薄膜晶體管及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管，包括：一源極；一漏極；一半導(dǎo)體層，所述漏極和源極間隔設(shè)置且分別與所述半導(dǎo)體層電連接；一柵極，該柵極通過一絕緣層與所述半導(dǎo)體層、源極及漏極絕緣設(shè)置；其中，進(jìn)一步包括一過渡層設(shè)置于所述半導(dǎo)體層與所述絕緣層之間，所述過渡層為通過固化HSQ形成的硅氧多聚交聯(lián)體層，所述硅氧多聚交聯(lián)體層中的硅原子分別與所述半導(dǎo)體層及所述絕緣層中的原子相鍵合。本發(fā)明還提供所述薄膜晶體管的制備方法。
【專利說明】薄膜晶體管及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 薄膜晶體管（Thin Film Transistor, TFT)是現(xiàn)代微電子技術(shù)中的一種關(guān)鍵性電 子元件，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于平板顯示器等領(lǐng)域。薄膜晶體管主要包括柵極、絕緣層、 半導(dǎo)體層、源極和漏極。其中，源極和漏極間隔設(shè)置并與半導(dǎo)體層電連接，柵極通過絕緣層 與半導(dǎo)體層及源極和漏極間隔絕緣設(shè)置。所述半導(dǎo)體層位于所述源極和漏極之間的區(qū)域形 成一溝道區(qū)域。薄膜晶體管中的柵極、源極、漏極均由導(dǎo)電材料構(gòu)成，該導(dǎo)電材料一般為金 屬或合金。當(dāng)在柵極上施加一電壓時(shí)，與柵極通過絕緣層間隔設(shè)置的半導(dǎo)體層中的溝道區(qū) 域會積累載流子，當(dāng)載流子積累到一定程度，與半導(dǎo)體層電連接的源極漏極之間將導(dǎo)通，從 而有電流從源極流向漏極。
[0003] 在應(yīng)用中，薄膜晶體管的半導(dǎo)體/絕緣介質(zhì)的界面狀態(tài)對于器件性能有較大的影 響，比如絕緣介質(zhì)與半導(dǎo)體的接觸緊密程度會影響半導(dǎo)體/絕緣介質(zhì)的界面接觸，而在制 備薄膜晶體管的過程中引入的水分子、羥基、氧自由基等雜質(zhì)會被吸附于半導(dǎo)體或絕緣介 質(zhì)的表面而影響半導(dǎo)體/絕緣介質(zhì)的界面接觸，進(jìn)而影響半導(dǎo)體的與絕緣介質(zhì)接觸的表面 的電子傳輸，造成薄膜晶體管的電滯回線的遲滯，以及薄膜晶體管的穩(wěn)定性的降低、開關(guān)比 和電子遷移率的下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，確有必要提供一種薄膜晶體管及其制備方法，該薄膜晶體管中半導(dǎo)體/ 絕緣介質(zhì)之間接觸良好。
[0005] -種薄膜晶體管，包括：一源極；一漏極；一半導(dǎo)體層，所述漏極和源極間隔設(shè)置 且分別與所述半導(dǎo)體層電連接；一柵極，該柵極通過一絕緣層與所述半導(dǎo)體層、源極及漏極 絕緣設(shè)置；其中，進(jìn)一步包括一過渡層設(shè)置于所述半導(dǎo)體層與所述絕緣層之間，所述過渡層 為通過固化HSQ形成的硅氧多聚交聯(lián)體層，所述硅氧多聚交聯(lián)體層中的硅原子分別與所述 半導(dǎo)體層及所述絕緣層中的原子相鍵合。
[0006] -種薄膜晶體管的制備方法，其包括以下步驟：提供一絕緣基板，在所述絕緣基板 的一表面形成一柵極；在所述柵極的表面形成一絕緣層；在絕緣層的表面形成一 HSQ凝膠 層；在所述HSQ凝膠層的表面形成一半導(dǎo)體層；對所述HSQ凝膠層進(jìn)行前烘處理得到一 HSQ 預(yù)制層；固化所述HSQ預(yù)制層得到一過渡層，所述過渡層為硅氧多聚交聯(lián)體層，所述硅氧多 聚交聯(lián)體層中的硅原子分別與所述半導(dǎo)體層及所述絕緣層中的原子相鍵合；以及，在所述 半導(dǎo)體層的表面形成相互間隔的一源極及一漏極。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，所述薄膜晶體管在絕緣層與半導(dǎo)體層之間設(shè)置有一 HSQ凝膠 層，由于HSQ凝膠層本身為硅水化合物，因而HSQ凝膠層會容易的吸附在在絕緣層與半導(dǎo)體 層之間的雜質(zhì)如水分子、羥基、氧自由基等，并且，通過HSQ凝膠層進(jìn)行前烘以及固化后形 成的硅氧多聚交聯(lián)體層作為過渡層，所述過渡層中的硅原子分別與所述半導(dǎo)體層及所述絕 緣層中的原子相鍵合，使得半導(dǎo)體層與過渡層緊密的結(jié)合而形成良好的界面接觸，半導(dǎo)體 層的表面的電子傳輸良好，因而減少了薄膜晶體管的遲滯，大大提高了器件的穩(wěn)定性，同時(shí) 提高了器件的開關(guān)比及電子遷移率，并降低了功耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009] 圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例所述HSQ的箱狀結(jié)構(gòu)單元示意圖。
[0010] 圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例所述硅氧多聚交聯(lián)體的結(jié)構(gòu)式示意圖。
[0011] 圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例工作時(shí)的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例薄膜晶體管的制備方法流程圖。
[0013] 圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 主要元件符號說明

【權(quán)利要求】
1. 一種薄膜晶體管，包括： 一源極； 一漏極； 一半導(dǎo)體層，所述漏極和源極間隔設(shè)置且分別與所述半導(dǎo)體層電連接； 一柵極，該柵極通過一絕緣層與所述半導(dǎo)體層、源極及漏極絕緣設(shè)置； 其特征在于，進(jìn)一步包括一過渡層設(shè)置于所述半導(dǎo)體層與所述絕緣層之間，所述過渡 層為通過固化HSQ形成的硅氧多聚交聯(lián)體層，所述硅氧多聚交聯(lián)體層中的硅原子分別與所 述半導(dǎo)體層及所述絕緣層中的原子相鍵合。
2. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述過渡層的厚度為5納米-25納 米。
3. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述半導(dǎo)體層由多個(gè)單壁碳納米管 組成。
4. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述半導(dǎo)體層為多個(gè)碳納米管通過 范德華力連接組成的碳納米管膜。
5. 如權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述半導(dǎo)體層為多根長碳納米管平 行排列組成，所述源極和漏極分別設(shè)置在所述多根長碳納米管的兩端。
6. 如權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述長碳納米管的直徑為0. 5納米 ~10納米，所述長碳納米管的長度大于5微米。
7. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所所述薄膜晶體管為頂柵型薄膜晶 體管或底柵型薄膜晶體管。
8. -種薄膜晶體管的制備方法，其包括以下步驟： 提供一絕緣基板，在所述絕緣基板的一表面形成一柵極； 在所述柵極的表面形成一絕緣層； 在絕緣層的表面形成一 HSQ凝膠層； 在所述HSQ凝膠層的表面形成一半導(dǎo)體層； 對所述HSQ凝膠層進(jìn)行前烘處理得到一 HSQ預(yù)制層； 固化所述HSQ預(yù)制層得到一過渡層，所述過渡層為硅氧多聚交聯(lián)體層，所述硅氧多聚 交聯(lián)體層中的硅原子分別與所述半導(dǎo)體層及所述絕緣層中的原子相鍵合；以及 在所述半導(dǎo)體層的表面形成相互間隔的一源極及一漏極。
9. 如權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述在絕緣層遠(yuǎn)離所述 柵極的表面設(shè)置一 HSQ凝膠層具體包括以下步驟： 將HSQ與溶劑以一定的體積比混合得到一 HSQ膠體，其中，所述HSQ與溶劑的體積比為 1 :15~1 :25,所述溶劑為甲基異丁基酮或丁酮； 將所述HSQ膠體涂覆于所述絕緣層遠(yuǎn)離柵極的表面得到一 HSQ凝膠層，其中，所述HSQ 凝膠層的厚度為10納米?30納米。
10. 如權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述前烘處理過程的溫 度為80攝氏度-110攝氏度，時(shí)間為30秒至3分鐘。
11. 如權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述固化過程為將HSQ 預(yù)制層置于500攝氏度下退火30分鐘。
【文檔編號】H01L29/786GK104103695SQ201310112449
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月2日
【發(fā)明者】鄒淵, 李群慶, 劉軍庫, 朱振東, 范守善 申請人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司