本技術(shù)涉及半導(dǎo)體，具體而言，涉及一種肖特基勢(shì)壘氧化物薄膜晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，肖特基勢(shì)壘金屬氧化物薄膜晶體管(schottky?barriermetal?oxide?thin?film?transistor，sbmo-tft)因其優(yōu)異的本征電性能逐步受到更多的關(guān)注。與普通的金屬氧化物薄膜晶體管相比，sbmo-tft通常具備高本征增益、低功耗、顯著減弱的短溝道效應(yīng)、更佳的器件穩(wěn)定性以及飽和后的電流穩(wěn)定輸出特性等優(yōu)點(diǎn)。因此，sbmo-tft適合應(yīng)用到高像素密度的amlcd(主動(dòng)矩陣液晶顯示器)、amoled(主動(dòng)矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示器)、mini-led(迷你發(fā)光二極管)顯示器件、micro-led(微發(fā)光二極管)顯示器件等電流驅(qū)動(dòng)型顯示器件或低功耗集成電路中，同時(shí)也適合應(yīng)用于構(gòu)建動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(dram)。

2、對(duì)sbmo-tft來說，其制作關(guān)鍵是在源電極和半導(dǎo)體層形成良好的肖特基接觸，以在源電極和半導(dǎo)體層之間形成肖特基勢(shì)壘，而目前業(yè)界主要通過嚴(yán)格控制源電極和半導(dǎo)體層的接觸界面處的氧等離子處理強(qiáng)度或插層厚度，來減小對(duì)應(yīng)sbmo-tft的肖特基勢(shì)壘，使源電極具有較強(qiáng)的載流子注入能力，從而確保對(duì)應(yīng)sbmo-tft具有較高的飽和輸出電流。但值得注意的是，這種sbmo-tft中的源電極的肖特基勢(shì)壘接觸部位會(huì)因界面缺陷對(duì)注入的大量載流子進(jìn)行俘獲，極易出現(xiàn)器件電性特性遲滯現(xiàn)象，嚴(yán)重影響器件穩(wěn)定性，同時(shí)前述這種sbmo-tft工作在飽和狀態(tài)時(shí)，半導(dǎo)體層中的耗盡區(qū)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的縱向電場(chǎng)，該縱向電場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致注入的載流子發(fā)生熱載流子效應(yīng)(即引發(fā)半導(dǎo)體中的金屬-氧離子鍵斷裂，或造成載流子注入柵介質(zhì)層)，從而嚴(yán)重影響器件的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)的目的在于提供一種肖特基勢(shì)壘氧化物薄膜晶體管及其制備方法，能夠在利用源極層處形成的歐姆(準(zhǔn)歐姆)接觸和肖特基接觸確保高飽和輸出電流的器件電學(xué)特性的基礎(chǔ)上，通過具備載流子隧穿特性的擴(kuò)散阻擋層避免因源極層的電極材料向半導(dǎo)體層擴(kuò)散而產(chǎn)生的載流子陷阱，并通過功函調(diào)控層極大地提升源極層相對(duì)于半導(dǎo)體層的功函數(shù)差異，可以極大提升肖特基勢(shì)壘高度，極大減少源極層在肖特基接觸部位處的載流子注入，以有效減少界面缺陷對(duì)載流子的俘獲，避免半導(dǎo)體層中的耗盡區(qū)在強(qiáng)縱向電場(chǎng)下產(chǎn)生熱載流子效應(yīng)和載流子陷阱，從而極大地改善器件電學(xué)特性遲滯現(xiàn)象，提升器件的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)無需采用成本高的貴金屬(如pt、pd、au等)來制備高功函數(shù)的源極層，以有效降低器件的制備成本。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本技術(shù)提供一種肖特基勢(shì)壘氧化物薄膜晶體管的制備方法，所述制備方法包括：

4、提供一基底；

5、在所述基底的一側(cè)依次層疊制備柵極層、柵介質(zhì)層和半導(dǎo)體層，得到第一半導(dǎo)體器件，其中所述柵極層和所述半導(dǎo)體層均圖形化；

6、在所述第一半導(dǎo)體器件的遠(yuǎn)離所述基底的一側(cè)制備擴(kuò)散阻擋層、功函調(diào)控層和電極膜層，得到第二半導(dǎo)體器件，其中所述擴(kuò)散阻擋層滿足載流子隧穿效應(yīng)，所述功函調(diào)控層設(shè)置在所述擴(kuò)散阻擋層與所述電極膜層之間，所述擴(kuò)散阻擋層與所述功函調(diào)控層各自在所述基底上的投影區(qū)域相互重合，且所述擴(kuò)散阻擋層所對(duì)應(yīng)的投影區(qū)域處于所述半導(dǎo)體層在所述基底上的投影區(qū)域內(nèi)，所述電極膜層覆蓋有所述半導(dǎo)體層的未被所述擴(kuò)散阻擋層覆蓋的外側(cè)表面，其中所述功函調(diào)控層用于提升所述電極膜層的功函數(shù)，所述擴(kuò)散阻擋層用于阻擋所述電極膜層的電極材料向所述半導(dǎo)體層擴(kuò)散；

7、在所述第二半導(dǎo)體器件的遠(yuǎn)離所述基底的一側(cè)進(jìn)行光刻圖形化，以將所述電極膜層圖形化為相互間隔的源極層和漏極層，并將所述功函調(diào)控層圖形化為與源極層和漏極層分別側(cè)面對(duì)齊的兩個(gè)功函調(diào)控部位；或者，在所述第二半導(dǎo)體器件的遠(yuǎn)離所述基底的一側(cè)進(jìn)行光刻圖形化，以將所述電極膜層圖形化為與所述擴(kuò)散阻擋層和所述功函調(diào)控層同時(shí)側(cè)面對(duì)齊的源極層，而后對(duì)所述半導(dǎo)體層的未被所述源極層和所述擴(kuò)散阻擋層覆蓋的膜層部位進(jìn)行導(dǎo)體化，以形成用于充當(dāng)漏極區(qū)的導(dǎo)體化膜層部位。

8、在可選的實(shí)施方式中，所述在所述基底的一側(cè)依次層疊制備柵極層、柵介質(zhì)層和半導(dǎo)體層，得到第一半導(dǎo)體器件的步驟，包括：

9、在所述基底的一側(cè)表面上濺射沉積形成柵極層，并對(duì)沉積的所述柵極層進(jìn)行光刻圖形化；

10、在所述基底的制備有所述柵極層的側(cè)面上，基于等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法或原子層沉積法生長(zhǎng)形成所述柵介質(zhì)層，使所述柵介質(zhì)層覆蓋所述柵極層和所述基底的未被所述柵極層遮擋的側(cè)面區(qū)域；

11、在所述柵介質(zhì)層的遠(yuǎn)離所述基底的外側(cè)表面上，基于磁控濺射法或原子層沉積法沉積形成所述半導(dǎo)體層，并對(duì)沉積得到的所述半導(dǎo)體層進(jìn)行光刻圖形化，得到所述第一半導(dǎo)體器件。

12、在可選的實(shí)施方式中，所述在所述第一半導(dǎo)體器件的遠(yuǎn)離所述基底的一側(cè)制備擴(kuò)散阻擋層、功函調(diào)控層和電極膜層，得到第二半導(dǎo)體器件的步驟，包括：

13、在所述第一半導(dǎo)體器件的遠(yuǎn)離所述基底的外側(cè)表面上，基于磁控濺射法或原子層沉積法依次沉積形成所述擴(kuò)散阻擋層和所述功函調(diào)控層，其中所述擴(kuò)散阻擋層滿足載流子隧穿效應(yīng)；

14、依次對(duì)沉積的所述功函調(diào)控層和所述擴(kuò)散阻擋層進(jìn)行光刻圖形化，使圖形化后的所述擴(kuò)散阻擋層和所述功函調(diào)控層各自對(duì)應(yīng)的投影區(qū)域相互重合，并且圖形化后的所述擴(kuò)散阻擋層所對(duì)應(yīng)的投影區(qū)域處于所述半導(dǎo)體層所對(duì)應(yīng)的投影區(qū)域內(nèi)；

15、在所述功函調(diào)控層的遠(yuǎn)離所述擴(kuò)散阻擋層的一側(cè)濺射沉積形成電極膜層，得到所述第二半導(dǎo)體器件。

16、在可選的實(shí)施方式中，所述在所述第一半導(dǎo)體器件的遠(yuǎn)離所述基底的一側(cè)制備擴(kuò)散阻擋層、功函調(diào)控層和電極膜層，得到第二半導(dǎo)體器件的步驟，包括：

17、在所述第一半導(dǎo)體器件的遠(yuǎn)離所述基底的外側(cè)表面上，基于磁控濺射法或原子層沉積法沉積形成滿足載流子隧穿效應(yīng)的所述擴(kuò)散阻擋層，并對(duì)所述擴(kuò)散阻擋層進(jìn)行光刻圖形化，使圖形化后的所述擴(kuò)散阻擋層所對(duì)應(yīng)的投影區(qū)域處于所述半導(dǎo)體層所對(duì)應(yīng)的投影區(qū)域內(nèi)；

18、在所述擴(kuò)散阻擋層的遠(yuǎn)離所述半導(dǎo)體層的一側(cè)濺射沉積形成電極膜層；

19、在真空氛圍或惰性氣體氛圍下對(duì)所述電極膜層和所述擴(kuò)散阻擋層進(jìn)行退火處理，使所述電極膜層的與所述擴(kuò)散阻擋層直接接觸的局部區(qū)域發(fā)生氧化反應(yīng)，以形成與所述擴(kuò)散阻擋層投影區(qū)域重合的所述功函調(diào)控層，得到所述第二半導(dǎo)體器件。

20、在可選的實(shí)施方式中，所述對(duì)所述半導(dǎo)體層的未被所述源極層和所述擴(kuò)散阻擋層覆蓋的膜層部位進(jìn)行導(dǎo)體化，以形成用于充當(dāng)漏極區(qū)的導(dǎo)體化膜層部位的步驟，包括：

21、利用氬等離子體轟擊所述半導(dǎo)體層的未被所述源極層和所述擴(kuò)散阻擋層覆蓋的膜層部位，以將被轟擊的具備半導(dǎo)體特性的膜層部位轉(zhuǎn)換為所述導(dǎo)體化膜層部位。

22、在可選的實(shí)施方式中，所述對(duì)所述半導(dǎo)體層的未被所述源極層和所述擴(kuò)散阻擋層覆蓋的膜層部位進(jìn)行導(dǎo)體化，以形成用于充當(dāng)漏極區(qū)的導(dǎo)體化膜層部位的步驟，包括：

23、在所述第二半導(dǎo)體器件的制備出所述源極層的外側(cè)表面上，至少采用氮化硅材料和二氧化硅材料中的氮化硅材料沉積形成鈍化層，并對(duì)所述鈍化層進(jìn)行退火處理，使所述半導(dǎo)體層的與所述鈍化層直接接觸的膜層部位在所述鈍化層的氫擴(kuò)散摻雜作用下進(jìn)行導(dǎo)體化，以將半導(dǎo)體層的與所述鈍化層直接接觸且具備半導(dǎo)體特性的膜層部位轉(zhuǎn)換為所述導(dǎo)體化膜層部位。

24、在可選的實(shí)施方式中，所述柵極層的材料為al、cu、mo、ti、ito中的任意一種；

25、所述柵介質(zhì)層的材料為sio2、氮化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化鋯中的任意一種或多種材料的堆疊；

26、所述半導(dǎo)體層的材料為ingazno、inzno、inznsno、ln-izo、ingao、zno、ga2o3、sno2和in2o3中的任意一種；

27、所述擴(kuò)散阻擋層的材料為sio2、al2o3、hfo2、zro2中的任意一種；

28、所述電極膜層的材料為cu、mo、co、ti、ni、w、cr、ag或ito中的任意一種，其中所述電極膜層的功函大于所述半導(dǎo)體層的功函；

29、所述功函調(diào)控層的材料為氧化銅、氧化鉬、氧化鈷、氧化鈦、氧化鎳、氧化鎢、氧化鉻、氧化銀、氧化碲、氧化錫中的任意一種。

30、在可選的實(shí)施方式中，所述柵極層的厚度范圍為10-1000nm；

31、所述柵介質(zhì)層的厚度范圍為5-500nm；

32、所述半導(dǎo)體層的厚度范圍為5-200nm；

33、所述擴(kuò)散阻擋層的厚度范圍為1-5nm；

34、所述功函調(diào)控層的厚度范圍為1-100nm。

35、第二方面，本技術(shù)提供一種肖特基勢(shì)壘氧化物薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包括：

36、基底；

37、在所述基底的一側(cè)依次層疊設(shè)置的柵極層、柵介質(zhì)層和半導(dǎo)體層，其中所述柵介質(zhì)層覆蓋所述柵極層；

38、在所述半導(dǎo)體層上依次層疊設(shè)置的擴(kuò)散阻擋層、功函調(diào)控層和電極膜層，其中所述擴(kuò)散阻擋層滿足載流子隧穿效應(yīng)，所述功函調(diào)控層設(shè)置在所述擴(kuò)散阻擋層與所述電極膜層之間，所述擴(kuò)散阻擋層在所述基底上的投影區(qū)域處于所述半導(dǎo)體層在所述基底上的投影區(qū)域內(nèi)，所述功函調(diào)控層用于提升所述電極膜層的功函數(shù)，所述擴(kuò)散阻擋層用于阻擋所述電極膜層的電極材料向所述半導(dǎo)體層擴(kuò)散；

39、所述功函調(diào)控層包括相互間隔的兩個(gè)功函調(diào)控部位，兩個(gè)所述功函調(diào)控部位各自在所述基底上的投影區(qū)域均處于所述擴(kuò)散阻擋層所對(duì)應(yīng)的投影區(qū)域內(nèi)；

40、所述電極膜層包括相互間隔的源極層和漏極層，所述源極層覆蓋所述半導(dǎo)體層的未被所述擴(kuò)散阻擋層覆蓋的部分外側(cè)表面，所述漏極層覆蓋所述半導(dǎo)體層的未被所述擴(kuò)散阻擋層覆蓋的剩余外側(cè)表面，所述源極層與一個(gè)功函調(diào)控部位側(cè)面對(duì)齊，所述漏極層與另一個(gè)功函調(diào)控部位側(cè)面對(duì)齊，其中所述源極層的部分區(qū)域與所述半導(dǎo)體層直接接觸形成歐姆接觸或準(zhǔn)歐姆接觸，所述源極層的部分區(qū)域間隔對(duì)應(yīng)功函調(diào)控部位和所述擴(kuò)散阻擋層與所述半導(dǎo)體層形成肖特基勢(shì)壘。

41、第三方面，本技術(shù)提供一種肖特基勢(shì)壘氧化物薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包括：

42、基底；

43、在所述基底的一側(cè)依次層疊設(shè)置的柵極層、柵介質(zhì)層和半導(dǎo)體層，其中所述柵介質(zhì)層覆蓋所述柵極層；

44、在所述半導(dǎo)體層上依次層疊設(shè)置的擴(kuò)散阻擋層、功函調(diào)控層和源極層，其中所述擴(kuò)散阻擋層滿足載流子隧穿效應(yīng)，所述功函調(diào)控層設(shè)置在所述擴(kuò)散阻擋層與所述源極層之間，所述擴(kuò)散阻擋層在所述基底上的投影區(qū)域處于所述半導(dǎo)體層在所述基底上的投影區(qū)域內(nèi)，所述擴(kuò)散阻擋層與所述功函調(diào)控層各自在所述基底上的投影區(qū)域相互重合，所述源極層覆蓋所述半導(dǎo)體層的未被所述擴(kuò)散阻擋層覆蓋的部分外側(cè)表面，所述源極層與所述擴(kuò)散阻擋層和所述功函調(diào)控層同時(shí)側(cè)面對(duì)齊，其中所述功函調(diào)控層用于提升所述源極層的功函數(shù)，所述擴(kuò)散阻擋層用于阻擋所述源極層的電極材料向所述半導(dǎo)體層擴(kuò)散；

45、所述半導(dǎo)體層包括半導(dǎo)體膜層部位和導(dǎo)體化膜層部位，其中所述導(dǎo)體化膜層部位為所述半導(dǎo)體層的未被所述源極層和所述擴(kuò)散阻擋層覆蓋的膜層部位，所述半導(dǎo)體膜層部位為所述半導(dǎo)體層的除所述導(dǎo)體化膜層部位以外的剩余膜層部位，其中所述導(dǎo)體化膜層部位用于作為對(duì)應(yīng)薄膜晶體管的漏極區(qū)，所述源極層的部分區(qū)域與所述半導(dǎo)體膜層部位直接接觸形成歐姆接觸或準(zhǔn)歐姆接觸，所述源極層的部分區(qū)域間隔所述功函調(diào)控層和所述擴(kuò)散阻擋層與所述半導(dǎo)體膜層部位形成肖特基勢(shì)壘。

46、在此情況下，本技術(shù)實(shí)施例的有益效果可以包括以下內(nèi)容：

47、本技術(shù)在基底上依次制備圖形化柵極層、柵介質(zhì)層、圖形化半導(dǎo)體層、圖形化擴(kuò)散阻擋層、圖形化功函調(diào)控層和圖形化源極層，其中擴(kuò)散阻擋層在基底上的投影區(qū)域處于半導(dǎo)體層在基底上的投影區(qū)域內(nèi)，源極層覆蓋半導(dǎo)體層的未被擴(kuò)散阻擋層覆蓋的部分外側(cè)表面，此時(shí)源極層的部分區(qū)域與半導(dǎo)體層直接接觸形成歐姆接觸或準(zhǔn)歐姆接觸，源極層的部分區(qū)域間隔對(duì)應(yīng)功函調(diào)控部位和擴(kuò)散阻擋層與半導(dǎo)體層形成肖特基勢(shì)壘，從而在利用源極層處形成的歐姆(準(zhǔn)歐姆)接觸和肖特基接觸確保高飽和輸出電流的器件電學(xué)特性的基礎(chǔ)上，通過具備載流子隧穿特性(即滿足載流子隧穿效應(yīng))的擴(kuò)散阻擋層防止源極層的電極材料向半導(dǎo)體層擴(kuò)散，以避免因源極層的電極材料向半導(dǎo)體層擴(kuò)散而產(chǎn)生的載流子陷阱，并通過功函調(diào)控層極大地提升源極層相對(duì)于半導(dǎo)體層的功函數(shù)差異，可以極大提升肖特基勢(shì)壘高度，極大減少源極層在肖特基接觸部位處的載流子注入，以有效減少界面缺陷對(duì)載流子的俘獲，避免半導(dǎo)體層中的耗盡區(qū)在強(qiáng)縱向電場(chǎng)下產(chǎn)生熱載流子效應(yīng)和載流子陷阱，進(jìn)而極大地改善器件電學(xué)特性遲滯現(xiàn)象，提升器件的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)無需采用成本高的貴金屬來制備高功函數(shù)的源極層，以有效降低器件的制備成本。

48、為使本技術(shù)的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。