基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源电路结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源电路结构及其制备方法。制备方案包括：获取衬底；在所述衬底上形成栅电极层；在所述栅电极层上形成栅极介电层；在所述栅极介电层上形成IGZO有源层；在所述栅极介电层上形成ITO有源层；在所述栅极介电层上形成通孔；在所述IGZO/ITO有源层上形成源极、漏极。本发明专利技术还提供了一种基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源结构，包括增强型IGZO薄膜晶体管(M1)、耗尽型ITO薄膜晶体管(M2)。创新地利用增强型IGZO薄膜晶体管、耗尽型ITO薄膜晶体管提供了一种柔性基准电压源电路的方案和思想。路的方案和思想。路的方案和思想。

【技术实现步骤摘要】
基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源电路结构及其制备方法


[0001]本专利技术属于薄膜晶体管技术及柔性电路系统领域，尤其涉及一种基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源电路结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]基准电压源是用于在电源电压和环境温度变化的条件下持续输出稳定电压的电路，其广泛应用于各类模拟电路和数字电路之中。随着集成电路技术的发展，电子设备小型化、便携化的趋势愈专利技术显，新型柔性电子设备也获得了巨大关注，对于新型基准电压源的要求也在不断变化。在一个完整的柔性系统中，许多电路模块需要用到基准电压源提供稳定的基准电压。传统硅基衬底基准电压源难以弯曲，不能实现在柔性电子设备上的应用，因此有必要探索新型的柔性基准电压源结构和制备方法。然而目前对于柔性基准电压源的研究极少，大量柔性设备仍然使用传统固态元件，严重阻碍了柔性电子设备技术的发展。
[0003]金属氧化物半导体具有高迁移率、低关态电流、大面积均匀性、低制备成本等优点，已经成为薄膜晶体管技术的主流有源层材料，其中最具有代表性的是2004年东京工业大学细野秀雄教授报道的铟镓锌氧化物(IGZO)，其迁移率达到10cm2V
‑1s
‑1，开关比超过1e
‑
6。近几年来，研究发现氧化铟锡(IndiumTinOxides，ITO)在减薄厚度之后能够作为薄膜晶体管的有源层材料使用，并具有极高的迁移率(超过30cm2V
‑1s
‑1)。此外，利用ITO在一定条件下用其作有源层材料的薄膜晶体管阈值电压呈现负值的这一特点，将耗尽型ITO薄膜晶体管与增强型薄膜晶体管集成，丰富电路拓扑，改进电路性能，解决了目前p型金属氧化物半导体不成熟、CMOS技术不适用等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源电路结构及其制备方法,以解决目前柔性基准电压源研究极少的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：
[0006]一种基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源电路结构，由增强型薄膜晶体管M1、耗尽型薄膜晶体管M2连接组成；
[0007]增强型薄膜晶体管M1，漏极与供电电源VDD连接，栅极接地GND，源极接耗尽型薄膜晶体管M2的漏极；
[0008]耗尽型薄膜晶体管M2，栅极与漏极短接，并连接至增强型薄膜晶体管M1的源极，源极接地GND；漏极输出为基准电压Vref；
[0009]增强型薄膜晶体管M1采用铟镓锌氧化物IGZO作为有源层材料，耗尽型薄膜晶体管M2采用氧化铟锡ITO作为有源层材料。
[0010]进一步的，制备方法包括以下步骤：
[0011]步骤S10、获取衬底；
[0012]步骤S20、在所述衬底上形成栅电极层；
[0013]步骤S30、在所述栅电极层上形成栅极介电层；
[0014]步骤S40、在所述栅极介电层上形成IGZO有源层；
[0015]步骤S50、在所述栅极介电层上形成ITO有源层；
[0016]步骤S60、在所述栅极介电层上形成通孔；
[0017]步骤S70、在所述IGZO或ITO有源层上形成源极、漏极。
[0018]进一步的，步骤S10中，所述衬底是刚性衬底或柔性衬底，以去离子水、丙酮、无水乙醇、去离子水的顺序，在100W的功率下各对衬底超声清洗五分钟，获得衬底。
[0019]进一步的，步骤S20中，在所述衬底表面进行匀胶、光刻、烘干、曝光和显影处理，获得图案化的光刻胶，采用去胶机处理图形区域存在的残胶，利用磁控溅射工艺在衬底上形成钼金属层，采用lift
‑
off工艺得到图案化的栅电极层。
[0020]进一步的，步骤S30中通过PECVD工艺在所述栅电极层上覆盖栅极介电层，栅极介电层材质为二氧化硅。
[0021]进一步的，步骤S40中，通过射频磁控溅射工艺在所述栅极介电层上形成IGZO有源层。
[0022]进一步的，步骤S50中，通过在所述栅极介电层表面进行匀胶、光刻、烘干、曝光和显影处理，获得图案化的光刻胶，利用磁控溅射工艺在所述栅极介电层上形成ITO有源层。
[0023]进一步的，步骤S60中，通过在衬底表面进行匀胶、光刻、烘干、曝光和显影处理，获得图案化的光刻胶，采用ICP干法刻蚀将步骤S30中未覆盖光刻胶区域的栅极介电层除去，使增强型IGZO薄膜晶体管和耗尽型ITO薄膜晶体管的栅电极层暴露，便于后续与源极、漏极接触。
[0024]进一步的，在所述IGZO或ITO有源层表面利用电子束蒸发工艺在IGZO或ITO有源层上覆盖铝金属层，通过匀胶、光刻、烘干、曝光和显影处理，在Al金属层表面获得图案化的光刻胶，采用铝刻蚀液刻蚀Al金属层，经过去胶处理即可在IGZO/ITO有源层表面形成源极和漏极，两者材质皆为铝。
[0025]本专利技术的一种基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源电路结构及其制备方法，具有以下优点：
[0026]本专利技术创新性地利用了基于IGZO制备的增强型工作模式薄膜晶体管和基于ITO制备的耗尽型工作模式薄膜晶体管实现了性能良好的基准电压源电路；提供了一种基于IGZO薄膜晶体管和ITO薄膜晶体管的基准电压源的制备方案。
附图说明
[0027]图1是本专利技术基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源电路示意图；
[0028]图2是本专利技术增强型IGZO薄膜晶体管及耗尽型ITO薄膜晶体管结构示意图；
[0029]图3是本专利技术基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源的制备方法流程图；
[0030]图4是本专利技术实现的基准电压源的效果图；
[0031]图中标记说明：110、衬底；120、栅电极层；130、栅极介电层；140、IGZO/ITO有源层；150、源极；151、漏极。
具体实施方式
[0032]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术一种基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源电路结构及其制备方法做进一步详细的描述。
[0033]附图1中给出了本专利技术的优选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使读者对本专利技术的公开内容理解得更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。
[0034]图1是基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源电路示意图；图2是增强型IGZO薄膜晶体管及耗尽型ITO薄膜晶体管结构示意图，通过增强型IGZO薄膜晶体管和耗尽型ITO薄膜晶体管的连接可以形成图1所示的基准电压源电路；图3是基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源的制备方法流程图，该方法可以用于制备图1所示的基于IGZO和ITO薄膜晶体管的基准电压源电路，包括如下步骤：
[0035]S10，获取衬底。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源电路结构，其特征在于，由增强型薄膜晶体管M1、耗尽型薄膜晶体管M2连接组成；增强型薄膜晶体管M1，漏极(152)与供电电源VDD连接，栅极接地GND，源极(150)接耗尽型薄膜晶体管M2的漏极(152)；耗尽型薄膜晶体管M2，栅极与漏极(152)短接，并连接至增强型薄膜晶体管M1的源极(150)，源极(150)接地GND；漏极(152)输出为基准电压Vref；增强型薄膜晶体管M1采用铟镓锌氧化物IGZO作为有源层材料，耗尽型薄膜晶体管M2采用氧化铟锡ITO作为有源层材料。2.根据权利要求1所述的基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤S10、获取衬底(110)；步骤S20、在所述衬底(110)上形成栅电极层(120)；步骤S30、在所述栅电极层(120)上形成栅极介电层(130)；步骤S40、在所述栅极介电层(130)上形成IGZO有源层；步骤S50、在所述栅极介电层(130)上形成ITO有源层；步骤S60、在所述栅极介电层(130)上形成通孔；步骤S70、在所述IGZO或ITO有源层上形成源极(150)、漏极(152)。3.根据权利要求2所述的基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源的制备方法，其特征在于，步骤S10中，所述衬底(110)是刚性衬底或柔性衬底，以去离子水、丙酮、无水乙醇、去离子水的顺序，在100W的功率下各对衬底(110)超声清洗五分钟，获得衬底(110)。4.根据权利要求3所述的基于金属氧化物半导体薄膜晶体管的基准电压源的制备方法，其特征在于，步骤S20中，在所述衬底(110)表面进行匀胶、光刻、烘干、曝光和显影处理，获得图案化的光刻胶，采用去胶机处理图形区域存在的残...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴汪然，张宇振，俞祚旭，孙伟锋，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学—无锡集成电路技术研究所，
类型：发明
国别省市：