[发明专利]一种金属氧化物薄膜晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体结构及其制备方法，具体是一种金属氧化物薄膜晶体管的结构及其制备方法，属于半导体应用技术领域。

背景技术

金属氧化物薄膜晶体管具有许多非常优异的性能，例如较大的迁移率、较好的大尺寸均匀性以及较低的工艺温度等，应用范围越来越广泛。

金属氧化物薄膜晶体管分为底栅型和顶栅型两种类型。顶栅型金属氧化物薄膜晶体管的截面如图1所示，包括基板，以及沿远离基板方向依次设置的栅极、栅极绝缘层、金属氧化物半导体层，源极/漏极导电层、层间绝缘层和阳极导电层，其中层间绝缘层在源极和漏极之间的部分为通常所述的沟道层。在金属氧化物薄膜晶体管的实际应用时，不可避免的会受到外界光线的照射。当上述结构的金属氧化物薄膜晶体管应用于OLED器件中时，为了不影响OLED器件的开口率，金属氧化物薄膜晶体管最好做成完全透明的结构。这样，外界光线可以透过层间绝缘层，照射到金属氧化物半导体层上。作为本领域技术人员所公知的，由于金属氧化物半导体层自身的性质，在光照条件下会出现光激发缺陷。当金属氧化物薄膜晶体管外加电压之后，这些光激发缺陷会在外加电场的作用下扩散到背沟道区（IGZO上表面区域）上，使背沟道区受到影响，出现界面态（所谓的界面态是指半导体界面处位于禁带中的能级或能带，它们可在很短的时间内和半导体交换电荷），由此会引起阈值电压偏移，从而对晶体管的稳定性造成影响。

为了防止金属氧化物半导体在光照条件下出现的光激发缺陷，现有技术中通常采用的方法有两种：

一是在沟道层上生长保护层(ESL Or Passivation Layer)，例如SIO₂、AL₂O₃、Y₂O₃等，来增加在光照条件下背沟道区产生光激发缺陷的势垒，从而降低光照对TFT性能的影响。但是，当光照能量较大时，光照能量依然会穿透上述保护层影响背沟道区，依然会影响金属氧化物半导体性能。

二是使用不透光的金属层或多层材料作为遮光层来遮盖半导体沟道区域以防止光照对半导体器件稳定性的影响：如果要附加遮光层的话需要通过额外的光罩来制作；这无疑会增加成本以及制备工艺的难度；或者直接使用OLED器件的阴极作为遮光层，因为OLED器件的阴极一般采用不透光的金属材料制备而成，而这种方式只适用于底发光器件模式，这样的话OLED器件发出的光经过阴极反射后透过OLED器件的各层以及金属氧化物半导体的各层结构之后出射出去，无疑大大降低了器件的开口率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术的金属氧化物薄膜晶体管为了防止外界光线对晶体管性能的影响增加了成本、加大了制备难度或者影响器件的开口率从而提供制备简单，可用于开口率较高的顶发光模式的金属氧化物薄膜晶体管及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种金属氧化物薄膜晶体管，包括基板，及沿远离所述基板方向依次设置的栅极、栅极绝缘层、金属半导体氧化物层、源极/漏极导电层、层间绝缘层，所述层间绝缘层填充源极导电层和漏极导电层间的空隙形成沟道层；

在所述层间绝缘层上表面形成阳极导电层及导电的上栅极；

所述上栅极完全覆盖所述沟道层，且其材料的光反射率大于85%。

所述上栅极的材料的功函数介于4.9ev-5.2ev之间。

所述上栅极的材料面电阻小于10Ω/□。

所述上栅极的材料包含以下任一组材料：ITO/Ag/ITO，ITO/Ag，ITO/Al/ITO，ITO/Al。

所述阳极导电层与所述上栅极材料相同。

所述金属氧化物半导体层为IGZO（Indium Gallium Zinc Oxide）层。

一种上述金属氧化物薄膜晶体管的制备方法，包括如下步骤：

S1、在基板上依次形成栅极、栅极绝缘层、金属氧化物半导体层、源极/漏极导电层和层间绝缘层，所述层间绝缘层填充源极导电层和漏极导电层间的空隙形成沟道层；

S2、在所述层间绝缘层上形成阳极导电层以及导电的上栅极，制备所述上栅极的材料的光反射率大于85%，且所述上栅极完全覆盖所述沟道层。

所述步骤S2中，制备所述上栅极的材料的功函数介于4.9ev-5.2ev之间。

所述步骤S2中，制备所述上栅极的材料的面电阻小于10Ω/□。

所述步骤S2中，制备所述上栅极的材料包含以下任一组材料：ITO/Ag/ITO，ITO/Ag，ITO/Al/ITO，ITO/Al。