薄膜晶体管及其制备方法技术

一种薄膜晶体管及其制备方法，涉及半导体技术领域。该薄膜晶体管的制备方法包括：提供半导体器件，半导体器件包括衬底、依次形成于衬底上的栅极、绝缘层和有源层，以及间隔形成于有源层上的源极和漏极；在半导体器件上形成厚度大于或等于5nm的钝化层；其中，钝化层的材料为氧化锌硅，硅含量大于或等于19wt％；对形成钝化层的器件进行后退火处理。该薄膜晶体管的制备方法能够在不牺牲迁移率的情况下，提高薄膜晶体管的稳定性。薄膜晶体管的稳定性。薄膜晶体管的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
薄膜晶体管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体而言，涉及一种薄膜晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]非晶态氧化物半导体(Amorphous Oxide Semiconductors，AOS)，例如铟镓锌氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)，由于其具有高迁移率、大面积均匀性、低温加工性以及光学透明性等特性，目前广泛用作平板显示器的薄膜晶体管的沟道材料。
[0003]基于AOS的像素驱动设备已经商业化，目前主要用于小型显示器。然而，下一代显示技术也需要薄膜晶体管的迁移率大于10cm2/(V
·
s)，特别地，在主要使用有机发光二极管或量子点等超高视觉技术的新一代高端显示领域中，需要薄膜晶体管迁移率大于40cm2/(V
·
s)。然而，因非晶态氧化物半导体的费米能级易受外界(如水、氧、光刻胶等)杂质的电荷传递而改变，所以非晶态氧化物半导体材料制成的沟道层对外部引入的杂质和缺陷尤为敏感。对于高迁移率氧化物半导体而言，由于导带底通常低于低迁移率氧化物半导体，因此，高迁移率氧化物半导体的掺杂能力更强，其表面杂质的电荷转移更容易影响晶体管性能的稳定性。如此，迁移率和稳定性之间的冲突关系限制了高迁移率的非晶态氧化物半导体薄膜晶体管取代当前低温多晶硅技术(Low Temperature Poly
‑
Silicon，LTPS),阻碍了非晶态氧化物半导体薄膜晶体管应用到高端显示中。由于低温多晶硅不均一性受限主要应用于小尺寸平板显示中，特别地，在大面积高端显示中，亟需高迁移率高稳定性且均一性良好的非晶氧化物半导体薄膜晶体管。因此，如何开发一种同时具备高迁移率和高稳定性的氧化物薄膜晶体管仍是业界亟需解决的难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种薄膜晶体管及其制备方法，其能够在不牺牲迁移率的情况下，提高薄膜晶体管的稳定性。
[0005]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0006]本专利技术的一方面，提供一种薄膜晶体管的制备方法，该薄膜晶体管的制备方法包括：提供半导体器件，半导体器件包括衬底、依次形成于衬底上的栅极、绝缘层和有源层，以及间隔形成于有源层上的源极和漏极；在半导体器件上形成厚度大于或等于5nm的钝化层；其中，钝化层的材料为氧化锌硅，硅含量大于或等于19wt％，且在形成钝化层时，氧气和氩气被通入反应室中，氧气的分压大于或等于25％，工作温度小于或等于100℃；对形成钝化层的器件进行后退火处理。该薄膜晶体管的制备方法能够在不牺牲迁移率的情况下，提高薄膜晶体管的稳定性。
[0007]可选地，在半导体器件上形成厚度大于或等于5nm的钝化层，包括：采用磁控溅射工艺或热蒸发工艺形成厚度大于或等于5nm的钝化层。
[0008]可选地，在采用磁控溅射工艺形成厚度大于或等于5nm的钝化层时，其功率密度小于2W/cm2；或，在采用热蒸发工艺形成厚度大于或等于5nm的钝化层时，其热蒸发速率小于
[0009]可选地，在形成钝化层时，其工作温度在室温至100℃之间。
[0010]可选地，对形成钝化层的器件进行后退火处理，包括：对形成钝化层的器件进行后退火处理，其中，后退火的温度在100℃至400℃之间。
[0011]可选地，提供半导体器件，包括：提供衬底，并在衬底上依次形成栅极和绝缘层；在绝缘层上形成氧化物半导体薄膜，氧化物半导体薄膜作为半导体器件的有源层；在氧化物半导体薄膜上形成源极和漏极。
[0012]可选地，在绝缘层上形成氧化物半导体薄膜，氧化物半导体薄膜作为半导体器件的有源层，包括：在绝缘层上形成氧化物半导体薄膜，氧化物半导体薄膜作为半导体器件的有源层；其中，在形成氧化物半导体薄膜时，其工作温度在室温至200℃之间；和/或，其功率密度在1.1W/cm2至3W/cm2之间。
[0013]可选地，在绝缘层上形成氧化物半导体薄膜，氧化物半导体薄膜作为半导体器件的有源层，包括：在绝缘层上通过磁控溅射工艺或激光沉积工艺中的任意一种形成氧化物半导体薄膜，氧化物半导体薄膜作为半导体器件的有源层。
[0014]可选地，在绝缘层上形成氧化物半导体薄膜，氧化物半导体薄膜作为半导体器件的有源层，包括：在绝缘层上形成氧化物半导体薄膜，氧化物半导体薄膜作为半导体器件的有源层；其中，在形成氧化物半导体薄膜时，其工作压强在0.2Pa至0.5Pa之间。
[0015]本专利技术的另一方面，提供一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括采用上述的薄膜晶体管的制备方法制备得到。
[0016]本专利技术的有益效果包括：
[0017]本申请提供的薄膜晶体管的制备方法，包括：提供半导体器件，半导体器件包括衬底、依次形成于衬底上的栅极、绝缘层和有源层，以及间隔形成于有源层上的源极和漏极；在半导体器件上形成厚度大于或等于5nm的钝化层；其中，钝化层的材料为氧化锌硅，硅含量大于或等于19wt％，且在形成钝化层时，氧气和氩气被通入反应室中，氧气的分压大于或等于25％，工作温度小于或等于100℃；对形成钝化层的器件进行后退火处理。本申请通过该制备方式，一方面，其制得的钝化层作为薄膜晶体管的背沟道界面钝化，能够在不牺牲迁移率的情况下，提高薄膜晶体管的稳定性，解决了现有技术中高迁移率和高稳定性之间的长久矛盾，并降低漏电流，减小回滞等；另一方面，该制备方法采用低温制备，因此，其还可以应用于刚性或柔性衬底上。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0019]图1为本专利技术一些实施例提供的薄膜晶体管的制备方法的流程示意图之一；
[0020]图2为本专利技术一些实施例提供的薄膜晶体管的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术一些实施例提供的薄膜晶体管的制备方法的流程示意图之二；
[0022]图4为本专利技术第一实施例提供的薄膜晶体管在栅极电压为
‑
20V、漏极电压为0.1V
时负偏压稳定性测试的结果图；
[0023]图5为图4对应的负偏压稳定性测试的测试时间和阈值电压的关系曲线图；
[0024]图6为本专利技术第一实施例提供的薄膜晶体管在栅极电压为20V、漏极电压为0.1V、温度为60℃时正偏压热稳定性测试的结果图；
[0025]图7为图6对应的正偏压热稳定性测试的测试时间和阈值电压的关系曲线图；
[0026]图8为本专利技术第一实施例提供的薄膜晶体管在入射光强度为13000lux、栅极电压为
‑
20V、漏极电压为0.1V时负偏压光稳定性测试的结果图；
[0027]图9为图8对应的负偏压光稳定性测试的测试时间和阈值电压的关系曲线图；
[0028]图10为采用现有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括：提供半导体器件，所述半导体器件包括衬底、依次形成于所述衬底上的栅极、绝缘层和有源层，以及间隔形成于所述有源层上的源极和漏极；在所述半导体器件上形成厚度大于或等于5nm的钝化层；其中，所述钝化层的材料为氧化锌硅，硅含量大于或等于19wt％，且在形成所述钝化层时，氧气和氩气被通入反应室中，所述氧气的分压大于或等于25％，工作温度小于或等于100℃；对形成所述钝化层的器件进行后退火处理。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述在所述半导体器件上形成厚度大于或等于5nm的钝化层，包括：采用磁控溅射工艺或热蒸发工艺形成厚度大于或等于5nm的钝化层。3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，在采用磁控溅射工艺形成厚度大于或等于5nm的钝化层时，其功率密度小于2W/cm2；或，在采用热蒸发工艺形成厚度大于或等于5nm的钝化层时，其热蒸发速率小于4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，在形成所述钝化层时，其工作温度在室温至100℃之间。5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述对形成所述钝化层的器件进行后退火处理，包括：对形成所述钝化层的器件进行后退火处理，其中，所述后退火的温度在100℃至400℃之间。6.根据权利要求1至5任意一项所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述提供半导体器件，包括：提供衬底，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱博文，宋春燕，
申请(专利权)人：西湖大学，
类型：发明
国别省市：