專利名稱：一種金屬氧化物表面處理方法和薄膜晶體管的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，涉及ー種金屬氧化物表面處理方法和薄膜晶體管的制備方法。
背景技術(shù)：
金屬氧化物可以廣泛應(yīng)用于透明電極、發(fā)光二極管、太陽能電池、氣體傳感器以及顯示領(lǐng)域，在金屬氧化物的各個使用領(lǐng)域中，金屬氧化物通常需要具有一定的電學(xué)特性要求，主要的電學(xué)特性參數(shù)包括載流子濃度、接觸電阻或電阻率等。現(xiàn)有技術(shù)中，為了實現(xiàn)不同條件下制備的金屬氧化物的歐姆接觸，可以利用氬等離子體、氫等離子體或N2O等離子體來處理金屬氧化物，以改善金屬氧化物的歐姆接觸。然而，金屬氧化物經(jīng)過上述等離子體處理之后，并不能呈現(xiàn)良好的歐姆接觸。圖I為現(xiàn)有技術(shù)中金屬氧化物的IV特性譜線。如圖I所示，現(xiàn)有技術(shù)中的金屬氧化物的IV特性譜線為曲線，標(biāo)識在金屬氧化物表面與金屬銦、金屬鑰或透明電極氧化銦錫(ITO)等電極的接觸處存在肖特基勢壘，若做成器件，金屬氧化物與電極的接觸電阻大，導(dǎo)致功耗比較高。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供ー種金屬氧化物表面處理方法和薄膜晶體管的制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中金屬氧化物與電極的接觸電阻過大的問題。為此，本發(fā)明提供ー種金屬氧化物表面處理方法，其中，利用等離子體對待處理的器件進(jìn)行表面處理；所述等離子體包括F基氣體和O2的混合氣體，所述待處理的器件為金屬氧化物或鍍有金屬氧化物的制品。其中，所述待處理的器件包括氧化鋅、氧化錫，含有銦、鋁和鎵中至少ー種元素的氧化鋅系金屬氧化物，以及含有銦、鋁和鎵中至少ー種元素的氧化錫系金屬氧化物。其中，所述利用等離子體對待處理的器件進(jìn)行表面處理具體包括在放置所述待處理的器件的腔體內(nèi)充入壓強為Y的F基氣體與O2的混合氣體，所述O2占所述混合氣體的含量為η ；利用功率為P的射頻作用于所述混合氣體以得到等離子體；所述等離子體作用于所述待處理的器件上的時間為t。其中，所述F基氣體包括CF4、SF6、NF3和C2F8中的至少ー種氣體。其中，所述F基氣體為CF4 ;其中，所述O2占所述CF4與O2混合氣體的含量η的范圍在0_38%之間；所述CF4與O2混合氣體的壓強Y的范圍在40-400mTorr之間；所述等離子體作用于所述待處理的器件上的時間為t的范圍在5-120S之間；所述射頻功率P的范圍在200-1500W之間。本發(fā)明還提供ー種薄膜晶體管的制備方法，其中，包括在基板上依次制備柵極、柵、絕緣層、溝道層、阻擋層、源極和漏極以及鈍化保護(hù)層，制備所述溝道層包括利用等離子體對所述溝道層進(jìn)行表面處理；所述等離子體包括F基氣體和O2的混合氣體得到的等離子體；所述溝道層的材料為金屬氧化物。其中，所述金屬氧化物包括氧化鋅、氧化錫，含有銦、鋁和鎵中至少ー種元素的氧化鋅系金屬氧化物，以及含有銦、鋁和鎵中至少ー種元素的氧化錫系金屬氧化物。其中，所述利用等離子體對所述溝道層進(jìn)行表面處理包括所述表面為溝道層的產(chǎn)品放置在充入壓強為Y的F基氣體與O2的混合氣體腔體
內(nèi)，所述O2占所述混合氣體的含量為η ；利用功率為P的射頻作用于所述混合氣體以得到等離子體；所述等離子體作用于所述待處理的器件上的時間為t。其中，所述溝道層包括中間區(qū)和ニ個分別用于接觸源極和漏極的接觸區(qū)，ニ個接觸區(qū)位于中間區(qū)的兩側(cè)；所述阻擋層沉積在所述溝道層上的中間區(qū)位置，用于阻擋等離子體到達(dá)所述溝道層的中間區(qū)。其中，所述F基氣體為CF4 ；其中，所述O2占所述CF4與O2混合氣體的含量η的范圍在0_38%之間； 所述CF4與O2混合氣體的壓強Y的范圍在40-400mTorr之間；所述等離子體作用于所述待處理的器件上的時間為t的范圍在5-120S之間；所述射頻功率P的范圍在200-1500W之間。本發(fā)明具有下述有益效果本發(fā)明提供的金屬氧化物表面處理方法，利用F基氣體和O2的混合氣體獲取的等離子體對金屬氧化物進(jìn)行處理，以增加金屬氧化物中氧空位的濃度，降低金屬氧化物與其它電極之間的接觸電阻，改善金屬氧化物的歐姆接觸效果。本發(fā)明提供的薄膜晶體管的制備方法，在制備薄膜晶體管的過程中，使用阻擋層形成自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，利用F基氣體與O2的混合氣體得到的等離子體來處理溝道層，以增加溝道層中氧空位的濃度，改善溝道層的接觸特性，降低溝道層與源極或漏極之間的接觸電阻，提高了溝道層的霍爾遷移率和載流子濃度，有利于降低金屬氧化物器件的功耗。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中的金屬氧化物的IV特性譜線；圖2為本發(fā)明金屬氧化物表面處理方法第一實施例中第一產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實施例中處理的金屬氧化物的XPS光譜圖；圖4為本實施例中處理的金屬氧化物的IV特性曲線；圖5為本發(fā)明金屬氧化物表面處理方法第一實施例中第二產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明金屬氧化物表面處理方法第二實施例的流程圖；圖7為本發(fā)明薄膜晶體管的制備方法實施例的流程圖；圖8為本發(fā)明薄膜晶體管的制備方法中產(chǎn)品的第一結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明薄膜晶體管的制備方法中產(chǎn)品的第二結(jié)構(gòu)示意圖10為本發(fā)明薄膜晶體管的制備方法中產(chǎn)品的第三結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明薄膜晶體管的制備方法中產(chǎn)品的第四結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本發(fā)明薄膜晶體管的制備方法中產(chǎn)品的第五結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的金屬氧化物表面處理方法和薄膜晶體管的制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述。利用等離子體對待處理的器件進(jìn)行處理，待處理的器件可以為金屬氧化物或鍍有金屬氧化物的制品，本實施例中以金屬氧化物為例來介紹技術(shù)方案。圖2為本發(fā)明金屬氧化物表面處理方法第一實施例中第一產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本實施例中處理的金屬氧化物的XPS光譜圖，圖4為本實施例中處理的金屬氧化物的IV特性曲線。如圖2所示，在襯底201上沉積有ー層絕緣層202，然后再絕緣層202上制備ー層金屬氧化物；其中，襯底 201可以為玻璃基片、硅基片或聚對苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)基片等，絕緣層202的材料可以為SiOx，SiNx, SiON, HfO2等，然后通過燒結(jié)、溶膠-凝膠、化學(xué)氣相沉積(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition, PECVD)或派射等方式在絕緣層202上制備得到金屬氧化物203，金屬氧化物203的材料為金屬氧化物半導(dǎo)體材料，可以包括純氧化鋅、氧化錫，或通過添加銦In、鋁Al、鎵Ga或鉿Hf等元素形成的氧化鋅系金屬氧化物或氧化錫系金屬氧化物；本實施例中，金屬氧化物203為采用磁控濺射制備得到的IGZO(氧化銦鎵鋅)薄膜，濺射氣氛為O2和Ar混合氣體，其中，IGZO薄膜的厚度為400 A。然后，將金屬氧化物203放置在的處理腔體中，處理腔體內(nèi)充入壓強為Y的F基氣體與O2的混合氣體，O2占混合氣體的含量為η，利用功率為P的射頻作用于混合氣體以得到等離子體，等離子體作用于金屬氧化物203的表面上的時間為t ;利用F基氣體的強氧化性，增加金屬氧化物203表面的氧空位濃度。在實際應(yīng)用中，F(xiàn)基氣體可以包括CF4、SF6、NF3和C2F8中的至少ー種氣體。本實施例中，F(xiàn)基氣體可以為CF4，其中，CF4和O2的混合氣體的壓強Y的范圍可以在40-400mTorr之間，混合氣體中O2的含量η的范圍通常在0-38%之間，如果O2的含量更高的話，將會影響對金屬氧化物203表面的氧原子的處理，處理腔體中的電源輸出射頻的功率P的范圍在200-1500W之間，對金屬氧化物進(jìn)行等離子體處理的時間t的范圍在5-120s之間；在本實施例中，優(yōu)選的，混合氣體的壓強Y為100mTorr，02占混合氣體含量η為20%，處理腔體中電源輸出射頻功率P為600W，對金屬氧化物203進(jìn)行等離子體處理的時間t為10s。其中，處理腔體中的CF4和O2產(chǎn)生的等離子體與金屬氧化物203表面的O原子發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)CF4+0 — C0F2+2F (I)20+F — FO2(2)FO2+F — F2+O2(3)如圖3所示，對經(jīng)過CF4與O2混合氣體得到的等離子體處理的IGZO薄膜進(jìn)行X射線光電子能譜分析(X_ray Photoelectron Spectroscopy Analysis, XPS)可知，金屬氧化物的結(jié)合能曲線沒有發(fā)現(xiàn)明顯變化，而且沒有出現(xiàn)金屬氟化物成份。表I為等離子體處理前后的IGZO薄膜中各元素原子含量表。
權(quán)利要求
1.ー種金屬氧化物表面處理方法，其特征在于，利用等離子體對待處理的器件進(jìn)行表面處理； 所述等離子體包括F基氣體和O2的混合氣體，所述待處理的器件為金屬氧化物或鍍有金屬氧化物的制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬氧化物表面處理方法，其特征在于，所述待處理的器件包括氧化鋅、氧化錫，含有銦、鋁和鎵中至少ー種元素的氧化鋅系金屬氧化物，以及含有銦、鋁和鎵中至少ー種元素的氧化錫系金屬氧化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬氧化物表面處理方法，其特征在于，所述利用等離子體對待處理的器件進(jìn)行表面處理具體包括 在放置所述待處理的器件的腔體內(nèi)充入壓強為Y的F基氣體與O2的混合氣體，所述O2占所述混合氣體的含量為n； 利用功率為P的射頻作用于所述混合氣體以得到等離子體； 所述等離子體作用于所述待處理的器件上的時間為t。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的金屬氧化物表面處理方法,其特征在于，所述F基氣體包括CF4、SF6, NF3和C2F8中的至少ー種氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬氧化物表面處理方法，其特征在干，所述F基氣體為CF4 ； 其中，所述O2占所述CF4與O2混合氣體的含量n的范圍在0-38%之間； 所述CF4與O2混合氣體的壓強Y的范圍在40-400mTorr之間； 所述等離子體作用于所述待處理的器件上的時間為t的范圍在5-120S之間； 所述射頻功率P的范圍在200-1500W之間。
6.ー種薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，包括在基板上依次制備柵極、柵絕緣層、溝道層、阻擋層、源極和漏極以及鈍化保護(hù)層，制備所述溝道層包括 利用等離子體對所述溝道層進(jìn)行表面處理； 所述等離子體包括F基氣體和O2的混合氣體； 所述溝道層的材料為金屬氧化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述金屬氧化物包括氧化鋅、氧化錫，含有銦、鋁和鎵中至少ー種元素的氧化鋅系金屬氧化物，以及含有銦、鋁和鎵中至少ー種元素的氧化錫系金屬氧化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述利用等離子體對所述溝道層進(jìn)行表面處理包括 所述表面為溝道層的產(chǎn)品放置在充入壓強為Y的F基氣體與O2的混合氣體腔體內(nèi)，所述O2占所述混合氣體的含量為n ； 利用功率為P的射頻作用于所述混合氣體以得到等離子體； 所述等離子體作用于所述待處理的器件上的時間為t。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述溝道層包括中間區(qū)和ニ個分別用于接觸源極和漏極的接觸區(qū)，ニ個接觸區(qū)位于中間區(qū)的兩側(cè)； 所述阻擋層沉積在所述溝道層上的中間區(qū)位置，用于阻擋等離子體到達(dá)所述溝道層的中間區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述F基氣體為CF4;其中，所述O2占所述CF4與O2混合氣體的含量n的范圍在0-38%之間；所述CF4與O2混合氣體的壓強Y的范圍在40-400mTorr之間；所述等離子體作用于所述待處理的器件上的時間為t的范圍在5-120S之間；所述射頻功率P的范圍在200-1500W之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種金屬氧化物表面處理方法和薄膜晶體管的制備方法，其中，所述金屬氧化物表面處理方法包括利用等離子體對待處理的器件進(jìn)行表面處理；所述等離子體包括F基氣體和O2的混合氣體，所述待處理的器件為金屬氧化物或鍍有金屬氧化物的制品。本發(fā)明提供的實施例中，利用F基氣體和O2的混合氣體獲取的等離子體對金屬氧化物進(jìn)行處理，以增加金屬氧化物中氧空位的濃度，降低金屬氧化物與其它電極之間的接觸電阻，改善金屬氧化物的歐姆接觸效果。
文檔編號H01L21/311GK102651317SQ20111044790
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者劉曉娣, 成軍 申請人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司