[发明专利]包括氢扩散阻挡件的晶体管及其形成方法

说明书

本公开涉及包括氢扩散阻挡件的晶体管及其形成方法。一种薄膜晶体管包括：栅极电极，嵌入在衬底上面的绝缘层中；栅极电介质，在栅极电极上面；有源层，包括化合物半导体材料并且在栅极电介质上面；以及源极电极和漏极电极，与有源层的端部部分接触。栅极电介质可以在与绝缘层的界面之上具有较厚的部分，以抑制氢扩散通过。附加地或替代地，可以在有源层和有源层上面的电介质层之间插入包括电介质金属氧化物材料的钝化帽盖电介质，以抑制氢扩散通过。

技术领域

本公开涉及半导体领域，具体地，涉及包括氢扩散阻挡件的晶体管及 其形成方法。

背景技术

已经开发了多种晶体管结构以满足各种设计标准。由氧化物半导体制 成的薄膜晶体管(TFT)对于后道工艺(BEOL)集成是有吸引力的选择， 这是因为TFT可以在低温下处理并且因此不会损坏先前制造的器件。例 如，这些制造条件和技术不会损坏先前制造的前道工艺(FEOL)器件和 中道工艺(MEOL)器件。

发明内容

根据本公开的实施例，提供了一种晶体管，包括：栅极电极，所述栅 极电极嵌入在衬底上面的绝缘层中；栅极电介质，包括中心栅极电介质部 分和一对外围栅极电介质部分，所述中心栅极电介质部分具有第一厚度并 且与所述栅极电极的顶表面接触，所述一对外围栅极电介质部分具有大于 所述第一厚度的第二厚度并且与所述绝缘层的顶表面接触，并且所述一对 外围栅极电介质部分彼此被所述中心栅极电介质部分横向地间隔开；有源 层，所述有源层包括化合物半导体材料并且在所述栅极电介质上面；源极 电极，所述源极电极与所述有源层的第一端部部分接触；以及漏极电极， 所述漏极电极与所述有源层的第二端部部分接触。

根据本公开的实施例，提供了一种晶体管，包括：栅极电极，所述栅 极电极嵌入在衬底上面的绝缘层中；栅极电介质，所述栅极电介质位于所 述栅极电极之上；有源层，所述有源层包括化合物半导体材料；源极电 极，所述源极电极与所述有源层的第一端部部分接触；漏极电极，所述漏 极电极与所述有源层的第二端部部分接触；钝化帽盖电介质，所述钝化帽 盖电介质包括电介质金属氧化物材料并且在所述有源层上面；以及电介质 层，所述电介质层横向地围绕所述有源层、所述源极电极和所述漏极电 极，并且与所述钝化帽盖电介质的整个顶表面接触。

根据本公开的实施例，提供了一种形成晶体管的方法，包括：在衬底 之上的绝缘层中形成栅极电极；在所述栅极电极之上形成栅极电介质，其 中，所述栅极电介质包括中心栅极电介质部分和一对外围栅极电介质部 分，所述中心栅极电介质部分具有第一厚度并且与所述栅极电极的顶表面 接触，所述一对外围栅极电介质部分具有大于所述第一厚度的第二厚度并 且与所述绝缘层的顶表面接触；在所述栅极电介质之上形成包括化合物半 导体材料的有源层；以及在所述有源层的外围部分上形成源极电极和漏极 电极，其中，所述源极电极和所述漏极电极彼此被所述栅极电极横向地间 隔开。

附图说明

在结合附图阅读时，通过下面的具体描述来最佳地理解本公开的各方 面。应当注意，根据该行业的标准惯例，各种特征不是按比例绘制的。事 实上，为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸可能被任意增大或减小。

图1是根据本公开的实施例的在形成互补金属氧化物半导体 (CMOS)晶体管、在较低层级电介质层中形成的第一金属互连结构、绝 缘间隔件层、以及可选的蚀刻停止电介质层之后的第一示例性结构的垂直 截面图。

图2A是根据本公开的第一实施例的在形成绝缘层之后的第一示例性 结构的一部分的俯视图。

图2B是第一示例性结构的沿着图2A的垂直平面B－B’的垂直截面 图。

图2C是第一示例性结构的沿着图2A的垂直平面C－C’的垂直截面 图。

图3A是根据本公开的第一实施例的在绝缘层中形成凹部区域之后的 第一示例性结构的区域的俯视图。

图3B是第一示例性结构的沿着图3A的垂直平面B－B’的垂直截面 图。