一种高性能薄膜晶体管及其用途制造技术

本发明专利技术公开了一种氧化物半导体薄膜晶体管及其用途，该薄膜晶体管其底部是衬底，衬底上设置一栅极，栅极的四周有一绝缘层包覆隔绝，绝缘层之上是有源层，有源层之上是富铟层；该薄膜晶体管的最外层是钝化层，钝化层与富铟层、有源层、绝缘层、衬底围成的区域分别是源电极和漏电极；在本发明专利技术的薄膜晶体管中，富铟层提高了载流子浓度和加速载流子的传输，从而提高迁移率；所述的源电极和漏电极含有铜，含铜电极具有低的电阻率，能够有效降低阻抗延迟。本发明专利技术的薄膜晶体管使用真空法制备，制备方法简单，有利于大规模生产。所制得的薄膜晶体管同时具有高迁移率、高稳定性和低电阻率源/漏电极的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能薄膜晶体管及其用途
本专利技术属于半导体领域，具体涉及一种氧化物半导体薄膜晶体管及其用途。
技术介绍
近年来，氧化物薄膜晶体管因为其高迁移率，均匀性好，低温制备的特点，得到了广泛的应用。由于面板朝着大尺寸、高分辨率和高分辨率方向发展，对薄膜晶体管(ThinFilmTransistors，TFT)的性能提出了更高的要求。显示器件需要更低的阻抗延迟以满足大尺寸、高刷新率和高分辨率的需求，高导布线正是获得器件低阻抗延迟的最直接方法，因此使用电阻率较低的铜(1.68×10-7Ω·m)来取代传统的铝(2.7×10-7Ω·m)作为电极材料成为必然。以往的研究表明，铜的扩散会导致电阻增加和器件性能劣化。因此，发展同时具有低电阻电极和高迁移率的薄膜晶体管是急需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺点和不足，本专利技术的首要目的在于提供一种高迁移率的具有低电阻电极的薄膜晶体管。本专利技术的另一目的在于提供上述薄膜晶体管的用途。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种薄膜晶体管，其底部是衬底，衬底上设置一栅极，栅极的四周有一绝缘层包覆隔绝，绝缘层之上是有源层，有源层之上是富铟层；该薄膜晶体管的最外层是钝化层，钝化层与富铟层、有源层、绝缘层、衬底围成的区域分别是源电极和漏电极；在本专利技术的薄膜晶体管中，富铟层提高了载流子浓度和加速载流子的传输，从而提高迁移率；所述的源电极和漏电极含有铜，含铜电极具有低的电阻率，能够有效降低阻抗延迟；优选地，所述的源电极和漏电极为纯铜制成；所述源电极和漏电极的沟道宽度为0.1-1000μm，长度为0.1-1000μm；所述的衬底是玻璃、石英、单晶硅、蓝宝石或塑料；所述的栅极是铝合金薄膜，多晶硅，铜、钼、铬或其合金；所述栅极的厚度为50-10000nm；所述绝缘层的厚度为2-1000nm；所述的有源层为具有半导体特性的氧化物薄膜，优选为含有铟的氧化物薄膜，特别优选为铟镓锌氧化物薄膜；所述有源层的厚度为5-200nm；所述富铟层的厚度为1-20nm；所述的绝缘层和钝化层是氧化铝、氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化锆或氧化钛。本专利技术的薄膜晶体管可作为大尺寸、高分辨率、高刷新率的高性能显示器件的像素开关，由于其具有的高迁移率和低电阻率特性，能够有效降低阵列的阻抗延迟，同时可以在低驱动电压下工作，降低工作能耗，具有环保节能的优势。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：本专利技术的薄膜晶体管使用真空法制备，制备方法简单，有利于大规模生产。所制得的薄膜晶体管同时具有高迁移率、高稳定性和低电阻率源/漏电极的优点。附图说明图1是本专利技术薄膜晶体管的纵向切面图；图2是本专利技术薄膜晶体管的高分辨率透射电镜截面图；其中，01-衬底，02-栅极，03-绝缘层，04-有源层，05-源电极和漏电极，06-钝化层，07-富铟层。图3是本专利技术薄膜晶体管的输出特性曲线。图4是本专利技术薄膜晶体管的转移特性曲线。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一种薄膜晶体管，其纵向切面图如图1所示，其底部是衬底01，衬底01上设置一栅极02，栅极02的四周有一绝缘层03包覆隔绝，绝缘层03之上是有源层04，有源层04之上是富铟层07；该薄膜晶体管的最外层是钝化层06，钝化层06与富铟层07、有源层04、绝缘层03、衬底01围成的部分分别是源电极和漏电极05。本实施例的薄膜晶体管通过如下步骤制备：(1)在玻璃基底上直流溅射并湿法刻蚀沉积300nm的铝合金薄膜做为底栅极，并湿法刻蚀使之图形化；(2)使用化学阳极氧化的方法形成一层200nm的氧化铝栅极绝缘层；(3)在室温下通过射频磁控溅射25nm的铟镓锌氧化物薄膜作为有源层，通过金属掩模版使之图形化；然后在450℃空气气氛中退火60分钟；(4)使用直流溅射制备纯铜源电极和漏电极，通过金属掩模版使之图形化，沟道宽度为625μm,长度为560μm；(5)使用射频磁控溅射沉积一层氧化铝钝化层，在氧化铝和铟镓锌氧化物薄膜之间形成一层5nm厚的富铟层，在300℃氩气气氛中退火60分钟，制得薄膜晶体管。本实施例的有源层含有In2O3，在钝化层的溅射过程中，各种能量粒子如Al2O3、Ar等会轰击有源层表面，打断In-O键，在有源层表面形成一层富铟层，如图2所示，极大的促进了电子的传输，迁移率提高。本实例所得的薄膜晶体管的输出特性曲线和转移特性曲线分别如图3和图4所示。根据图3和图4的结果计算出迁移率为152.3cm2/Vs；纯Cu薄膜电阻率为2×10-8Ω·m，可作为低电阻率电极。综上所述，本专利技术的薄膜晶体管，采用射频磁控溅射方法沉积钝化层，极大的提高了器件迁移率，同时钝化层能够保护有源层不受到空气中水氧的影响，提高了器件稳定性。上述实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，特征在于：其底部是衬底，衬底上设置一栅极，栅极的四周有一绝缘层包覆隔绝，绝缘层之上是有源层，有源层之上是富铟层；该薄膜晶体管的最外层是钝化层，钝化层与富铟层、有源层、绝缘层、衬底围成的区域分别是源电极和漏电极；所述的源电极和漏电极含有铜。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管，特征在于：其底部是衬底，衬底上设置一栅极，栅极的四周有一绝缘层包覆隔绝，绝缘层之上是有源层，有源层之上是富铟层；该薄膜晶体管的最外层是钝化层，钝化层与富铟层、有源层、绝缘层、衬底围成的区域分别是源电极和漏电极；所述的源电极和漏电极含有铜。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于：所述的源电极和漏电极为纯铜制成。3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于：所述的衬底是玻璃、石英、单晶硅、蓝宝石或塑料。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：宁洪龙，胡诗犇，姚日晖，卢宽宽，刘贤哲，郑泽科，章红科，徐苗，王磊，彭俊彪，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44