[发明专利]一种电阻栅薄膜晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电阻栅薄膜晶体管及其制备方法。电阻栅薄膜晶体管包括衬底、过渡层、栅端电极、电阻栅薄膜层、绝缘栅介质层、半导体有源层、源漏电极；所述电阻栅薄膜层位于栅端电极与绝缘栅介质层之间；所述栅端电极位于电阻栅薄膜层下方；所述源漏极在半导体有源层上，且源漏电极两端与两个栅端电极存在交叠区域。本发明可通过两个栅端电极偏压有效调控器件处于不截止、遥截止或锐截止转移特性,可根据实际应用需要获得所需的阈值电压、关态电流和跨导值，两个栅端电极可同时作为控制栅和信号栅使用，使电路得到简化，从而有效扩大了薄膜晶体管的应用范围，能有效地解决阈值电压漂移、大信号堵塞、自动增益控制动态范围窄等问题。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种电阻栅薄膜晶体管结构及其制备方法。

背景技术

近年来，供平板显示器件和其它图像显示器用的薄膜晶体管（TFT）方面的研究与开发极为活跃。用于有源矩阵LCD和其它显示器件的TFT需要具有高迁移率、低关态电流、高开关电流比、低阈值电压等特性，且电性能需要具有偏压应力稳定性和工作环境稳定性。本世纪以来，随着平板显示技术的快速发展，对TFT器件性能提出了更高要求。多年来，围绕器件性能的改进，已开发出多种可用于TFT的半导体薄膜材料，主要包括非晶硅、多晶硅、以并五苯为代表的有机小分子半导体材料、以聚噻吩类为代表的有机聚合物半导体材料、以氧化锌为代表的宽能隙氧化物半导体材料等。非晶硅TFT由于低迁移率在高分辨率显示方面受到限制。多晶硅TFT虽具有较高的迁移率，但具有工艺复杂、制作成本昂贵、大面积难以实现等缺点而制约其市场空间。更重要的是，硅为窄能隙半导体，硅基TFT对可见光敏感，光照条件下器件性能发生明显的变化，因此，在平板显示中需要引入黑矩阵，这不仅增加了制备工艺的复杂度，而且降低了显示器件的开口率。有机TFT尽管在低成本、柔性化方面有优势，但低迁移率和性能不稳定等难以解决的关键技术问题影响其应用前景。相对而言，采用以氧化锌材料为代表的宽能隙透明氧化物半导体材料作为TFT的有源层是目前有效解决TFT器件中迁移率、大面积、黑矩阵、开口率、亮度等问题最佳方案。比如，氧化锌基薄膜晶体管具有相对高的迁移率、低功耗、环境友好、可见光透明、低温工艺等诸多优势，在透明电子器件、液晶显示、太阳能电池、触摸屏、柔性显示、电子纸、集成电路等诸多领域具有广阔的应用前景，被认为是最有希望的下一代薄膜晶体管技术。

薄膜晶体管的电性能由材料参数、器件结构和工艺参数共同决定，强烈地依赖于栅极、栅介质、半导体有源层和源漏电极的材料特性和制备工艺，以及它们之间的界面特性。近年来，为了改善TFT器件的电性能及其稳定性，在材料选择、工艺和界面优化等方面进行了大量的研究工作，使TFT器件的迁移率、开关电流比、关态电流、亚阈值摆幅等参数得到明显提高。现有的TFT器件的电特性往往不能根据实际应用的需要进行合理调控，而且普遍存在工作电压所引起的阈值电压漂移、关态电流增加和迁移率退化等现象，从而影响电子系统的稳定性和可靠性。

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电阻栅薄膜晶体管，可通过电阻栅上的两个端电极偏压有效调控器件处于不截止、遥截止或锐截止转移特性, 可根据实际应用需要获得所需的阈值电压、关态电流和跨导值, 两个栅端可同时作为控制栅和信号栅使用，使电路得到简化，从而有效扩大了薄膜晶体管的应用范围，能有效地解决阈值电压漂移、大信号堵塞、自动增益控制动态范围窄等问题。

本发明的另一目的在于提供上述电阻栅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。

一种电阻栅薄膜晶体管，由下至上依次衬底、过渡层、栅端电极、电阻栅薄膜层、绝缘栅介质层、半导体有源层和源漏电极；所述电阻栅薄膜层的电阻率低于半导体有源层，位于栅端电极与绝缘栅介质层之间；所述栅端电极位于电阻栅薄膜层下方，其连线方向与沟道方向垂直，其结构和功能上是等效的；所述源漏极在半导体有源层上，电极长度（沟道宽度）小于两栅端电极宽度与其间距的总和，且源漏电极两端与两个栅端电极存在交叠区域（类#型）。