[发明专利]氧化物半导体薄膜晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管技术领域，特别是涉及一种氧化物半导体薄膜晶体管。

背景技术

随着信息时代的到来，显示器正在加速向平板化、节能化的方向发展。平板显示器(Flat Panel Display，FPD)是目前最为流行的一类显示设备。平板显示领域中应用最广泛的技术就是薄膜晶体管技术(Thin Film Transistor，TFT)。

当前主流的薄膜晶体管技术的有源层材料为Si材料，包括非晶硅、多晶硅等。然而非晶硅薄膜晶体管稳定性较差且迁移率较低，而多晶硅薄膜晶体管由于晶界的存在，其制备均一性较差且成本偏高。这些技术是无法同时满足现在以及将来超高分辨率、超大尺寸、柔性显示的要求。

相比较而言，氧化物薄膜晶体管具有迁移率相对较高、均匀性良好、制程温度较低且与目前的非晶硅产线兼容等优点被认为是下一代最有前景的TFT技术之一，目前受到国内外学术界和产业界的广泛关注。

目前主流的氧化物半导体材料化学稳定性较差，对酸相当敏感，在用湿法刻蚀工艺图案化源漏电极时容易出现背沟道损伤的问题。为了获得高性能的氧化物薄膜晶体管，需要额外通过光刻工艺添加一层图案化的刻蚀阻挡层，从而增加制备成本。

发明内容

基于此，有必要提供一种在湿法刻蚀过程中，能够更好地保护沟道层，以及无需增加刻蚀阻挡层的氧化物半导体薄膜晶体管。

一种氧化物半导体薄膜晶体管，在沟道层和源漏电极之间设置有半导体保护层，

所述半导体保护层为(MO)_x(NO)_y，其中，0.1<x≤0.8，0.2≤y<0.9，且x+y＝1；其中，M为Zr、Si、Hf和W中的至少一种元素，N为Zn、Ga、Ag、Ti和Cu中的至少一种元素。

在其中一个实施例中，所述半导体保护层的厚度为2nm～20nm。

在其中一个实施例中，所述半导体保护层的厚度为2nm～10nm。

在其中一个实施例中，所述半导体保护层的载流子浓度在1×10¹⁶cm^-3到1×10¹⁹cm^-3之间。

在其中一个实施例中，所述半导体保护层采用物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺或溶液制备工艺制备得到。

在其中一个实施例中，所述半导体保护层与有源层共同通过一次曝光工艺进行图案化操作。

在其中一个实施例中，所述沟道层的材质为金属氧化物半导体材料，所述金属氧化物半导体材料含有In、Sn、Cu、Ti和Zn中的至少一种元素；所述有源层为单层薄膜结构或多层薄膜结构。

在其中一个实施例中，所述氧化物半导体薄膜晶体管设置有栅极、沟道层、栅绝缘层及源漏电极，所述栅绝缘层位于所述栅极及所述沟道层之间，所述半导体保护层位于所述沟道层及所述源漏电极之间。

在其中一个实施例中，所述源漏电极的图案化操作采用湿法刻蚀进行，所述刻蚀液为硫酸、盐酸、醋酸、磷酸、硝酸和铝刻蚀液中的至少一种。

上述半导体保护层的M元素能够起到提供半导体保护层载流子传输路径的作用，N元素能够起到提高半导体保护层化学稳定性、增加半导体保护层抗酸刻蚀性及控制氧化物半导体保护层体内载流子浓度的作用，从而能够使得上述氧化物半导体薄膜晶体管既能避免湿法刻蚀时对背沟道的损伤问题，更好地保护沟道层，又不必增加一道制备刻蚀阻挡层的工序。所述半导体保护层还能调控氧化物薄膜晶体管的阈值电压。

附图说明

图1-图6为本发明一实施方式的氧化物半导体薄膜晶体管的制备过程中的各个阶段的结构示意图；

图7为本发明一实施方式的氧化物半导体薄膜晶体管的转移特性曲线图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。