[发明专利]一种铟镓锌氧化物薄膜晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其是一种铟镓锌氧化物薄膜晶体管及其制造方法。

背景技术

在下一代新型AMOLED有源显示的发展及推动下，金属氧化物薄膜晶体管受到越来越多的关注与研究，其中底栅型铟镓锌氧化物(a-InGaZnO)薄膜晶体管(TFT)最具代表性。然而底栅型结构具寄生电容大和等比例缩小能力的缺点，难以应用在外围电路的集成上以实现显示面板的系统整合SOP。有小部分学者开展了寄生电容小的自对准顶栅结构的研究，然而在源漏掺杂的方法上，普遍采用氢(J.Park et.al,Appl.Phys.Lett.,93,053501,2008)或氩(B.Du Ahn et.al,Appl.Phys.Lett.,93,203506,2008)等离子体处理来形成高导电区，但这样的晶体管存在稳定性问题，尤其是热稳定性较差的问题：因为氢元素较轻，较容易由源漏区扩散到沟道，沟道变低阻，而使器件短路；利用氩等离子体处理可形成氧空位缺陷以减少电阻率，但氧空位缺陷比较不稳定，只要稍微进行热处理，载流子浓度就会发生明显变化，从而造成器件性能的急剧下降。故热稳定性问题一直是a-InGaZnO TFT所面临的一大难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的第一目的在于：提供一种寄生电容小和等比例缩小能力强的铟镓锌氧化物薄膜晶体管。

本发明的第二目的在于：提供一种寄生电容小、等比例缩小能力强和热稳定性强的铟镓锌氧化物薄膜晶体管的制造方法。

本发明所采用的第一种技术方案是：

一种铟镓锌氧化物薄膜晶体管，包括衬底，所述衬底上设有缓冲层，所述缓冲层上设有铟镓锌氧化物薄膜，所述铟镓锌氧化物薄膜从左至右分为三个区域，其中，铟镓锌氧化物薄膜的左右两个区域均为N型重掺杂源漏区，铟镓锌氧化物薄膜的中间区域为无掺杂铟镓锌氧化物区，所述铟镓锌氧化物薄膜上设有钝化层、源漏接触电极和栅介质层，所述栅介质层上设有栅电极，所述源漏接触电极通过钝化层的接触孔与铟镓锌氧化物薄膜欧姆接触。

进一步，所述栅电极为金属铝、金属钼、金属钛或者ITO薄膜，所述源漏接触电极为金属铝、金属钼、金属钛或者ITO薄膜。

进一步，所述N型重掺杂源漏区为砷离子或磷离子的N型重掺杂区。

本发明所采用的第二种技术方案是：

一种铟镓锌氧化物薄膜晶体管的制造方法，包括以下步骤：

在衬底上沉积缓冲层；

在缓冲层上沉积铟镓锌氧化物薄膜；

对铟镓锌氧化物薄膜进行光刻和刻蚀，得到图形化的铟镓锌氧化物薄膜；

在图形化的铟镓锌氧化物薄膜上沉积栅介质层；

在栅介质层上沉积栅电极，并将栅电极图形化；

对铟镓锌氧化物薄膜注入砷离子或磷离子，然后进行退火，以在铟镓锌氧化物薄膜中形成N型重掺杂源漏区；

以图形化后的栅电极为掩膜版，对栅介质层进行刻蚀；

在刻蚀栅介质层后的铟镓锌氧化物薄膜上沉积钝化层，并对钝化层进行光刻，再进行剥离或刻蚀，以形成源漏区的接触孔；

在源漏区的接触孔中沉积源漏接触电极。

进一步，所述在缓冲层上沉积铟镓锌氧化物薄膜的步骤具体为：使用DC直流磁控溅射法或者使用RF射频磁控溅射法在缓冲层上沉积铟镓锌氧化物薄膜，所述DC直流磁控溅射法或RF射频磁控溅射法反应时衬底的温度为23℃至400℃，所使用的靶材含有铟、镓和锌元素。

进一步，所述靶材为IGZO靶材，所述IGZO靶材由In₂O₃、Ga₂O₃和ZnO组成。

进一步，所述对铟镓锌氧化物薄膜注入砷离子或磷离子，然后进行退火，以在铟镓锌氧化物薄膜中形成N型重掺杂源漏区，这一步骤具体包括：

使用离子注入机或者离子喷淋机对铟镓锌氧化物薄膜注入砷离子或者磷离子。

进一步，所述砷离子或者磷离子的注入剂量为10¹⁴至10¹⁶/cm²，所述砷离子或者磷离子的注入能量为20至150keV。

进一步，所述对铟镓锌氧化物薄膜注入砷离子或磷离子，然后进行退火，以在铟镓锌氧化物薄膜中形成N型重掺杂源漏区，这一步骤具体还包括：

使用快速退火设备或者高温炉对进行离子注入后的铟镓锌氧化物薄膜进行退火，其中，退火温度为300℃至500℃，退火气氛为氮气、氧气、空气或者氩气。