本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造，尤其涉及一種多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、本發(fā)明背景技術(shù)中公開的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

2、銦鎵鋅氧(in-ga-zn-o，igzo)薄膜晶體管是一種采用銦鎵鋅氧材料作為半導(dǎo)體層的薄膜晶體管，傳統(tǒng)的銦鎵鋅氧薄膜晶體管是以一層完整的銦鎵鋅氧材料薄膜作為半導(dǎo)體層的單溝道晶體管，具備高遷移率、高均勻性、低功耗以及低成本等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于顯示技術(shù)領(lǐng)域，在垂直集成和邏輯電路領(lǐng)域也具備巨大潛力。在集成電路的發(fā)展過程中，為了提高顯示器的分辨率和幀率以及集成電路的集成度，需要對銦鎵鋅氧薄膜晶體管進(jìn)行等比例縮小，但過小的溝道長度會導(dǎo)致嚴(yán)重的短溝道效應(yīng)，減弱器件的柵極調(diào)控能力，導(dǎo)致漏至勢壘降低、遷移率降低、亞閾值擺幅變大等性能退化，這種現(xiàn)象嚴(yán)重阻礙了igzo?tft在高集成度方面的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管及其制備方法，本發(fā)明采用多納米線溝道結(jié)構(gòu)的銦鎵鋅氧薄膜晶體管，可形成柵極三面環(huán)繞溝道結(jié)構(gòu)，有利于抑制短溝道效應(yīng)，同時使等效遷移率高于連續(xù)溝道器件。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管，包括：

3、襯底；

4、溝道層，形成于所述襯底之上，其材質(zhì)為銦鎵鋅氧；

5、所述溝道層上沿橫向方向依次設(shè)置源電極、頂柵介質(zhì)層和漏電極，所述頂柵介質(zhì)層上設(shè)置有頂柵電極；

6、所述溝道層在其與源電極和漏電極接觸區(qū)域之外的區(qū)域設(shè)置多條間隔設(shè)置的橫向納米線溝道，所述納米線溝道的寬度為溝道層厚度的1～5倍，相鄰兩條納米線溝道的間距為納米線溝道寬度的1～3倍。

7、第二方面，本發(fā)明提供了上述多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管的制備方法，包括如下步驟：

8、提供襯底；

9、在所述襯底上形成溝道層；

10、在所述溝道層表面設(shè)置源電極和漏電極；然后在溝道層與源電極和漏電極接觸區(qū)域之外的區(qū)域刻蝕出多條橫向納米線溝道；

11、然后在源電極和漏電極之間的溝道層表面依次形成頂柵介質(zhì)層和頂柵電極。

12、第三方面，本發(fā)明提供了一種芯片，所述芯片包括上述多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管。

13、第四方面，本發(fā)明提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括上述多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取得了以下有益效果：

15、本發(fā)明的多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管可有效提高柵控能力，提高遷移率；本發(fā)明多條橫向納米線溝道的寬度為其厚度的1～5倍，相鄰納米線溝道的間距為其寬度的1～3倍，該設(shè)計實現(xiàn)了頂柵電極對納米線溝道的三面環(huán)繞或雙柵電極對納米線的四面環(huán)繞，從而增強(qiáng)柵極對溝道的控制能力，有利于抑制短溝道效應(yīng)，且等效遷移率高于單層連續(xù)溝道。

技術(shù)特征：

1.一種多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管，其特征在于，所述頂柵介質(zhì)層與源電極和漏電極相隔設(shè)定距離；源電極和漏電極設(shè)置在溝道層橫向方向上的兩側(cè)。

3.如權(quán)利要求1所述的多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管，其特征在于，所述納米線溝道的橫向長度為10nm～6μm；所述溝道層的厚度為4～30nm；所述納米線溝道的寬度為10～50nm；相鄰兩條納米線溝道之間的間距為10～150nm。

4.如權(quán)利要求1所述的多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管，其特征在于，所述源電極和漏電極的材質(zhì)為銦錫氧、鎢或二者的復(fù)合材料；所述頂柵介質(zhì)層的材質(zhì)為sio2或al2o3；所述頂柵電極的材質(zhì)為鎢或銦錫氧。

5.如權(quán)利要求1所述的多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管，其特征在于，所述襯底的材質(zhì)為sio2；

6.如權(quán)利要求1所述的多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管，其特征在于，所述源電極和漏電極的厚度為10～100nm，所述底柵介質(zhì)層的厚度為5～200nm，頂柵介質(zhì)層的厚度為5～200nm；所述頂柵電極的厚度為10～100nm。

7.如權(quán)利要求1～6任一項所述的多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，在形成頂柵電極之后，對溝道層表面未與源電極、頂柵介質(zhì)層和漏電極接觸的地方使用b或p進(jìn)行離子注入摻雜。

9.一種芯片，其特征在于，所述芯片包括權(quán)利要求1～6任一項所述的多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管。

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括權(quán)利要求1～6任一項所述的多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管及其制備方法，屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的多納米線溝道銦鎵鋅氧薄膜晶體管包括：襯底和溝道層，溝道層的材質(zhì)為銦鎵鋅氧；溝道層上沿橫向方向依次設(shè)置源電極、頂柵介質(zhì)層和漏電極，頂柵介質(zhì)層上設(shè)置有頂柵電極；所述溝道層在其與源電極和漏電極接觸區(qū)域之外的區(qū)域設(shè)置多條間隔設(shè)置的橫向納米線溝道，所述納米線溝道的寬度為溝道層厚度的1～5倍，相鄰兩條納米線溝道的間距為納米線溝道寬度的1～3倍。本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)柵極對納米線溝道的多面環(huán)繞，增強(qiáng)柵極對溝道的控制能力，有利于抑制短溝道效應(yīng)，且等效遷移率高于單層連續(xù)溝道。

技術(shù)研發(fā)人員：張嘉煒,王威霖,呂少聰,李祥龍,辛倩,李玉香,宋愛民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15