半导体氧化物晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体氧化物晶体管及其制备方法，晶体管包括衬底、第一绝缘层、有源层、栅极、源极、漏极、栅极绝缘层和第二绝缘层，第一绝缘层设置于衬底上，第一绝缘层包括容槽；有源层设置于所述容槽中，有源层包括第一部分有源层和第二部分有源层；栅极绝缘层设置于栅极与第一部分有源层和第二部分有源层之间；源极和漏极相对设置于第二部分有源层上表面；第二绝缘层填充于源极和漏极周边。制备方法包括在衬底上通过沉积工艺和图形化工艺形成容槽；以向容槽内填充的方式形成有源层；在有源层上制备场效应晶体管。有源层上制备场效应晶体管。有源层上制备场效应晶体管。

【技术实现步骤摘要】
半导体氧化物晶体管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体元器件及制备
，特别涉及一种半导体氧化物晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide，氧化铟镓锌)材料具有高的电子迁移率(10～30cm2/Vs)，高的带隙宽度(3.1eV)，优良的低漏电性能，并且具有较高的电流开关比(Ion/Ioff>～108)。目前，以IGZO TFT为代表的氧化物薄膜晶体管由于具有良好的性能，越来越多的应用于各种电子器件。另外，IGZO材料与其它材料的附着结合性能较好，可以生长在各种材料表面用来制作2D或3D电子器件。
[0003]但是，IGZO材料采用干法刻蚀加工时会产生难挥发的副产物，易在工件上形成难以清除的残留物，造成图案界线不清；而IGZO材料的湿法刻蚀图形保真度不强，图形的最小线宽受到限制；因而使得IGZO材料无法进行精细图案制作，这给IGZO材料用于高精密度的晶体管带来障碍。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种半导体氧化物晶体管及其制备方法。
[0005]半导体氧化物晶体管包括：
[0006]衬底，
[0007]第一绝缘层，设置于所述衬底上，所述第一绝缘层包括容槽；
[0008]有源层，设置于所述容槽中，所述有源层包括第一部分有源层和第二部分有源层；
[0009]栅极，至少部分埋入所述第二部分有源层中；
[0010]栅极绝缘层，设置于所述栅极与所述第一部分有源层和所述第二部分有源层之间；
[0011]源极和漏极，相对设置于所述第二部分有源层上表面；
[0012]第二绝缘层，填充于所述源极和所述漏极周边。
[0013]可选的，所述第一绝缘层包括沿远离所述衬底的方向依次层叠的第一子绝缘层和第二子绝缘层；
[0014]所述第一子绝缘层包括第一容槽，所述第一部分有源层设置于所述第一容槽中；
[0015]所述第二子绝缘层包括第二容槽，所述第二部分有源层设置于所述第二容槽中。
[0016]可选的，所述第二部分有源层的平面呈回字形。
[0017]可选的，所述第一绝缘层和第二绝缘层采用不同绝缘材料。
[0018]可选的，所述第一绝缘层和第二绝缘层采用相同绝缘材料。
[0019]可选的，所述第一绝缘层采用氮化物绝缘材料，所述第二绝缘层采用氧化物绝缘材料。
[0020]可选的，所述第一绝缘层与所述衬底之间设置有第三绝缘层，所述第三绝缘层采
用氧化物绝缘材料。
[0021]可选的，所述有源层采用铟镓锌氧化物材料。
[0022]可选的，所述衬底采用硅衬底材料。
[0023]本专利技术还提供了一种半导体氧化物晶体管的制备方法，包括以下步骤：
[0024]准备衬底；
[0025]在所述衬底上形成第一绝缘层；
[0026]通过构图工艺，在所述第一绝缘层中形成容槽；
[0027]通过填充工艺，在所述容槽中填充有源层，所述填充有源层包括填充第一部分有源层和填充第二部分有源层；
[0028]通过栅极埋设工艺形成栅极；
[0029]通过沉积工艺，在所述栅极与所述第一部分有源层和所述第二部分有源层之间沉积栅极绝缘层；
[0030]通过源极和漏极成型工艺，在所述第二部分有源层的上表面形成相对设立的源极和漏极；
[0031]所述源极和所述漏极周边填充有第二绝缘层。
[0032]可选的，形成所述第一绝缘层包括形成第一子绝缘层和形成第二子绝缘层；
[0033]形成所述容槽包括在所述第一子绝缘层中形成第一容槽和在所述第二子绝缘层中形成第二容槽。
[0034]可选的，通过构图工艺在所述第一绝缘层中形成容槽以及在所述容槽中填充有源层的过程如下：
[0035]S210在衬底上通过沉积工艺形成所述第一子绝缘层；
[0036]S220采用图形化工艺在所述第一子绝缘层中形成所述第一容槽；
[0037]S230向所述第一容槽内填充所述第一部分有源层；
[0038]S240在所述第一部分有源层上方通过沉积工艺形成所述第二子绝缘层；
[0039]S250采用图形化工艺在所述第二子绝缘层中形成所述第二容槽；
[0040]S260向所述第二容槽内填充所述第二部分有源层，所述第二部分有源层的平面呈回形。
[0041]可选的，在S220步骤中，采用图形化工艺在所述第一子绝缘层中形成所述第一容槽的方法为：
[0042]根据第一容槽图案设计，在所述衬底上通过沉积工艺形成的所述第一子绝缘层上设置第一掩膜；
[0043]进行第一次干法刻蚀，将所述第一容槽图案转移至所述第一子绝缘层形成所述第一容槽。
[0044]可选的，在S250步骤中，采用图形化工艺在所述第二子绝缘层中形成所述第二容槽的方法为：
[0045]根据第二容槽图案设计，在所述第一部分有源层上方沉积形成的所述第二子绝缘层上设置第二掩膜；
[0046]进行第二次干法刻蚀，将所述第二容槽图案转移至所述第二子绝缘层形成所述第二容槽，所述第二容槽的平面呈回形。
[0047]可选的，在S230步骤中，填充所述第一部分有源层后，和/或
[0048]在S260步骤中，填充所述第二部分有源层后，
[0049]采用化学机械抛光工艺进行磨平处理。
[0050]可选的，在所述衬底上形成第一绝缘层前，对衬底表面进行湿法清洗；并采用沉积工艺在衬底上形成第三绝缘层。
[0051]可选的，所述栅极埋设工艺包括：
[0052]S310在所述第二部分有源层上端通过沉积工艺形成第三子绝缘层；
[0053]S320根据栅极图案设计，在所述第三子绝缘层上设置第三掩膜；
[0054]S330进行第三次干法刻蚀，将栅极图案转移至所述第二部分有源层上端的所述第三子绝缘层形成第三容槽，所述第三容槽的底部与所述第二部分有源层的上表面齐平；
[0055]S340采用热磷酸清洗第三容槽的底面暴露的第二子绝缘层，形成第四容槽，所述第四容槽的底部与所述第一部分有源层的上表面齐平；
[0056]S350采用高温沉积工艺形成氧化层，并通过图案化工艺保留所述第三容槽的侧面、所述第四容槽的底部和侧面的氧化层，即为栅极绝缘层；
[0057]S360在所述第四容槽内部沉积栅极材料形成栅极；
[0058]S370在第四容槽的上端沉积第四子绝缘层。
[0059]可选的，所述源极和漏极成型工艺包括：
[0060]S410根据源极和漏极图案设计，在所述第四子绝缘层上设置第四掩膜；
[0061]S420进行第四次干法刻蚀，将所述源极和漏极图案转移至所述第三子绝缘层和所述第四子绝缘层形成源极容槽和漏极容槽，所述源极容槽和所述漏极容槽的底面与所述栅极的顶面齐平；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体氧化物晶体管，其特征在于，包括：衬底，第一绝缘层，设置于所述衬底上，所述第一绝缘层包括容槽；有源层，设置于所述容槽中，所述有源层包括第一部分有源层和第二部分有源层；栅极，至少部分埋入所述第二部分有源层中；栅极绝缘层，设置于所述栅极与所述第一部分有源层和所述第二部分有源层之间；源极和漏极，相对设置于所述第二部分有源层上表面；第二绝缘层，填充于所述源极和所述漏极周边。2.根据权利要求1所述的半导体氧化物晶体管，其特征在于，所述第一绝缘层包括沿远离所述衬底的方向依次层叠的第一子绝缘层和第二子绝缘层；所述第一子绝缘层包括第一容槽，所述第一部分有源层设置于所述第一容槽中；所述第二子绝缘层包括第二容槽，所述第二部分有源层设置于所述第二容槽中。3.根据权利要求2所述的半导体氧化物晶体管，其特征在于，所述第二部分有源层的平面呈回字形。4.根据权利要求3所述的半导体氧化物晶体管，其特征在于，所述第一绝缘层和第二绝缘层采用不同绝缘材料。5.根据权利要求3所述的半导体氧化物晶体管，其特征在于，所述第一绝缘层和第二绝缘层采用相同绝缘材料。6.根据权利要求4所述的半导体氧化物晶体管，其特征在于，所述第一绝缘层采用氮化物绝缘材料，所述第二绝缘层采用氧化物绝缘材料。7.根据权利要求1所述的半导体氧化物晶体管，其特征在于，所述第一绝缘层与所述衬底之间设置有第三绝缘层，所述第三绝缘层采用氧化物绝缘材料。8.根据权利要求1
‑
7中任意一项所述的半导体氧化物晶体管，其特征在于，所述有源层采用铟镓锌氧化物材料。9.根据权利要求1
‑
7中任意一项所述的半导体氧化物晶体管，其特征在于，所述衬底采用硅衬底材料。10.一种半导体氧化物晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：准备衬底；在所述衬底上形成第一绝缘层；通过构图工艺，在所述第一绝缘层中形成容槽；通过填充工艺，在所述容槽中填充有源层，所述填充有源层包括填充第一部分有源层和填充第二部分有源层；通过栅极埋设工艺形成栅极；通过沉积工艺，在所述栅极与所述第一部分有源层和所述第二部分有源层之间沉积栅极绝缘层；通过源极和漏极成型工艺，在所述第二部分有源层的上表面形成相对设立的源极和漏极；所述源极和所述漏极周边填充有第二绝缘层。11.根据权利要求10所述的半导体氧化物晶体管的制备方法，其特征在于，形成所述第
一绝缘层包括形成第一子绝缘层和形成第二子绝缘层；形成所述容槽包括在所述第一子绝缘层中形成第一容槽和在所述第二子绝缘层中形成第二容槽。12.根据权利要求11所述的半导体氧化物晶体管的制备方法，其特征在于，通过构图工艺在所述第一绝缘层中形成容槽以及在所述容槽中填充有源层的过程如下：S210在衬底上通过沉积工艺形成所述第一子绝缘层；S220采用图形化工艺在所述第一子绝缘层中形成所述第一容槽；S230向所述第一容槽内填充所述第一部分有源层；S240在所述第一部分有源层上方通过沉积工艺形成所述第二子绝缘层；S250采用图形化工艺在所述第二子绝缘层中形成所述第二容槽；S260向所述第二容槽内填充所述第二部分有源层，所述第二部分有源层的平面呈回形。13.根据权利要求12所述的半导体氧化物晶体管的制备方法，其特征在于，在S220步骤中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟敬恒，曾明，韩宝东，罗杰，平延磊，李永杰，
申请(专利权)人：北京超弦存储器研究院，
类型：发明
国别省市：