[发明专利]掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层、其制备方法及其应用、晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层、其制备方法及其应用、晶体管及其制备方法，普通的铟镓锌氧化物对可见光基本没有响应，本发明提供了一种掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层，由于掺杂氢的铟镓锌氧化物的带隙小于或等于可见光的光子能量，因此能够对可见光产生良好响应。将这种掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层应用于光电晶体管中，可以可满足可见光探测领域对铟镓锌氧化物型光电晶体管的实际需求，这类光电晶体管将在显示与成像、光通信、遥感、生物医疗等领域发挥重要作用。

技术领域

本发明涉及半导体材料制备技术领域、光电器件技术领域，具体涉及一种掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层、其制备方法及其应用、晶体管及其制备方法。

背景技术

随着人工智能、自动化的推进，实现自动识别与计算成为新一代科技发展追求的目标，可见光的探测技术则是首当解决的一项任务。可见光的探测以模拟人眼功能为前提，并在此基础上提高目标的识别和分辨能力。因此，可见光探测在显示与成像、光通信、遥感、生物医疗等领域发挥着重要作用。

传统的用于可见光探测的材料主要是晶硅材料，在多年的工业使用完善中，硅基的可见光探测材料已经实现了大批量生产，且具有成本低、工艺成熟、可见光分辨较高的特点，但硅基材料无法实现柔性弯曲等多方面的工艺要求。在此期间也有不少的新型探测材料涌现，碲镉汞材料、镓砷基化合物材料、有机聚合物材料等，但是考虑材料的环保性和成本及工艺复杂程度，仍需开拓新的材料及工艺领域。

在倡导绿色环保的潮流下，IGZO作为一种具有前景的光吸收材料，在探测器的研究中受到广泛关注。但IGZO材料在可见光范围内的响应较低，需要对材料进行进一步研究，以更好满足可见光的探测领域的需求。

发明内容

为解决上述现有光电晶体管中的IGZO光吸收材料对可见光范围内的响应较低，不能很好地应用于可见光探测领域的问题，本发明提供了一种新型IGZO材料及其制备方法，并进一步提供了可用于可见光探测的基于前述新型IGZO材料的晶体管及其制作方法。

为了达到上述发明目的，本发明提供一种掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层的制备方法，所述制备方法包括：在第一气体氛围下，采用镀膜工艺制备形成掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层；其中，所述第一气体氛围包括氢气，所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层的带隙宽度小于或等于可见光的光子能量。

进一步地，所述第一气体氛围还包括惰性气体，所述氢气与所述惰性气体的体积比小于或等于10:90。

进一步地，所述制备方法还包括：对所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层进行退火处理。

进一步地，所述制备方法还包括：对所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层进行退火处理的步骤包括：在混合气体氛围中，对所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层进行退火处理，所述混合气体包括氢气和惰性气体，所述氢气与所述惰性气体的体积比小于或等于10:90。

本发明进一步提供一种由上述的制备方法制备形成的掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层。

本发明进一步提供上述的掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层在半导体器件中的应用。

本发明进一步提供一种晶体管的制作方法，所述制作方法包括制作栅电极层、栅介质层、掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层、沟道层、源电极和漏电极的方法，其中，制作所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层的方法为上述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层的制备方法。

进一步地，制作栅电极层、栅介质层、掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层、沟道层、源电极和漏电极的方法，包括：

在衬底上制作形成所述栅电极层；

在所述栅电极层上制作形成所述栅介质层；

采用上述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层的制备方法在所述栅介质层上制作形成所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层；

在所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层上制作形成所述沟道层；