[發(fā)明專利]一種底柵自對準氧化鋅薄膜晶體管的制備方法

有效

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• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102593008A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設計）人: 王漪;王亮亮;韓德棟;蔡劍;王薇;耿友峰;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: H01L21/34
• 分類號: H01L21/34
• 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(fā)明屬于平板顯示領域，具體涉及一種底柵自對準氧化鋅薄膜晶體管的制備方法。

背景技術

目前，平板顯示技術飛速發(fā)展，提高作為像素驅動單元的薄膜晶體管的性能和降低其制作成本對促進平板顯示的發(fā)展極為重要。而傳統(tǒng)的氫化非晶硅薄膜晶體管TFT的底柵非自對準器件雖然制作成本低，但其低性能成為制約平板顯示技術繼續(xù)提升的瓶頸。鑒于此，學術界和業(yè)界都在積極研發(fā)新型的TFT材料及新的器件結構。而采用過去傳統(tǒng)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及常規(guī)器件結構是不可能同時滿足快速、大尺寸、均勻高質量及有機發(fā)光二極管OLED顯示等的多種要求。

材料方面，傳統(tǒng)的非晶硅雖然有著良好的電學一致性和穩(wěn)定性，但由于其載流子的遷移率低，不適應高頻顯示及電流驅動型的OLED顯示的要求。多晶硅及有機TFT雖然遷移率較高，但均勻性較差，不適合大尺寸應用。而氧化鋅ZnO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大尺寸、均勻高質量及OLED顯示；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(xiàn)在的平板顯示技術，能夠適用大的玻璃襯底下的低溫工藝；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(wěn)定。此外，OLED顯示技術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(fā)光，是電流驅動型器件，其次OLED對TFT閾值電壓等特性的波動十分敏感。這些特點要求驅動OLED的薄膜晶體管既能提供大電流又能有均勻的電學特性，而傳統(tǒng)的非晶硅、多晶硅及有機TFT無法同時滿足。故現(xiàn)在無論在學術界還是工業(yè)界轉向關注新型的氧化鋅及其摻雜半導體材料，因為氧化鋅及其摻雜半導體材料的薄膜晶體管能夠很好滿足OLED顯示技術中的各項指標。

器件方面，當需要更高的幀頻以提高顯示質量，或者當采用3D模式顯示的時候，需要提高顯示頻率和驅動電流，現(xiàn)在廣泛采用的非自對準底柵結構由于存在較大的柵漏過覆蓋電容，越來越不滿足高性能顯示的要求，限制了整個平板顯示行業(yè)的發(fā)展。

然而，相比于傳統(tǒng)的非晶硅薄膜晶體管，氧化鋅薄膜晶體管的制造成本大大提高，妨礙了氧化鋅薄膜晶體管的普及。因此，如何優(yōu)化工藝，在提高器件性能的同時降低制造成本，正是有關氧化鋅薄膜晶體管研究的重要方面。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種優(yōu)化的底柵自對準氧化鋅薄膜晶體管的制備方法。本發(fā)明的制備方法簡化了工藝流程，只需三步光刻即實現(xiàn)了自對準，降低了工業(yè)制造成本。

本發(fā)明的底柵自對準氧化鋅薄膜晶體管的制備方法，包括以下步驟：

(1)在玻璃襯底上生長一層非透明導電薄膜，然后光刻和刻蝕形成柵電極；

(2)濺射形成一層柵介質層，在濺射臺內退火處理；

(3)接著濺射生長一層氧化鋅或其摻雜的有源層，在濺射臺內退火處理；

(4)光刻和刻蝕形成有源區(qū)；

(5)刻蝕有源區(qū)下面的柵介質層；

(6)甩一層光刻膠，利用外加源電極和漏電極的掩膜版與不透光的柵電極相結合，底部曝光，然后光刻顯影去除將要形成源電極和漏電極的區(qū)域的光刻膠；

(7)濺射生長一層金屬導電薄膜，去除光刻膠，剝離形成源電極和漏電極。

在步驟(1)中，形成柵電極的非透明的導電薄膜為Al、Cr、Mo等非透明的導電金屬中的一種。

在步驟(2)中，柵介質層的材料為二氧化硅、氮化硅以及高介電常數絕緣材料中的一種或者多種的組合。

在步驟(3)中，采用射頻磁控濺射技術生長氧化鋅及其摻雜的有源層。

在步驟(3)中，氧化鋅的摻雜物為Al、Ga和In等IIIA族元素中的一種。

在步驟(6)中，電極和漏電極的掩膜版與柵電極套準時，柵電極位于源電極和漏電極的掩膜版的透光區(qū)中央。

在步驟(7)中，金屬導電薄膜為Al、Ti和Cr等金屬中的一種。

本發(fā)明的優(yōu)點：