[发明专利]一种3D氧化物半导体薄膜晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种氧化物半导体薄膜晶体管，其特征在于，所述晶体管包括：下层源电极和下层漏电极（2）、下层有源区（3）、下层栅介质（4）、栅电极（5）、上层栅介质（6）、上层有源区（7）、以及上层源电极和上层漏电极（8）；其中，在衬底（1）上的两端形成下层源电极和下层漏电极（2），在衬底（1）上并且在部分下层源电极和下层漏电极（2）上形成下层有源区（3），在下层有源区（3）上形成下层栅介质（4），在下层栅介质（4）上形成栅电极（5），在栅电极（5）上形成上层栅介质（6），上层栅介质（6）和下层栅介质（4）相连形成有源区并包裹住栅电极（5），在上层栅介质（7）上形成上层有源区（7），在上层有源区（7）上形成上层源电极和上层漏电极（8），上层源电极和上层漏电极分别与下层源电极和下层漏电极相连形成源电极和漏电极。

2.如权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述源电极和漏电极为Al、Cr、Mo等非透明的导电金属中的一种；或者为ITO、AZO、InO等透明的氧化物导电薄膜中的一种。

3.如权利要求2所述的晶体管，其特征在于，所述有源区采用氧化锌铝或其掺杂物，掺杂物为Ga、In、Hf、Zr等III或IV族元素中的一种。

4.如权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述上层栅介质和下层栅介质的材料为二氧化硅、氮化硅以及高介电常数绝缘材料中的一种或者多种的组合。

5.如权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述栅电极为Al、Ti和Cr等非透明金属中的一种；或者为ITO、AZO、InO等透明的氧化物导电薄膜中的一种。

6.一种氧化物半导体薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述制备方法，包括以下步骤：

1）在半导体或玻璃的衬底上生长一层非透明导电薄膜或透明导电薄膜，然后光刻和刻蚀形成下层源电极和下层漏电极；

2）溅射第一层氧化锌铝薄膜AZO或其掺杂物薄膜形成下层有源区，在溅射台内退火处理；

3）标准集成电路制备工艺生长一层绝缘材料形成下层栅介质；

4）溅射生长一层导电材料形成栅电极，在溅射台内退火处理；

5）光刻和刻蚀工艺或者标准剥离工艺刻蚀出栅电极、绝缘的下层栅介质和下层有源区的三层叠层；

6）标准集成电路制备工艺生长一层绝缘材料形成上层栅介质；

7）溅射形成第二层氧化锌铝薄膜AZO或其掺杂物薄膜形成上层有源区，在溅射台内退火处理；

8）光刻和刻蚀工艺或者标准剥离工艺刻蚀出绝缘的上层栅介质和上层有源区的两层叠层；

9）生长一层非透明导电薄膜或透明导电薄膜，然后光刻和刻蚀形成上层源电极和上层漏电极，保证上层源电极和上层漏电极分别与下层源电极和下层漏电极相连并形成源电极和漏电极。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，其中，在步骤2）和7）中，有源区层采用射频磁控溅射技术生长氧化锌铝或其掺杂物薄膜。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在制备氧化锌铝或其掺杂物薄膜时，通入氧气与氩气比为1~10%：99~90%。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在制备氧化锌铝或其掺杂物薄膜时，通入氧气与氩气比为3~10%：97~90%。

10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤4）中，栅电极的厚度为50~200纳米。