[發明專利]一種頂柵自對準氧化鋅薄膜晶體管的制備方法

有效

• 申請號: 201110401730.9
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102437059A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 王漪;蔡劍;王薇;韓德棟;王亮亮;任奕成;張盛東;劉曉彥;康晉鋒
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 張肖琪

技術領域

本發明屬于半導體行業、平板顯示領域，具體涉及一種頂柵自對準氧化鋅薄膜晶體管的制備方法。

背景技術

有機發光二極管OLED(Organic?Light-Emitting?Diode)由于同時具備自發光，不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構造及制程較簡單等優異之特性，被認為是下一代的平板顯示器新興應用技術。然而，如果仍然采用過去傳統的非晶硅或者多晶硅等薄膜晶體管或者有機薄膜晶體管等來驅動OLED是不可能滿足這些要求的。對于OLED顯示技術而言，對薄膜晶體管提出了很多新的技術要求：首先OLED器件依靠電流注入而發光，是電流驅動型器件，其次OLED對薄膜晶體管特性的波動非常敏感；這就要求薄膜晶體管既能提高大電流又能有一致的電學特性，對于這兩點要求非晶硅或者多晶硅等薄膜晶體管或者有機薄膜晶體管是無法同時滿足的。所以當需要用非晶硅或者多晶硅等薄膜晶體管或者有機薄膜晶體管等來驅動OLED時，必須采用復雜的電路補償的方式，相信這在將來是很難被工業界大規模采用。

從反應速度方面來考慮，當需要主動式矩陣(Active?Matrix)液晶顯示器AM-LCD的頻率增加以提高顯示質量，或者當采用3D模式顯示的時候，因為需要更高的顯示頻率和更大的驅動電流，使得現在廣泛采用的非晶硅薄膜晶體管越來越不滿足要求，限制了整個平板顯示行業的提升。

而現在無論在學術界還是工業界越來越關注的氧化鋅及其摻雜半導體材料薄膜晶體管，因為氧化鋅及其摻雜半導體材料薄膜晶體管能夠滿足OLED顯示技術中的各項要求。目前，平板顯示行業中的主流制造商已經能夠將氧化物半導體薄膜晶體管，主要指氧化鋅及其摻雜半導體材料薄膜晶體管，應用于第六代工藝6G(6Generation?Process)技術中；對于32″和37″屏的氧化鋅及其摻雜半導體材料薄膜晶體管，6G已經能夠實現；而用于8G的濺射設備也已經制造出來。氧化鋅摻雜半導體材料薄膜晶體管幾乎滿足包括有機發光二極管OLED顯示模式、快速超大屏幕液晶顯示模式和3D顯示模式等諸多模式的所有要求。

氧化鋅及其摻雜半導體材料薄膜晶體管可以很好的滿足上述要求：一、氧化鋅及其摻雜半導體材料薄膜晶體管具有高遷移率以適應OLED顯示模式、快速超大屏幕液晶顯示模式和3D顯示模式等諸多模式；二、氧化鋅及其摻雜半導體材料薄膜晶體管是非晶材料，具有良好一致的電學特性；三、氧化鋅及其摻雜半導體材料薄膜晶體管兼容于現在的平板顯示技術，能夠適用大的玻璃襯底(低溫工藝)；四、氧化鋅及其摻雜半導體材料薄膜晶體管比非晶硅薄膜晶體管和有機薄膜晶體管更加穩定；五、氧化鋅及其摻雜半導體材料薄膜晶體管還具有其他優勢，比如當尺寸減小時沒有短溝道效應，也沒有類似與單晶硅的扭結(kink)效應。2011年的SID國際峰會上，Sony公司展示了一塊采用氧化物薄膜晶體管驅動的OLED屏，其顯示質量得到了顯著的改善，解決了OLED顯示亮度不均勻等問題。

因此，目前如何高效制備氧化鋅薄膜晶體管是本領域研究的熱點和難點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種頂柵自對準氧化鋅薄膜晶體管的制備方法。

本發明提供的頂柵自對準氧化鋅薄膜晶體管制備方法包括以下步驟：

1)提供一個半導體材料作為襯底；

2)在襯底上生長一層氧化物半導體層，然后光刻和剝離形成島狀的半導體溝道區；

3)光刻顯影光刻膠，形成柵介質層和柵電極的窗口；

4)生長一層絕緣介質材料作為柵介質層，緊接著生長一層導電薄膜作為柵電極，然后剝離光刻膠，暴露出溝道區的兩端；

5)對暴露出來的溝道區的兩端的半導體層進行處理，形成低電阻的源區和漏區；

6)光刻顯影光刻膠，形成源電極和漏電極的窗口；

7)生長一層導電薄膜，剝離光刻膠，生成源電極和漏電極；

8)生長一層鈍化介質層，光刻和刻蝕形成柵電極、源電極和漏電極的引出孔；并生長一層金屬薄膜，光刻和刻蝕形成金屬電極和互連。

所述制備方法中，步驟2)所生長的氧化物半導體層采用氧化鋅及其摻雜半導體材料中的一種。

所述制備方法中，步驟4)所生長的絕緣介質材料采用氧化鋁、二氧化硅、氮化硅以及高介電常數絕緣材料中的一種或者其不同組合。

所述制備方法中，步驟4)所生長的導電薄膜可由透明導電材料形成。

所述制備方法中，步驟5)所指的處理是利用離子注入或者Ar等離子體處理等方法形成低電阻的源區和漏區。