[发明专利]一种改善漏极电流的薄膜晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管制备的技术领域，具体涉及到一种改善漏极电流的薄膜晶体管制备方法。

背景技术

薄膜晶体管作为有源驱动中的核心元件，其包括基底、半导体沟道层、介质层、栅极、源极和漏极等几个重要的组成部分。薄膜晶体管作为开关元件，即只工作在开态（on）和关态（off）两个极端情况，开关电流比作为器件的一个重要参数，它代表了元件的灵敏度，即切换速度，开关比越高代表元件的切换速度越快，可以更好的控制显示效果。所以为了获得更高的开关电流比，可以增大开态电流（也叫漏极电流）。而通过掺杂的方法获得较高的载流子浓度即可增大开态电流。掺杂的方法主要有两种：扩散法和离子注入法。

扩散法就是利用高温将杂质掺入到半导体材料中，因为在一定的温度条件下（～1000℃），杂质原子具有一定的能量，它能够克服某种阻力进入到半导体中。

离子注入法是把分子或原子经过离化后，得到带有一定电荷的离子，经过强电场加速，并在磁分析器中借助磁场来控制离子的运动方向，筛选出所需要的离子，用这种含带高能量的离子束轰击半导体，使其停留在半导体的一定深度，再经过后续热退火激活后，占据晶格点阵位置，施加一定电压时产生电子或空穴导电。

在各类薄膜晶体管中，非晶硅薄膜晶体管具有较低的载流子迁移率（<1 cm²V^-1s^-1），而且偏压下稳定性也不好；多晶硅薄膜晶体管虽有较高的载流子迁移率(10～400 cm²V^-1s^-1)，但是多晶硅薄膜存在大量晶界，器件均匀性较差；有机薄膜晶体管虽然制备简单成本低，但目前迁移率还是比较低（ <2 cm²V^-1s^-1）；相比较之下，氧化物薄膜晶体管具有一些明显的优点：高的沟道载流子迁移率，大的电流开关比，特别是工艺温度要求不高，甚至可以室温下制备，完全可以沉积在透明玻璃或者是柔性熟料和纸张衬底上，并且适合大批量大面积的产业化应用。因此，正是由于这些显著的优点，近年来关于氧化物TFT的研究和报道层出不穷。

如图1所示，在栅源之间加上电压，载流子会迁移到栅极一侧，如图2所示，在源漏之间加上电压的时候，载流子会向漏极迁移。从TFT的工作原理来看，载流子的迁移会受载流子的浓度影响，经过前人的大量的研究，载流子的浓度并不是越高越好，这是因为当载流子浓度增加时，态密度中能量较低的局域态已经被载流子占据，部分载流子得以占据更高能量的局域态，这些载流子将在较高的局域态之间跳跃，由于较高能局域态的态密度高，载流子就占据了态密度较大的位置，载流子的距离近，能量差小，有利于克服空间和能量的障碍跳跃，明显导致参与传输的载流子增多，载流子跳跃的途径和跳跃的机会也多，所以载流子的迁移率得到明显增加。当掺杂浓度增大到一定的值时，载流子占据了大多数的能态密度，留给载流子传输的通道下降，跳跃也变得困难，因此载流子的迁移率下降。

发明内容

本发明的目的是提高漏极电流，因为不能无限的增大载流子的浓度来增大漏极电流，本发明提供了一种新的方案：在有源层中掺杂具有一定梯度的材料。掺杂层梯度从源极至漏极呈低至高，当TFT在工作的时候，载流子会向漏极迁移，由于梯度掺杂的效果，漏极处载流子明显比均匀掺杂时较多，因此也就增大了漏极电流。

本发明采用以下技术方案实现：一种改善漏极电流的薄膜晶体管，包括基板、栅极绝缘层、有源层、源极、漏极及栅极，其特征在于：对所述有源层进行掺杂，掺杂层呈厚度梯度状或掺杂浓度呈梯状。

在本发明一实施例中，所述掺杂层厚度梯度从源极至漏极呈低至高。

在本发明一实施例中，所述掺杂浓度的梯度从源极至漏极呈低至高。

在本发明一实施例中，所述有源层为无机半导体氧化物或有机半导体材料；所述掺杂为是P型掺杂或n型掺杂。

在本发明一实施例中，厚度梯度状有源层的制备方法包括以下步骤：通过化学气相沉积法在绝缘层上制备一薄膜；对所述薄膜进行掺杂；掺杂后的薄膜通过离子刻蚀技术形成厚度梯度状的有源层。

在本发明一实施例中，所述掺杂方法为扩散法或离子注入法。

在本发明一实施例中，所述离子注入法通过控制注入的剂量和注入的能量进行梯度掺杂；其中掺杂剂量是指杂质原子注入的浓度,其决定了掺杂层导电的强弱；所述注入能量与射程正相关，注入能量越高，杂质原子能穿入半导体层越深，射程越大。