[发明专利]掺杂型金属氧化物半导体及薄膜晶体管与应用

说明书

本发明公开了一种掺杂型金属氧化物半导体，该掺杂型金属氧化物半导体为掺杂有稀土氧化物的氧化铟锡或氧化铟锡锌半导体，该掺杂型金属氧化物半导体可以在较低的氧化镱或氧化镨掺杂浓度下，有效抑制薄膜中的氧空位浓度，其迁移率可以保持在较高的值；关键的，形成的薄膜能避免光照对I‑V特性和稳定性的影响，大幅度提高金属氧化物半导体器件在光照下的稳定性。本发明还提供该掺杂型金属氧化物半导体的薄膜晶体管与应用。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及平板显示和探测器应用中的金属氧化物半导体薄膜晶体管背板制作所用的材料和器件结构，具体涉及一种掺杂型金属氧化物半导体及薄膜晶体管与应用。

背景技术

对于现有的金属氧化物半导体体系中，In³⁺离子的5s轨道是主要的电子输运通道。但是由于In离子与O离子成键后的断键能较低，所以在单纯的In₂O₃薄膜中存在大量的氧空位缺陷。而氧空位是导致金属氧化物薄膜晶体管稳定性劣化的主要原因。通常，需要掺杂与In³⁺离子数量相当的Zn²⁺离子使金属氧化物薄膜保持非晶特性。

Sn⁴⁺离子主要是利用Sn-O键化学惰性的特性，提供抗酸刻蚀的能力。但是由于In、Sn、Zn离子与O离子成键后的断键能较低，所以在单纯的ITZO薄膜中存在大量的氧空位缺陷。而氧空位是导致金属氧化物薄膜晶体管稳定性劣化的主要原因。而且，Sn在薄膜中通常会作为电子的载流子来源，进一步增加了薄膜的载流子浓度。因此，目前常用的ITZO材料存在电学稳定性较差问题，特别是光照下的稳定性有待提高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供能有效提高氧化物半导体的电学稳定性尤其是光照条件下的电学稳定性的掺杂型金属氧化物半导体。

本发明的目的之二在于提供包含该掺杂型金属氧化物半导体的薄膜晶体管。

本发明的目的之三在于提供该薄膜晶体管的应用。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

掺杂型金属氧化物半导体，该掺杂型金属氧化物半导体为掺杂有稀土氧化物的氧化铟锡或氧化铟锡锌；

所述稀土氧化物为氧化镨和/或氧化镱，镨和/或镱与氧化铟锡或氧化铟锡锌的掺杂摩尔比为0.002-0.4∶1；

所述掺杂型金属氧化物半导体存在光生载流子快速复合中心。

即本发明提供的掺杂型金属氧化物半导体是基于氧化铟锡的复合半导体，氧化镨或氧化镱可以在较低的掺杂量实现对氧空位的抑制，可以使氧化铟锡或氧化铟锌锡在具有较高的迁移率的基础上，提高氧化铟锡或氧化铟锌锡在光照条件下的稳定性。