[发明专利]包括成分渐变栅极电介质的薄膜晶体管及其形成方法

权利要求书

1.一种半导体器件，包括位于衬底之上的薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管包括：

绝缘层，所述绝缘层嵌有栅极电极并上覆于所述衬底上；

栅极电介质和有源层的堆叠，所述堆叠上覆于所述栅极电极上，其中，所述栅极电介质包括成分渐变栅极电介质材料，其中，所述栅极电介质内的氧原子的原子浓度随着从所述栅极电介质和所述有源层之间的界面向下的垂直距离而降低；以及

源极电极和漏极电极，所述源极电极和所述漏极电极与所述有源层的顶表面的相应部分相接触。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述有源层的底表面部分具有成分梯度，使得氧原子的原子浓度随着从所述界面向上至少到所述有源层的垂直厚度的20％处的垂直距离而降低。

3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述有源层包括化合物半导体材料，所述化合物半导体材料包含至少两种金属元素和氧。

4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中：

所述有源层包括氧化铟镓锌材料；并且

所述有源层内的氧缺乏随着从所述界面向上至少到所述有源层的垂直厚度的20％处的垂直距离而增加。

5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述成分渐变栅极电介质材料包括成分渐变电介质金属氧化物材料。

6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，所述成分渐变电介质金属氧化物材料选自：氧化铝、氧化钛、氧化钇、氧化锆、氧化镧、氧化铪、氧化钽、其混合物和其层堆叠。

7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述有源层的顶表面部分具有成分梯度，使得氧原子的原子浓度随着从包括所述有源层的顶表面的水平面向下至少到所述有源层的垂直厚度的20％处的垂直距离而降低。

8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中：

所述有源层包括氧化铟镓锌材料；并且

所述有源层内的氧缺乏随着从包括所述有源层的顶表面的所述水平面向下至少到所述有源层的垂直厚度的20％处的垂直距离而增加。

9.一种半导体器件，包括位于衬底之上的薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管包括：

栅极电极，上覆于所述衬底上；

栅极电介质和有源层的堆叠，所述堆叠上覆于所述栅极电极上，其中，所述有源层的顶表面部分具有成分梯度，使得氧原子的原子浓度随着从包括所述有源层的顶表面的水平面向下至少到所述有源层的垂直厚度的20％处的垂直距离而降低；以及

源极电极和漏极电极，所述源极电极和所述漏极电极与所述有源层的顶表面的相应部分相接触。

10.一种形成包括薄膜晶体管的半导体器件的方法，所述方法包括：

在衬底之上的绝缘层中形成栅极电极；

在所述栅极电极和所述绝缘层之上形成栅极电介质；

在所述栅极电极之上形成有源层；以及

形成源极电极和漏极电极，所述源极电极和所述漏极电极与所述有源层的顶表面的相应部分接触，

其中，所述方法包括：通过将氧原子引入到所述栅极电介质和所述有源层中的至少一者的表面区域中，来增加所述栅极电介质和所述有源层中的相应一者中的表面氧浓度。