[發(fā)明專利]一種頂柵結(jié)構(gòu)金屬氧化物薄膜晶體管及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610108201.2
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105575819A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐苗;李民;彭俊彪;王磊;鄒建華;陶洪
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H01L21/34
• 分類號: H01L21/34;H01L29/786
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳文姬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種頂柵結(jié)構(gòu)金屬氧化物薄膜晶 體管及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著新型平板顯示(FPD)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，作為FPD核心技術(shù)的 薄膜晶體管(TFT)背板技術(shù)也在經(jīng)歷著深刻的變革。金屬氧化物薄膜晶體管 (OTFT)以其高遷移率、工藝簡單、成本低、大面積均勻性佳等優(yōu)點(diǎn)逐漸代替 傳統(tǒng)的非晶硅(a-Si)TFT和低溫多晶硅(LTPS)TFT，而成為業(yè)界的新焦點(diǎn)。

但是由于非晶金屬氧化物半導(dǎo)體材料的自身能帶的特點(diǎn)，易于受到能量大 于2.1eV的光線影響。這些缺陷制約了金屬氧化物薄膜晶體管在液晶(TFT-LCD) 和有機(jī)發(fā)光二極管(AMOLED)顯示屏中的使用。

針對光線影響的問題，各個(gè)國家均進(jìn)行了相應(yīng)研究。美國專利US7864254 公開了一種含有遮光層的頂柵式TFT結(jié)構(gòu)，其中遮光層(2)沉積于襯底(1)之 上，遮光層(2)還需沉積緩沖層(3)，之后再依次沉積源漏電極(4a、4b)、 半導(dǎo)體有源層(5)、柵極絕緣層(6)、輔助電極層(7)和柵極層(8)。遮 光層(2)使用鉻、氧化鉻或是碳基材料。

美國專利申請?zhí)?0130043475公開了一種含有遮光層的底柵式TFT結(jié)構(gòu)，其 中遮光層(LB)有多種可選的沉積位置，可以沉積在柵極(G)上表面或是下 表面、柵極絕緣層(GI)上表面或是下表面、雙層?xùn)艠O絕緣層(GI)之間、有 源層(C)下表面或是源漏(S、D)電極下表面。遮光層(LB)使用碳基材料 ——石墨烯、CNT。

以上都利用了遮光層阻擋光線避免對有源層造成傷害，然而遮光層必須對 應(yīng)有源層(尤其是溝道區(qū)域)的位置進(jìn)行圖形化，遮光層所覆蓋的面積也要大 于或等于有源層的面積才能發(fā)揮作用，尤其是溝道區(qū)域，這就意味著多了至少 一步的圖形化工藝，增加的圖形化工藝會導(dǎo)致整體工藝復(fù)雜，使得生產(chǎn)成本增 加。

因此，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種工藝簡單、生產(chǎn)成本低、且能夠避免 光線影響的頂柵結(jié)構(gòu)金屬氧化物薄膜晶體管及其制備方法以克服現(xiàn)有技術(shù)不足 甚為必要。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種頂柵結(jié) 構(gòu)金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，該制備方法不需要增加額外的光刻工藝， 具有工藝簡單、生產(chǎn)成本低且能夠避免受光線影響的特點(diǎn)。

本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)：一種頂柵結(jié)構(gòu)金屬氧化物薄膜 晶體管的制備方法，通過如下步驟進(jìn)行：

a.在襯底上制備緩沖層；

b.在緩沖層上連續(xù)沉積不透明的絕緣性質(zhì)的遮光層和金屬氧化物半導(dǎo)體層， 再圖形化所制備的金屬氧化物半導(dǎo)體層作為有源層，同時(shí)利用圖形化后的金屬 氧化物半導(dǎo)體層即有源層作為自對準(zhǔn)圖形，圖形化遮光層；

c.在有源層上連續(xù)沉積第一絕緣層和第一金屬層，然后圖形化第一金屬層 作為柵極電極，再利用圖形化的柵極電極、采用自對準(zhǔn)的方法，圖形化第一絕 緣層作為柵極絕緣層；

d.沉積并圖形化第二絕緣層作為鈍化層；

e.在鈍化層上沉積并圖形化第二金屬層，作為源漏電極層。

優(yōu)選的，所述遮光層為非晶碳薄膜或者氫化碳薄膜或者類金剛石薄膜。

優(yōu)選的，所述遮光層的厚度為10nm至1000nm。

優(yōu)選的，所述遮光層通過物理氣相沉積方法或者化學(xué)氣相沉積方法或者原 子層沉積方法或者激光沉積方法制備。

優(yōu)選的，所述襯底為具有緩沖層的玻璃襯底或者為具有水氧阻隔層的柔性 襯底；

當(dāng)所述襯底為具有水氧阻隔層的柔性襯底時(shí)，具體為PEN、PET、PI或者金 屬箔中的任意一種。

優(yōu)選的，所述有源層薄膜為單層金屬氧化物(In₂O₃)_x(MO)_y(ZnO)_z薄膜或者由 金屬氧化物(In₂O₃)_x(MO)_y(ZnO)_z薄膜疊設(shè)而成的多層薄膜；其中0≤x≤1，0≤y≤1， 0≤z≤1，且x+y+z＝1，M為鎵、錫、硅、鋁、鎂、鉭、鉿、鐿、鎳、鋯或鑭系稀 土元素中的一種或兩種以上的任意元素組合構(gòu)成的單層薄膜；所述有源層的厚 度為10nm至50nm。