肖特基势垒薄膜晶体管及其制造方法技术

装置和方法描述了一种肖特基势垒薄膜晶体管(SBTFT)200A。所述SBTFT 200A包括栅极触点(110)、栅极绝缘体层(120)、肖特基源极触点(150)以及与所述源极触点(150)接触的传导氧化物漏极触点(140)。还描述了一种反相器、一种逻辑门、一种集成电路、一种模拟电路、一种用于例如液晶显示器LCD或有机发光二极管显示器OLED的显示器的像素或者一种例如LCD或OLED的显示器，所述反相器、所述逻辑门、所述集成电路、所述模拟电路、用于所述显示器的所述像素或者所述显示器包括这种肖特基势垒薄膜晶体管SBTFT。还描述了一种提供这种肖特基势垒薄膜晶体管的方法。膜晶体管的方法。膜晶体管的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】肖特基势垒薄膜晶体管及其制造方法


[0001]本专利技术涉及肖特基势垒薄膜晶体管。特别地，本专利技术涉及包括在传导氧化物沟道上的肖特基源极触点的肖特基势垒薄膜晶体管并且涉及在这种肖特基势垒薄膜晶体管的传导氧化物沟道上形成肖特基源极触点的方法。

技术介绍

[0002]一般，薄膜晶体管(TFT)包括堆叠，该堆叠包括栅极绝缘体层、覆盖在栅极绝缘体层上面的半导体沟道以及源极触点、漏极触点和栅极触点。源极触点、栅极触点和漏极触点互相间隔。源极触点和漏极触点接触半导体沟道，而栅极触点经由栅极绝缘体电容耦合到半导体沟道。
[0003]氧化物半导体，特别是铟镓锌氧化物(IGZO)，现在已经达到薄膜电子应用所需的成熟度。然而，标准氧化物半导体TFT例如在显示器中的应用受其相对低的输出阻抗、短沟道效应和负偏置光照温度应力(NBITS)的限制。
[0004]一般，肖特基势垒薄膜晶体管(SBTFT)(也被称为源极门控晶体管SGT或肖特基源极晶体管SST)包括堆叠，该堆叠包括栅极绝缘体层、覆盖在栅极绝缘体层上面的半导体沟道、覆盖在半导体沟道的至少一部分上面的源极触点、漏极触点以及栅极触点。源极触点、栅极触点和漏极触点互相间隔。源极触点跨半导体沟道的源极区延伸，从而在源极触点与半导体沟道的源极区之间限定肖特基势垒。栅极触点控制在源极区被耗尽时载流子从源极触点跨势垒到半导体沟道的源极区的传输。
[0005]尽管对于诸如用于显示器的显示器像素的驱动器的应用，SBTFT相比TFT来说可提供更稳定的电流，但是驱动单元(包括TFT和电容器)的大小具有受限的显示器像素开口率和/或显示器分辨率。
[0006]因此，需要改善例如用于显示器的显示器像素的氧化物半导体TFT。

技术实现思路

[0007]除其他外，本专利技术的一个目的是提供一种肖特基势垒薄膜晶体管，该肖特基势垒薄膜晶体管包括在传导氧化物沟道上的肖特基源极触点，该肖特基势垒薄膜晶体管至少部分地消除或减轻现有技术的缺点的至少一些，无论这些缺点是否在本文中或其他地方被标识出。例如，本专利技术的实施方案的目的是提供一种肖特基势垒薄膜晶体管，该肖特基势垒薄膜晶体管包括在传导氧化物沟道上的肖特基源极触点用于显示器像素，所述显示器像素具有改善的开口率和/或提供改善的显示器分辨率。例如，本专利技术的实施方案的目的是提供一种在传导氧化物沟道上形成肖特基源极触点用于显示器像素的方法，所述显示器像素具有改善的开口率和/或提供改善的显示器分辨率。
[0008]根据第一方面，提供了一种肖特基势垒薄膜晶体管SBTFT，该SBTFT包括在氧化物半导体沟道上的肖特基源极触点，该SBTFT具有至少500的固有增益。
[0009]根据第二方面，提供了一种反相器、一种逻辑门、一种集成电路、一种模拟电路或
者一种显示器，该反相器、该逻辑门、该集成电路、该模拟电路或者该显示器包括根据第一方面的肖特基势垒薄膜晶体管。
[0010]根据第三方面，提供了一种在氧化物半导体沟道上形成肖特基源极触点用于肖特基势垒薄膜晶体管SBTFT的方法，该方法包括：
[0011]在包含氧的气氛中将源极触点沉积在氧化物半导体沟道上。
[0012]根据第四方面，提供了一种肖特基势垒薄膜晶体管SBTFT，该SBTFT包括栅极触点、栅极绝缘体层、肖特基源极触点以及与肖特基源极触点接触的传导氧化物漏极触点。
[0013]根据第五方面，提供了一种反相器、一种逻辑门、一种集成电路、一种模拟电路、一种用于例如液晶显示器LCD或有机发光二极管显示器OLED的显示器的像素或者一种例如LCD或OLED的显示器，该反相器、该逻辑门、该集成电路、该模拟电路、用于该显示器的该像素或者该显示器包括根据第一方面的肖特基势垒薄膜晶体管SBTFT。
[0014]根据第六方面，提供了一种提供根据第一方面的肖特基势垒薄膜晶体管SBTFT的方法，该方法包括：
[0015]将所述肖特基源极触点沉积在所述传导氧化物漏极触点上。
[0016]根据本专利技术，提供了一种如在所附权利要求中所述的肖特基势垒薄膜晶体管。还提供了一种反相器、一种逻辑门、一种集成电路、一种模拟电路、一种用于例如液晶显示器LCD或有机发光二极管显示器OLED的显示器的像素或者一种例如LCD或OLED的显示器，该反相器、该逻辑门、该集成电路、该模拟电路、用于该显示器的该像素或者该显示器包括这种肖特基势垒薄膜晶体管。还提供了一种提供这种肖特基势垒薄膜晶体管的方法。本专利技术的其他特征将从从属权利要求以及以下描述明显。
[0017]包括在氧化物半导体沟道上的肖特基源极触点的SBTFT
[0018]根据第一方面，提供了一种肖特基势垒薄膜晶体管SBTFT，该SBTFT包括在氧化物半导体沟道上的肖特基源极触点，该SBTFT具有至少500的固有增益。
[0019]这样，由于SBTFT具有至少500的相对高的固有增益，因此SBTFT例如适用于反相器中，以及例如适用于大面积显示器、逻辑门和模拟电路中。此外，SBTFT可具有改善的短沟道效应和/或改善的负偏置光照温度应力，如下文更详细地描述的。
[0020]晶体管是塑造现代世界的最新技术革命的基石。为了推动进一步发展，必须要设计出新晶体管以满足行业需要。一种非常规的晶体管设计将薄膜晶体管(TFT)与电子器件的另一个基本部件、即肖特基二极管组合在一起。所得的肖特基势垒薄膜晶体管(SBTFT)的优点包括高固有增益、低电压饱和、对沟道长度和半导体质量的不敏感以及改善的稳定性。
[0021]在文献中，具有共同的设计和特性的SBTFT被赋予了各种名称，诸如肖特基势垒薄膜晶体管、源极门控晶体管和隧穿接触晶体管。在这些不同名称下，继续提出装置操作的冲突理论。例如，电流的栅极依赖性已经不同地归因于源极势垒高度的降低、隧穿电流的增大以及有效源极长度的调制。也有关于使用肖特基漏极触点的效果的不同权利要求。类似地，通过源极对半导体的二极管反向电流饱和、隧穿和耗尽全都已经作为电流饱和的原因被提出。
[0022]与肖特基势垒薄膜晶体管的发展并行地，氧化物半导体装置的突破打开了微电子学的新纪元，特别是对于大面积、柔性和透明应用而言。氧化物半导体的宽带隙(典型地为＞3eV)允许高光学透明性，而室温可处理性提供与柔性衬底的可相容性。尽管氧化物半导
体，特别是铟镓锌氧化物(IGZO)，已经接近成熟，但是要大规模采用仍存在大的障碍。其中最重要的障碍是负偏置光照温度应力(NBITS)。当IGZO TFT保持在负栅极偏置、升高的温度，并且受近带隙能量光子照射时，导通电压就会出现负偏移。迄今为止，对NBITS的敏感性是延误在显示器行业中广泛地采用IGZO作为多晶硅和非晶硅的替代的主要因素。
[0023]同样地重要的是装置缩放的问题。为了维持电子电路的改善，必须增大晶体管的密度；因此，必须减小晶体管的大小。将在源极触点与漏极触点之间的沟道的长度减小到低于一定值将使晶体管特性退化。特别地，减小通/断比和增益排除了在显示器中使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种肖特基势垒薄膜晶体管SBTFT，所述SBTFT包括栅极触点(110)、栅极绝缘体层(120)、肖特基源极触点(150)以及与所述源极触点(150)接触的传导氧化物漏极触点(140)。2.根据权利要求1所述的SBTFT，其中所述栅极绝缘体层(120)被布置为使所述栅极(110)与所述源极触点(150)和/或所述漏极触点(140)绝缘。3.根据任一前述权利要求所述的SBTFT，其中所述漏极触点(140)包括透明传导氧化物漏极触点(140)。4.根据权利要求3所述的SBTFT，其中所述漏极触点(140)包含铟锡氧化物ITO(也称为锡掺杂的氧化铟)、铟锌氧化物IZO(也称为铟掺杂的氧化锌)、铝锌氧化物AZO(也称为铝掺杂的氧化锌)、镓锌氧化物GZO(也称为镓掺杂的氧化锌)、CdSnO4、CuAlO2、铟掺杂的氧化镉、锡酸钡、钒酸锶、钒酸钙和/或它们的混合物和/或由以上项形成。5.根据任一前述权利要求所述的SBTFT，其中在使用中，所述肖特基源极触点(150)的有效势垒高度基本上独立于所述SBTFT的漏极电压V
D
。6.根据任一前述权利要求所述的SBTFT，其中所述肖特基源极触点包含具有至少4.5eV、优选地至少5eV的功函数的材料和/或由其形成，所述材料例如金属、合金、非金属。7.根据权利要求6所述的SBTFT，其中所述肖特基源极触点包含铂和/或由其形成。8.根据任一前述权利要求所述的SBTFT，其中在零偏置下所述漏极触点的导带最小值的最大电势在所述肖特基源极触点与所述漏极触点之间的界面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋爱民，张嘉炜，J，
申请(专利权)人：曼彻斯特大学，
类型：发明
国别省市：