[发明专利]一种双有源层Cu2O/SnO p 沟道薄膜晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种双有源层结构Cu₂O/SnOp沟道薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

近些年，以有源矩阵液晶显示器(AM-LCD)和有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)为代表的平板显示技术得到了高速的发展。薄膜晶体管(TFT)作为有源平板显示驱动的关键器件，对平板显示器的显示效果起重要作用。薄膜晶体管主要包括硅基TFT、有机TFT和氧化物TFT，其中非晶硅薄膜晶体管(a-SiTFT)和多晶硅薄膜晶体管(p-SiTFT)因工艺相对成熟、稳定性好，广泛应用于平板显示器中，目前仍然是主流的TFT技术。

近年，基于金属氧化物半导体的TFT因具有相对高的载流子迁移率、高的透光性、低温工艺等优势，有望成为下一代的主流TFT技术。随着氧化物TFT电性能的不断提高，其应用范围不仅在平板显示器的有源驱动，有望替代硅基集成电路充当显示器的周边驱动电路，实现全集成化平板显示技术，以及应用于智能传感器系统、智能识别卡、可穿戴电子系统等领域。要实现这些应用需求，采用一种同时包含n和p沟道TFT器件的互补型集成器件是最佳选择。然而，目前应用于TFT中的氧化物半导体材料大都为n型导电类型，如ZnO、In₂O₃、SnO₂及其掺杂氧化物，但由于其本征缺陷的补偿作用，这些氧化物难以形成p型导电类型，因而难于实现p沟道TFT器件。因此，基于p沟道金属氧化物TFT器件的研发至关重要。研究发现，Cu₂O、CuO、SnO等金属氧化物薄膜材料具有p型半导体特性，并利用这些材料充当半导体有源层成功地制备出p沟道TFT器件。目前，基于Cu₂O、SnO等金属氧化物的p沟TFT器件的研究已取得一定进展，然而这类器件普遍存在空穴迁移率低，表面漏电流大，关态电流大，空穴浓度高等问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种双有源层结构Cu₂O/SnOp沟道薄膜晶体管，可有效地提高空穴迁移率，减少表面漏电流，从而降低关态电流,提高开关电流比，减少环境中水和氧气的影响，提高器件的稳定性。

本发明的另一目的在于提供上述Cu₂O/SnO双有源层结构p沟道薄膜晶体管的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种双有源层结构的Cu₂O/SnOp沟道薄膜晶体管，由下至上依次包括衬底、栅极、栅绝缘介质层、第一半导体有源层、第二半导体有源层、源极和漏极。

所述第一半导体有源层为p型SnO半导体有源层，其厚度为10～30nm；所述第二半导体有源层为Cu₂O半导体有源层，其厚度为20～30nm。

所述栅极部分覆盖衬底，所述栅绝缘介质层部分覆盖栅极，所述第一半导体有源层完全覆盖栅绝缘介质层，所述第二半导体有源层完全覆盖第一半导体有源层。

所述源极和漏极相对设置。

所述栅绝缘介质层为HfO₂/Al₂O₃双层薄膜或AlN薄膜，其厚度为50～300nm。

所述源极、漏极为Pt/Ni双层金属薄膜或Au/Ni双层金属薄膜，所述源极、漏极为Pt/Ni双层金属薄膜时，Ni的厚度:30～50nm，Pt的厚度:50～150nm。所述所述源极、漏极的厚度为80～200nm。所述Ni层靠近第二半导体有源层。

所述栅极材料为Pt、Au、Mo、ITO导电薄膜中的一种，栅极的厚度为100～200nm。

所述衬底为塑料或玻璃。

所述双有源层结构的Cu₂O/SnOp沟道薄膜晶体管的制备方法，包括：

(1)在基底上生长金属导电薄膜，然后刻蚀成栅极；

(2)在栅极上沉积绝缘薄膜，形成栅绝缘介质层；所述绝缘薄膜为HfO₂/Al₂O₃双层薄膜或AlN薄膜；

(3)在栅绝缘介质层上沉积半导体薄膜形成第一半导体有源层；所述第一半导体有源层为p型SnO半导体有源层；

(4)在第一半导体有源层上沉积半导体薄膜形成第二半导体有源层，第二半导体有源层为Cu₂O半导体有源层；