ZnO基透明場效應(yīng)晶體管的制作方法

專利名稱：ZnO基透明場效應(yīng)晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種ZnO基透明場效應(yīng)晶體管。
技術(shù)背景寬禁帶化合物半導(dǎo)體ZnO由于具有一系列優(yōu)良的性能，近年來重新成為人 們研究的熱點(diǎn)。ZnO的禁帶寬度為3.37eV，是一種對可見光透明的材料，可用 于制造對可見光透明的相關(guān)器件。場效應(yīng)晶體管包括襯底、溝道、源極、漏極、柵絕緣層、柵極和接觸電極， 通過改變垂直于導(dǎo)電溝道的電場強(qiáng)度來控制溝道的導(dǎo)電能力，從而調(diào)制通過溝 道的電流，應(yīng)用非常廣泛。傳統(tǒng)的Si場效應(yīng)晶體管(Si-MOSFET)和近來得到 廣泛應(yīng)用的GaAs場效應(yīng)晶體管采用Si或者GaAs作為溝道層，由于其材料本身 的限制具有不透明性，容易受可見光的影響?？梢姽馊肷鋾?huì)在場效應(yīng)晶體管的 源極和漏極之間產(chǎn)生光電子漏電流而導(dǎo)致的場效應(yīng)晶體管的關(guān)態(tài)電流上升，從 而限制了該場效應(yīng)管工作的領(lǐng)域。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種對可見光范圍透明的ZnO基透明場效應(yīng)晶體管。本實(shí)用新型的ZnO基透明場效應(yīng)晶體管，包括襯底、溝道、源極、漏極、 柵絕緣層、柵極和接觸電極，其特征是溝道層為p-ZnO薄膜，源極和漏極是摻 雜濃度為1019 1021Cnf3的n-ZnO薄膜。上述的襯底可以為透明絕緣的玻璃或者藍(lán)寶石。本實(shí)用新型中，所說的p-ZnO薄膜中的p型摻雜劑為N、 P、 As、 Li和Sb 中的一種或幾種，或者為A1、 Ga和N共摻。本實(shí)用新型中，所說的n-ZnO薄膜中的n型摻雜劑為Al、 Ga和In中的一種或幾種。本實(shí)用新型中，所說的柵絕緣層為Si02或Si3N4。接觸電極可選用Al、 In或 Ti/Al合金。本實(shí)用新型的ZnO基場效應(yīng)晶體管的制備方法與現(xiàn)有場效應(yīng)晶體管的制備 方法相同。依次包括如下步驟l)在襯底上首先沉積p-ZnO薄膜； 2) 在p-ZnO薄膜上等離子沉積柵絕緣層；在柵絕緣層上涂光刻膠，曝光，顯影，反應(yīng)離子刻蝕掉柵絕緣層和一定厚度的p-ZnO，形成p-ZnO接觸窗口；3) 在p-ZnO接觸窗口均勻的涂一層光刻膠，用光刻版圖刻出圖形，再沉積 --層摻雜濃度為1019 1021cm—s的n-ZnO薄膜作為源區(qū)和漏區(qū)，接下來用剝離工藝進(jìn)行第二次光刻，刻出n-ZnO的源、漏極窗口；4) 在源、漏極窗口之間沉積一層?xùn)沤^緣層，進(jìn)行第三次光刻，刻出柵絕緣層 窗口；5) 在源、漏極窗口上蒸發(fā)一層歐姆接觸電極，進(jìn)行第四次光刻，亥'j出源、漏 極電極；6) 用光刻版圖刻出柵極圖形，再沉積一層多晶硅層作為柵極。 第一次光刻中采用的反應(yīng)離子刻蝕氣氛為CF4，后面四次光刻均用剝離工藝。本實(shí)用新型的有益效果在于1) 采用透明的ZnO材料作場效應(yīng)晶體管的溝道層和源、漏極，避免了 Si 薄膜晶體管中光電子漏電流對其工作狀態(tài)的影響，增加了器件的靈敏度，并且 能同時(shí)工作在光學(xué)和電學(xué)模式下。2) ZnO薄膜的載流子遷移率(電子遷移率最大可達(dá)200cmVV.s以上)比其 他目前已經(jīng)知道對可見光透明的半導(dǎo)體材料要大得多，故ZnO基透明場效應(yīng)晶 體管器件性能更好。3) ZnO作為源、漏極和溝道層，其耐高溫、抗輻射性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)使該場效應(yīng) 晶體管可以適用于高溫，強(qiáng)輻射的環(huán)境。


圖1為ZnO基透明場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參照圖l，本實(shí)用新型的ZnO基透明場效應(yīng)晶體管包括襯底l、溝道2、源 極4、漏極5、柵絕緣層3、柵極6和接觸電極7，其中溝道層2為p-ZnO薄膜， 源極4和漏極5是摻雜濃度為1019 1021CnT3的n-ZnO薄膜。襯底1可以是透明絕緣的玻璃或者藍(lán)寶石。所說的p-ZnO薄膜中的p型摻雜劑可以是N、 P、 As、 Li和Sb中的一種或 幾種，或者為A1、 Ga和N共摻。所說的n-ZnO薄膜中的n型摻雜劑為Al、 Ga 和In中的一種或幾種。柵絕緣層3為Si02或Si3N4。接觸電極7可選用Al、 In或 Ti/Al合金。
權(quán)利要求1、 ZnO基透明場效應(yīng)晶體管，包括襯底(1)、溝道(2)、源極(4)、漏極 (5)、柵絕緣層(3)、柵極(6)和接觸電極(7)，其特征是溝道層(2)為p-ZnO薄膜，源極(4)和漏極(5)是摻雜濃度為1019 1021cnf3的n-ZnO薄膜。
2、 按權(quán)利要求1所述的ZnO基透明場效應(yīng)晶體管，其特征是所說的襯底(l) 為透明絕緣的玻璃或者藍(lán)寶石。
3、 按權(quán)利要求1所述的ZnO基透明場效應(yīng)晶體管，其特征是所說的柵絕緣 層(3)為Si02或S"N4。
4、 按權(quán)利要求1所述的ZnO基透明場效應(yīng)晶體管，其特征是所說的接觸電 極(7)選用A1、 In或Ti/Al合金。
專利摘要本實(shí)用新型公開的ZnO基透明場效應(yīng)晶體管，包括襯底、溝道、源極、漏極、柵絕緣層、柵極和接觸電極，其特征是溝道層為p-ZnO薄膜，源極和漏極是摻雜濃度為10¹⁹～10²¹cm^-3的n-ZnO薄膜。該場效應(yīng)晶體管采用透明的ZnO材料作場效應(yīng)晶體管的溝道層和源、漏極，避免了Si薄膜晶體管中光電子漏電流對其工作狀態(tài)的影響，增加了器件的靈敏度，并且能同時(shí)工作在光學(xué)和電學(xué)模式下。ZnO薄膜的載流子遷移率比其他目前已經(jīng)知道對可見光透明的半導(dǎo)體材料要大得多，并且具有耐高溫、抗輻射性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使該場效應(yīng)晶體管可以適用于高溫，強(qiáng)輻射的環(huán)境。
文檔編號H01L29/66GK201038164SQ200720106009
公開日2008年3月19日 申請日期2007年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月29日
發(fā)明者盧洋藩, 葉志鎮(zhèn), 朱群英 申請人:浙江大學(xué)