[发明专利]一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法有效
申请号: | 201210011025.2 | 申请日: | 2012-01-13 |
公开(公告)号: | CN102646699A | 公开(公告)日: | 2012-08-22 |
发明(设计)人: | 王祖强;金原奭;熊正平 | 申请(专利权)人: | 京东方科技集团股份有限公司;成都京东方光电科技有限公司 |
主分类号: | H01L29/10 | 分类号: | H01L29/10;H01L29/786;H01L21/336 |
代理公司: | 北京派特恩知识产权代理事务所(普通合伙) 11270 | 代理人: | 蒋雅洁;张颖玲 |
地址: | 100015 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 氧化物 薄膜晶体管 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及半导体薄膜晶体管技术,尤其涉及一种高稳定性的具有刻蚀阻挡层和沟道保护层的氧化物薄膜晶体管及其制备方法。
背景技术
非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)显示技术已经比较成熟,但是很难满足人们越来越高的显示要求。有源矩阵有机发光二极管(AMOLED,Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)是新一代显示技术,它具有电流驱动和高的载流子迁移率特点,需要寻求新的半导体材料,开发新的背板技术。
虽然,低温多晶硅(LTPS,Low Temperature Poly-silicon)技术因其高的载流子迁移率带来诸多优势,但是,LTPS存在漏电流较大,良率低、和成本相当高的缺点。金属氧化物作为新的半导体有源层材料应运而生,其优点是载流子迁移率较高、成本较低,与现有a-Si TFT生产线具有很高的兼容性,其最大缺点是TFT阈值电压稳定性欠佳,氧化物有源层材料对外界比较敏感等,通过优化TFT结构,增加刻蚀阻挡层、沟道保护层等方法,可以得到性能稳定的氧化物TFT器件。
当前,氧化物TFT,如氧化锌基TFT汇集了非晶硅和多晶硅薄膜晶体管的优点,已经成为最具潜力、竞争研发的热点。下面对现有氧化物TFT的典型结构分别阐述。
中国专利申请公开号为CN101884110A、CN101339954A、CN101572274A的专利申请中分别公布了几种现有的TFT结构:典型的氧化物TFT结构、以氧化锌等氧化物作有源层的TFT结构、具有刻蚀阻挡层的氧化物TFT。
如图1所示为现有的一种典型的背沟道刻蚀型氧化物TFT的结构示意图。图1中包括基板110、形成于基板上面的栅极120以及覆盖栅极120的绝缘层130、在绝缘层130上面覆盖有源层即半导体层,所述有源层包括沟道140和其两侧的源极151与漏极152,最后在有源层上面覆盖钝化层160。该TFT结构的缺点在于:在形成源极151与漏极152的过程中,沟道140的表面会遭到刻蚀损伤而使TFT的电学性能下降,并且由于沟道直接暴露在外,会在后续工艺中受到损伤。
如图2所示为现有的一种具有阻挡层的刻蚀型结构氧化物TFT的结构示意图。图2中包括基板210、覆盖于基板210上面的栅极220及其上面的绝缘层230、在绝缘层230上面设置沟道240、沟道240上面设置有刻蚀阻挡层250、源极261与漏极262设置于沟道240和刻蚀阻挡层250的两侧。钝化层270置于最上方,覆盖整个器件。区别于图1所示的TFT的结构,增加的刻蚀阻挡层的作用为:防止在形成源极261与漏极262的过程中,沟道240的表面遭到刻蚀的损伤。该TFT结构的缺点在于:在形成刻蚀阻挡层250的过程中,沟道240的表面会受到来自后续工艺的等离子体的轰击,从而导致沟道240的电学性能退化。此外,由于在沟道上增加了刻蚀阻挡层,还存在额外增加刻蚀阻挡层光刻板的问题。
如图3所示为现有的另一种具有阻挡层的刻蚀型结构氧化物TFT的结构示意图,图3中包括基板310、栅极320、绝缘层330、沟道340、阻挡层350、过孔351和352、源极361、漏极362,以及钝化层370。该TFT结构的缺点在于:阻挡层350对沟道有一定的保护作用,但是在形成阻挡层350时,沟道340仍然会受到损伤,且需要额外的光刻板,以便用以形成过孔351和352。
如图4所示为现有的一种避免刻蚀对沟道造成损伤的氧化物TFT的结构示意图,图4中在基板310′上依次形成栅极320′和栅绝缘层330′,先形成源极341′和漏极342′,再形成有源层350′所包括的沟道。这种共面型设计可避免刻蚀对沟道的损伤,然而,由于沟道直接暴露在外,无法避免后续工序对沟道造成的损伤。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法,防止对沟道造成损伤所导致的TFT电学性能的下降。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
本发明实施例提供了一种氧化物薄膜晶体管,包括:基板,在基板上依次形成的栅极和覆盖栅极的栅绝缘层,覆盖于栅绝缘层上的包括源区、漏区和位于源区与漏区之间的沟道的有源层,将有源层和栅绝缘层表面全部覆盖的刻蚀阻挡层,在刻蚀阻挡层表面且分别设置于沟道两侧的源极、漏极;其中,
所述刻蚀阻挡层为金属层;
所述薄膜晶体管还包括沟道保护层,所述沟道保护层为通过氧化处理后由所述金属层转变形成的非导电的氧化层。
进一步地,所述氧化处理具体为氧等离子体氧化处理。
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