一种薄膜晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种薄膜晶体管及其制备方法。该薄膜晶体管包括：上栅极(1)、下栅极(4)、上绝缘层(6)、下绝缘层(7)、半导体层(5)、源极(2)和漏极(3)；其中，所述下栅极(4)上方设有所述下绝缘层(7)；所述下绝缘层(7)上方设有所述半导体层(5)；所述半导体层(5)分别与所述源极(2)和漏极(3)搭接；所述半导体层(5)上方覆盖所述上绝缘层(6)；所述上绝缘层(6)上方设有上栅极(1)；其中，在与所述半导体层(5)中导电沟道平行的平面上，所述上栅极(1)的正投影与所述源极(2)的正投影之间存在第一间隙(8)，所述上栅极(1)的正投影与所述漏极(3)的正投影之间存在第二间隙(9)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电显示
，特别涉及一种薄膜晶体管及其制备方法。技术背景在现有技术中，为了提高薄膜晶体管的迁移率，可采用上下双栅结构以在半导体层感应出双沟道来增大导电通道。图1为现有技术所提供的一种具备双栅结构的薄膜晶体管的结构示意图。如图1所示，该薄膜晶体管的上栅极1重叠覆盖于源极2和漏极3上方。当上栅极1和下栅极4都达到开启电压(开启电压为一种阈值电压，当栅极的电压高于该开启电压时，即可在半导体层中感应形成导电沟道)时，可在半导体层5中感应形成相互平行的上下两个导电沟道。由于上栅极1重叠覆盖于源极2和漏极3上方(在与半导体层5中导电沟道平行的平面上，上栅极1的正投影分别与源极2的正投影和漏极3的正投影是部分重叠的)；因此，漏极3可单独通过上方的导电沟道实现与源极2的导通。此外，漏极3也可单独通过下方的导电沟道实现与源极2的导通。然而，这种双栅结构薄膜晶体管存却很难通过上下导电沟道的同时导通来保证迁移率的提升，原因在于：由于工艺技术的原因，上栅极1下方的上绝缘层6与下栅极上方的下绝缘层7的电容等参数很难匹配，这会导致上栅极1和下栅极4分别形成的上下两个导电沟道的开启电压不同，因此现有技术中的薄膜晶体管结构很难形成上下导电沟道的同时导通。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种薄膜晶体管以及制备方法，解决了现有技术中薄膜晶体管的上栅极和下栅极难以实现上下导电沟道的同时导通的问题。本专利技术实施例提供的一种薄膜晶体管，包括：上栅极、下栅极、上绝缘层、下绝缘层、半导体层、源极和漏极；其中，所述下栅极上方设有所述下绝缘层；所述下绝缘层上方设有所述半导体层；所述半导体层分别与所述源极和漏极搭接；所述半导体层上方覆盖所述上绝缘层；所述上绝缘层上方设有上栅极；其中，在与所述半导体层中导电沟道平行的平面上，所述上栅极的正投影与所述源极的正投影之间存在第一间隙，所述上栅极的正投影与所述漏极的正投影之间存在第二间隙。本专利技术实施例还提供了一种薄膜晶体管的制备方法，包括：在基板上沉积金属层，并将所述金属层图案化以形成下栅极；在所述下栅极表面沉积下绝缘层，并在所述下绝缘层表面沉积半导体层，然后在所述半导体层表面沉积上绝缘层；在所述上绝缘层表面对应源极和漏极的位置处分别刻蚀成源极孔和漏极孔；所述源极孔和漏极孔的底部与所述半导体层导通；在所述上绝缘层表面、源极孔和漏极孔中沉积金属层，并将所述金属层图案化形成源极、漏极和上栅极；其中，在与所述半导体层中导电沟道平行的平面上，所述上栅极的正投影与所述源极的正投影之间存在第一间隙，所述上栅极的正投影与所述漏极的正投影之间存在第二间隙。本专利技术实施例提供的一种薄膜晶体管，在与半导体层中导电沟道平行的平面上，上栅极的正投影与源极的正投影之间存在第一间隙，上栅极的正投影与所述漏极的正投影之间存在第二间隙，因而上栅极无法独立形成上导电沟道的导通，而只有在下栅极达到开启电压时，才能利用下栅极感应形成的下导电沟道间接完成上导电沟道的导通，从而实现了上下导电沟道的同时导通。附图说明图1是现有技术所提供的一种具备双栅结构的薄膜晶体管的结构示意图。图2是本专利技术一实施例所提供的一种薄膜晶体管的结构示意图。图3是本专利技术另一实施例所提供的一种薄膜晶体管的结构示意图。图4是本专利技术一实施例所提供的一种薄膜晶体管的导电原理示意图。图5是本专利技术一实施例所提供的一种薄膜晶体管的导电原理示意图。图6是本专利技术一实施例所提供的一种薄膜晶体管的导电实验结果图。图7是本专利技术一实施例所提供的一种薄膜晶体管的制备方法流程示意图。附图标记如下：上栅极1、下栅极4、上绝缘层6、下绝缘层7、半导体层5、源极2和漏极3、第一间隙8、第二间隙9、上导电沟道10、下导电沟道11、第一半导体材料高阻区12、第二半导体材料高阻区13、源极孔14、漏极孔15、钝化层16具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。图2是本专利技术一实施例所提供的一种薄膜晶体管的结构示意图。如图2所示，该薄膜晶体管包括：上栅极1、下栅极4、上绝缘层6、下绝缘层7、半导体层5、源极2(source)和漏极3(drain)；其中，下栅极4上方设有下绝缘层7；下绝缘层7上方设有半导体层5；半导体层5分别与源极2和漏极3搭接；半导体层5上方覆盖上绝缘层6；上绝缘层6上方设有上栅极1；其中，在与半导体层5中导电沟道平行的平面上，上栅极1的正投影与源极2的正投影之间存在第一间隙8，上栅极1的正投影与漏极3的正投影之间存在第二间隙9。本领域技术人员可以理解，半导体层5与源极2和漏极3的搭接方式可根据实际结构设计需要而调整，只要能实现半导体层5中导电沟道与源极2和漏极3的导通即可，本专利技术对半导体层5与源极2和漏极3的搭接方式不做限定。在本专利技术一实施例中，如图2所示，上绝缘层6表面包括源极孔14和漏极孔15，半导体层5与源极2和漏极3所采用的搭接方式为：源极2通过上绝缘层6表面的源极孔14与半导体层5表面相搭接，漏极3通过上绝缘层6表面的漏极孔15与半导体层5表面相搭接。由此可见，与现有技术中具备上下双栅结构的薄膜晶体管不同，当采用上述搭接方式时，上栅极1并没有重叠覆盖于源极2和漏极3上方，而是与源极2和漏极3处于同一层。且由于在与半导体层5中导电沟道平行的平面上，上栅极1的正投影分别与源极2的正投影和漏极3的正投影分别存在第一间隙8和第二间隙9，故半导体层5与第一间隙8和第二间隙9对应的区域始终处于高阻状态。因此，即使上栅极1达到了开启电压，且与上栅极1对应的半导体层5感应形成处于低阻状态的上导电沟道，也无法实现上导电沟道与源极2和漏极3之间的导通；而只有在下栅极4达到开启电压时，才能利用下栅极4感应形成的下导电沟道间接完成上导电沟道的导通，从而实现上下导电沟道的同时导通。此外，如图1所示，在现有技术中上栅极1重叠覆盖于源极2和漏极3上方，因而需要为上栅极1的制备单独设计一层钝化层16以进行掩膜刻蚀，这会增加制备成本。而当采用如图2所示的薄膜晶体管结构时，上栅极1与源极2和漏极3处于同一层，无需为上栅极1的制备单独设计一次掩膜刻蚀过程，上栅极1、源极2和漏极3可通过一次刻蚀过程同步形成，从而节约了制备成本。图3所示为本专利技术另一实施例所提供的一种薄膜晶体管的结构示意图。与图2所示的结构不同，在图3所示的薄膜晶体管结构中，半导体层5与源极2和漏极3采用了另一种搭接方式，同样可以实现上下导电沟道的同时导通。具体而言，源极2和漏极3设置在下绝缘层7上方，半导体层5同时与源极2表面、漏极3表面和下绝缘层7表面相搭接。这样当上栅极1和下栅极4都达到了开启电压时，半导体层5中同样可以感应形成相互平行的上下两个导电沟道，并形成上下导电沟道与源极2和漏极3的同时导通。在本专利技术一实施例中，半导体层5的厚度通常较薄，这是为了避免源极2/漏极3的电流击穿半导体层5达到导电沟道时的寄生电阻过大。然而，由于导电沟道在导通状态下的深度在3nm～15nm左右，因此为了保证半导体层5中上下导电沟道同时开启且互不影响，可将半导体层5的厚度设置在10nm至200nm之间。在一实施例中，半导体层5的厚度可以具体设定为30nm，此厚度既可以保证在半本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，其特征在于，包括：上栅极(1)、下栅极(4)、上绝缘层(6)、下绝缘层(7)、半导体层(5)、源极(2)和漏极(3)；其中，所述下栅极(4)上方设有所述下绝缘层(7)；所述下绝缘层(7)上方设有所述半导体层(5)；所述半导体层(5)分别与所述源极(2)和漏极(3)搭接；所述半导体层(5)上方覆盖有所述上绝缘层(6)；所述上绝缘层(6)上方设有上栅极(1)；其中，在与所述半导体层(5)中导电沟道平行的平面上，所述上栅极(1)的正投影与所述源极(2)的正投影存在第一间隙(8)，所述上栅极(1)的正投影与所述漏极(3)的正投影之间存在第二间隙(9)。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管，其特征在于，包括：上栅极(1)、下栅极(4)、上绝缘层(6)、下绝缘层(7)、半导体层(5)、源极(2)和漏极(3)；其中，所述下栅极(4)上方设有所述下绝缘层(7)；所述下绝缘层(7)上方设有所述半导体层(5)；所述半导体层(5)分别与所述源极(2)和漏极(3)搭接；所述半导体层(5)上方覆盖有所述上绝缘层(6)；所述上绝缘层(6)上方设有上栅极(1)；其中，在与所述半导体层(5)中导电沟道平行的平面上，所述上栅极(1)的正投影与所述源极(2)的正投影存在第一间隙(8)，所述上栅极(1)的正投影与所述漏极(3)的正投影之间存在第二间隙(9)。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述上绝缘层(6)表面包括源极孔(14)和漏极孔(15)；所述半导体层(5)分别与所述源极(2)和漏极(3)搭接，包括：所述源极(2)通过所述源极孔(14)与所述半导体层(5)表面相搭接，所述漏极(3)通过所述漏极孔(15)与所述半导体层(5)表面相搭接。3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述半导体层(5)分别与所述源极(2)和漏极(3)搭接，包括：所述源极(2)和漏极(3)设置在所述下绝缘层(7)上方，所述半导体层(5)同时与所述源极(2)表面、漏极(3)表面和下绝缘层(7)表面相搭接。4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，使用时，所述上栅极(1)的电压保持高于上栅极(1)的开启电压。5.根据权利要求1所述的薄膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：单奇，黄秀颀，蔡世星，张小宝，郭瑞，林立，高孝裕，
申请(专利权)人：昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司，昆山国显光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32