[发明专利]IGZO薄膜晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种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。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种IGZO薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

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SiO₂、SiNx、Al₂O₃、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Si-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。

发明内容

本发明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。

本发明的另一目的是提供一种电学性能优异的IGZO薄膜晶体管。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

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。

以及，一种IGZO薄膜晶体管的制备方法，包括如下步骤：