本發(fā)明涉及顯示領(lǐng)域，具體涉及一種雙柵電極金屬氧化物薄膜晶體管及其制備方法。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管作為有源矩陣驅(qū)動平板顯示技術(shù)的核心器件，廣泛應(yīng)用在顯示領(lǐng)域中。目前，在平板顯示技術(shù)中，硅基薄膜晶體管(tft)是較成熟的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，主要包括非晶硅和多晶硅tft。隨著平板顯示技術(shù)朝著大面積、高分辨率、柔性可卷曲型方向發(fā)展以及諸多新型平板顯示技術(shù)的出現(xiàn)，對tft的性能提出了更高的要求。近年來，以非晶金屬氧化物半導(dǎo)體為有源層的tft以其優(yōu)異的表現(xiàn)成為研究焦點(diǎn)。金屬氧化物tft(motft)具有寬禁帶、高均勻性、高穩(wěn)定性、高場效應(yīng)遷移率等優(yōu)點(diǎn)，其生產(chǎn)技術(shù)兼容現(xiàn)有的硅基平板顯示技術(shù)，成為取代硅基tft應(yīng)用到下一代顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢。
有源層作為tft的核心部件對tft的性能有至關(guān)重要的影響。直到2003年，hosono等通過外延生長法沉積多元化合物銦鎵鋅氧單晶半導(dǎo)體層制備motft，結(jié)果表明tft的場效應(yīng)遷移率高達(dá)80cm2/vs，開關(guān)比為106等。盡管這種高性能motft需要1400℃高溫退火，但是這項(xiàng)研究體現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)高性能motft的可行性。2004年，hosono等首次報道了室溫下在柔性基板上以非晶igzo為有源層制備motft，并從多組分氧化物對于結(jié)構(gòu)紊亂的低敏感度出發(fā)，分析了非晶態(tài)金屬氧化物半導(dǎo)體材料的遷移率。在近十年中，非晶金屬氧化物半導(dǎo)體成為薄膜晶體管有源層的研究熱點(diǎn)，例如氧化鋅，氧化銦錫，氧化銦錫鋅，氧化銦和氧化鎵鋅等。而且與傳統(tǒng)的硅基材料相比，寬禁帶非晶金屬氧化物半導(dǎo)體材料具有較低缺陷態(tài)密度。這使得金屬氧化物薄膜晶體管在場效應(yīng)遷移率、光透過率、均一性等方面優(yōu)點(diǎn)明顯，同時具有理想的工作特性曲線，包括低閾值電壓、低關(guān)態(tài)電流、陡亞閾值擺幅、可忽略的電滯現(xiàn)象等。
在motft中，不僅有源層對tft性能起著決定性作用，柵絕緣層也對tft性能有著重要的影響。柵絕緣層和有源層界面以及柵絕緣層中的缺陷對載流子遷移率、漏電流、光照穩(wěn)定性都會產(chǎn)生影響。目前在平板顯示技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的柵絕緣層材料是傳統(tǒng)的二氧化硅。隨著平板顯示技術(shù)向高分辨率、薄型化方向不斷發(fā)展，作為柵絕緣層的二氧化硅厚度已接近材料的物理極限。隨著二氧化硅厚度的減小，使得tft的穩(wěn)定性下降、漏電流增大、針孔現(xiàn)象嚴(yán)重等問題，制約著tft性能的提高。
motft在實(shí)際工作環(huán)境中的穩(wěn)定性，是決定其是否能應(yīng)用于fpds并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵問題。由于在開關(guān)/驅(qū)動液晶顯示器和有機(jī)電致發(fā)光顯示器時，tft經(jīng)常工作在負(fù)柵極偏壓并暴露于背光或自然光下，同時motft受到基板的熱效應(yīng)作用，尤其在負(fù)偏壓照光應(yīng)力(nbis)和正偏壓溫度應(yīng)力條件下，會引起閾值電壓漂移。迄今為止，已報道閾值漂移歸因于電荷束縛于柵絕緣層、有源層與絕緣層界面、有源層、刻蝕阻擋層與有源層界面、產(chǎn)生的深受主類型缺陷等幾個方面。有源層前后界面電荷陷阱密度可通過等離子體處理來降低，而更為重要的是，金屬氧化物半導(dǎo)體禁帶中缺陷類型及其態(tài)密度分布，這是造成motft穩(wěn)定性劣化的關(guān)鍵因素。
縱觀各面板商和科研機(jī)構(gòu)的研究工作，為從根本上解決motft穩(wěn)定性問題，研究者們主要致力于以下兩個方面：一方面是通過氧化作用降低氧化物半導(dǎo)體中氧空位(vo)缺陷態(tài)密度，主要方法是在富氧氛圍下對motft退火處理，例如氧氣退火處理，氧氣或n2o等離子體處理等。kamiya等報道稱，300℃以內(nèi)氧氣氛圍下對非晶igzo退火處理并不能提供足夠的氧化能來抑制缺陷態(tài)密度，而含水分子氧氣退火比干燥氧氣退火更有效，因?yàn)樗肿涌商峁┖軓?qiáng)的氧化能力來抑制缺陷，能有效消除較弱的鋅氧鍵，形成穩(wěn)定的低缺陷態(tài)密度igzo。另一方面是使氧化物半導(dǎo)體中存在的缺陷失活，例如引入新元素與半導(dǎo)體中缺陷形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，如氫氣退火處理，氫氣等離子體處理，氟離子注入，含氟氣體等離子體處理等。wu等研究發(fā)現(xiàn)通過優(yōu)化熱處理溫度，氫會提高tft的熱穩(wěn)定性。ye等利用離子注入方法實(shí)現(xiàn)氟注入zno，結(jié)果表明當(dāng)注入氟濃度為1020/cm2時，能有效地提高zno場效應(yīng)遷移率，這歸因于氟可以鈍化載流子陷阱，然而，當(dāng)注入氟濃度超過1020/cm2時，會導(dǎo)致motft閾值電壓漂移，這是因?yàn)榉x子和氧離子的電價性差異，當(dāng)氟離子替換氧離子時，會產(chǎn)生一個電子，貢獻(xiàn)更高的載流子濃度。qian等利用chf3/o2等離子體處理igzo薄膜，結(jié)果表明等離子體處理能有效抑制有源層與柵絕緣層界面中類施主缺陷態(tài)密度，使igzotft的工作特性得到明顯改善。ohta等利用pecvd方法制備摻氟氮化硅，結(jié)果表明通過優(yōu)化沉積條件，氟能在si基板表面替換硅氫鍵中的氫形成高鍵能硅氟鍵。然而，目前氟濃度與金屬氧化物半導(dǎo)體材料的缺陷位置和態(tài)密度以及motft界面電荷陷阱密度的內(nèi)在聯(lián)系仍不清楚，氟對motft穩(wěn)定性改善機(jī)制仍需進(jìn)一步闡明。此外，現(xiàn)有引入氟的方法在實(shí)施過程中所需的實(shí)驗(yàn)條件比較苛刻，通常需要高溫高壓、非常昂貴的儀器設(shè)備或者工藝復(fù)雜，且均勻性差、可重復(fù)性差。因此，實(shí)現(xiàn)工藝簡單、低成本、大面積且高性能motft的可控制備是當(dāng)前面臨的重大挑戰(zhàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種雙柵電極金屬氧化物薄膜晶體管及其制備方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明工藝簡單、均勻性好、重復(fù)性好且穩(wěn)定性高。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種雙柵電極金屬氧化物薄膜晶體管，包括襯底、依次層疊設(shè)置在襯底上的低柵電極、底柵絕緣層、金屬氧化物半導(dǎo)體層、含離子注入元素的頂柵絕緣層，以及設(shè)置在頂柵絕緣層上的源極、漏極和頂柵電極，且源極和漏極分別與金屬氧化物半導(dǎo)體層連接，所述離子注入元素為氟元素、氮元素和氫元素中的至少一種。
進(jìn)一步地，所述金屬氧化物半導(dǎo)體層包括源極接觸區(qū)和漏極接觸區(qū)；所述頂柵絕緣層在對應(yīng)源極接觸區(qū)和漏極接觸區(qū)的位置分別設(shè)有貫穿的接觸孔，所述源極和漏極分別經(jīng)過各自接觸孔與源極接觸區(qū)和漏極接觸區(qū)連接。
進(jìn)一步地，所述雙柵電極金屬氧化物薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率為12-15cm2v-1s-1，開啟電壓小于0.5v，亞閾值擺幅小于0.2，在-20v負(fù)偏壓應(yīng)力104s條件下閾值電壓漂移小于0.1v，在-20v負(fù)偏壓460nm的光照應(yīng)力104s條件下閾值電壓漂移小于0.2v。
一種雙柵電極金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，包括以下步驟：
步驟一：在襯底上依次形成底柵電極、底柵絕緣層、金屬氧化物半導(dǎo)體層以及頂柵絕緣層；
步驟二：制備頂柵絕緣層之后，在不破壞真空和不受外界氣氛影響的條件下，隨即利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法通過等離子體轟擊，在化學(xué)氣相沉積工藝中原位向頂柵絕緣層進(jìn)行含氟元素、氮元素或氫元素氣體離子注入；
步驟三：對頂柵絕緣層刻蝕出接觸孔，使得金屬半導(dǎo)體氧化物兩端各有一個曝露的表面；然后沉積源極和漏極，在制備源極和漏極的同時，通過同一次光刻過程，直接制備頂柵電極，所述源極和漏極分別經(jīng)過頂柵絕緣層上的接觸孔與金屬半導(dǎo)體氧化物連接；
步驟四：通過退火熱處理，使頂柵絕緣層中的氟元素、氮元素或氫元素均勻地向金屬氧化物半導(dǎo)體層與頂柵絕緣層的界面、金屬氧化物半導(dǎo)體層以及金屬氧化物半導(dǎo)體層與刻蝕阻擋層的界面擴(kuò)散。
進(jìn)一步地，金屬氧化物半導(dǎo)體層通過磁控濺射法、旋涂法和非真空化學(xué)沉積方法中的任意一種方式制備而成。
進(jìn)一步地，金屬氧化物半導(dǎo)體層的厚度控制在10-100nm。
進(jìn)一步地，頂柵絕緣層厚度控制在50-150nm。
進(jìn)一步地，步驟二中利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法工藝進(jìn)行離子轟擊的氣體氛圍包括四氟化硅、四氟化碳、三氟化氮、硅烷、氫氣、氮?dú)庵械闹辽僖环N。
進(jìn)一步地，步驟四中退火熱處理具體為采用快速退火方式進(jìn)行熱處理，退火溫度為250-350℃，退火時間為60-180分鐘。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
本發(fā)明的雙柵電極金屬氧化物薄膜晶體管，利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在低溫制備頂柵絕緣層之后，隨即通過調(diào)控等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法前驅(qū)體氣氛對頂柵絕緣層進(jìn)行離子注入以提高薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)、光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)穩(wěn)定性；其結(jié)構(gòu)和作用原理如下所述。(1)雙柵電極薄膜晶體管在負(fù)偏壓應(yīng)力和負(fù)偏壓照光應(yīng)力條件下，能避免由于有源層背溝道捕獲電子所引起的閾值電壓漂移現(xiàn)象，提高晶體管光照穩(wěn)定性；(2)通過調(diào)節(jié)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法沉積過程中前驅(qū)體氣氛，實(shí)現(xiàn)某種元素對頂柵絕緣層離子注入，上述注入元素可以置換柵絕緣層中硅氫鍵形成穩(wěn)定硅-元素鍵，降低絕緣層的缺陷態(tài)密度，提高絕緣層的介電常數(shù)和擊穿電壓等電學(xué)特性；(3)通過優(yōu)化熱處理溫度和時間，調(diào)控引入元素擴(kuò)散深度和數(shù)量，降低有源層和前后柵絕緣層界面電荷陷阱密度；(4)上述元素通過擴(kuò)散與有源層中的金屬形成強(qiáng)金屬-元素離子鍵，由于其鍵能高于金屬氧離子鍵鍵能，可以提高有源層的結(jié)構(gòu)和熱學(xué)穩(wěn)定性；同時上述元素能填充有源層中氧空位位置，降低有源層缺陷態(tài)密度，從而提高薄膜晶體管的工作特性與結(jié)構(gòu)、電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)穩(wěn)定性。
本發(fā)明制備雙柵電極金屬氧化物薄膜晶體管的方法，在利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備頂柵絕緣層之后，在不破壞真空和不受外界氣氛影響的條件下，隨后利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在低溫下通過等離子體轟擊，原位向頂柵絕緣層進(jìn)行含氟、氮或氫元素氣體離子注入。在對薄膜晶體管熱處理改善金屬氧化物半導(dǎo)體層質(zhì)量的同時，通過熱擴(kuò)散效應(yīng)有效提高頂柵絕緣層的結(jié)構(gòu)和電學(xué)穩(wěn)定性。通過調(diào)控?zé)崽幚頊囟群蜁r間等條件，又可以實(shí)現(xiàn)某種元素在薄膜晶體管有源層與前后柵絕緣層界面之間和有源層中的均勻擴(kuò)散，從而提高薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)、電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)穩(wěn)定性。此外，在制備源漏電極的同時，通過同一次光刻過程，直接制備頂柵電極，與傳統(tǒng)制備工藝相比，減少光刻次數(shù)，能有效降低制備成本。此發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)的雙柵電極金屬氧化物薄膜晶體管具有工藝簡單、均勻性好、大面積、重復(fù)性好、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，這種方法兼容現(xiàn)有的平板顯示工藝技術(shù)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的雙柵電極結(jié)構(gòu)金屬氧化物薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1為襯底，2為底柵電極，3為底柵絕緣層，4為金屬氧化物半導(dǎo)體層，40為源極接觸區(qū)，41為漏極接觸區(qū)，5為頂柵絕緣層，6為源極，7為漏極，8為頂柵電極。
具體實(shí)施方式
下面對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
一種雙柵電極金屬氧化物薄膜晶體管，包括襯底1、依次層疊設(shè)置在襯底1上的低柵電極2、底柵絕緣層3、金屬氧化物半導(dǎo)體層4、含離子注入元素的頂柵絕緣層5，以及設(shè)置在頂柵絕緣層5上的源極6、漏極7和頂柵電極8，且源極6和漏極7分別與金屬氧化物半導(dǎo)體層4連接，金屬氧化物半導(dǎo)體層包括源極接觸區(qū)40和漏極接觸區(qū)41；所述頂柵絕緣層5在對應(yīng)源極接觸區(qū)40和漏極接觸區(qū)41的位置分別設(shè)有貫穿的接觸孔，所述源極6和漏極7分別經(jīng)過各自接觸孔與源極接觸區(qū)40和漏極接觸區(qū)41連接，所述離子注入元素為氟元素、氮元素和氫元素中的至少一種。
雙柵電極金屬氧化物薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率為12-15cm2v-1s-1，開啟電壓小于0.5v，亞閾值擺幅小于0.2，在-20v負(fù)偏壓應(yīng)力104s條件下閾值電壓漂移小于0.1v，在-20v負(fù)偏壓460nm的光照應(yīng)力104s條件下閾值電壓漂移小于0.2v。
一種雙柵電極金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，包括以下步驟：
步驟一：在襯底1上依次形成底柵電極2、底柵絕緣層3、金屬氧化物半導(dǎo)體層4以及頂柵絕緣層5，其中，金屬氧化物半導(dǎo)體層4通過磁控濺射法、旋涂法和非真空化學(xué)沉積方法中的任意一種方式制備而成，且金屬氧化物半導(dǎo)體層4的厚度控制在10-100nm，頂柵絕緣層5厚度控制在50-150nm；
步驟二：制備頂柵絕緣層5之后，在不破壞真空和不受外界氣氛影響的條件下，隨即利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在通過等離子體轟擊，其氣體氛圍包括四氟化硅、四氟化碳、三氟化氮、硅烷、氫氣、氮?dú)庵械闹辽僖环N，在化學(xué)氣相沉積工藝中原位向頂柵絕緣層5進(jìn)行含氟元素、氮元素或氫元素氣體離子注入；
步驟三：對頂柵絕緣層5刻蝕出接觸孔，使得金屬半導(dǎo)體氧化物4兩端各有一個曝露的表面；然后沉積源極6和漏極7，在制備源極6和漏極7的同時，通過同一次光刻過程，直接制備頂柵電極8，所述源極6和漏極7分別經(jīng)過頂柵絕緣層5上的接觸孔與金屬半導(dǎo)體氧化物4連接；
步驟四：通過退火熱處理，退火溫度為250-350℃，退火時間為60-180分鐘，使頂柵絕緣層5中的氟元素、氮元素或氫元素均勻地向金屬氧化物半導(dǎo)體層4與頂柵絕緣層5的界面、金屬氧化物半導(dǎo)體層4以及金屬氧化物半導(dǎo)體層4與刻蝕阻擋層5的界面擴(kuò)散。
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
實(shí)施例1
一種雙柵電極金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，包括如下步驟：
1)金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的制備：基于圖1結(jié)構(gòu)在襯底1上制備底柵電極2、底柵絕緣層3之后，利用磁控濺射方法制備金屬氧化物半導(dǎo)體層4時，以靶材為氧化銦鎵鋅為例，沉積氣體氛圍是氬氣和氧氣，其比例為29.4:0.6sccm，沉積溫度為150℃，沉積功率為180w，沉積壓強(qiáng)為1pa，沉積厚度為45nm。
2)頂柵絕緣層5的制備：在步驟1)之后，采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備氧化硅，沉積氣體氛圍是硅烷、一氧化二氮、氮?dú)?，其流量分別為2、100、120sccm，沉積壓強(qiáng)為110pa，沉積功率為50w，沉積溫度為170℃，沉積厚度為150nm。
3)在步驟2)之后，隨即利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法對頂柵絕緣層5進(jìn)行等離子體轟擊注入，轟擊氣氛為四氟化硅，流量為2sccm，沉積壓強(qiáng)為110pa，沉積功率為50w，沉積溫度為170℃。
4)在步驟3)之后，通過光刻技術(shù)在頂柵絕緣層中實(shí)現(xiàn)接觸孔，之后利用同一次光刻技術(shù)同時制備源極6、漏極7、頂柵電極8。
5)利用快速退火方式對薄膜晶體管進(jìn)行熱處理，退火溫度為350℃，退火時間為180分鐘，退火氛圍為氮?dú)狻?/p>
所得到的氟摻雜雙柵電極氧化物薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率為15cm2v-1s-1，開啟電壓為0.4v，亞閾值擺幅小于0.2，在-20v負(fù)偏壓應(yīng)力104s條件下閾值電壓漂移小于0.1v，在-20v負(fù)偏壓光照(460nm)應(yīng)力104s條件下閾值電壓漂移小于0.2v。
實(shí)施例2
1)金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的制備：基于圖1結(jié)構(gòu)在襯底1上制備底柵電極2、底柵絕緣層3之后，利用非真空化學(xué)氣相沉積法制備金屬氧化物半導(dǎo)體層4時，以氧化銦鋅為例，前驅(qū)液為氟化鋅、醋酸銦，溶劑為水和甲醇，分別為10和90ml，室溫下攪拌3小時，之后用0.2μm濾網(wǎng)過濾。沉積條件如下，沉積氣體為空氣，沉積溫度為350℃，沉積厚度為50nm。
2)頂柵絕緣層5的制備：在步驟1)之后，采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備氧化硅，沉積氣體氛圍是硅烷、一氧化二氮、氮?dú)?，其流量分別為2、100、120sccm，沉積壓強(qiáng)為110pa，沉積功率為50w，沉積溫度為170℃，沉積厚度為50nm。
3)在步驟2)之后，隨即利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法對頂柵絕緣層5進(jìn)行等離子體轟擊注入，轟擊氣氛為四氟化硅，流量為2sccm，沉積壓強(qiáng)為110pa，沉積功率為50w，沉積溫度為170℃。
4)在步驟3)之后，通過光刻技術(shù)在頂柵絕緣層中實(shí)現(xiàn)接觸孔，之后利用同一次光刻技術(shù)同時制備源極6、漏極7、頂柵電極8。
5)利用快速退火方式對薄膜晶體管進(jìn)行熱處理，退火溫度為300℃，退火時間為60分鐘，退火氛圍為氮?dú)狻?/p>
所得到的氟摻雜雙柵電極氧化物薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率為12cm2v-1s-1，開啟電壓為0.4v，亞閾值擺幅小于0.2，在-20v負(fù)偏壓應(yīng)力104s條件下閾值電壓漂移小于0.1v，在-20v負(fù)偏壓光照(460nm)應(yīng)力104s條件下閾值電壓漂移小于0.2v。
實(shí)施例3
一種雙柵電極金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，包括如下步驟：
1)金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的制備：基于圖1結(jié)構(gòu)在襯底1上制備底柵電極2、底柵絕緣層3之后，利用旋涂法制備金屬氧化物半導(dǎo)體層4時，以氧化銦鋅為例，前驅(qū)液為0.1m醋酸鋅、0.1m硝酸銦，溶劑為水，室溫下攪拌3小時，之后用0.2μm濾網(wǎng)過濾。之后在4000rpm條件下旋涂30s，之后在空氣氛圍下250℃熱處理1小時，沉積厚度為100nm。
2)頂柵絕緣層5的制備：在步驟1)之后，采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備氧化硅，沉積氣體氛圍是硅烷、一氧化二氮、氮?dú)?，其流量分別為2、100、120sccm，沉積壓強(qiáng)為110pa，沉積功率為50w，沉積溫度為170℃，沉積厚度為100nm。
3)在步驟2)之后，隨即利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法對頂柵絕緣層5進(jìn)行等離子體轟擊注入，轟擊氣氛為硅烷，流量為2sccm，沉積壓強(qiáng)為110pa，沉積功率為50w，沉積溫度為170℃。
4)在步驟3)之后，通過光刻技術(shù)在頂柵絕緣層中實(shí)現(xiàn)接觸孔，之后利用同一次光刻技術(shù)同時制備源極6、漏極7、頂柵電極8。
5)利用快速退火方式對薄膜晶體管進(jìn)行熱處理，退火溫度為250℃，退火時間為120分鐘，退火氛圍為氮?dú)狻?/p>
所得到的雙柵電極氧化物薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率為12cm2v-1s-1，開啟電壓為0.4v，亞閾值擺幅小于0.2，在-20v負(fù)偏壓應(yīng)力104s條件下閾值電壓漂移小于0.1v，在-20v負(fù)偏壓光照(460nm)應(yīng)力104s條件下閾值電壓漂移小于0.2v。
實(shí)施例4
一種雙柵電極金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，包括如下步驟：
1)金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的制備：參照圖1結(jié)構(gòu)薄膜晶體管結(jié)構(gòu)在襯底1上制備底柵電極2、底柵絕緣層3，利用磁控濺射方法制備金屬氧化物半導(dǎo)體層4時，以靶材為氧化銦錫鋅為例，其原子個數(shù)比為1:1:1，沉積氣體氛圍是氬氣、氧氣，其流量分別為15和15sccm，沉積溫度為150℃，沉積功率為150w，沉積壓強(qiáng)為1pa，沉積厚度為10nm。
2)頂柵絕緣層5的制備：在步驟1)之后，采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備氧化硅，沉積氣體氛圍是硅烷、一氧化二氮、氮?dú)?，其流量分別為2、100、120sccm，沉積壓強(qiáng)為110pa，沉積功率為50w，沉積溫度為170℃，沉積厚度為50nm。
3)在步驟2)之后，隨即利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法對頂柵絕緣層5進(jìn)行等離子體轟擊注入，轟擊氣氛為氮?dú)?，流量?00sccm，沉積壓強(qiáng)為110pa，沉積功率為50w，沉積溫度為170℃。
4)在步驟3)之后，通過光刻技術(shù)在頂柵絕緣層中實(shí)現(xiàn)接觸孔，之后利用同一次光刻技術(shù)同時制備源極6、漏極7、頂柵電極8。
5)利用快速退火方式對薄膜晶體管進(jìn)行熱處理，退火溫度為350℃，退火時間為180分鐘，退火氛圍為氮?dú)狻?/p>
所得到的雙柵電極氧化物薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率為15cm2v-1s-1，開啟電壓為0.4v，亞閾值擺幅小于0.2，在-20v負(fù)偏壓應(yīng)力104s條件下閾值電壓漂移小于0.1v，在-20v負(fù)偏壓光照(460nm)應(yīng)力104s條件下閾值電壓漂移小于0.2v。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的具有高穩(wěn)定性雙柵電極金屬氧化物薄膜晶體管器件，可應(yīng)用于主動矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示器和液晶顯示器以及柔性、便攜式電子產(chǎn)品領(lǐng)域。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)例中涉及的實(shí)驗(yàn)參數(shù)、工作環(huán)境、測試條件、器件尺寸、配比比例等并不限制金屬氧化物薄膜晶體管器件的制備工藝，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可根據(jù)具體情況做出相應(yīng)的調(diào)整。以上實(shí)例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管實(shí)例中對本發(fā)明做出了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的科研技術(shù)工作者應(yīng)當(dāng)理解，可對本發(fā)明列出的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行修改或替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。