[发明专利]共面铟镓锌氧薄膜晶体管及其制备方法

说明书

本发明涉及薄膜晶体管技术领域，尤其涉及共面铟镓锌氧薄膜晶体管及其制备方法。包括绝缘层衬底、有源层、栅介质层、栅电极、中间介质层和源漏电极；有源层形成在绝缘层衬底上，有源层为铟镓锌氧薄膜；栅介质层形成在有源层上；栅电极形成在栅介质层上；中间介质层在顺次对栅介质层和有源层图形化后，形成在绝缘层衬底、有源层、栅介质层和栅电极上，中间介质层为Al₂O₃，中间介质层包含第一类通孔和第二类通孔，第一类通孔位于有源层的上方，第二类通孔位于栅电极的上方，以露出有源层和栅电极的部分区域；源漏电极形成在第一类通孔处的中间介质层和有源层上。本发明由于选用介电常数较高的Al₂O₃作为中间介质层，能够降低有源层源漏区域中氢元素的含量。

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管技术领域，尤其涉及共面铟镓锌氧薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

基于薄膜半导体材料制备出的薄膜晶体管(Thin-Film Transistor，TFT)，与传统的单晶硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOS-FET)相比，具有制备温度低、可大面积制作、可在异质衬底上形成等优势，因此被广泛应用于显示电子、柔性电子、透明电子等领域。

现有的薄膜晶体管如非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)和低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)在半导体领域中已经获得了广泛的应用。a-Si TFT的均一性好，但迁移率低；LTPS TFT的迁移率高，但制备均一性较差。铟镓锌氧(In-Ga-Zn-O，IGZO)，作为一种薄膜晶体管材料，具有迁移率较高、均一性好等优势，近年来受到广泛关注，并开始应用于商业生产中。

目前，较成熟的制备IGZO TFT工艺是背沟道刻蚀(Back Channel Etched，BCE)工艺，但基于BCE工艺制备出的IGZO TFT，其源漏电极与栅电极之间存在较大的交叠面积，因此会引入较大的寄生电阻。然而，随着对薄膜晶体管电路速度需求越来越高，为了适应新的技术要求，薄膜晶体管的寄生电容需要相应缩小。因此，产生了共面型(Coplanar)IGZOTFT。

随着对薄膜晶体管电路速度需求越来越高，为了适应新的技术要求，薄膜晶体管的寄生电容需要相应缩小。目前，共面型IGZO TFT的中间介质层的材料是介电常数较低的SiO₂。由于制备SiO₂所用的气体源是硅烷和笑气，其反应得到的产物中有氢气，因此将会导致被沉积处氢元素含量上升。而有源层的源漏区域直接暴露在SiO₂的生长环境中，因此，源漏区域的氢元素含量也会随之提高。进而氢元素将会改变有源层的电导率，并且氢元素容易在有源层中扩散，造成器件性能的不稳定、开启电压漂移、沟道区变窄，扩散严重时还会导致源漏区域短接。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的共面铟镓锌氧薄膜晶体管及其制备方法。

依据本发明的第一个方面，本发明提供一种共面铟镓锌氧薄膜晶体管，包括绝缘层衬底、有源层、栅介质层、栅电极、中间介质层和源漏电极；

所述有源层形成在所述绝缘层衬底上，所述有源层为铟镓锌氧薄膜；

所述栅介质层形成在所述有源层上；

所述栅电极形成在所述栅介质层上；

所述中间介质层在顺次对所述栅介质层和所述有源层图形化后，形成在所述绝缘层衬底、所述有源层、所述栅介质层和所述栅电极上，所述中间介质层为High-K材料，所述High-K材料为Al₂O₃，所述中间介质层包含第一类通孔和第二类通孔，所述第一类通孔位于所述有源层的上方，所述第二类通孔位于所述栅电极的上方，以露出所述有源层和所述栅电极的部分区域；

所述源漏电极形成在所述第一类通孔处的所述中间介质层和所述有源层上。