薄膜晶体管及其形成方法技术

一种薄膜晶体管及其形成方法，其中薄膜晶体管的形成方法包括：提供基底，所述基底表面具有沟道层，所述沟道层一侧的基底表面具有源极层，所述源极层与沟道层相连接，与所述一侧相对的另一侧基底表面具有漏极层，所述漏极层与沟道层相连接，且所述沟道层的顶部表面低于源极层的顶部表面、以及漏极层的顶部表面；形成覆盖于所述沟道层表面、高于沟道层顶部表面的源极层侧壁表面、以及高于沟道层顶部表面的漏极层侧壁表面的栅极；刻蚀去除所述高于沟道层顶部表面的漏极层侧壁上的栅极，在栅极与漏极层之间形成空隙。本发明专利技术改善了薄膜晶体管的漏电流以及翘曲效应，优化了薄膜晶体管的电学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制作领域技术，特别涉及一种薄膜晶体管及其形成方法。
技术介绍
目前，世界已进入“信息革命”时代，显示技术即显示器件在信息技术的发展过程中占据了十分重要的地位，电视、电脑、移动电话等可携式设备以及各类仪器仪表上的显示屏为日常生活和工作提供着大量的信息。随着技术的突破以及市场需求的急剧增长，使得以液晶显示(LiquidCrystalDisplay，简称LCD)为代表的平板显示技术迅速崛起，促进了薄膜晶体管(Thin-FilmTransistor，简称TFT)的发展。通常的，薄膜晶体管至少具有栅极、源极、漏极以及沟道层等构成，可通过控制栅极的电压来改变沟道层的导电特性，以使源极与漏极之间形成导通(开)或绝缘(关)的状态。根据沟道层材料的不同，薄膜晶体管可分为有机薄膜晶体管和无机薄膜晶体管，以硅基材料为主的无机薄膜晶体管主要分为非晶硅、多晶硅或纳米硅薄膜晶体管。然而，现有技术形成的薄膜晶体管的电学性能有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种薄膜晶体管及其形成方法，改善薄膜晶体管漏电流以及翘曲效应，优化薄膜晶体管的电学性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种薄膜晶体管的形成方法，包括：提供基底，所述基底表面具有沟道层，所述沟道层一侧的基底表面具有源极层，所述源极层与沟道层相连接，与所述一侧相对的另一侧基底表面具有漏极层，所述漏极层与沟道层相连接，且所述沟道层的顶部表面低于源极层的顶部表面、以及漏极层的顶部表面；形成覆盖于所述沟道层表面、高于沟道层顶部的源极层侧壁表面、以及高于沟道层顶部的漏极层侧壁表面的栅极；刻蚀去除所述高于沟道层顶部的漏极层侧壁表面的栅极，在栅极与漏极层之间形成空隙。可选的，所述栅极的材料为Al；采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除所述高于沟道层顶部的漏极层侧壁表面的栅极；湿法刻蚀工艺的刻蚀液体为碳酸氢钠溶液。可选的，所述碳酸氢钠溶液中，碳酸氢钠与去离子水的质量百分比为2％至20％，碳酸氢钠溶液温度为零下25摄氏度至100摄氏度。可选的，所述沟道层具有纳米结构；所述沟道层包括一条或多条硅纳米线。可选的，所述硅纳米线的材料为非晶硅或多晶硅。可选的，形成所述沟道层的工艺步骤包括：所述基底包括依次排列的第一区域、第二区域和第三区域，且第二区域分别与第一区域和第三区相邻接，形成横跨第二区域部分基底表面的牺牲层；形成覆盖于所述牺牲层表面以及基底表面的半导体层，且位于第一区域和第三区域基底表面的半导体层顶部表面、高于牺牲层顶部表面；回刻蚀去除位于第二区域牺牲层顶部表面、以及第二区域部分基底表面的半导体层，形成覆盖于第二区域牺牲层侧壁表面的沟道层，且所述沟道层顶部表面低于位于第一区域和第三区域的半导体层顶部表面；去除所述位于第二区域基底表面的牺牲层。可选的，形成所述牺牲层的工艺步骤包括：采用低压化学气相沉积工艺，形成覆盖于所述基底表面的牺牲膜；刻蚀去除部分基底表面的牺牲膜，形成横跨第二区域部分基底表面的牺牲层。可选的，所述牺牲层的材料为氧化硅或无定形碳；所述半导体层的材料为非晶硅或多晶硅；所述沟道层的材料为非晶硅或多晶硅；所述牺牲层的厚度为50纳米至150纳米；所述沟道层的厚度为50纳米至150纳米。可选的，采用低压化学气相沉积工艺形成所述半导体层，低压化学气相沉积工艺的工艺参数为：反应气体包括硅源气体，其中，硅源气体为SiH4或Si2H6，反应腔室温度为500摄氏度至700摄氏度，反应腔室压强为200毫托至2托。可选的，所述半导体层的材料为非晶硅时，在去除所述牺牲层之后，对所述沟道层进行固相结晶退火处理；固相结晶退火处理之后，沟道层的材料为多晶硅。可选的，所述固相结晶退火处理的工艺参数为：在N2、Ar或He氛围下进行，退火温度为500摄氏度至650摄氏度，退火时长为6小时至24小时。可选的，在形成所述沟道层之前，还包括步骤：对第一区域的半导体层进行掺杂，在第一区域基底表面形成源极层，所述源极层的底部表面低于沟道层的顶部表面；对第三区域的半导体层进行掺杂，在第三区域基底表面形成漏极层，所述漏极层的底部表面低于沟道层的顶部表面。可选的，在形成所述沟道层之后，还包括步骤：对第一区域的半导体层进行掺杂，在第一区域基底表面形成源极层，所述源极层的底部表面低于沟道层的顶部表面；对第三区域的半导体层进行掺杂，在第三区域基底表面形成漏极层，所述漏极层的底部表面低于沟道层的顶部表面。可选的，所述牺牲层还覆盖于第一区域和第三区域的部分基底表面。可选的，在形成所述栅极之前，在沟道层表面、高于沟道层顶部表面的源极层侧壁表面、以及高于沟道层顶部表面的漏极层侧壁表面的栅介质层；在形成所述栅极之后形成所述空隙之前，在所述栅极顶部表面形成阻挡层。可选的，所述栅介质层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或高k介质材料。本专利技术还提供一种薄膜晶体管，包括：基底，位于基底表面的沟道层，所述沟道层一侧的基底表面具有源极层，所述源极层与沟道层相连接，与所述一侧相对的另一侧的基底表面具有漏极层，所述漏极层与沟道层相连接，且所述沟道层的顶部表面低于源极层的顶部表面、以及漏极层的顶部表面；覆盖于所述沟道层表面、以及高于沟道层顶部表面的源极层侧壁表面的栅极，高于沟道层顶部的漏极层与栅极之间具有空隙。可选的，所述沟道层具有纳米结构；所述沟道层包括一条或多条硅纳米线。可选的，所述硅纳米线的材料为多晶硅或非晶硅。可选的，所述沟道层的厚度为50纳米至150纳米。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的薄膜晶体管的形成方法的技术方案中，提供基底，所述基底表面具有沟道层，所述沟道层一侧的基底表面具有与沟道层相连接的源极层，与所述一侧相对的另一侧基底表面具有与沟道层相连接的漏极层，且沟道层的顶部表面低于源极层的顶部表面、以及漏极层的顶部表面；形成覆盖于所述沟道层表面、高于沟道层顶部的源极层侧壁表面、以及高于沟道层顶部的漏极层侧壁表面的栅极；刻蚀去除所述高于沟道层顶部的漏极层侧壁表面的栅极，在栅极与漏极层之间形成空隙。所述空隙的相对介电常数接近于真空的相对介电常数，因此可以认为栅极与漏极层之间具有真空侧墙，栅极与漏极层之间的相对介电常数很小，能够减小栅极与漏极层之间的寄生电容，从而缓解关态漏电流(off-stateleakagecurrent)和翘曲效应(kinkeffect)。同时，本专利技术仅刻蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底表面具有沟道层，所述沟道层一侧的基底表面具有源极层，所述源极层与沟道层相连接，与所述一侧相对的另一侧基底表面具有漏极层，所述漏极层与沟道层相连接，且所述沟道层的顶部表面低于源极层的顶部表面、以及漏极层的顶部表面；形成覆盖于所述沟道层表面、高于沟道层顶部的源极层侧壁表面、以及高于沟道层顶部的漏极层侧壁表面的栅极；刻蚀去除所述高于沟道层顶部的漏极层侧壁表面的栅极，在栅极与漏极层之间形成空隙。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管的形成方法，其特征在于，包括：
提供基底，所述基底表面具有沟道层，所述沟道层一侧的基底表面具有
源极层，所述源极层与沟道层相连接，与所述一侧相对的另一侧基底表面具
有漏极层，所述漏极层与沟道层相连接，且所述沟道层的顶部表面低于源极
层的顶部表面、以及漏极层的顶部表面；
形成覆盖于所述沟道层表面、高于沟道层顶部的源极层侧壁表面、以及
高于沟道层顶部的漏极层侧壁表面的栅极；
刻蚀去除所述高于沟道层顶部的漏极层侧壁表面的栅极，在栅极与漏极
层之间形成空隙。
2.如权利要求1所述薄膜晶体管的形成方法，其特征在于，所述栅极的材料
为Al；采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除所述高于沟道层顶部的漏极层侧壁表面
的栅极；湿法刻蚀工艺的刻蚀液体为碳酸氢钠溶液。
3.如权利要求2所述薄膜晶体管的形成方法，其特征在于，所述碳酸氢钠溶
液中，碳酸氢钠与去离子水的质量百分比为2％至20％，碳酸氢钠溶液温
度为零下25摄氏度至100摄氏度。
4.如权利要求1所述薄膜晶体管的形成方法，其特征在于，所述沟道层具有
纳米结构；所述沟道层包括一条或多条硅纳米线。
5.如权利要求4所述薄膜晶体管的形成方法，其特征在于，所述硅纳米线的
材料为非晶硅或多晶硅。
6.如权利要求1所述薄膜晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述沟道层
的工艺步骤包括：所述基底包括依次排列的第一区域、第二区域和第三区
域，且第二区域分别与第一区域和第三区相邻接，形成横跨第二区域部分
基底表面的牺牲层；形成覆盖于所述牺牲层表面以及基底表面的半导体层，
且位于第一区域和第三区域基底表面的半导体层顶部表面、高于牺牲层顶
部表面；回刻蚀去除位于第二区域牺牲层顶部表面、以及第二区域部分基
底表面的半导体层，形成覆盖于第二区域牺牲层侧壁表面的沟道层，且所
述沟道层顶部表面低于位于第一区域和第三区域的半导体层顶部表面；去
除所述位于第二区域基底表面的牺牲层。
7.如权利要求6所述薄膜晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述牺牲层
的工艺步骤包括：采用低压化学气相沉积工艺，形成覆盖于所述基底表面
的牺牲膜；刻蚀去除部分基底表面的牺牲膜，形成横跨第二区域部分基底
表面的牺牲层。
8.如权利要求6所述薄膜晶体管的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材
料为氧化硅或无定形碳；所述半导体层的材料为非晶硅或多晶硅；所述沟
道层的材料为非晶硅或多晶硅；所述牺牲层的厚度为50纳米至150纳米；
所述沟道层的厚度为50纳米至150纳米。
9.如权利要求8所述薄膜晶体管的形成方法，其特征在于，采用低压化学气
相沉积工艺形成所述半导体层，低压化学气相沉积工艺的工艺参数为：反
应气体包括硅源气体，其中，硅源气体为Si...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31