[发明专利]具有钝化增强层的金属氧化物薄膜晶体管及其制作方法

说明书

本发明涉及半导体技术领域，提出一种具有增强钝化层的金属氧化物薄膜晶体管，在沟道层与源、漏电极之间设置有增强钝化层，增强钝化层由无机钝化层和钝化增强层组成，其制备方法包括以下步骤：在衬底上沉积一层金属氧化物薄膜；在沉积有金属氧化物薄膜的衬底上沉积无机钝化层；将沉积有无机钝化层的衬底使用自组装单分子膜形成致密且疏水的自组装单分子层作为钝化增强层。本发明通过增强钝化层可提高晶体管的长期可靠性，增强钝化层由无机钝化层和钝化增强层组成，钝化增强层的所选材料能与无机钝化层表面通过自组装的方式形成超疏水界面，增强无机钝化层对空气中水氧的阻隔能力，从而能够显著提高器件的电学性能，尤其是稳定性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种具有增强钝化层的金属氧化物薄膜晶体管及其制作方法。

背景技术

随着下一代有源矩阵平板显示技术正朝着大尺寸、超高清、高帧率及外围电路全集成等方向的发展，薄膜晶体管(TFT)作为显示面板的构成要素，要求其必须提供足够的电学驱动能力。金属氧化物薄膜晶体管因其成本低廉、制备温度低、可见光透过率高和电学性能适中等特点，进来愈发受到关注与研究。金属氧化物薄膜晶体管TFT对诸如氧气、氢气以及水汽等环境气氛非常敏感，氧气或水分子被吸收在半导体的背沟道表面上，会导致器件的电学性能恶化，尤其的电学稳定性。

因此高质量钝化层的制备对于薄膜晶体管的稳定性非常重要，钝化层有效地隔离了金属氧化物的沟道材料，避免了其与外部环境的直接接触，钝化层可以在薄膜晶体管TFT性能和稳定性中发挥重要作用。为了有效钝化，传统钝化层必须与薄膜晶体管的沟道层相容，通常选择无机钝化材料，其致密性好，能抑制原子从氧化物半导体薄膜中逸出而形成氧空位(Vo)。但若要达到良好的钝化效果，该钝化层必须足够厚(500nm左右)才能消除表面吸附物质的影响，且需要足够好的扩散阻挡层来消除表面物质扩散到钝化层/背沟道界面，同时该钝化层应具有低氢含量，才能使得钝化层更加有效。

发明内容

本发明的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种具有增强钝化层的金属氧化物薄膜晶体管及制作方法，基于有机/无机混合叠层的钝化增强层结构，能够显著提高器件的电学性能，尤其是稳定性，在有效降低钝化层厚度的同时，还能提供更加有效的钝化效果。为此，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种具有增强钝化层的金属氧化物薄膜晶体管，包括衬底、栅极、绝缘层、金属氧化物薄膜、源极、漏极、增强钝化层，所述增强钝化层包括无机钝化层、钝化增强层，所述栅极贴合于衬底上方，所述绝缘层覆盖在栅极上方，所述金属氧化物薄膜贴合于绝缘层上方，所述源极和漏极贴合于金属氧化物薄膜上方，且源极和漏极之间空出沟道，所述无机钝化层位于所述沟道中,且与金属氧化物薄膜贴合，所述钝化增强层位于无机钝化层上方，且与无机钝化层贴合。

更进一步地，为了更好的实现本发明，所述金属氧化物薄膜为具有半导体材料特性的无机金属氧化物。

更进一步地，为了更好的实现本发明，所述无机金属氧化物由铟锌氧化物、锡锌氧化物、铟锡氧化物、铟镓锌氧化物、氟锡锌氧化物中的一种或多种组成。

更进一步地，为了更好的实现本发明，所述无机钝化层由AlO_x、SiO_x、YO_x、ScO_x、SiN_x、GaO_x、HfO_x、Hf_xLa_yO、TiO_x、AlO_xN_y或SiO_xN_y中的一种或多种组成，其中x和y为变量。

更进一步地，为了更好的实现本发明，所述钝化增强层由烷基取代的硅氮烷、烷基或苯基取代的三乙氧基硅烷、烷基或苯基取代的三氯硅烷、烷烃基磷酸或烷烃硫醇等中的一种通过自组装单分子层处理所述无机钝化层的表面获得。