氧化物薄膜晶体管的制造方法技术

本发明专利技术公开了氧化物薄膜晶体管的制造方法，所述氧化物薄膜晶体管包括氧化物半导体层、源极和漏极，所述氧化物半导体层包括沟道区域、以及分别处于所述沟道区域两侧的第一接触区域和第二接触区域，所述源极与第一接触区域接触，所述漏极与第二接触区域接触，所述氧化物半导体层采用氧化铟、氧化镓、氧化锌或氧化锡、或者铟、镓、锌、锡的二元或多元氧化物，采用电子束对所述第一接触区域和第二接触区域进行辐射。本发明专利技术提高了氧化物薄膜晶体管的场效应迁移率，同时减少或避免了电流拥挤现象；另外有效降低工艺温度，保持基板处于低温状态，因而可以采用柔性基板，并且可以降低工艺难度，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及晶体管领域，具体涉及。
技术介绍
与目前在液晶显示器有源驱动矩阵中广泛采用的非晶硅TFT (薄膜场效应晶体管)相比，氧化物半导体TFT具有如下优势(I)场效应迁移率高；(2)开关比高；(3)制备工艺温度低；(4)可以制作大面积非晶薄膜，均匀性好，具有良好一致的电学特性；(5)受可见光影响小，比非晶硅和有机薄膜晶体管稳定；(6)可以制作成透明器件。在平板显示领域，氧化物TFT技术几乎满足包括AMOLED驱动、快速超大屏幕液晶显示、3D显示等诸多显示模式的所有要求。在柔性显示方面，衬底材料不能承受高温，而氧化物TFT的制备工艺温度低，与柔性衬底兼容，因而具备较大优势。但是，目前顶栅薄膜晶体管器件的性能较低，其表现在1、晶体管的场效应迁移率较低；2、TFT的输出特性在低漏极电压时，会出现电流拥挤现象。另外，目前的电极材料具有与有源层半导体材料并不相匹配的功函数。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，以使晶体管的场效应迁移率更高，且在薄膜场效应晶体管在低漏极电压时，不容易出现电流拥挤现象，本专利技术提供了。，所述氧化物薄膜晶体管包括氧化物半导体层、源极和漏极，所述氧化物半导体层包括沟道区域、以及分别处于所述沟道区域两侧的第一接触区域和第二接触区域，所述源 极与第一接触区域接触，所述漏极与第二接触区域接触，所述氧化物半导体层采用氧化铟、氧化镓、氧化锌或氧化锡、或者铟、镓、锌、锡的二元或多元氧化物，采用电子束对所述第一接触区域和第二接触区域进行辐射。采用上述方案后，利用电子束辐射轰击氧化物半导体层的第一接触区域和第二接触区域，一方面产生热效应，第一接触区域和第二接触区域被迅速加热，使氧化物半导体层中的金属与氧之间弱的离子键断裂，另一方面，电子束的轰击也使氧化物半导体层中的金属与氧之间弱的离子键断裂，因而，载流子浓度迅速提高，氧化物半导体层、以及氧化物半导体层与源极和漏极接触区域的导电率大幅上升；另外，由于电子束的轰击及相应的热效应也导致源极和漏极的金属在氧化物半导体层中扩散，源极、漏极的金属材料与半导体层中的单质金属(电子轰击使一些弱In-O等离子键断裂形成单质金属)形成合金，上述扩散和合金形成都降低了源极和漏极与氧化物半导体层的接触电阻(源极和漏极分别与氧化物半导体层之间形成了良好的接触)，进一步降低了源极和漏极总串联电阻。这样，晶体管的场效应迁移率会较高，因为当源极漏极串联电阻较大时，施加的漏极电压在较高的源极漏极串联电阻上有一个较大的不可忽略的电压降，从而导致场效应迁移率的下降；同时，也可以减少或避免出现电流拥挤现象，因为源极漏极串联电阻较大时，当TFT的输出特性在低漏电压时，会出现电流拥挤现象。在更优的方案中，所述第一接触区域设置在源极表面，所述第二接触区域设置在漏极表面，栅极绝缘层和栅极依次设置在所述沟道区域表面，电子束从栅极表面一侧对所述第一接触区域、第二接触区域、源极和漏极进行辐射。源极和漏极在电子束的辐射下温度迅速升高，分别对第一接触区域和第二接触区域传导加热，进一步加速了第一接触区域和第二接触区域温度的升高。在更优的方案中，所述源极设置在第一接触区域表面，所述漏极设置在第二接触区域表面，栅极绝缘层和栅极依次设置在所述沟道区域表面，电子束从栅极表面一侧对所述源极、漏极、第一接触区域和第二接触区域进行辐射。在更优的方案中，栅极设置在基板的表面，所述氧化物薄膜晶体管还包括刻蚀阻挡层，栅极绝缘层设置在所述氧化物半导体层和栅极之间，所述刻蚀阻挡层设置在沟道区域的表面，电子束从刻蚀阻挡层一侧对所述源极、漏极、第一接触区域和第二接触区域进行辐射。在更优的方案中，所述氧化物薄膜晶体管的基板的材料采用塑料。由于采用电子束能够对第一接触区域、第二接触区域、源极和漏极迅速加热，因而可以采用不耐高温的柔性的塑料作为基板，从而降低了工艺难度(相对于刚性基板而言)，且降低了生产成本。在更优的方案中，对源极、漏极、第一接触区域和第二接触区域采用激光辅助加热。该方案进一步加速了第一接触区域、第二接触区域、源极和漏极加热的速度。 在更优的方案中，所述源极和漏极的厚度分别小于所述栅极和栅极绝缘层的总厚度。在更优的方案中，所述源极和漏极的厚度分别小于所述刻蚀阻挡层的厚度。在更优的方案中，源极、漏极和栅极的材料采用钛、银、金、铬、铝、铜、钥、钽、钨中的一种、或者一种以上的合金，或源极、漏极和栅极采用透明导电膜。在更优的方案中，采用磁控溅射形成氧化物半导体薄膜，刻蚀所述氧化物半导体薄膜形成所述氧化物半导体层，磁控溅射靶材由摩尔百分比相等的ln203、Ga2O3, ZnO组成，氧化物半导体薄膜的厚度为10-2000nm ;氧化物半导体薄膜的载流子浓度小于1015cm_3，经过变化的电子束辐射后，第一接触区域和第二接触区域的载流子浓度大于102°cm_3。本专利技术的有益效果是利用电子束对氧化物半导体层的第一接触区域和第二接触区域进行辐射，大大降低了源极和漏极之间的串联电阻，提高了氧化物薄膜晶体管的场效应迁移率，同时减少或避免了电流拥挤现象；另外对源极、漏极和氧化物半导体层的加热迅速，可以有效降低工艺温度，保持基板处于低温状态，因而可以采用柔性基板，并且可以降低工艺难度，降低生产成本。附图说明图1是本专利技术实施例一的共面氧化物薄膜晶体管的部分结构剖面示意图2是本专利技术实施例一的共面氧化物薄膜晶体管的剖面示意图3是本专利技术实施例二的顶栅氧化物薄膜晶体管的剖面示意图4是本专利技术实施例二的另一顶栅氧化物薄膜晶体管的剖面示意图5是本专利技术又一种实施例的顶栅氧化物薄膜晶体管结构的剖面示意图6是本专利技术实施例三的底栅氧化物薄膜晶体管的剖面示意图。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的具体实施例作进一步详细说明。第一实施例参考图1和2，一种共面型氧化物薄膜晶体管的部分结构包括基板5、氧化物半导体层、栅极绝缘层2和栅极6，在基板5的表面上形成氧化物半导体层，该氧化物半导体层包括与栅极6相对的沟道区域3、以及分别处于沟道区域3两侧的第一接触区域I (用于与源极8接触的区域)和第二接触区域4 (用于与漏极9接触的区域)，沟道区域3位于第一接触区域I和第二接触区域4之间，在氧化物半导体层上形成栅极绝缘层2，在栅极绝缘层2上形成栅极6。本实施例的共面型包括下列步骤(I)参考图1，在玻璃、石英、硅片或其它柔性基板5上沉积氧化物半导体薄膜，氧化物半导体材料可以是氧化铟、氧化镓、氧化锌、氧化锡等以及它们形成的二元、多元合金(二元或多元氧化物)。沉积方式可以采用激光沉积、MO CVD、磁控溅射、溶液法或电子束蒸发的方式，典型地，采用磁控溅射工艺制作IGZO薄膜，磁控溅射靶材的材料为In2O3 = Ga2O3: ZnO=1:1:1 (摩尔百分比)，溅射功率3W/cm2，所处环境的气压O. 5毫托，所处环境的气体的氧含量1%。基板保持在室温状态，靶基距(磁控溅射靶材与基板5之间的距离)为7cm,背景真空小于I X 10〃托,预派射lOmin。所形成的IGZO薄膜厚度为10-2000nm,优化的厚度为50nm。氧化物半导体薄膜在氧化气氛下退火，氧化气氛为原子氧、氧气、水、臭氧，退火方法为炉退火、红外加热 、快速热退火(RTA)，加热温度为100-600°C。氧化物半导体薄膜中本文档来自技高网...

【技术保护点】
氧化物薄膜晶体管的制造方法，所述氧化物薄膜晶体管包括氧化物半导体层、源极和漏极，其特征是：所述氧化物半导体层包括沟道区域、以及分别处于所述沟道区域两侧的第一接触区域和第二接触区域，所述源极与第一接触区域接触，所述漏极与第二接触区域接触，所述氧化物半导体层采用氧化铟、氧化镓、氧化锌或氧化锡、或者铟、镓、锌、锡的二元或多元氧化物，采用电子束对所述第一接触区域和第二接触区域进行辐射。

【技术特征摘要】
1.氧化物薄膜晶体管的制造方法，所述氧化物薄膜晶体管包括氧化物半导体层、源极和漏极，其特征是所述氧化物半导体层包括沟道区域、以及分别处于所述沟道区域两侧的第一接触区域和第二接触区域，所述源极与第一接触区域接触，所述漏极与第二接触区域接触，所述氧化物半导体层采用氧化铟、氧化镓、氧化锌或氧化锡、或者铟、镓、锌、锡的二元或多元氧化物，采用电子束对所述第一接触区域和第二接触区域进行辐射。2.如权利要求1所述的氧化物薄膜晶体管的制造方法，其特征是所述第一接触区域设置在源极表面，所述第二接触区域设置在漏极表面，栅极绝缘层和栅极依次设置在所述沟道区域表面，电子束从栅极表面一侧对所述第一接触区域、第二接触区域、源极和漏极进行辐射。3.如权利要求1所述的氧化物薄膜晶体管的制造方法，其特征是所述源极设置在第一接触区域表面，所述漏极设置在第二接触区域表面，栅极绝缘层和栅极依次设置在所述沟道区域表面，电子束从栅极表面一侧对所述源极、漏极、第一接触区域和第二接触区域进行辐射。4.如权利要求1所述的氧化物薄膜晶体管的制造方法，其特征是栅极设置在基板的表面，所述氧化物薄膜晶体管还包括刻蚀阻挡层，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘萍，
申请(专利权)人：深圳丹邦投资集团有限公司，
类型：发明
国别省市：