氧化锌基非晶氧化物半导体薄膜晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化锌基非晶氧化物半导体薄膜晶体管及其制造方法。该晶体管包括衬底、栅极、栅绝缘层、有源层、源极和漏极；栅极于衬底上形成，栅绝缘层覆盖栅极和衬底，有源层于栅绝缘层上形成，与栅极对应，源极和漏极分别覆盖有源层的两端；有源层为掺X和Y的氧化锌基非晶氧化物半导体，随着与栅绝缘层距离的增大，X的含量逐渐降低，Y的含量逐渐升高，其中，X为Cd、In、Sn、Sb、Ti、Pb和As中的一种，Y为Ga、Al、Hf、Ge、Ca和Cu中的一种。本发明专利技术能有效提高器件的迁移率和工作电流，减小器件的阈值电压漂移，降低器件受工艺、光照及外界气体的影响，并提高器件的机械稳定性。

Zinc Oxide based amorphous oxide semiconductor thin film transistor and method for manufacturing the same

The invention discloses a Zinc Oxide based amorphous oxide semiconductor thin film transistor and a manufacturing method thereof. The transistor comprises a substrate, a gate electrode, a gate insulating layer, an active layer, a source electrode and a drain electrode; a gate is formed on a substrate, a gate insulating layer covering the gate and the substrate, an active layer on the grid insulation layer is formed, and the corresponding gate, source and drain electrodes are covered at both ends of the active layer; Zinc Oxide based amorphous oxide semiconductor active layer is doped with X and Y, and the gate insulating layer increases with the distance, the content of X gradually decreased, Y content increased gradually, among them, X is Cd, In, Sn, Sb, Ti, Pb and As, Y is Ga, Al, Hf, Ge, Ca and Cu. The invention can effectively improve the mobility and the operating current of the device, reduce the threshold voltage shift of the device, reduce the influence of the device, the process, the illumination and the external gas, and improve the mechanical stability of the device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于平板显示驱动
，更具体地，涉及一种氧化锌基非晶氧化物半导体薄膜晶体管及其制造方法。
技术介绍
随着平板显示技术的发展，传统的硅基薄膜晶体管已经无法满足显示器的驱动要求。为此，人们提出了利用非晶金属氧化物作为有源层的薄膜晶体管，其具有透明、迁移率高、均一性好等优点。由于单有源层结构的非晶金属氧化物薄膜晶体管难以兼顾高迁移率和高电学稳定性，为了改善其电学性能，有研究人员提出了双层有源层结构。例如，使用铟锡氧化物/铟镓锌氧化物（ITO/IGZO）双层有源层结构，得到了迁移率为104cm2/V·S，阈值电压为0.5V，亚阈值摆幅为0.25V/decade的器件；MichaelA.Marrs等人采用铟锌氧化物/铟镓锌氧化物（IZO/IGZO）双层有源层结构，使载流子迁移率相对于IGZO单层结构从1.2cm2/V·S提高到了18cm2/V·S。尽管如此，双层有源层结构存在如下问题：（1）晶格、带宽的不匹配导致双层有源层的界面附近存在大量的缺陷态，器件在光照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化锌基非晶氧化物半导体薄膜晶体管，其特征在于，包括衬底、栅极、栅绝缘层、有源层、源极和漏极；所述栅极于所述衬底上形成，所述栅绝缘层覆盖所述栅极和所述衬底，所述有源层于所述栅绝缘层上形成，与所述栅极对应，所述源极和漏极分别覆盖所述有源层的两端；所述有源层为掺X和Y的氧化锌基非晶氧化物半导体，随着与所述栅绝缘层距离的增大，X的含量逐渐降低，Y的含量逐渐升高，其中，X为Cd、In、Sn、Sb、Ti、Pb和As中的一种，Y为Ga、Al、Hf、Ge、Ca和Cu中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种氧化锌基非晶氧化物半导体薄膜晶体管，其特征在于，包括衬
底、栅极、栅绝缘层、有源层、源极和漏极；
所述栅极于所述衬底上形成，所述栅绝缘层覆盖所述栅极和所述衬底，
所述有源层于所述栅绝缘层上形成，与所述栅极对应，所述源极和漏极分
别覆盖所述有源层的两端；
所述有源层为掺X和Y的氧化锌基非晶氧化物半导体，随着与所述栅
绝缘层距离的增大，X的含量逐渐降低，Y的含量逐渐升高，其中，X为
Cd、In、Sn、Sb、Ti、Pb和As中的一种，Y为Ga、Al、Hf、Ge、Ca和
Cu中的一种。
2.如权利要求1所述的氧化锌基非晶氧化物半导体薄膜晶体管，其特
征在于，所述有源层的厚度为20～100nm。
3.如权利要求1或2所述的氧化锌基非晶氧化物半导体薄膜晶体管，
其特征在于，所述有源层通过如下方法制备：在Ar气环境下同时磁控溅射
含X的氧化锌基靶材和含Y的氧化锌基靶材，施加在含X的氧化锌基靶材
上的溅射功率由开始时的30～400W逐渐下降至完成时的0W，施加在含Y
的氧化锌基靶材上的溅射功率由开始时的0W逐渐上升至完成时的
30～400W，衬底转速为5～20rpm。
4.如权利要求3所述的氧化锌基非晶氧化物半导体薄膜晶体管，其特
征在于，X为In，所述含X的氧化锌基靶材为铟锌摩尔比为9:1～81的铟锌
氧化物靶材，Y为Ga，所述含Y的氧化锌基靶材为镓锌摩尔比为9:1～81
的镓锌氧化物靶材。
5.一种氧化锌基非晶氧化物半导体薄膜晶体管的制造方法，其特征在
于，包括如下步骤：
（...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹盛，李小月，徐东，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42