沉積，形成三維納米自組裝復(fù)合材料。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料包括LaN13、SrRuO3、La0.67Sr0.S3MnO3、超導(dǎo)釔鋇銅氧化物和超導(dǎo)鑭鍶鈷氧化物中的至少一種。16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體材料包括氧化銦錫鋅、氧化鉿銦鋅、氧化鋅和氧化銦鎵鋅中的至少一種。17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述源極電極和漏極電極包括金屬。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述金屬包括Mo、Au和Al中的至少一種。19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在基板上形成所述有源層的步驟包括: 利用脈沖激光沉積法沉積所述三維納米自組裝復(fù)合材料。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，通過調(diào)節(jié)激光頻率和沉積時(shí)間將所述半導(dǎo)體材料和所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料的體積比調(diào)節(jié)為70: 30?90: 10。21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體材料為氧化鋅，所述鈣鈦礦導(dǎo)電材料為LaN13，氧化鋅和LaN13的體積比為70:30，80:20或者90: 10。22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述有源層的所述源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域中鈣鈦礦導(dǎo)電材料所占的比例，高于所述有源層的其他區(qū)域中鈣鈦礦導(dǎo)電材料所占的比例。23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述有源層的所述源極接觸區(qū)域和漏極接觸區(qū)域中所述納米柱的數(shù)量，大于所述有源層的其他區(qū)域中所述納米柱的數(shù)量。24.根據(jù)權(quán)利要求13-23的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述基板包括(I 11)取向S i T i O3單晶基板，或緩沖層為SiT13的單晶硅基板。25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中， 所述脈沖激光沉積法的沉積溫度為600-7000C，氧壓為80-120mtorr。26.—種陣列基板，包括權(quán)利要求1-12的任一項(xiàng)所述的晶體管。27.—種顯示面板，包括權(quán)利要求26所述的陣列基板。28.一種顯示裝置，包括權(quán)利要求27所述的顯示面板。
【文檔編號(hào)】H01L21/77GK105977304SQ201610374908
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】雎長城, 孟虎, 李延釗
【申請(qǐng)人】京東方科技集團(tuán)股份有限公司