具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件及其制備方法，屬于薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件技術(shù)領(lǐng)域。含氮的氧化物的主要通過反應(yīng)濺射、共濺射來實(shí)現(xiàn)，N元素相對(duì)總的摩爾百分比含量控制在0.1到3%之間。本器件依次由基板、柵極、絕緣層、含氮氧化物有源層、源極、漏極、鈍化層構(gòu)成。本發(fā)明能同時(shí)實(shí)現(xiàn)提升氧化物的電學(xué)性能和光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性。另外，含氮氧化物的制備方法與現(xiàn)有的氧化物TFT制備工藝具有良好的兼容性，這樣有效地節(jié)約了含氮氧化物TFT的制造成本。
【專利說明】
具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件及其制備方法，特別是涉及一種薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件及其制備方法，應(yīng)用于薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]顯示技術(shù)被稱為現(xiàn)代人類社會(huì)的智慧之窗和文明之窗，而薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管(TFT)技術(shù)是顯示技術(shù)的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。相比傳統(tǒng)的非晶硅TFT，氧化物薄膜晶體管具有迀移率高、制備工藝溫度低、可見光透過率高，制作成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，以期取代非晶硅TFT應(yīng)用于有源顯示。盡管氧化物TFT表現(xiàn)出良好的電學(xué)性能，然而氧化物TFT在穩(wěn)定性仍然不能滿足實(shí)際的應(yīng)用要求，已成為氧化物TFT發(fā)展的瓶頸技術(shù)。由于TFT在持續(xù)工作的過程中，往往會(huì)受到光照和偏壓的同時(shí)作用，氧化物TFT的光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性明顯變差，當(dāng)前的研究主要采用Hf、Zr、Ga等陽離子摻雜來減小氧空位，從而提升氧化物TFT的光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性，然而這種陽離子抑制空位提升穩(wěn)定性的方法，常常是以犧牲氧化物TFT的迀移率為代價(jià)，導(dǎo)致這種陽離子摻雜提升光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性的方案應(yīng)用受到制約。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件及其制備方法，具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件能同時(shí)實(shí)現(xiàn)提升氧化物薄膜TFT的電學(xué)性能和光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性。另外，本發(fā)明場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件制備方法與現(xiàn)有的氧化物TFT制備工藝具有良好的兼容性，這樣有效地節(jié)約了含氮氧化物TFT的制造成本。
[0004]為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，按結(jié)構(gòu)層次序依次逐層制備而成，主要由基板、柵極、絕緣層、有源層、源極、漏極和鈍化層構(gòu)成底柵結(jié)構(gòu)或頂柵結(jié)構(gòu)，有源層采用含N元素相對(duì)于有源層中總物質(zhì)量的摩爾百分比含量為0.1?3%的氧化物薄膜制成，有源層的厚度為20?80 nm，絕緣層和鈍化層的厚度均為50?200 nm，柵極、源極和漏極的厚度均為50?100 nm。
[0005]上述有源層的氧化物薄膜優(yōu)選采用氮氧化銦鎵鋅、氮氧化鋅、氮氧化錫和氮氧化銦中的任意一種氧化物或者任意幾種的氧化物混合材料制成。
[0006]上述基板優(yōu)選采用硅片、柔性襯底、玻璃襯底和陶瓷襯底中的任意一種。
[0007]上述柵極的材料優(yōu)選采用Au、Al、Cu、Mo、Cr、T1、ITO、W、Ag和Ta中的任意一種或者任意幾種。
[0008]上述源極和上述漏極材料分別優(yōu)選采用六11^8、10^1、01、0、11、1%和0&中的任意一種或者任意幾種。
[0009]上述絕緣層和上述鈍化層分別優(yōu)選采用Ta205、Al203、Si02、Ti02和SiNx中的任意一種材料或者任意幾種材料制備而成的薄膜。
[0010]—種本發(fā)明具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備方法，按結(jié)構(gòu)層次序依次逐層制備，包括如下步驟:
a.選擇符合設(shè)定尺寸要求的基板，清洗后烘干，備用；
b.在步驟a中制備的干燥潔凈的基板上，通過真空蒸發(fā)方法或?yàn)R射工藝，并實(shí)現(xiàn)圖案化，制備厚度為50?100 nm的圖案化的柵極，得到具有柵極的基板;當(dāng)采用真空蒸鍍的方法制備柵極時(shí)，優(yōu)選控制真空度小于10—3Pa;
c.在步驟b中制備的具有柵極的基板上，采用原子層沉積法、化學(xué)氣相沉積法、濺射法或蒸發(fā)方法制備厚度為50?200 nm的絕緣層；
d.采用通入他進(jìn)行反應(yīng)濺射方法或采用含有N元素的靶材進(jìn)行共濺射方法，并實(shí)現(xiàn)圖案化，在步驟c中制備的絕緣層上，制備厚度為20?80 nm的圖案化的含氮的氧化物薄膜，作為有源層，有源層中的N元素相對(duì)于有源層中總物質(zhì)量的摩爾百分比含量為0.1?3%;優(yōu)選采用氧化銦鎵鋅、氧化鋅、氧化錫和氧化銦中的任意一種氧化物或者任意幾種的氧化物混合材料制成陶瓷靶，優(yōu)選使通入的％流量為I?4 sccm，采用反應(yīng)濺射方法，進(jìn)行圖案化制備含氮的氧化物薄膜，形成有源層，并采用調(diào)節(jié)N2流量的方法來控制氧化物薄膜有源層中的氮元素含量；
e.在經(jīng)過步驟d圖案化制備有源層之后，在未覆蓋有源層的部分絕緣層上，再采用真空蒸發(fā)方法或?yàn)R射方法分別制備源極和漏極，使源極和漏極實(shí)現(xiàn)圖案化，并使源極和漏極的厚度均為50?100 nm;當(dāng)采用真空蒸鍍的方法制備源極和漏極時(shí)，優(yōu)選控制真空度小于10—3Pa;
f.在經(jīng)過步驟d圖案化制備有源層之后，在有源層上，采用原子層沉積方法、化學(xué)氣相沉積方法、濺射方法或蒸發(fā)方法制備厚度為50?200 nm的鈍化層，從而完成具有底柵結(jié)構(gòu)的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備。
[0011]本發(fā)明含氮氧化物作為有源層材料制備方法突破常規(guī)，這種含氮氧化物能有效地減小薄膜氧空位，同時(shí)無需犧牲氧化物薄膜的迀移率，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)提升氧化物TFT的電學(xué)性能和光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性。另外，含氮氧化物的制備方法與現(xiàn)有的氧化物TFT制備工藝具有良好的兼容性，這樣有效地節(jié)約了含氮氧化物TFT的制造成本。本發(fā)明充分地結(jié)合了含氮氧化物的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，有效改善氧化物TFT的光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性，該制備工藝將對(duì)氧化物TFT的發(fā)展有著積極的推動(dòng)作用。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明采用含氮氧化物半導(dǎo)體材料作為TFT的有源層，其中N摻雜是通過通入N2反應(yīng)濺射或者通過含有N元素的靶材共濺射方法制備得到，工藝簡(jiǎn)單可行，采用反應(yīng)濺射或者共濺射方法能精確地控制N元素的含量；
2.本發(fā)明制備的含氮氧化物TFT與當(dāng)前的普通氧化物TFT有著很好的工藝兼容性。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一含氮氧化物薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為采用不同的N2流量利用反應(yīng)濺射方法制備氧化物薄膜有源時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例一和實(shí)施例二制備的含氮氧化物薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件和對(duì)比例制備的不含氮氧化物薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的轉(zhuǎn)移特性曲線對(duì)比圖。
[0015]圖3為對(duì)比例制備的不含氮的ZnSnO-TFT器件的光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性曲線。
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一制備的具有含氮的ZnSnON-TFT器件的光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下:
實(shí)施例一:
在本實(shí)施例中，參見圖1、2和4，一種具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備方法，按結(jié)構(gòu)層次序依次逐層制備，包括如下步驟:
a.選擇符合設(shè)定尺寸要求的硅片襯底作為基板，清洗后烘干，備用；
b.在步驟a中制備的干燥潔凈的基板上，通過濺射工藝形成一層ΙΤ0，并實(shí)現(xiàn)圖案化，制備厚度為80 nm的圖案化的柵極，得到具有柵極的基板；
c.在步驟b中制備的具有柵極的基板上，采用派射法制備厚度為100nm的S1x電介質(zhì)絕緣層；
d.采用ZnSnO陶瓷革E，使通入的N2流量分別為Isccm，2sccm，4sccm，分別采用反應(yīng)派射方法，并實(shí)現(xiàn)圖案化，在步驟c中制備的絕緣層上，分別制備厚度為40nm的圖案化的含氮的ZnSnON半導(dǎo)體氧化物薄膜層，作為有源層；
e.在經(jīng)過步驟d圖案化制備有源層之后，在未覆蓋有源層的部分絕緣層上，再控制真空度小于10—3Pa,采用真空蒸發(fā)方法分別制備源極和漏極，使源極和漏極實(shí)現(xiàn)圖案化，并使源極和漏極的厚度均為60nm;
f.在經(jīng)過步驟d圖案化制備有源層之后，在有源層上，采用原子層沉積方法制備厚度為100 nm的Al2O3層作為鈍化層，從而完成具有底柵結(jié)構(gòu)的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備。
[0018]本實(shí)施例制備的薄膜晶體管為底柵結(jié)構(gòu)，參見圖1，從下至上由基板1、柵極2、絕緣層3、ZnSn0N半導(dǎo)體氧化物薄膜的有源層4、源極5、漏極6、鈍化層7依次構(gòu)成。采用本實(shí)施例制備場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件與傳統(tǒng)器件相比，最大的區(qū)別在于能同時(shí)提升氧化物TFT器件的電學(xué)性能和光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性;另外，含氮氧化物的制備方法與現(xiàn)有的氧化物TFT制備工藝具有良好的兼容性，這樣有效地節(jié)約了含氮氧化物TFT的制造成本?？梢姴捎帽緦?shí)施例方法制備的ZnSnON-TFT無需改變傳統(tǒng)的制備工藝，該方案簡(jiǎn)單可行，將在平板顯示領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。
[0019]實(shí)施例二:
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處在于:
在本對(duì)比例中，參見圖2，一種具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備方法，按結(jié)構(gòu)層次序依次逐層制備，包括如下步驟:
a.本步驟與實(shí)施例一相同；
b.本步驟與實(shí)施例一相同；
c.本步驟與實(shí)施例一相同；
d.采用ZnSnO陶瓷靶，使通入的犯流量為6sCCm，采用反應(yīng)濺射方法，并實(shí)現(xiàn)圖案化，在步驟c中制備的絕緣層上，制備厚度為40nm的圖案化的含氮的ZnSnON半導(dǎo)體氧化物薄膜層，作為有源層；
e.本步驟與實(shí)施例一相同；
f.本步驟與實(shí)施例一相同。
[0020]本實(shí)施例制備的具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的轉(zhuǎn)移特性和光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性與實(shí)施例一制備的具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件接近，采用本實(shí)施例制備場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件與傳統(tǒng)器件相比，最大的區(qū)別在于能同時(shí)提升氧化物TFT器件的電學(xué)性能和光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性?？梢姴捎帽緦?shí)施例方法制備的ZnSnON-TFT無需改變傳統(tǒng)的制備工藝，該方案簡(jiǎn)單可行，將在平板顯示領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。
[0021]實(shí)施例三:
本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于:
在本對(duì)比例中，一種具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備方法，按結(jié)構(gòu)層次序依次逐層制備，包括如下步驟:
a.本步驟與實(shí)施例一相同；
b.在步驟a中制備的干燥潔凈的基板上，通過濺射工藝形成一層ΙΤ0，并實(shí)現(xiàn)圖案化，制備厚度為50nm的圖案化的柵極，得到具有柵極的基板；
c.在步驟b中制備的具有柵極的基板上，采用化學(xué)氣相沉積制備厚度為50nm的SiNx電介質(zhì)絕緣層；
d.采用ZnSnO陶瓷靶，使通入的犯流量為6sCCm，采用反應(yīng)濺射方法，并實(shí)現(xiàn)圖案化，在步驟c中制備的絕緣層上，制備厚度為20nm的圖案化的含氮的ZnSnON半導(dǎo)體氧化物薄膜層，作為有源層；
e.在經(jīng)過步驟d圖案化制備有源層之后，在未覆蓋有源層的部分絕緣層上，再采用濺射方法分別制備源極和漏極，使源極和漏極實(shí)現(xiàn)圖案化，并使源極和漏極的厚度均為50nm;
f.在經(jīng)過步驟d圖案化制備有源層之后，在有源層上，采用原子層沉積方法、化學(xué)氣相沉積方法、濺射方法或蒸發(fā)方法制備厚度為50nm的Al2O3層作為鈍化層，從而完成具有底柵結(jié)構(gòu)的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備。
[0022]本實(shí)施例制備的具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的轉(zhuǎn)移特性和光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性與實(shí)施例一制備的具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件接近，采用本實(shí)施例制備場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件與傳統(tǒng)器件相比，最大的區(qū)別在于能同時(shí)提升氧化物TFT器件的電學(xué)性能和光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性。可見采用本實(shí)施例方法制備的ZnSnON-TFT無需改變傳統(tǒng)的制備工藝，該方案簡(jiǎn)單可行，將在平板顯示領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。
[0023]實(shí)施例四:
本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于:
在本對(duì)比例中，一種具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備方法，按結(jié)構(gòu)層次序依次逐層制備，包括如下步驟:
a.本步驟與實(shí)施例一相同；
b.在步驟a中制備的干燥潔凈的基板上，通過濺射工藝形成一層ΙΤ0，并實(shí)現(xiàn)圖案化，制備厚度為100 nm的圖案化的柵極，得到具有柵極的基板；
c.在步驟b中制備的具有柵極的基板上，采用化學(xué)氣相沉積制備厚度為200nm的SiNx電介質(zhì)絕緣層； d.采用ZnSnO陶瓷靶，使通入的犯流量為6sCCm，采用反應(yīng)濺射方法，并實(shí)現(xiàn)圖案化，在步驟c中制備的絕緣層上，制備厚度為80 nm的圖案化的含氮的ZnSnON半導(dǎo)體氧化物薄膜層，作為有源層；
e.在經(jīng)過步驟d圖案化制備有源層之后，在未覆蓋有源層的部分絕緣層上，再采用濺射方法分別制備源極和漏極，使源極和漏極實(shí)現(xiàn)圖案化，并使源極和漏極的厚度均為100 nm；
f.在經(jīng)過步驟d圖案化制備有源層之后，在有源層上，采用原子層沉積方法、化學(xué)氣相沉積方法、濺射方法或蒸發(fā)方法制備厚度為200 nm的Al2O3層作為鈍化層，從而完成具有底柵結(jié)構(gòu)的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備。
[0024]本實(shí)施例制備的具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的轉(zhuǎn)移特性和光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性與實(shí)施例一制備的具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件接近，采用本實(shí)施例制備場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件與傳統(tǒng)器件相比，最大的區(qū)別在于能同時(shí)提升氧化物TFT器件的電學(xué)性能和光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性?？梢姴捎帽緦?shí)施例方法制備的ZnSnON-TFT無需改變傳統(tǒng)的制備工藝，該方案簡(jiǎn)單可行，將在平板顯示領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。
[0025]對(duì)比例:
本對(duì)比例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于:
在本對(duì)比例中，參見圖2和3，一種具有氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備方法，按結(jié)構(gòu)層次序依次逐層制備，包括如下步驟:
a.本步驟與實(shí)施例一相同；
b.本步驟與實(shí)施例一相同；
c.本步驟與實(shí)施例一相同；
d.采用ZnSnO陶瓷靶，采用濺射方法，并實(shí)現(xiàn)圖案化，在步驟c中制備的絕緣層上，制備厚度為40nm的圖案化的ZnSnO半導(dǎo)體氧化物薄膜層，作為有源層；
e.本步驟與實(shí)施例一相同；
f.在經(jīng)過步驟d圖案化制備有源層之后，在有源層上，采用原子層沉積方法制備厚度為100 nm的Al2O3層作為鈍化層，從而完成具有底柵結(jié)構(gòu)的不含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備。
[0026]本對(duì)比例制備的薄膜晶體管為底柵結(jié)構(gòu)，從下至上由基板、柵極、絕緣層、ZnSnO半導(dǎo)體氧化物薄膜的有源層、源極、漏極、鈍化層依次構(gòu)成。
[0027]實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析:
對(duì)上述實(shí)施例制備的含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件和對(duì)比例制備的不含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件進(jìn)行分別進(jìn)行檢測(cè)分析，并結(jié)合實(shí)施例一、實(shí)施例二和對(duì)比例進(jìn)行比較，從圖2可知當(dāng)?shù)獨(dú)獾牧髁繌腛 sccm變化至6sccm，迀移率先增大后減小，閾值電壓逐漸減小。相比實(shí)施例一，實(shí)施例二中的ZnSnON薄膜效應(yīng)晶體管器件呈現(xiàn)較差的電學(xué)性能。綜合考慮，如實(shí)施例一，氮?dú)獾牧髁繛? sccm時(shí)，ZnSnON薄膜效應(yīng)晶體管器件具有最優(yōu)的電學(xué)性能，迀移率為7.0 cm2/V S，閾值電壓為2.5 V，開關(guān)比為17量級(jí)。
[0028]由圖3可知，常規(guī)的ZnSnO薄膜效應(yīng)晶體管器件在光強(qiáng)為2000lux，負(fù)偏壓為-10 V時(shí)，老化3600 s后，閾值電壓漂移了6.2V。由圖4可知，氮?dú)獾牧髁繛? sccm時(shí)ZnSnON薄膜效應(yīng)晶體管器件在同樣的條件下，閾值電壓僅漂移了2.9V。可見，摻入N后的ZnSnON薄膜效應(yīng)晶體管器件的光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性明顯優(yōu)于常規(guī)的ZnSnO薄膜效應(yīng)晶體管器件。
[0029]采用上述實(shí)施例制備的含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件與傳統(tǒng)器件相比，最大的區(qū)別在于能同時(shí)提升氧化物TFT器件的電學(xué)性能和光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性。參見圖2可知，在實(shí)施例一和實(shí)施例二中，采用氮?dú)獾牧髁縼砜刂芞nSnON薄膜中的氮元素含量，從而調(diào)控ZnSnON薄膜的電學(xué)性能和氧空位含量?？梢姴捎么朔N技術(shù)制備的ZnSnON-TFT無需改變傳統(tǒng)的制備工藝，該方案簡(jiǎn)單可行，將在平板顯示領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。
[0030]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件及其制備方法的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于:按結(jié)構(gòu)層次序依次逐層制備而成，主要由基板(I)、柵極(2)、絕緣層(3)、有源層(4)、源極(5)、漏極(6)和鈍化層(7)構(gòu)成底柵結(jié)構(gòu)或頂柵結(jié)構(gòu)，所述有源層(4)采用含N元素相對(duì)于有源層(4)中總物質(zhì)量的摩爾百分比含量為0.1?3%的氧化物薄膜制成，所述有源層(4)的厚度為20?80 nm，所述絕緣層(3)和所述鈍化層(7)的厚度均為50?200 nm，所述柵極(2)、所述源極(5)和所述漏極(6)的厚度均為50?100 nm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于:所述有源層(4)的氧化物薄膜采用氮氧化銦鎵鋅、氮氧化鋅、氮氧化錫和氮氧化銦中的任意一種氧化物或者任意幾種的氧化物混合材料制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于:基板(I)采用硅片、柔性襯底、玻璃襯底和陶瓷襯底中的任意一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于:所述柵極(2)的材料采用Au、Al、Cu、Mo、Cr、T1、ITO、W、Ag和Ta中的任意一種或者任意幾種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于:所述源極(5)和所述漏極(6)材料分別采用411^8、10^1、(:11、0、11、1%和0&中的任意一種或者任意幾種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其特征在于:所述絕緣層(3)和所述鈍化層(7)分別采用Ta205、Al203、Si02、Ti02和SiNx中的任意一種材料或者任意幾種材料制備而成的薄膜。7.—種權(quán)利要求1所述具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備方法，其特征在于，按結(jié)構(gòu)層次序依次逐層制備，包括如下步驟: a.選擇符合設(shè)定尺寸要求的基板，清洗后烘干，備用； b.在所述步驟a中制備的干燥潔凈的基板上，通過真空蒸發(fā)方法或?yàn)R射工藝，并實(shí)現(xiàn)圖案化，制備厚度為50?100 nm的圖案化的柵極，得到具有柵極的基板； c.在所述步驟b中制備的具有柵極的基板上，采用原子層沉積法、化學(xué)氣相沉積法、濺射法或蒸發(fā)方法制備厚度為50?200 nm的絕緣層； d.采用通入犯進(jìn)行反應(yīng)濺射方法或采用含有N元素的靶材進(jìn)行共濺射方法，并實(shí)現(xiàn)圖案化，在所述步驟c中制備的絕緣層上，制備厚度為20?80 nm的圖案化的含氮的氧化物薄膜，作為有源層，有源層中的N元素相對(duì)于有源層中總物質(zhì)量的摩爾百分比含量為0.1?3%; e.在經(jīng)過所述步驟d圖案化制備有源層之后，在未覆蓋有源層的部分絕緣層上，再采用真空蒸發(fā)方法或?yàn)R射方法分別制備源極和漏極，使源極和漏極實(shí)現(xiàn)圖案化，并使源極和漏極的厚度均為50?100 nm； f.在經(jīng)過所述步驟d圖案化制備有源層之后，在有源層上，采用原子層沉積方法、化學(xué)氣相沉積方法、濺射方法或蒸發(fā)方法制備厚度為50?200 nm的鈍化層，從而完成具有底柵結(jié)構(gòu)的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備方法，其特征在于:在所述步驟b和步驟e中，當(dāng)采用真空蒸鍍的方法制備電極時(shí)，控制真空度小于10—3Pa09.根據(jù)權(quán)利要求7所述具有含氮的氧化物薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制備方法，其特征在于:在所述步驟d中，采用氧化銦鎵鋅、氧化鋅、氧化錫和氧化銦中的任意一種氧化物或者任意幾種的氧化物混合材料制成陶瓷革E，使通入的N2流量為I?4 sccm，采用反應(yīng)派射方法，進(jìn)行圖案化制備含氮的氧化物薄膜，形成有源層，并采用調(diào)節(jié)犯流量的方法來控制氧化物薄膜有源層中的氮元素含量。
【文檔編號(hào)】H01L29/06GK106098790SQ201610761105
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月30日
【發(fā)明人】李俊, 張建華, 蔣雪茵, 張志林
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)