[發明專利]濕法刻蝕型氧化物薄膜晶體管的制備方法及所制備的薄膜晶體管

在審

• 申請號: 201510705040.0
• 申請日: 2015-10-26
• 公開（公告）號: CN105321827A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: 蘭林鋒;肖鵬;彭俊彪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L21/34
• 分類號: H01L21/34;H01L29/786
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 趙蕊紅

技術領域

本發明涉及半導體領域，特別涉及一種濕法刻蝕型氧化物薄膜晶體管的制備方法及所制備的金屬氧化物薄膜晶體管。

背景技術

薄膜晶體管(TFT，ThinFilmTransistor)主要應用于控制和驅動液晶顯示器(LCD，LiquidCrystalDisplay)、有機發光二極管(OLED，OrganicLight-EmittingDiode)顯示器的子像素，是平板顯示領域中最重要的電子器件之一。

相比傳統的低溫多晶硅基TFT，氧化物TFT工藝溫度低，均勻性好，在柔性顯示和大面積顯示領域具有更大的潛力。因此，氧化物TFT技術自誕生以來便備受業界關注。

相較而言，背溝道刻蝕結構制作工藝較為簡單，并且與傳統非晶硅制作工藝相同，設備投資和生產成本都較低廉。但其存在的主要問題是氧化物半導體薄膜大多對酸性刻蝕液比較敏感，很容易在源漏電極的刻蝕過程中被刻蝕液所腐蝕，導致器件性能惡化。

針對作為TFT有源層的氧化物半導體薄膜對酸十分敏感的特點，薄膜晶體管通常采用刻蝕阻擋層結構。即在有源層生成之后，制作一層刻蝕阻擋層，再在刻蝕阻擋層之上沉積金屬層并且圖形化作為源漏電極。由于刻蝕阻擋層的作用使得源漏電極刻蝕過程中能夠保護有源層不被腐蝕，此種方法有效地解決了氧化物半導體有源層對酸性刻蝕液敏感的問題，目前該結構的薄膜晶體管已商業化。但其需要增加額外的光刻掩膜版制作刻蝕阻擋層，導致工藝復雜，制作成本高。

故，針對現有技術不足提供一種濕法刻蝕型氧化物薄膜晶體管的制備方法及所制備的金屬氧化物薄膜晶體管以克服現有技術不足甚為必要。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種濕法刻蝕型氧化物薄膜晶體管的制備方法及通過該方法制備的薄膜晶體管，該制備方法能夠避免源漏電極圖形化過程中對有源層造成的損傷，且制備工藝簡單、所制備的薄膜晶體管性能良好。

本發明的上述目的通過如下技術手段實現。

一種濕法刻蝕型氧化物薄膜晶體管的制備方法，包括柵極、柵絕緣層、有源層及源漏電極的制備，在柵極絕緣層上制備有源層，對有源層采用濕法刻蝕圖形化后，對圖形化的有源層進行退火處理，然后再在退火處理后的有源層上直接制備源漏電極薄膜層，并對源漏電極薄膜層采用濕法刻蝕圖形化形成源漏電極。

優選的，上述有源層為氧化物半導體薄膜；

作為有源層的氧化物半導體薄膜未進行退火處理時在刻蝕液中的刻蝕速率大于30nm/min，載流子濃度小于10¹⁸cm^–3；

作為有源層的氧化物半導體薄膜進行退火處理后，在刻蝕液中刻蝕速率小于2nm/min，載流子濃度小于10¹⁸cm^–3；

源漏電極在刻蝕液中的刻蝕速率大于60nm/min。

優選的，作為有源層的氧化物半導體薄膜具體是在200～300℃下退火處理25至40分鐘。

優選的，作為有源層的氧化物半導體薄膜具體是在200℃或者300℃下退火處理30分鐘，退火處理具體在空氣、氧氣、氮氣或者氬氣的氣氛中進行。

優選的，上述有源層有源層含有鋯、鉿、鈦或錫中的至少一種。

優選的，上述有源層的厚度設置為10～100nm。

優選的，柵極、柵絕緣層也是采用濕法刻蝕圖形化。

優選的，有源層和源漏電極采用相同的刻蝕液刻蝕。

優選的，上述刻蝕液為5％濃度的硝酸、10％濃度的乙酸以及70％濃度的磷酸按照1：1：1的比例共混而成的溶液或者為鹽酸或者為硫酸。

本發明提供的氧化物薄膜晶體管，通過上述的制備方法制備而成。

本發明的一種濕法刻蝕型氧化物薄膜晶體管的制備方法，包括柵極、柵絕緣層、有源層及源漏電極的制備，在柵極絕緣層上制備有源層，對有源層采用濕法刻蝕圖形化后，對圖形化的有源層進行退火處理，然后再在退火處理后的有源層上直接制備源漏電極薄膜層，并對源漏電極薄膜層采用濕法刻蝕圖形化形成源漏電極。該制備方法利用有源層在退火處理后耐刻蝕的特性，先將有源層刻蝕后，再對有源層進行退火處理，將源漏電極薄膜制備于退火處理后的有源層上，在源漏電極薄膜刻蝕的過程中，因為退火處理后的有源層耐刻蝕性能增強，源漏電極的刻蝕圖形化過程不會損傷有源層。本發明的制備方法解決了源漏電極刻蝕對有源層造成的損傷，且不需要像現有技術中那樣制備刻蝕阻擋層增加特殊的光刻工藝，具有制備工藝簡單，所制備的薄膜晶體管性能良好。

附圖說明