IGZO薄膜晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种IGZO薄膜晶体管及其制备方法，其中IGZO薄膜晶体管包括衬底、结合在衬底表面上的栅极和覆盖在衬底和栅极外表面的硅化物栅极绝缘层，其中，硅化物栅极绝缘层表面被O2/N2O等离子体轰击处理，且在被O2/N2O等离子体轰击处理的硅化物栅极绝缘层表面上还层叠结合有自组装单分子膜层。这样，经O2/N2O等离子体轰击后，可减少硅化物栅极绝缘层薄膜的缺陷态，抑制电荷陷阱作用，而且自组装单分子膜层使得绝缘层表面粗糙度降低，很好的改善了绝缘层与有源层之间的界面性质，阻碍了电荷被界面缺陷俘获，提高了器件的载流子迁移率，降低了阈值电压，减小了漏电流，使得器件性能更稳定。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种IGZO薄膜晶体管及其制备方法，其中IGZO薄膜晶体管包括衬底、结合在衬底表面上的栅极和覆盖在衬底和栅极外表面的硅化物栅极绝缘层，其中，硅化物栅极绝缘层表面被O2/N2O等离子体轰击处理，且在被O2/N2O等离子体轰击处理的硅化物栅极绝缘层表面上还层叠结合有自组装单分子膜层。这样，经O2/N2O等离子体轰击后，可减少硅化物栅极绝缘层薄膜的缺陷态，抑制电荷陷阱作用，而且自组装单分子膜层使得绝缘层表面粗糙度降低，很好的改善了绝缘层与有源层之间的界面性质，阻碍了电荷被界面缺陷俘获，提高了器件的载流子迁移率，降低了阈值电压，减小了漏电流，使得器件性能更稳定。【专利说明】IGZO薄膜晶体管及其制备方法
本专利技术属于微电子
，具体涉及一种IGZO薄膜晶体管及其制备方法。
技术介绍
目前通常使用的IGZO薄膜晶体管器件结构是底栅顶接触结构，具体从下至上依次包括衬底、栅极、栅极绝缘层、IGZO有源层、刻蚀阻挡层、源漏电极，其中栅极绝缘层多为无机绝缘材料，如Si02、SiNx, A1203、Ta2O5等。IGZO有源层生长在栅极绝缘层之上，也就是说栅极绝缘层材料的选择与栅极绝缘层薄膜的表面质量对IGZO薄膜晶体管的器件性能有很大的影响。作为IGZO薄膜晶体管的重要组成部分，栅极绝缘层采用SiO2较为普遍。但如果SiO2暴露在空气当中，SiO2能与氧或者氮反应生成S1-OH，其中，羟基具有较强的极性，因此其表面能较高，易吸附空气中的水分子或其它杂质离子，使SiO2绝缘层的表面存在大量的陷阱和缺陷，其表面状态也随之发生改变，由此，与沉积在其上的IGZO有源层材料间的界面也发生改变。而薄膜晶体管器件的前沟道层就形成在这一界面附近，是薄膜晶体管器件中载流子传输的通道。因此沉积有源层后，在与绝缘层的界面处会形成高浓度的缺陷态，这些缺陷态会俘获载流子而降低载流子的迁移率，使器件的特性变得不稳定，从而造成器件反向电流加大或击穿电压降低。所以SiO2绝缘层和有源层的界面是IGZO薄膜晶体管器件一个至关重要的界面。综上所述，在IGZO薄膜晶体管中，栅极绝缘层材料的选择和绝缘层与有源层之间界面态对薄膜晶体管电学性能影响很大。尤其在AMOLED应用中，栅极绝缘层材料的选择和绝缘层与有源层之间界面态会影响薄膜晶体管器件的开关特性、阈值电压、亚阈值区摆幅，这些参数又会进一步直接影响到显示画面的成像质量。为了提高IGZO薄膜晶体管器件的电学性能，已经有研究通过改变器件使用的材料种类和器件结构及优化器件制备的工艺来实现，但是这些方法可能会造成器件制备工艺复杂，导致成本上升，需要研究简单易行且和现有的工艺技术相兼容的方法来实现提高IGZO薄膜晶体管器件性能的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种IGZO薄膜晶体管，旨在解决现有技术中IGZO薄膜晶体管的栅极绝缘层与有源层之间的界面存在陷阱和缺陷使得其影响器件中电荷的传输，从而降低该器件的电学性能的问题。本专利技术的另一目的是提供一种电学性能优异的IGZO薄膜晶体管。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下:一种IGZO薄膜晶体管，包括衬底、结合在所述衬底表面上的栅极和覆盖在所述衬底和栅极外表面的硅化物栅极绝缘层，其特征在于:所述硅化物栅极绝缘层表面被02/n20等离子体轰击处理，且在被o2/N2o等离子体轰击处理的所述硅化物栅极绝缘层表面上还层叠结合有自组装单分子膜层。以及，一种IGZO薄膜晶体管的制备方法，包括如下步骤:在结合有栅极的衬底的外表面和栅极外表面覆盖硅化物形成硅化物栅极绝缘层；采用02/N20等离子体轰击硅化物栅极绝缘层，得到被修饰的硅化物栅极绝缘层；在被修饰的硅化物栅极绝缘层外表面制备自组装单分子膜层；在自组装单分子膜层外表面制备IGZO有源层，并在IGZO有源层上制备刻蚀阻挡层、源极和漏极，得到制备完成的IGZO薄膜晶体管，后将其退火处理，得到上述的IGZO薄膜晶体管。上述IGZO薄膜晶体管在02/N20等离子体轰击硅化物栅极绝缘层上增加一层紧密有序排列的自组装单分子膜层，使得经02/n20等离子体轰击后，可减少硅化物栅极绝缘层薄膜的缺陷态，抑制电荷陷阱作用，而且自组装单分子膜层使得绝缘层表面粗糙度降低，很好的改善了绝缘层与有源层之间的界面性质，阻碍了电荷被界面缺陷俘获，提高了器件的载流子迁移率，降低了阈值电压，减小了漏电流，使得器件性能更稳定。上述IGZO薄膜晶体管的制备方法先利用02/N20等离子体轰击硅化物栅极绝缘层，对硅化物栅极绝缘层表面进行修饰，随后在被修饰的硅化物栅极绝缘层表面制备自组装单分子膜层，使得本专利技术IGZO薄膜晶体管的迁移率高、器件性能优异。同时，该方法与现有的工艺技术相兼容，且制备工艺简单，条件易控，成本低廉，适于工业化的应用。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例的IGZO薄膜晶体管制备方法的工艺流程图。【具体实施方式】为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种IGZO薄膜晶体管，包括衬底、栅极、硅化物栅极绝缘层、IGZO有源层、刻蚀阻挡层、源极及漏极，还包括与被02/N20等离子体轰击处理的硅化物栅极绝缘层表面层叠结合的自组装单分子膜层。具体地，请参阅图1，上述IGZO薄膜晶体管的栅极2结合在衬底I上，且硅化物栅极绝缘层3覆盖在衬底I和栅极2外表面上，自组装单分子膜层4覆盖在硅化物栅极绝缘层3上，IGZO有源层5覆盖在自组装单分子膜层4上，刻蚀阻挡层6通过图案化覆盖在IGZO有源层5的上部中心区域，制备的源极7及漏极8分别位于刻蚀阻挡层6的两侧，IGZO有源层5被刻蚀阻挡层6、源极7及漏极8覆盖。实施例中，上述衬底I为重掺杂N型硅片或玻璃，若以重掺杂N型硅片为衬底，则娃片上重掺杂的Si作为栅极2 ;若以玻璃作为衬底，则栅极2为结合在其上的金属膜,其材质为Mo、Al、Cu、Ag、Au、Ti中的任一种或两种以上组成的合金。由于硅化物栅极绝缘层3内的陷阱电荷、可移动离子及固定电荷会影响IGZO薄膜晶体管的器件性能，因此，硅化物栅极绝缘层3材料的选取至关重要。在本实施例中，硅化物栅极绝缘层3材料选用硅化物，在优选实施例中，硅化物选用SiO2或SiNx，这是因为硅化物特别是SiO2或SiNx形成硅化物栅极绝缘层3后经02/N20等离子体处理，可在硅化物栅极绝缘层3表面形成-OH悬挂键，有助于后续增加自组装单分子膜层4，且采用上述材质制备的硅化物栅极绝缘层3稳定性强、绝缘性好。为保证与IGZO薄膜更好的粘附性，改善后续制备的IGZO有源层5的沉积质量和覆盖效果，本专利技术实施例使用02/N20等离子体轰击硅化物栅极绝缘层3表面进行修饰，即利用02/N20等离子表面“损伤”，减少已沉积的硅化物栅极绝缘层3的缺陷态，使得后续沉积形成的界面将拥有更好的粘滞性和亲和力，且气源02/N20还不易引进氢杂质，有效防止器件性能的劣化。作为优选实施例，该02/N20等离子体轰击处理的方法为:将制备的硅化物栅极绝缘层3和栅极2的衬底I整体置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGZO薄膜晶体管，包括衬底、结合在所述衬底表面上的栅极和覆盖在所述衬底和栅极外表面的硅化物栅极绝缘层，其特征在于：所述硅化物栅极绝缘层表面被O2/N2O等离子体轰击处理，且在被O2/N2O等离子体轰击处理的所述硅化物栅极绝缘层表面上还层叠结合有自组装单分子膜层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，申智渊，付东，
申请(专利权)人：TCL集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44