[发明专利]氧化物半导体薄膜晶体管的制备方法、使用该晶体管的有源操作显示装置和有源操作传感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化物半导体薄膜晶体管的制备方法、执行该方法的有源操作显示装置和有源操作传感器装置，尤其涉及一种通过补偿和改善相对于光电场的不稳定性，以提高可靠性的氧化物半导体薄膜晶体管的制备方法、使用该晶体管的有源操作显示装置和有源操作传感器装置。

背景技术

近来，已有许多针对使用氧化物半导体作为有源层的薄膜晶体管的研究和开发。由于氧化物半导体薄膜晶体管所具备的包括高电场迁移率、接近0V的低阈值电压、低电流泄漏等优势，其被应用于平板显示器，比如那些使用薄膜晶体管液晶显示屏(TFT-LCD)和主动矩阵有机发光二极体面板(AMOLED)、各种传感器、操作和逻辑电路等的平板显示器。

尽管具有上述优点，但是，氧化物半导体薄膜晶体管可能会导致针对电场的可靠性问题和针对光电场的可靠性问题。

基于对用于绝缘膜或保护层的材料的改进，并基于对薄膜晶体管结构的改进，致力于改善针对电场的可靠性的研究提供了稳定技术。然而，全球范围的致力于提高针对光电场的可靠性的研究工作并没有取得太大成效。

具体地，同时提供一个负电场和光，随着时间的流逝，氧化物半导体薄膜晶体管的阈值电压会大幅度的向负方向移动。

使用氧化物半导体层作为有源层的氧化物半导体薄膜晶体管是一种具备诸如10cm²/Vs或更高的高电场迁移率、以及低漏电流等优点的电气元件。这些特性可以应用于利用了开关特性的显示和传感器等装置中，也可应用于操作和逻辑电路等。

图1为在漏极电压为0.1V的光电场情况下，根据相关现有技术的氧化物半导体薄膜晶体管的转移曲线特性和电场迁移率的变化曲线图。

图1示出了当向根据相关现有技术的使用氧化物有源层的薄膜晶体管施加-20V的电场并同时提供10000勒克斯lux的光照时，转移曲线特性相对于时间的变化。图示的结果表明在施加光电压力时，与转移曲线的阈值电压的移动相关的不稳定性并没有得到改善。

同样地，也有大量关于阈值电压变动机制的研究正在进行，但上述问题仍未得到根本解决。

发明内容

技术问题

本发明的一方面，通过将氧化物半导体薄膜晶体管的氧化物半导体沉积至微小厚度，以补偿和改善针对光电场的不稳定性，进而提高可靠性。

并且，本发明的一方面，通过调整氧化物半导体的厚度，以在不改变或不增加处理过程的情况下，改善针对光电场的可靠性，并进而使其可以应用于有源操作显示装置、有源操作传感器装置以及其他类似装置中。

技术方案

为解决上述问题，本发明实施例提供一种氧化物半导体薄膜晶体管的制备方法，该方法包括：第一步骤，通过在基板上沉积和图案化栅层形成栅极；第二步骤，在所述栅极上依次沉积栅极绝缘膜、氧化物半导体和蚀刻阻挡层，并图案化所述蚀刻阻挡层；第三步骤，图案化所述氧化物半导体；第四步骤，在所述图案化的氧化物半导体上形成源极和漏极；以及，第五步骤，在所述源极和所述漏极上沉积保护层，并在所述保护层中形成接触孔，其中所述氧化物半导体形成至小于或等于4纳米的厚度。

本发明另一实施例提供一种氧化物半导体薄膜晶体管的制备方法，该方法包括：第一步骤，在基板上依次沉积缓冲层、氧化物半导体、栅极绝缘膜和栅层；第二步骤，通过图案化所述栅层形成栅极；第三步骤，图案化所述氧化物半导体；第四步骤，在所述氧化物半导体上沉积保护层并在所述保护层中形成接触孔；以及，第五步骤，在所述接触孔上形成源极和漏极，其中所述氧化物半导体的厚度小于或等于4纳米。

本发明另一实施例提供一种氧化物半导体薄膜晶体管的制备方法，该方法包括：第一步骤，在基板上沉积并图案化源极和漏极；第二步骤，在所述源极和所述漏极上沉积氧化物半导体、栅极绝缘膜和栅层；第三步骤，图案化所述栅极绝缘膜和所述栅层；第四步骤，图案化所述氧化物半导体；以及，第五步骤，在所述图案化的栅极绝缘膜和所述氧化物半导体上沉积保护层，并形成接触孔，其中所述氧化物半导体的厚度小于或等于4纳米。

本发明另一实施例提供一种氧化物半导体薄膜晶体管的制备方法，该方法包括：第一步骤，在基板上沉积并图案化缓冲层和氧化物半导体；第二步骤，在所述氧化物半导体上沉积并图案化源极和漏极；第三步骤，通过在所述源极和所述漏极上沉积栅极绝缘膜和栅层，并图案化所述栅层形成栅极图案；第四步骤，在所述栅极图案上形成并图案化保护层，其中所述氧化物半导体的厚度小于或等于4纳米。