[实用新型]一种氧化锌薄膜晶体管

说明书

一种氧化锌薄膜晶体管，为多层薄膜复合结构，由下至上依次包括衬底层、栅极、绝缘栅介质层、氧化锌有源层、隔绝层；所述栅极内嵌于绝缘栅介质层内；隔绝层的下端内嵌于氧化锌有源层，则氧化锌有源层的中部厚度比两侧的厚度薄，从而形成三个区域，分别是位于氧化锌有源层两侧的源极区和漏极区，及位于源极区和漏极区中间的沟道区，隔绝层位于沟道区上；源极区上设有源极金属电极，漏极区上设有漏极金属电极，源极区与源极金属电极之间和漏极区与漏极金属电极之间均设有掺杂层。本实用新型采用氧化锌有源层，能提升晶体管的开关电流比；能进一步降低关态电流；间接提升氧化锌有源层设计的薄膜晶体管的开关电流比。

技术领域

本实用新型涉及电子元器件技术领域，具体为一种氧化锌薄膜晶体管。

背景技术

薄膜晶体管(TFT)是平板显示技术领域的关键部件，上世纪硅基薄膜晶体管一直是平板显示有源驱动的主流核心技术。随着平板显示技术的快速发展，非晶硅TFT由于低迁移率(0.5-1.0cm2/Vs)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。

为了进一步提高薄膜晶体管的性能，解决黑矩阵、开口率、亮度等问题，采用宽能隙透明半导体材料作为薄膜晶体管的有源层是一种最有可能的解决方案。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、薄膜晶体管、有机发光二极管、柔性显示、电子纸等诸多领域具有广阔的应用前景。

因此，近年来以氧化锌为代表的氧化物薄膜晶体管已成为半导体技术领域研究的新热点。而目前氧化锌薄膜晶体管的一个主要问题是生成的半导体沟道层往往具有较高的载流子浓度，使得器件的关态电流偏高，开关电流比较低。

实用新型内容

本实用新型所要解决技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种能使器件关态电流偏低的氧化锌薄膜晶体管。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氧化锌薄膜晶体管，为多层薄膜复合结构，由下至上依次包括衬底层、栅极、绝缘栅介质层、氧化锌有源层、隔绝层；所述栅极内嵌于绝缘栅介质层内；所述隔绝层的下端内嵌于氧化锌有源层，则氧化锌有源层的中部厚度比两侧的厚度薄，从而形成三个区域，分别是位于氧化锌有源层两侧的源极区和漏极区，及位于源极区和漏极区中间的沟道区，所述隔绝层位于沟道区上；所述源极区上设有源极金属电极，所述漏极区上设有漏极金属电极，所述源极区与源极金属电极之间和漏极区与漏极金属电极之间均设有掺杂层。

进一步，所述绝缘栅介质层为双层结构，包括下层的氧化硅绝缘栅介质层和上层的氮化硅绝缘栅介质层，所述栅极内嵌于氧化硅绝缘栅介质层内，所述氮化硅绝缘栅介质设于氧化锌有源层的底部。

进一步，所述掺杂层为源极金属电极和漏极金属电极的下表面使用离子轰击方法获得，在沟道区的两侧进行金属离子轰击，能够增强作为电极的金属与氧化锌有源层的晶间结合致密程度，比镀层工艺结合深度更深，也就能够降低界面层间的电子势垒。

进一步，所述源极金属电极和漏极金属电极为AL、Cu或二者合金的金属电极。

进一步，所述绝缘栅介质层的材质为氮化硅、氧化铪、氧化铝、氧化钽其中的一种，绝缘效果良好。

进一步，所述绝缘栅介质的厚度为10-300纳米。

进一步，所述衬底层的材质为玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)和聚酰亚胺(PI)基板的一种。