一种改善漏极电流的薄膜晶体管的制作方法
一种改善漏极电流的薄膜晶体管的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及薄膜晶体管制备的技术领域，具体设及到一种改善漏极电流的薄膜晶 体管制备方法。
【背景技术】
[0002] 薄膜晶体管作为有源驱动中的核屯、元件，其包括基底、半导体沟道层、介质层、栅 极、源极和漏极等几个重要的组成部分。薄膜晶体管作为开关元件，即只工作在开态（on)和 关态（off)两个极端情况，开关电流比作为器件的一个重要参数，它代表了元件的灵敏度， 即切换速度，开关比越高代表元件的切换速度越快，可W更好的控制显示效果。所W为了获 得更高的开关电流比，可W增大开态电流(也叫漏极电流)。而通过渗杂的方法获得较高的 载流子浓度即可增大开态电流。渗杂的方法主要有两种；扩散法和离子注入法。
[0003] 扩散法就是利用高温将杂质渗入到半导体材料中，因为在一定的温度条件下（~ lOOOC)，杂质原子具有一定的能量，它能够克服某种阻力进入到半导体中。
[0004] 离子注入法是把分子或原子经过离化后，得到带有一定电荷的离子，经过强电场 加速，并在磁分析器中借助磁场来控制离子的运动方向，筛选出所需要的离子，用该种含带 高能量的离子束轰击半导体，使其停留在半导体的一定深度，再经过后续热退火激活后，占 据晶格点阵位置，施加一定电压时产生电子或空穴导电。
[0005] 在各类薄膜晶体管中，非晶娃薄膜晶体管具有较低的载流子迁移率（<1 cm2rVi)，而且偏压下稳定性也不好；多晶娃薄膜晶体管虽有较高的载流子迁移率（10~ 400cm2rVi)，但是多晶娃薄膜存在大量晶界，器件均匀性较差；有机薄膜晶体管虽然制备 简单成本低，但目前迁移率还是比较低（<2cm2V4s4);相比较之下，氧化物薄膜晶体管具 有一些明显的优点；高的沟道载流子迁移率，大的电流开关比，特别是工艺温度要求不高， 甚至可W室温下制备，完全可W沉积在透明玻璃或者是柔性熟料和纸张衬底上，并且适合 大批量大面积的产业化应用。因此，正是由于该些显著的优点，近年来关于氧化物TFT的研 究和报道层出不穷。
[0006] 如图1所示，在栅源之间加上电压，载流子会迁移到栅极一侧，如图2所示，在源漏 之间加上电压的时候，载流子会向漏极迁移。从TFT的工作原理来看，载流子的迁移会受载 流子的浓度影响，经过前人的大量的研究，载流子的浓度并不是越高越好，该是因为当载流 子浓度增加时，态密度中能量较低的局域态已经被载流子占据，部分载流子得W占据更高 能量的局域态，该些载流子将在较高的局域态之间跳跃，由于较高能局域态的态密度高，载 流子就占据了态密度较大的位置，载流子的距离近，能量差小，有利于克服空间和能量的障 碍跳跃，明显导致参与传输的载流子增多，载流子跳跃的途径和跳跃的机会也多，所W载流 子的迁移率得到明显增加。当渗杂浓度增大到一定的值时，载流子占据了大多数的能态密 度，留给载流子传输的通道下降，跳跃也变得困难，因此载流子的迁移率下降。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提高漏极电流，因为不能无限的增大载流子的浓度来增大漏极电 流，本发明提供了一种新的方案：在有源层中渗杂具有一定梯度的材料。渗杂层梯度从源极 至漏极呈低至高，当TFT在工作的时候，载流子会向漏极迁移，由于梯度渗杂的效果，漏极 处载流子明显比均匀渗杂时较多，因此也就增大了漏极电流。
[0008] 本发明采用W下技术方案实现；一种改善漏极电流的薄膜晶体管，包括基板、栅极 绝缘层、有源层、源极、漏极及栅极，其特征在于：对所述有源层进行渗杂，渗杂层呈厚度梯 度状或渗杂浓度呈梯状。
[0009] 在本发明一实施例中，所述渗杂层厚度梯度从源极至漏极呈低至高。
[0010] 在本发明一实施例中，所述渗杂浓度的梯度从源极至漏极呈低至高。
[0011] 在本发明一实施例中，所述有源层为无机半导体氧化物或有机半导体材料；所述 渗杂为是P型渗杂或n型渗杂。
[0012] 在本发明一实施例中，厚度梯度状有源层的制备方法包括W下步骤：通过化学气 相沉积法在绝缘层上制备一薄膜；对所述薄膜进行渗杂；渗杂后的薄膜通过离子刻蚀技术 形成厚度梯度状的有源层。
[0013] 在本发明一实施例中，所述渗杂方法为扩散法或离子注入法。
[0014] 在本发明一实施例中，所述离子注入法通过控制注入的剂量和注入的能量进行梯 度渗杂；其中渗杂剂量是指杂质原子注入的浓度，其决定了渗杂层导电的强弱；所述注入 能量与射程正相关，注入能量越高，杂质原子能穿入半导体层越深，射程越大。
[0015] 在本发明一实施例中，，所述离子注入法可W通过控制注入的剂量和注入的能量 进行梯度渗杂；其中渗杂剂量是指杂质原子注入的浓度，其决定了渗杂层导电的强弱；所 述注入能量与射程正相关，注入能量越高，杂质原子能穿入半导体层越深，射程越大。
[0016] 进一步的，渗杂剂量Q的计算公式为；，其中，Q为渗杂剂量，单位是原子 enA. 每平方厘米；I为束流，单位是库伦每秒；n为离子电荷；t为注入时间，单位是秒；e为电子 电荷；A为注入面积，单位是平方厘米。与现有技术相比，本发明有W下优点；在有源层中渗 杂具有一定梯度的材料，当源漏极加压的时候，由于靠近漏极的载流子较多，所W就会达到 饱和区的漏极电流增大的效果。从而获得更高的开关电流比，元件的切换速度也会变得更 快。
【附图说明】
[0017] 图1是薄膜晶体管载流子迁移的工作原理图1; 图2是薄膜晶体管载流子迁移的工作原理图2 ; 图3是本发明一实施例薄膜晶体管有源层渗杂的剖面图； 图4是薄膜晶体管均匀渗杂和梯度渗杂的Id-Uds的曲线图； 图5是本发明一实施例薄膜晶体管结构的剖面图。 【标号说明】 101 ;基板 102 ;栅极绝缘层 103 ;渗杂层 104 ;有源层 105 ;源极 106 ;漏极。
【具体实施方式】
[0018] 为使本发明的实施例要解决的技术问题和技术方案更加清楚，下面将结合附图及 具体事例详细说明。
[0019] 本领域技术人员易知不能无限的增大载流子的浓度来增大漏极电流，为了提高漏 极电流，本发明提供了一种新的方案；在有源层中渗杂具有一定梯度的材料，在源漏极和栅 源极加压的情况下，使载流子呈现如图3所示的梯度状，图4是均匀渗杂和梯度渗杂的对 比。其中a是均匀渗杂；b是梯度渗杂。参见图3、4可知在有源层中渗杂具有一定梯度的 材料，当源漏极加压的时候，由于靠近漏极的载流子较多，所W就会达到增大饱和区的漏极 电流的效果。从而获得更高的开关电流比，元件的切换速度也会变得更快。
[0020] 本发明提供一种改善漏极电流的薄膜晶体管，包括基板、栅极绝缘层、有源层、源 极、漏极及栅极，其特征在于：对所述有源层进行渗杂，渗杂 层呈梯度状或渗杂浓度呈梯状。
[0021] 在本发明一实施例中，所述渗杂层梯度从源极至漏极呈低至高。
[0022] 在本发明一实施例中，所述渗杂浓度的梯度从源极至漏极呈低至高。
[0023] 在本发明一实施例中，所述有源层为无机半导体氧化物或有机半导体材料；所述 渗杂为是P型渗杂或是n型渗杂。
[0024] 在本发明一实施例中，梯度状有源层的制备方法包括W下步骤：在本发明一实施 例中，梯度状有源层的制备方法包括W下步骤；通过化学气相沉积法在绝缘层上制备一薄 膜；对所述薄膜进行渗杂；渗杂后的薄膜通过离子刻蚀技术形成梯度状的有源层。
[0025] 在本发明中化学气相沉积法可W采用激光诱导化学气相沉积，或采用热蒸发、电 子束蒸发、高频感应蒸发、磁控瓣射、射频瓣射、低压化学气相沉积或等离子辅助化学气相 沉积。
[0026] 在本发明一实施例中，所述渗杂方法为扩散法和离子注入法。
[0027] 在本发明一实施例中，所述扩散法可W通过控制扩散的剂量和扩散的温度进行梯 度渗杂；其中渗杂剂量是指杂质原子注入的浓度，其决定了渗杂层导电的强弱；所述扩散 温度与扩散距离正相关，扩散温度越高，表示杂质原子能穿入半导体层越深，扩散距离越 大。
[0028] 在本发明一实施例中，所述离子注入法可W通过控制注入的剂量和注入的能量进 行梯度渗杂；其中渗杂剂量是指杂质原子注入的浓度，其决定了渗杂层导电的强弱，注入 能量与射程正相关，注入能量越高，表示杂质原子能穿入半导体层越深，射程越大。
[0029]在本发明一实施例中，渗杂剂量Q的计算公式为；Q= ^，其中，Q为渗杂剂量， enA. 单位是原子每平方厘米；I为束流，单位是库伦每秒；n为离子电荷；t为注入时间，单位是 秒；e为电子电荷；A为注入面积，单位是平方厘米。
[0030] 本发明实施例结构参见图5,薄膜晶体管的结构包括基板100,在基板101上氧化 生成的氧化膜也就是绝缘层102,在绝缘层102上形成有源层104,通过离子注入的方式在 有源层104上注入一定梯度的渗杂层103,在有源层104的一端沉积源极105,在另一端沉 积漏极106。
[00引]实施例1 对半导体层进行n型渗杂，各结构层制备方案如下： (1) 通过瓣射工艺在102绝缘层薄膜上瓣射一层104氧化锋（ZnO)，厚度控制在50~ 300nm; (2) 采用离子注入的方式在104有源层中注入铜，通过控制能量和剂量，使渗杂层103 呈现梯度状，注入的能量设定在50~lOOkV，根据能量的不同将铜渗杂成梯度状，其剂量控 制在lXl〇i6/cm2; (3) 渗杂后的器件在空气中退火，退火的温度为980°C; (4) 采用真空蒸发技术在有源层104上沉积一层侣膜； (5) 利用旋涂机在侣膜上旋涂一层光刻胶，再烘赔固化； (6) 使用特定的掩膜板对其进行紫外线曝光； (7) 用丙酬溶液除去软化的光刻胶，然后烘赔固化； (8) 将80%的磯酸巧％的己酸巧％的硝酸+10%的水配制成溶液刻蚀侣膜； (9) 再用紫外线无掩膜板曝光，用丙酬溶液清洗，再烘赔固化，进而形成了源电极105 和漏电极106。
[0032] 较佳的，所述基板选用的是Si,所述绝缘层是Si化，可W在市场上购买带有氧化 层的娃片或者采用磁控瓣射方法在300°C下沉积一层Si〇2。
[003引实施例2 对半导体层进行P型渗杂，基板是Si,绝缘层是Si02,源漏电极是A1，各结构制备方案 和实施案例1类似，其渗杂材料换成P20e，用离子注入机将其离化后用磯进行渗杂。
[0034] W上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干变形和改进，该些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应W所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种改善漏极电流的薄膜晶体管，包括基板、栅极绝缘层、有源层、源极、漏极及栅 极，其特征在于：对所述有源层进行掺杂，掺杂层呈厚度梯度状或掺杂浓度呈梯状。2. 根据权利要求1所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：所述掺杂层厚度 梯度从源极至漏极呈低至高。3. 根据权利要求1所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：所述掺杂浓度的 梯度从源极至漏极呈低至高。4. 根据权利要求1所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：所述有源层为无 机半导体氧化物或有机半导体材料；所述掺杂为是P型掺杂或η型掺杂。5. 根据权利要求1所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：厚度梯度状有源 层的制备方法包括以下步骤：通过化学气相沉积法在绝缘层上制备一薄膜；对所述薄膜进 行掺杂；掺杂后的薄膜通过离子刻蚀技术形成梯度状的有源层。6. 根据权利要求1所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：所述掺杂方法为 扩散法或离子注入法。7. 根据权利要求6所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：所述离子注入法 通过控制注入的剂量和注入的能量进行梯度掺杂；其中掺杂剂量是指杂质原子注入的浓 度，其决定了掺杂层导电的强弱；所述注入能量与射程正相关，注入能量越高，杂质原子能 穿入半导体层越深，射程越大。8. 根据权利要求6所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：所述扩散法通过 控制扩散的剂量和扩散的温度进行梯度掺杂；其中掺杂剂量是指杂质原子注入的浓度，其 决定了掺杂层导电的强弱；所述扩散温度与扩散距离正相关，扩散温度越高，表示杂质原子 能穿入半导体层越深，扩散距离越大。9. 根据权利要求7所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：掺杂剂量Q的计 算公式为：，其中，Q为掺杂剂量，单位是原子每平方厘米；I为束流，单位是库伦每 秒；η为离子电荷；t为注入时间，单位是秒；e为电子电荷；A为注入面积，单位是平方厘米。
【专利摘要】本发明提供一种改善漏极电流的薄膜晶体管，包括基板、栅极绝缘层、有源层、源极、漏极及栅极，其特征在于：对所述有源层进行掺杂，掺杂层呈梯度状或掺杂浓度呈梯状。所述掺杂层梯度从源极至漏极呈低至高。所述掺杂浓度的梯度从源极至漏极呈低至高。在有源层中掺杂具有一定梯度的材料，当源漏极加压的时候，由于靠近漏极的载流子较多，所以就会达到饱和区的漏极电流增大的效果。从而获得更高的开关电流比，元件的切换速度也会变得更快。
【IPC分类】H01L29/12, H01L29/786
【公开号】CN104900708
【申请号】CN201510281308
【发明人】郭太良, 叶芸, 张永爱, 汪江胜, 康冬茹, 林连秀
【申请人】福州大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月28日
【技术领域】
[0001] 本发明设及薄膜晶体管制备的技术领域，具体设及到一种改善漏极电流的薄膜晶 体管制备方法。
【背景技术】
[0002] 薄膜晶体管作为有源驱动中的核屯、元件，其包括基底、半导体沟道层、介质层、栅 极、源极和漏极等几个重要的组成部分。薄膜晶体管作为开关元件，即只工作在开态（on)和 关态（off)两个极端情况，开关电流比作为器件的一个重要参数，它代表了元件的灵敏度， 即切换速度，开关比越高代表元件的切换速度越快，可W更好的控制显示效果。所W为了获 得更高的开关电流比，可W增大开态电流(也叫漏极电流)。而通过渗杂的方法获得较高的 载流子浓度即可增大开态电流。渗杂的方法主要有两种；扩散法和离子注入法。
[0003] 扩散法就是利用高温将杂质渗入到半导体材料中，因为在一定的温度条件下（~ lOOOC)，杂质原子具有一定的能量，它能够克服某种阻力进入到半导体中。
[0004] 离子注入法是把分子或原子经过离化后，得到带有一定电荷的离子，经过强电场 加速，并在磁分析器中借助磁场来控制离子的运动方向，筛选出所需要的离子，用该种含带 高能量的离子束轰击半导体，使其停留在半导体的一定深度，再经过后续热退火激活后，占 据晶格点阵位置，施加一定电压时产生电子或空穴导电。
[0005] 在各类薄膜晶体管中，非晶娃薄膜晶体管具有较低的载流子迁移率（<1 cm2rVi)，而且偏压下稳定性也不好；多晶娃薄膜晶体管虽有较高的载流子迁移率（10~ 400cm2rVi)，但是多晶娃薄膜存在大量晶界，器件均匀性较差；有机薄膜晶体管虽然制备 简单成本低，但目前迁移率还是比较低（<2cm2V4s4);相比较之下，氧化物薄膜晶体管具 有一些明显的优点；高的沟道载流子迁移率，大的电流开关比，特别是工艺温度要求不高， 甚至可W室温下制备，完全可W沉积在透明玻璃或者是柔性熟料和纸张衬底上，并且适合 大批量大面积的产业化应用。因此，正是由于该些显著的优点，近年来关于氧化物TFT的研 究和报道层出不穷。
[0006] 如图1所示，在栅源之间加上电压，载流子会迁移到栅极一侧，如图2所示，在源漏 之间加上电压的时候，载流子会向漏极迁移。从TFT的工作原理来看，载流子的迁移会受载 流子的浓度影响，经过前人的大量的研究，载流子的浓度并不是越高越好，该是因为当载流 子浓度增加时，态密度中能量较低的局域态已经被载流子占据，部分载流子得W占据更高 能量的局域态，该些载流子将在较高的局域态之间跳跃，由于较高能局域态的态密度高，载 流子就占据了态密度较大的位置，载流子的距离近，能量差小，有利于克服空间和能量的障 碍跳跃，明显导致参与传输的载流子增多，载流子跳跃的途径和跳跃的机会也多，所W载流 子的迁移率得到明显增加。当渗杂浓度增大到一定的值时，载流子占据了大多数的能态密 度，留给载流子传输的通道下降，跳跃也变得困难，因此载流子的迁移率下降。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提高漏极电流，因为不能无限的增大载流子的浓度来增大漏极电 流，本发明提供了一种新的方案：在有源层中渗杂具有一定梯度的材料。渗杂层梯度从源极 至漏极呈低至高，当TFT在工作的时候，载流子会向漏极迁移，由于梯度渗杂的效果，漏极 处载流子明显比均匀渗杂时较多，因此也就增大了漏极电流。
[0008] 本发明采用W下技术方案实现；一种改善漏极电流的薄膜晶体管，包括基板、栅极 绝缘层、有源层、源极、漏极及栅极，其特征在于：对所述有源层进行渗杂，渗杂层呈厚度梯 度状或渗杂浓度呈梯状。
[0009] 在本发明一实施例中，所述渗杂层厚度梯度从源极至漏极呈低至高。
[0010] 在本发明一实施例中，所述渗杂浓度的梯度从源极至漏极呈低至高。
[0011] 在本发明一实施例中，所述有源层为无机半导体氧化物或有机半导体材料；所述 渗杂为是P型渗杂或n型渗杂。
[0012] 在本发明一实施例中，厚度梯度状有源层的制备方法包括W下步骤：通过化学气 相沉积法在绝缘层上制备一薄膜；对所述薄膜进行渗杂；渗杂后的薄膜通过离子刻蚀技术 形成厚度梯度状的有源层。
[0013] 在本发明一实施例中，所述渗杂方法为扩散法或离子注入法。
[0014] 在本发明一实施例中，所述离子注入法通过控制注入的剂量和注入的能量进行梯 度渗杂；其中渗杂剂量是指杂质原子注入的浓度，其决定了渗杂层导电的强弱；所述注入 能量与射程正相关，注入能量越高，杂质原子能穿入半导体层越深，射程越大。
[0015] 在本发明一实施例中，，所述离子注入法可W通过控制注入的剂量和注入的能量 进行梯度渗杂；其中渗杂剂量是指杂质原子注入的浓度，其决定了渗杂层导电的强弱；所 述注入能量与射程正相关，注入能量越高，杂质原子能穿入半导体层越深，射程越大。
[0016] 进一步的，渗杂剂量Q的计算公式为；，其中，Q为渗杂剂量，单位是原子 enA. 每平方厘米；I为束流，单位是库伦每秒；n为离子电荷；t为注入时间，单位是秒；e为电子 电荷；A为注入面积，单位是平方厘米。与现有技术相比，本发明有W下优点；在有源层中渗 杂具有一定梯度的材料，当源漏极加压的时候，由于靠近漏极的载流子较多，所W就会达到 饱和区的漏极电流增大的效果。从而获得更高的开关电流比，元件的切换速度也会变得更 快。
【附图说明】
[0017] 图1是薄膜晶体管载流子迁移的工作原理图1; 图2是薄膜晶体管载流子迁移的工作原理图2 ; 图3是本发明一实施例薄膜晶体管有源层渗杂的剖面图； 图4是薄膜晶体管均匀渗杂和梯度渗杂的Id-Uds的曲线图； 图5是本发明一实施例薄膜晶体管结构的剖面图。 【标号说明】 101 ;基板 102 ;栅极绝缘层 103 ;渗杂层 104 ;有源层 105 ;源极 106 ;漏极。
【具体实施方式】
[0018] 为使本发明的实施例要解决的技术问题和技术方案更加清楚，下面将结合附图及 具体事例详细说明。
[0019] 本领域技术人员易知不能无限的增大载流子的浓度来增大漏极电流，为了提高漏 极电流，本发明提供了一种新的方案；在有源层中渗杂具有一定梯度的材料，在源漏极和栅 源极加压的情况下，使载流子呈现如图3所示的梯度状，图4是均匀渗杂和梯度渗杂的对 比。其中a是均匀渗杂；b是梯度渗杂。参见图3、4可知在有源层中渗杂具有一定梯度的 材料，当源漏极加压的时候，由于靠近漏极的载流子较多，所W就会达到增大饱和区的漏极 电流的效果。从而获得更高的开关电流比，元件的切换速度也会变得更快。
[0020] 本发明提供一种改善漏极电流的薄膜晶体管，包括基板、栅极绝缘层、有源层、源 极、漏极及栅极，其特征在于：对所述有源层进行渗杂，渗杂 层呈梯度状或渗杂浓度呈梯状。
[0021] 在本发明一实施例中，所述渗杂层梯度从源极至漏极呈低至高。
[0022] 在本发明一实施例中，所述渗杂浓度的梯度从源极至漏极呈低至高。
[0023] 在本发明一实施例中，所述有源层为无机半导体氧化物或有机半导体材料；所述 渗杂为是P型渗杂或是n型渗杂。
[0024] 在本发明一实施例中，梯度状有源层的制备方法包括W下步骤：在本发明一实施 例中，梯度状有源层的制备方法包括W下步骤；通过化学气相沉积法在绝缘层上制备一薄 膜；对所述薄膜进行渗杂；渗杂后的薄膜通过离子刻蚀技术形成梯度状的有源层。
[0025] 在本发明中化学气相沉积法可W采用激光诱导化学气相沉积，或采用热蒸发、电 子束蒸发、高频感应蒸发、磁控瓣射、射频瓣射、低压化学气相沉积或等离子辅助化学气相 沉积。
[0026] 在本发明一实施例中，所述渗杂方法为扩散法和离子注入法。
[0027] 在本发明一实施例中，所述扩散法可W通过控制扩散的剂量和扩散的温度进行梯 度渗杂；其中渗杂剂量是指杂质原子注入的浓度，其决定了渗杂层导电的强弱；所述扩散 温度与扩散距离正相关，扩散温度越高，表示杂质原子能穿入半导体层越深，扩散距离越 大。
[0028] 在本发明一实施例中，所述离子注入法可W通过控制注入的剂量和注入的能量进 行梯度渗杂；其中渗杂剂量是指杂质原子注入的浓度，其决定了渗杂层导电的强弱，注入 能量与射程正相关，注入能量越高，表示杂质原子能穿入半导体层越深，射程越大。
[0029]在本发明一实施例中，渗杂剂量Q的计算公式为；Q= ^，其中，Q为渗杂剂量， enA. 单位是原子每平方厘米；I为束流，单位是库伦每秒；n为离子电荷；t为注入时间，单位是 秒；e为电子电荷；A为注入面积，单位是平方厘米。
[0030] 本发明实施例结构参见图5,薄膜晶体管的结构包括基板100,在基板101上氧化 生成的氧化膜也就是绝缘层102,在绝缘层102上形成有源层104,通过离子注入的方式在 有源层104上注入一定梯度的渗杂层103,在有源层104的一端沉积源极105,在另一端沉 积漏极106。
[00引]实施例1 对半导体层进行n型渗杂，各结构层制备方案如下： (1) 通过瓣射工艺在102绝缘层薄膜上瓣射一层104氧化锋（ZnO)，厚度控制在50~ 300nm; (2) 采用离子注入的方式在104有源层中注入铜，通过控制能量和剂量，使渗杂层103 呈现梯度状，注入的能量设定在50~lOOkV，根据能量的不同将铜渗杂成梯度状，其剂量控 制在lXl〇i6/cm2; (3) 渗杂后的器件在空气中退火，退火的温度为980°C; (4) 采用真空蒸发技术在有源层104上沉积一层侣膜； (5) 利用旋涂机在侣膜上旋涂一层光刻胶，再烘赔固化； (6) 使用特定的掩膜板对其进行紫外线曝光； (7) 用丙酬溶液除去软化的光刻胶，然后烘赔固化； (8) 将80%的磯酸巧％的己酸巧％的硝酸+10%的水配制成溶液刻蚀侣膜； (9) 再用紫外线无掩膜板曝光，用丙酬溶液清洗，再烘赔固化，进而形成了源电极105 和漏电极106。
[0032] 较佳的，所述基板选用的是Si,所述绝缘层是Si化，可W在市场上购买带有氧化 层的娃片或者采用磁控瓣射方法在300°C下沉积一层Si〇2。
[003引实施例2 对半导体层进行P型渗杂，基板是Si,绝缘层是Si02,源漏电极是A1，各结构制备方案 和实施案例1类似，其渗杂材料换成P20e，用离子注入机将其离化后用磯进行渗杂。
[0034] W上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干变形和改进，该些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应W所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种改善漏极电流的薄膜晶体管，包括基板、栅极绝缘层、有源层、源极、漏极及栅 极，其特征在于：对所述有源层进行掺杂，掺杂层呈厚度梯度状或掺杂浓度呈梯状。2. 根据权利要求1所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：所述掺杂层厚度 梯度从源极至漏极呈低至高。3. 根据权利要求1所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：所述掺杂浓度的 梯度从源极至漏极呈低至高。4. 根据权利要求1所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：所述有源层为无 机半导体氧化物或有机半导体材料；所述掺杂为是P型掺杂或η型掺杂。5. 根据权利要求1所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：厚度梯度状有源 层的制备方法包括以下步骤：通过化学气相沉积法在绝缘层上制备一薄膜；对所述薄膜进 行掺杂；掺杂后的薄膜通过离子刻蚀技术形成梯度状的有源层。6. 根据权利要求1所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：所述掺杂方法为 扩散法或离子注入法。7. 根据权利要求6所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：所述离子注入法 通过控制注入的剂量和注入的能量进行梯度掺杂；其中掺杂剂量是指杂质原子注入的浓 度，其决定了掺杂层导电的强弱；所述注入能量与射程正相关，注入能量越高，杂质原子能 穿入半导体层越深，射程越大。8. 根据权利要求6所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：所述扩散法通过 控制扩散的剂量和扩散的温度进行梯度掺杂；其中掺杂剂量是指杂质原子注入的浓度，其 决定了掺杂层导电的强弱；所述扩散温度与扩散距离正相关，扩散温度越高，表示杂质原子 能穿入半导体层越深，扩散距离越大。9. 根据权利要求7所述的改善漏极电流的薄膜晶体管，其特征在于：掺杂剂量Q的计 算公式为：，其中，Q为掺杂剂量，单位是原子每平方厘米；I为束流，单位是库伦每 秒；η为离子电荷；t为注入时间，单位是秒；e为电子电荷；A为注入面积，单位是平方厘米。
【专利摘要】本发明提供一种改善漏极电流的薄膜晶体管，包括基板、栅极绝缘层、有源层、源极、漏极及栅极，其特征在于：对所述有源层进行掺杂，掺杂层呈梯度状或掺杂浓度呈梯状。所述掺杂层梯度从源极至漏极呈低至高。所述掺杂浓度的梯度从源极至漏极呈低至高。在有源层中掺杂具有一定梯度的材料，当源漏极加压的时候，由于靠近漏极的载流子较多，所以就会达到饱和区的漏极电流增大的效果。从而获得更高的开关电流比，元件的切换速度也会变得更快。
【IPC分类】H01L29/12, H01L29/786
【公开号】CN104900708
【申请号】CN201510281308
【发明人】郭太良, 叶芸, 张永爱, 汪江胜, 康冬茹, 林连秀
【申请人】福州大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月28日
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