[發明專利]一種自對準薄膜晶體管的制作方法

無效

• 申請號: 201110020672.5
• 申請日: 2011-01-18
• 公開（公告）號: CN102122620A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: 張盛東;賀鑫;王漪;韓德棟;韓汝琦
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: H01L21/34
• 分類號: H01L21/34;H01L29/786
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕

技術領域

本發明涉及一種薄膜晶體管的制作方法，尤其涉及一種自對準的金屬氧化物半導體薄膜晶體管的制作方法。

背景技術

各種顯示器中的開關控制元件或周邊驅動電路的集成元件都采用薄膜晶體管，目前被廣泛采用的薄膜晶體管主要有非晶硅薄膜晶體管和多晶硅薄膜晶體管，但由于非晶硅薄膜晶體管低的遷移率和性能易退化等缺點，在OLED像素驅動以及LCD和OLED周邊驅動電路集成等方面的應用上受到了很大的限制。而多晶硅薄膜晶體管的工藝溫度較高，制作成本高，而且晶體管性能的均勻性較差，不太適合大尺寸平板顯示應用。因此為了平板顯示技術的發展，迫切需要開發更為先進的薄膜晶體管技術。目前處于研究開發之中的新型薄膜晶體管技術主要有以氧化鋅為代表的金屬氧化物半導體薄膜晶體管，微晶硅薄膜晶體管和有機半導體薄膜晶體管等。

其中的氧化鋅基和氧化銦基薄膜晶體管具有低的工藝溫度，低的工藝成本，高的載流子遷移率以及均勻且穩定的器件性能，即匯集了非晶硅和多晶硅薄膜晶體管兩者的優點，是一種非常有希望的大尺寸微電子器件。但氧化鋅薄膜晶體管的制備方法的一個主要問題是形成的晶體管結構是非自對準的，這導致晶體管存在大的寄生元件和難以控制的特性離散。而寄生電容對像素驅動單元和周邊電路驅動電路的性能的危害都是非常大的。為了消除寄生電容的影響，現有的做法往往導致晶體管的結構以及制作的工藝步驟的復雜性提高。氧化鋅薄膜晶體管的另一個主要問題是生成的半導體溝道層往往具有很高的載流子濃度，使得晶體管的閾值電壓很低甚至為負值(對n型晶體管而言)，即在柵極為零偏壓狀態時，晶體管不能充分的關斷；如果將溝道層制成低濃度的高阻層，則源漏部分的寄生電阻也會相應的增加，因此需要另加一層低阻的金屬層工藝，導致了制備工藝的復雜度增加。

發明內容

本發明要解決的主要技術問題是，提供一種自對準金屬氧化物薄膜晶體管的制造方法，在滿足晶體管的有源層的源、漏區具有高的載流子濃度有源層的溝道區在零柵偏壓狀態下為低載流子濃度的同時，又能保證制造出出的晶體管具有自對準的結構。

為解決上述技術問題，本發明提供一種自對準薄膜晶體管的制作方法，包括：

柵電極生成步驟：在襯底正面上生成金屬柵電極；

柵介質層生成步驟：在襯底正面上生成覆蓋在所述柵電極之上的柵介質層；

有源區生成及處理步驟：在柵介質層上生成一層具有高載流子濃度的金屬氧化物半導體層，對其進行處理形成包括源區、漏區以及溝道區的有源區，然后在所述金屬氧化物半導體層上涂光刻膠層，從所述襯底的背面以所述柵電極為掩膜進行曝光并顯影形成光刻膠圖形，對所述光刻膠圖形做相應的處理，使所述金屬氧化物半導體層上的溝道區露出，將所述溝道區在低于所述襯底所能承受的最高溫度的溫度范圍內通過具有氧化功能的等離子體進行氧化處理；

電極引出步驟：生成源區、漏區和柵電極的電極引線。

在本發明的一種實施例中，所述具有氧化功能的等離子體為氧等離子體。

在本發明的一種實施例中，所述有源區生成及處理步驟中對所述金屬氧化物半導體層進行處理形成有源區之前，還包括對所述金屬氧化物半導體層在無氧環境中進行熱處理。

在本發明的一種實施例中，將所述溝道區在25-180度的溫度下通過具有氧化功能的等離子體對其進行氧化處理。

在本發明的一種實施例中，在形成有源區的金屬氧化物半導體層上涂光刻膠層之前還包括：在所述金屬氧化物半導體層上生成一層介質保護層，然后在該介質保護層上涂所述光刻膠，并對其進行處理使所述金屬氧化物半導體層上的溝道區露出。

在本發明的一種實施例中，所述光刻膠層為負性光刻膠層，生成所述光刻膠層之后對其處理的過程如下：從襯底的背面以所述柵電極為掩膜進行曝光并顯影形成光刻膠圖形，使所述金屬氧化物半導體層上的溝道區露出。

在本發明的一種實施例中，所述光刻膠層為負性光刻膠層，生成所述光刻膠層之后對其處理的過程如下：從襯底的背面以所述柵電極為掩膜進行曝光并顯影形成光刻膠圖形，然后以該光刻膠圖形為掩膜去除溝道區的介質保護層，使所述金屬氧化物半導體層上的溝道區露出。

在本發明的一種實施例中，所述光刻膠層為正性光刻膠層，生成所述光刻膠層之后對其處理的過程如下：從襯底的背面以所述柵電極為掩膜進行曝光并顯影形成光刻膠圖形，然后在其上表面生成一層介質保護層，并對其進行處理使所述金屬氧化物半導體層上的溝道區露出。