一種電阻柵薄膜晶體管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電阻柵薄膜晶體管結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，供平板顯示器件和其它圖像顯示器用的薄膜晶體管(TFT)方面的研究與開(kāi)發(fā)極為活躍。用于有源矩陣LCD和其它顯示器件的TFT需要具有高迀移率、低關(guān)態(tài)電流、高開(kāi)關(guān)電流比、低閾值電壓等特性，且電性能需要具有偏壓應(yīng)力穩(wěn)定性和工作環(huán)境穩(wěn)定性。本世紀(jì)以來(lái)，隨著平板顯示技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)TFT器件性能提出了更高要求。多年來(lái)，圍繞器件性能的改進(jìn)，已開(kāi)發(fā)出多種可用于TFT的半導(dǎo)體薄膜材料，主要包括非晶硅、多晶硅、以并五苯為代表的有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料、以聚噻吩類為代表的有機(jī)聚合物半導(dǎo)體材料、以氧化鋅為代表的寬能隙氧化物半導(dǎo)體材料等。非晶硅TFT由于低迀移率在高分辨率顯示方面受到限制。多晶硅TFT雖具有較高的迀移率，但具有工藝復(fù)雜、制作成本昂貴、大面積難以實(shí)現(xiàn)等缺點(diǎn)而制約其市場(chǎng)空間。更重要的是，硅為窄能隙半導(dǎo)體，硅基TFT對(duì)可見(jiàn)光敏感，光照條件下器件性能發(fā)生明顯的變化，因此，在平板顯示中需要引入黑矩陣，這不僅增加了制備工藝的復(fù)雜度，而且降低了顯示器件的開(kāi)口率。有機(jī)TFT盡管在低成本、柔性化方面有優(yōu)勢(shì)，但低迀移率和性能不穩(wěn)定等難以解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題影響其應(yīng)用前景。相對(duì)而言，采用以氧化鋅材料為代表的寬能隙透明氧化物半導(dǎo)體材料作為T(mén)FT的有源層是目前有效解決TFT器件中迀移率、大面積、黑矩陣、開(kāi)口率、亮度等問(wèn)題最佳方案。比如，氧化鋅基薄膜晶體管具有相對(duì)高的迀移率、低功耗、環(huán)境友好、可見(jiàn)光透明、低溫工藝等諸多優(yōu)勢(shì)，在透明電子器件、液晶顯示、太陽(yáng)能電池、觸摸屏、柔性顯示、電子紙、集成電路等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是最有希望的下一代薄膜晶體管技術(shù)。
[0003]薄膜晶體管的電性能由材料參數(shù)、器件結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)共同決定，強(qiáng)烈地依賴于柵極、柵介質(zhì)、半導(dǎo)體有源層和源漏電極的材料特性和制備工藝，以及它們之間的界面特性。近年來(lái)，為了改善TFT器件的電性能及其穩(wěn)定性，在材料選擇、工藝和界面優(yōu)化等方面進(jìn)行了大量的研究工作，使TFT器件的迀移率、開(kāi)關(guān)電流比、關(guān)態(tài)電流、亞閾值擺幅等參數(shù)得到明顯提高?，F(xiàn)有的TFT器件的電特性往往不能根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要進(jìn)行合理調(diào)控，而且普遍存在工作電壓所引起的閾值電壓漂移、關(guān)態(tài)電流增加和迀移率退化等現(xiàn)象，從而影響電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種電阻柵薄膜晶體管，可通過(guò)電阻柵上的兩個(gè)端電極偏壓有效調(diào)控器件處于不截止、遙截止或銳截止轉(zhuǎn)移特性，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要獲得所需的閾值電壓、關(guān)態(tài)電流和跨導(dǎo)值，兩個(gè)柵端可同時(shí)作為控制柵和信號(hào)柵使用，使電路得到簡(jiǎn)化，從而有效擴(kuò)大了薄膜晶體管的應(yīng)用范圍，能有效地解決閾值電壓漂移、大信號(hào)堵塞、自動(dòng)增益控制動(dòng)態(tài)范圍窄等問(wèn)題。
[0005]本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0006]—種電阻柵薄膜晶體管，由下至上依次襯底、過(guò)渡層、柵端電極、電阻柵薄膜層、絕緣柵介質(zhì)層、半導(dǎo)體有源層和源漏電極;所述電阻柵薄膜層的電阻率低于半導(dǎo)體有源層，位于柵端電極與絕緣柵介質(zhì)層之間；所述柵端電極位于電阻柵薄膜層下方，其連線方向與溝道方向垂直，其結(jié)構(gòu)和功能上是等效的；所述源漏極在半導(dǎo)體有源層上，電極長(zhǎng)度(溝道寬度)小于兩柵端電極寬度與其間距的總和，且源漏電極兩端與兩個(gè)柵端電極存在交疊區(qū)域(類#型)。
[0007]進(jìn)一步優(yōu)化地，所述半導(dǎo)體有源層可為厚度30?80納米的非晶硅、多晶硅、有機(jī)和氧化物半導(dǎo)體薄膜中的一種。
[0008]進(jìn)一步優(yōu)化地，所述電阻柵薄膜層的電阻率低于半導(dǎo)體有源層。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)化地，所述柵端電極與電阻柵薄膜層之間，源漏電電極與半導(dǎo)體有源層之間形成歐姆接觸。_
[0010]進(jìn)一步優(yōu)化地，所述絕緣柵介質(zhì)層為100?300納米厚的二氧化硅、氧化鋁或氧化鉭絕緣介質(zhì)材料中的一種，但不限于此。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)化地，所述襯底為玻璃襯底或者塑料襯底。
[0012]上述電阻柵薄膜晶體管的制備方法，包括以下步驟:
[0013](I)在襯底上沉積100?200納米厚的二氧化硅薄膜作為過(guò)渡層；
[0014](2)在經(jīng)步驟(I)處理后的過(guò)渡層上沉積金屬(或ΙΤ0)導(dǎo)電薄膜，光刻形成兩柵端電極；
[0015](3)在經(jīng)步驟(2)處理后的兩柵端電極和過(guò)渡層上通過(guò)掩膜版技術(shù)沉積100?200納米厚的電阻型薄膜，形成電阻柵薄膜層；
[0016](4)在電阻柵薄膜層上通過(guò)掩膜版技術(shù)沉積100?300納米厚的絕緣薄膜形成絕緣柵介質(zhì)層；
[0017](5)在經(jīng)步驟(4)處理后的絕緣柵介質(zhì)層上沉積半導(dǎo)體薄膜，形成半導(dǎo)體有源層；
[0018](6)在半導(dǎo)體有源層上沉積100?200納米厚的金屬薄膜，光刻形成源、漏電極；
[0019](7)在經(jīng)(6)處理后的器件在200?250 °(:氮氛下退火處理30?60分鐘。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0021]本實(shí)用新型采用電阻型薄膜作為柵，通過(guò)調(diào)整垂直溝道方向的兩個(gè)柵端電極的偏壓可使晶體管工作于不同的狀態(tài)，呈現(xiàn)不截止、遙截止或銳截止的轉(zhuǎn)移特性，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要獲得所需的閾值電壓、關(guān)態(tài)電流和跨導(dǎo)值，兩個(gè)柵端可同時(shí)作為控制柵和信號(hào)柵使用，使電路得到簡(jiǎn)化，從而有效擴(kuò)大了薄膜晶體管的應(yīng)用范圍，能有效地解決閾值電壓漂移、大信號(hào)堵塞、自動(dòng)增益控制動(dòng)態(tài)范圍窄等問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例的電阻柵薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2a?圖2f分別為實(shí)例中電阻柵薄膜晶體管的一個(gè)制作過(guò)程不同步驟對(duì)應(yīng)的示意圖。
[0024]圖3a和圖3b分別為電阻柵薄膜晶體管的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例電路的示意圖和對(duì)應(yīng)的柵端電極偏壓控制轉(zhuǎn)移特性的驗(yàn)證曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。<