[发明专利]一种薄膜晶体管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管的制备方法，尤其涉及一种利用材料选择性腐蚀形成源漏电极的金属氧化物半导体薄膜晶体管的制备方法。

背景技术

各种液晶显示器中的开关控制元件或周边驱动电路的集成元件都采用薄膜晶体管。目前被广泛采用的薄膜晶体管主要有非晶硅薄膜晶体管和多晶硅薄膜晶体管，但由于非晶硅薄膜晶体管低的迁移率和性能易退化等缺点，在OLED像素驱动以及LCD和OLED周边驱动电路集成等方面的应用上受到了很大的限制。而多晶硅薄膜晶体管的工艺温度较高，制作成本高，而且晶体管性能的均匀性较差，不太适合大尺寸平板显示应用。因此为了平板显示技术的发展，迫切需要开发更为先进的薄膜晶体管技术。目前处于研究开发之中的新型薄膜晶体管技术主要有以IGZO为代表的金属氧化物半导体薄膜晶体管，微晶硅薄膜晶体管和有机半导体薄膜晶体管等。

其中的氧化锌基和氧化铟基薄膜晶体管具有低的工艺温度、低的工艺成本、高的载流子迁移率以及均匀且相对稳定的器件性能，即汇集了非晶硅和多晶硅薄膜晶体管两者的优点，是一种非常有希望的大尺寸微电子器件。氧化物薄膜晶体管制备的一个主要问题是，由于金属氧化物沟道层只有几十纳米或更薄，因此不能采用非晶硅薄膜晶体管中所采用的沟道刻蚀型结构，而必须采用沟道刻蚀阻挡型结构，这就导致了制备工艺的复杂度增加。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种根据选择性腐蚀差异形成源漏电极的金属氧化物薄膜晶体管制造方法，通过这种方法可以简化器件的制作工艺，节省制造成本，并且源漏电极采用透明导电薄膜制备，在形成源漏区图形的同时也可以同时替代ITO，作为像素电极的透明导电薄膜使用。此外，利用本发明的制备方法可以实现栅介质有源层和源漏电极层的连续淀积，在进一步降低成本的同时，也可以提高器件的性能。

根据本申请的第一方面，提供一种薄膜晶体管的制备方法，包括：

栅电极生成步骤：在衬底上制备栅电极；

栅介质层生成步骤：在衬底正面生成覆盖在所述栅电极之上的栅介质层；

有源区及源漏电极区生成步骤：在栅介质层上连续形成一层金属氧化物半导体层，一层在弱酸性或弱碱性溶液中具有高腐蚀速率的透明导电层，光刻和刻蚀形成有源层图形，并利用透明导电层和半导体层在弱酸性或弱碱性溶液中的腐蚀速率的差异，形成源漏电极区；

钝化层和电极引出步骤：生长一层钝化介质层，光刻和刻蚀形成栅、源和漏的引出孔，再生长一层金属或透明导电薄膜，光刻和刻蚀形成电极和互联线。

根据本申请的第二方面，提供一种薄膜晶体管的制备方法，包括：

栅电极生成步骤：在衬底上制备栅电极；

栅介质层生成步骤：在衬底正面上生成覆盖在所述栅电极之上的栅介质层；

有源区及源漏电极区生成步骤：在栅介质层上形成一层金属氧化物半导体层，光刻和刻蚀形成有源层图形，在金属氧化物半导体层上形成一层在弱酸性或弱碱性溶液中具有高腐蚀速率的透明导电层，并利用透明导电层和半导体层在弱酸性或弱碱性溶液中的腐蚀速率的差异，形成源漏电极区；

钝化层和电极引出步骤：生长一层钝化介质层，光刻和刻蚀形成栅、源和漏的引出孔，再生长一层金属或透明导电薄膜，光刻和刻蚀形成电极和互联线。

在本发明的一种实施例中，形成源漏电极区时，所用光刻胶为负性光刻胶，形成所述光刻胶层之后，从衬底的背面以所述栅电极为掩膜进行曝光并显影形成光刻胶图形，露出沟道区。此时，所采用的栅介质和金属氧化物半导体层为透明材料，所述栅电极为金属电极。

在本发明的一种实施例中，形成所述源漏电极区时所用光刻胶为正性光刻胶，通过直接对其进行光刻和刻蚀使沟道区露出。此时，所述栅电极为金属薄膜或透明导电薄膜。

在本发明的一种实施例中，在所述透明导电层上涂光刻胶层之前还包括：在所述透明导电层上形成一层掩膜层，然后在该掩膜层上涂布光刻胶，进行光刻和刻蚀。

在本发明的一种实施例中，在弱酸性或弱碱性溶液中具有高腐蚀速率的透明导电层不仅可以作为源漏电极，也可以作为液晶显示或有机发光二极管显示像素电极中的透明导电层。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）通过透明导电层和金属氧化物半导体层在弱酸性或弱碱性溶液中的选择性腐蚀，形成源漏电极区。相比沟道刻蚀阻挡型器件的制作，本发明可以通过减少一次光刻过程而简化薄膜晶体管的工艺流程，节约制作成本。