間和漏極與漏區(qū)之間設(shè)置碳化金屬層，有助于源極與源區(qū)和漏極與漏區(qū)之間形成良好的歐姆接觸，提高了該薄膜晶體管的穩(wěn)定性。
[0048]圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的薄膜晶體管的制作方法的流程示意圖，如圖2所示，該方法包括如下步驟:
[0049]步驟201、在襯底上沉積金剛石單晶，形成有源層；
[0050]上述沉積的金剛石單晶為(111)面金剛石單晶。
[0051]步驟202、分別在所述有源層的中間溝道區(qū)外側(cè)設(shè)置第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)；
[0052]步驟203、對(duì)位于所述第一高阻區(qū)外側(cè)的有源層和位于所述第二高阻區(qū)外側(cè)的有源層進(jìn)行摻雜，從而分別形成源區(qū)和漏區(qū)。
[0053]上述方法通過在有源層的中間溝道區(qū)外側(cè)設(shè)置第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)，降低了載流子的迀移率，可有效抑制薄膜晶體管的漏電流。
[0054]需要說明的是，本實(shí)施例提供的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)既可以為NMOS結(jié)構(gòu)，也可以為PMOS結(jié)構(gòu)，為了便于說明，后續(xù)描述時(shí)，以NMOS為例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0055]下面結(jié)合附圖3A至圖3E分別對(duì)上述薄膜晶體管的制作方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0056]步驟201中，具體包括:在襯底上利用化學(xué)汽相沉積(Microwave Plasma ChemicalVapor Deposit1n，簡稱MPCVD)方法沉積(111)面金剛石單晶，形成有源層，如圖3A所示。
[0057]具體的，在所述襯底上沉積(111)面金剛石單晶，沉積溫度為780-850 °C，沉積壓力16-18KPa，甲烷與氫氣流量比為0.5 % -1 %，沉積功率為3-5KW，沉積速率為
0.01-0.02um/min，沉積時(shí)間為 10_15min。
[0058]上述襯底材料的選擇主要取決于以下幾個(gè)方面:結(jié)構(gòu)特性、界面特性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱學(xué)性能、導(dǎo)電性能、光學(xué)性能以及機(jī)械性能，選擇襯底以及相應(yīng)的外延層時(shí)需要考慮上述幾個(gè)方面。由于硅是熱的良導(dǎo)體，器件的導(dǎo)熱性能較好，從而達(dá)到延長器件壽命的目的，因此本實(shí)施例中以單晶硅襯底為例進(jìn)行說明，但是需要說明的是，襯底材料除了可以是娃(Si)以外，還可以是碳化娃(SiC)、氣化嫁(GaN)或者是神化嫁(GaAS)等。
[0059]上述步驟202具體包括:利用干刻工藝在有源層的(111)面金剛石單晶刻蝕出輕摻雜漏極區(qū)(Lightly Drain Doping，簡稱LDD)即預(yù)定第一高阻區(qū)和預(yù)定第二高阻區(qū)的(111)面金剛石單晶，并在該區(qū)域沉積(100)面金剛石單晶，如圖3B所示。由于采用不同晶體取向的金剛石單晶，減緩了載流子的迀移，從而抑制了薄膜晶體管的漏電流。
[0060]具體的，在預(yù)定第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)沉積(100)面金剛石單晶，沉積溫度為900-1000°C，沉積壓力21-23KPa，甲烷與氫氣流量比為3% -4%,沉積功率為5-7KW，沉積速率為0.1-0.2um/min，沉積時(shí)間為2_3min。
[0061]在上述步驟202之后，為了提高金剛石薄膜的穩(wěn)定性，本實(shí)施例首先采用氧氣等離子體對(duì)金剛石基體進(jìn)行處理，在其表面形成C-O鍵，隨后在OVEN腔室中通入極性氣體如隊(duì)或NH 3等使氮或氫原子與氧結(jié)合，而此時(shí)在金剛石表面的下方會(huì)形成穩(wěn)定的P溝道區(qū)，提高器件的穩(wěn)定性，如圖3C所示。
[0062]在上述步驟203中，對(duì)位于所述第一高阻區(qū)外側(cè)的有源層和位于所述第二高阻區(qū)外側(cè)的有源層進(jìn)行摻雜，使其導(dǎo)電能力更強(qiáng)。舉例來說，可以通過離子注入的方法，若該薄膜晶體管為N型，則在第一高阻區(qū)外側(cè)的有源層和位于所述第二高阻區(qū)外側(cè)的有源層摻入五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷、砷等分別形成源區(qū)和漏區(qū)。
[0063]在另一個(gè)可實(shí)現(xiàn)的方式中，若該薄膜晶體管為P型，則在第一高阻區(qū)外側(cè)的有源層和位于所述第二高阻區(qū)外側(cè)的有源層摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，例如硼、鎵等分別形成源區(qū)和漏區(qū)。
[0064]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述方法還包括圖2中未示出的步驟204:
[0065]步驟204、在經(jīng)過等離子體和極性氣體處理后的有源層上形成柵絕緣層，在所述柵絕緣層上形成柵電極；同時(shí)在源區(qū)和漏區(qū)進(jìn)行B原子注入，沉積ILD層，并在所述源區(qū)和所述漏區(qū)分別刻蝕第一過孔和第二過孔，如圖3D所示。
[0066]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述方法還包括圖2中未示出的步驟205:
[0067]步驟205、利用自對(duì)準(zhǔn)工藝在第一過孔9的源區(qū)表面和第二過孔10的漏區(qū)表面上分別沉積金屬形成源極和漏極，對(duì)所述源極和漏極進(jìn)行快速熱退火處理(RTA)，以分別在所述源極與所述源區(qū)之間和所述漏極與所述漏區(qū)之間形成碳化金屬層，如圖3E所示。
[0068]具體的，上述在源區(qū)表面和漏區(qū)表面沉積的金屬可以是W、T1、Mo等金屬中的一種或多種；上述快速熱退火處理(RTA)的溫度為450-500°C，處理時(shí)間為l_2h。
[0069]在實(shí)施過程中，該步驟205還包括:在ILD層上方進(jìn)行加氫氣處理，從而獲得更好的電學(xué)特性的穩(wěn)定性。
[0070]上述步驟通過在所述源極與所述源區(qū)之間和所述漏極與所述漏區(qū)之間形成碳化金屬層，使源極與源區(qū)和漏極與漏區(qū)之間形成良好的歐姆接觸，提高了該薄膜晶體管的穩(wěn)定性。
[0071]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種陣列基板，包括上述實(shí)施例中的薄膜晶體管。
[0072]本發(fā)明的說明書中，說明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說明書的理解。
[0073]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種薄膜晶體管，其特征在于，包括:設(shè)置在襯底上的有源層，所述有源層包括中間溝道區(qū)，分別設(shè)置在所述中間溝道區(qū)外側(cè)的第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)，以及設(shè)置在所述第一高阻區(qū)外側(cè)的源區(qū)和設(shè)置在所述第二高阻區(qū)外側(cè)的漏區(qū)； 其中，所述有源層的基體材料為金剛石單晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述中間溝道區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的基體材料為(111)面金剛石單晶，所述第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)的基體材料為(100)面金剛石單晶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述有源層經(jīng)過等離子體和極性氣體處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述薄膜晶體管還包括:設(shè)置在所述源區(qū)上的源極和設(shè)置在所述漏區(qū)上的漏極，并且所述源極與所述源區(qū)之間和所述漏極與所述漏區(qū)之間還包括碳化金屬層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述薄膜晶體管還包括:柵絕緣層和柵電極； 所述柵絕緣層設(shè)置在所述有源區(qū)上，所述柵電極設(shè)置在所述柵絕緣層上；所述柵絕緣層還設(shè)置有暴露所述源區(qū)的第一過孔和所述漏區(qū)第二過孔，所述源極和所述漏極分別形成在所述源區(qū)的第一過孔中和所述漏區(qū)第二過孔中。
6.一種陣列基板，其特征在于，包括:如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的薄膜晶體管。
7.一種薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，包括: 在襯底上沉積金剛石單晶，形成有源層； 分別在所述有源層的中間溝道區(qū)外側(cè)設(shè)置第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)； 對(duì)位于所述第一高阻區(qū)外側(cè)的有源層和位于所述第二高阻區(qū)外側(cè)的有源層進(jìn)行摻雜，從而分別形成源區(qū)和漏區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述沉積的金剛石單晶為(111)面金剛石單晶； 所述分別在所述有源層的中間溝道區(qū)外側(cè)設(shè)置第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)包括: 刻蝕掉預(yù)定第一高阻區(qū)和預(yù)定第二高阻區(qū)的(111)面金剛石單晶，沉積(100)面金剛石單晶。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 在所述有源層上形成柵絕緣層，在所述柵絕緣層上形成柵電極； 在所述源區(qū)和所述漏區(qū)分別刻蝕第一過孔和第二過孔，分別沉積金屬形成源極和漏極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 對(duì)所述源極和漏極進(jìn)行快速熱退火處理，以分別在所述源極與所述源區(qū)之間和所述漏極與所述漏區(qū)之間形成碳化金屬層。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述在襯底上沉積金剛石單晶，包括: 在所述襯底上沉積(111)面金剛石單晶，沉積溫度為780-850°C，沉積壓力16_18KPa，甲烷與氫氣流量比為0.5% -1 %，沉積功率為3-5KW，沉積速率為0.01-0.02um/min,沉積時(shí)間為 10-15min。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，所述刻蝕掉預(yù)定第一高阻區(qū)和預(yù)定第二高阻區(qū)的(111)面金剛石單晶，沉積(100)面金剛石單晶，包括: 在預(yù)定第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)沉積(100)面金剛石單晶，沉積溫度為900-1000°C，沉積壓力21-23KPa，甲烷與氫氣流量比為3% -4%,沉積功率為5-7KW，沉積速率為0.1-0.2um/min，沉積時(shí)間為 2_3min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種薄膜晶體管及其制作方法、陣列基板，該薄膜晶體管包括：設(shè)置在襯底上的有源層，所述有源層包括中間溝道區(qū)，分別設(shè)置在所述中間溝道區(qū)外側(cè)的第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)，以及設(shè)置在所述第一高阻區(qū)外側(cè)的源區(qū)和設(shè)置在所述第二高阻區(qū)外側(cè)的漏區(qū)；其中，所述有源層的基體材料為金剛石單晶。該薄膜晶體管通過在有源層的中間溝道區(qū)外側(cè)設(shè)置高阻區(qū)，降低了載流子的遷移率，有效抑制了單晶金剛石薄膜晶體管的漏電流。
【IPC分類】H01L21-04, H01L27-12, H01L29-786
【公開號(hào)】CN104659109
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510125633
【發(fā)明人】李小龍, 劉政, 陸小勇, 龍春平, 張慧娟
【申請(qǐng)人】京東方科技集團(tuán)股份有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年3月20日