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CN106601821A - 一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管 - Google Patents

一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管 Download PDF

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CN106601821A
CN106601821A CN201610963226.0A CN201610963226A CN106601821A CN 106601821 A CN106601821 A CN 106601821A CN 201610963226 A CN201610963226 A CN 201610963226A CN 106601821 A CN106601821 A CN 106601821A
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China
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Withdrawn
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CN201610963226.0A
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English (en)
Inventor
李风浪
李舒歆
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Hangzhou Yizheng Technology Co., Ltd.
Original Assignee
Dongguan Lianzhou Intellectual Property Operation and Management Co Ltd
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    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6704Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device
    • HELECTRICITY
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    • HELECTRICITY
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Abstract

本发明公开了一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管,包括基板、设置在基板上的栅极、设置在基板上且覆盖栅极的栅绝缘层、在栅绝缘层表面上的半导体层、以及设置在半导体层表面的源级和漏级,且源极与漏极相对设置,栅绝缘层中形成第一高阻区,电导率低于栅绝缘层,且第一高阻区横穿栅绝缘层;半导体层中形成第二高阻区,电导率低于半导体层,且第二高阻区横穿半导体层。本发明增加了薄膜晶体管在制造过程中的抗静电击穿能力。

Description

一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,特别涉及一种薄膜晶体管。
背景技术
薄膜晶体管(Thin-Film Transistors,TFT)是场效应晶体管的一种,其制作方法是在衬底基板上沉积各种功能薄膜叠加而成,如绝缘层、半导体层及金属电极层。薄膜晶体管是液晶和有源矩阵有机发光二极管显示器的核心部件,其对显示器件的工作性能起到至关重要的作用。
薄膜晶体管制造工艺过程中通常会使得各金属电极聚集大量电荷,而TFT阵列基板上的栅金属层和源/漏金属层之间被栅绝缘层隔开,从而两个金属层之间极容易因为电荷的聚集而形成电势差,从而使得TFT阵列基板容易发生静电击穿现象,导致产品良率降低。
发明内容
本发明目的是提供一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管。
为实现上述目的,本发明采用以下技术手段:
一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管,包括基板、设置在基板上的栅极、设置在基板上且覆盖栅极的栅绝缘层、在栅绝缘层表面上的半导体层、以及设置在半导体层表面的源级和漏级,且源极与漏极相对设置,栅绝缘层中形成第一高阻区,电导率低于栅绝缘层,且第一高阻区横穿栅绝缘层;半导体层中形成第二高阻区,电导率低于半导体层,且第二高阻区横穿半导体层。
优选的,栅绝缘层材料为氮化硅、氧化硅或者氮氧化硅。
优选的,第一高阻区形成在栅绝缘层中部,第一高阻区材料与栅绝缘层同为氮化硅,且包含N-H键、Si-H键键结,但是第一高阻区N-H键、Si-H键含量小于栅绝缘层N-H键、Si-H键含量。
优选的,第一高阻区形成在栅绝缘层上部,第一高阻区材料与栅绝缘层同为氮化硅,且包含N-H键、Si-H键,但是第一高阻区N-H键、Si-H键含量小于栅绝缘层N-H键、Si-H键含量。
优选的,半导体层材料为氧化铟镓锌。
优选的,第二高阻区形成在半导体层中部。
优选的,第二高阻区材料为氧化镓锌。
优选的,源极以及漏极与半导体层之间形成氧化镓锌层。
优选的,氧化镓锌层由多层镓含量不同的氧化镓锌分层组成,镓含量沿着由半导体层至源极以及漏极侧方向逐渐增多。
优选的,栅极、源极以及漏极材料为Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al、Cu等金属或其合金。
相对于现有技术,本发明具有以下优点:
本发明通过在栅绝缘层中形成第一高阻区,使得静电释放时,栅绝缘层中电流横向扩散,增加薄膜晶体管在制造过程中的抗静电击穿能力,在半导体层中形成第二高阻区,使得静电释放时,半导体层中电流横向扩散,增加薄膜晶体管在制造过程中的抗静电击穿能力,栅绝缘层与半导体层共同形成高阻区,两个方向相互促进,共同抑制栅极与源极以及漏极间因电势差而产生的静电释放,进一步提高薄膜晶体管在制造过程中的抗静电击穿能力。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图;
图2为本发明实施例1的结构示意图;
图3为本发明实施例1的结构示意图;
图4为本发明实施例1的结构示意图;
图5为本发明实施例1的结构示意图。
其中,附图标记说明如下:
10:基板;20:栅极;30:栅绝缘层;40:半导体层;50:源级;60:漏级;31:第一高阻区;41:第二高阻区;70:氧化镓锌层;71:氧化镓锌第一分层;72:氧化镓锌第二分层;73:氧化镓锌第三分层
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明进行介绍,实施例仅限于对本发明进行解释,并没有对本发明有任何限定作用。
实施例1
见图1所示,一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管,包括基板10、设置在基板上的栅极20、设置在基板上且覆盖栅极的栅绝缘层30、在栅绝缘层表面上的半导体层40、以及设置在半导体层表面的源级50和漏级60,且源极50与漏极60相对设置,栅绝缘层30中形成第一高阻区31,电导率低于栅绝缘层30,且第一高阻区31横穿栅绝缘层30;半导体层40中形成第二高阻区41,电导率低于半导体层40,且第二高阻区41横穿半导体层40。
本实施例第一高阻区31形成在栅绝缘层30中部,第一高阻区31材料与栅绝缘层30同为氮化硅,且包含N-H键、Si-H键,但是第一高阻区31的N-H键、Si-H键含量小于栅绝缘层30的N-H键、Si-H键含量,N-H键、Si-H键的键长相对Si-N键、N-N键、Si-Si键的键长长,单位面积中含键长比较长的键较多,膜质相对比较疏松,电导率相对较大,而含键长比较短的键较多,膜质相对会比较致密,电导率相对较小,所以第一高阻区31电阻率大于栅绝缘层30电阻率,栅极与源极以及漏极间因电势差而产生静电释放时,电流流过部分栅绝缘层30后到达第一高阻区31,电阻率变大,电流横向扩散,增加了器件的抗静电击穿能力。
本实施例,半导体层40材料为氧化铟镓锌,第二高阻区41形成在半导体层40中部,并且第二高阻区41材料为氧化镓锌,氧化铟镓锌为在ZnO中添加In2O3和Ga2O3形成,In2O3和Ga2O3可以抑制ZnO的结晶,从而提高电子迁移率,In3+可以形成5s轨道,有利于电子的高速传输,Ga3+与O2-离子有很强的结合力,可以通过控制Ga含量来控制氧空位的含量,并最终实现对载流子浓度的调控;氧化镓锌中没有铟原子存在,因此载流子无法使用铟的5s轨道形成电传导,且氧化镓锌层中镓原子位于晶格间隙之间形成一散射中心,使氧化镓锌层中晶体结构产生形变,同时镓原子也会抑制氧缺陷的形成,因此氧化镓锌电导率小于氧化铟镓锌,第二高阻区41电阻率大于半导体层40,栅极与源极以及漏极间因电势差而产生静电释放时,电流流过部分半导体层40后到达第二高阻区41,电阻率变大,电流横向扩散,增加了器件的抗静电击穿能力,第二高阻区41形成在半导体层40中部,可以从两个方向横向扩散电流,抑制静电击穿,增加抗静电能力。
此外,本实施例基板可为是硬质基板,如玻璃基板,也可以是可挠式基板,如塑料基板;栅极、源极以及漏极材料为Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al、Cu等金属或其合金。
实施例2
见图2所示,本实施例第一高阻区31形成在栅绝缘层30上部,其余结构与实施例1相同。
实施例3
见图3所示,在实施例1的基础上,本实施例源极以及漏极与半导体层之间形成氧化镓锌层70,氧化镓锌电导率低于半导体层的氧化铟镓锌,因此,一方面氧化镓锌层70起到类似第二高阻区的作用,进一步增强抗静电能力,另一方面,氧化镓锌层70的形成有利于减小截止漏电流,增加晶体管开关比。
实施例4
见图4所示,在实施例2的基础上,本实施例源极以及漏极与半导体层之间形成氧化镓锌层70。
实施例5
见图5所示,在实施例1的基础上,本实施例源极以及漏极与半导体层之间形成氧化镓锌层70,并且氧化镓锌层70由3层镓含量不同的氧化镓锌第一分层71、氧化镓锌第二分层72以及氧化镓锌第三分层73组成,镓含量沿着由半导体层40至源极50以及漏极60侧方向逐渐增多,既保证晶体管导通状态下足够大的迁移率,即电导率,又降低晶体管截止状态下的漏电流,增加开关比。

Claims (10)

1.一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管,包括基板、设置在基板上的栅极、设置在基板上且覆盖栅极的栅绝缘层、在栅绝缘层表面上的半导体层、以及设置在半导体层表面的源级和漏级,且源极与漏极相对设置,其特征在于:栅绝缘层中形成第一高阻区,电导率低于栅绝缘层,且第一高阻区横穿栅绝缘层;半导体层中形成第二高阻区,电导率低于半导体层,且第二高阻区横穿半导体层。
2.根据权利要求1所述的一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管,其特征在于:所述栅绝缘层材料为氮化硅、氧化硅或者氮氧化硅。
3.根据权利要求1所述的一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管,其特征在于:所述第一高阻区形成在所述栅绝缘层中部,第一高阻区材料与栅绝缘层同为氮化硅,且包含N-H键、Si-H键键结,但是第一高阻区N-H键、Si-H键含量小于栅绝缘层N-H键、Si-H键含量。
4.根据权利要求1所述的一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管,其特征在于:所述第一高阻区形成在所述栅绝缘层上部,第一高阻区材料与栅绝缘层同为氮化硅,且包含N-H键、Si-H键,但是第一高阻区N-H键、Si-H键含量小于栅绝缘层N-H键、Si-H键含量。
5.根据权利要求1所述的一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管,其特征在于:所述半导体层材料为氧化铟镓锌。
6.根据权利要求1所述的一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管,其特征在于:所述第二高阻区形成在所述半导体层中部。
7.根据权利要求1或5所述的一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管,其特征在于:所述第二高阻区材料为氧化镓锌。
8.根据权利要求1或5所述的一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管,其特征在于:所述源极以及漏极与所述半导体层之间形成氧化镓锌层。
9.根据权利要求8所述的一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管,其特征在于:所述氧化镓锌层由多层镓含量不同的氧化镓锌分层组成,镓含量沿着由半导体层至源极以及漏极侧方向逐渐增多。
10.根据权利要求1所述的一种具有良好抗静电击穿能力的薄膜晶体管,其特征在于:所述栅极、源极以及漏极材料为Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al、Cu等金属或其合金。
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