[发明专利]一种基于非晶氧化物半导体材料的薄膜晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造领域，尤其涉及一种基于非晶氧化物半导体材料的 薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

近年来，新型平板显示(FPD)产业发展迅猛。消费者对于大尺寸、高分辨 率平板显示的高需求量刺激着整个产业不断提升显示技术。而作为FPD产业核 心技术的薄膜晶体管(TFT)背板技术，也在经历着深刻的变革。

传统的非晶硅(a-Si)TFT因为迁移率较低(一般小于0.5cm²/(V·s))，难以 实现高分辨率显示，正面临着被市场淘汰的命运；低温多晶硅(LTPS)TFT虽 然迁移率高(50～150cm²/(V·s))，但是一方面生产工艺复杂、设备投资昂贵， 一方面在大尺寸显示中存在着均匀性差、良品率低等问题，导致LTPS在大尺寸 FPD领域的进一步发展举步维艰。相比之下，氧化物TFT不仅具有较高的迁移 率(在5～50cm²/(V·s)左右)，制作工艺简单，制造成本较低，而且具有优异的 大面积均匀性。因此氧化物TFT技术自诞生以来便备受业界瞩目。

目前氧化物TFT主要使用的结构有背沟道刻蚀结构和刻蚀阻挡层结构。背 沟道刻蚀结构是在生成有源层之后，直接在有源层上光刻源漏电极。而刻蚀阻 挡层结构是在有源层生成之后，先光刻一层刻蚀阻挡层，再在之上再沉积并光 刻源漏电极。

背沟道刻蚀结构制作工艺较为简单，并且与传统非晶硅制作工艺相同，设 备投资和生产成本都较低廉。该结构被认为是，非晶氧化物薄膜晶体管实现大 规模量产和能够广泛使用的必然发展方向。但是在有源层上刻蚀源漏电极时， 氧化物会受到离子损伤，导致暴露的沟道表面有载流子陷阱生成以及氧空位浓 度增加，从而使得器件稳定性较差。该结构的氧化物TFT还无法实现产品化。

另一方面，使用刻蚀阻挡层结构的氧化物TFT可以很大程度地避免上述问 题，因此它的稳定性比较好，目前该结构薄膜晶体管已商业化。但是因为其需 要增加额外的光刻掩膜版制作刻蚀阻挡层，导致工艺复杂，制作成本高。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种基于非 晶氧化物半导体材料的薄膜晶体管。该薄膜晶体管以非晶氧化物半导体材料作 为有源层材料，这种新型氧化物相对于传统的氧化物更加耐刻蚀，使得器件的 稳定性更强，性能更好。

本发明的另一目的在于提供所述的基于非晶氧化物半导体材料的薄膜晶体 管的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于非晶氧化物半导体材料的薄膜晶体管，由下至上依次包括衬底、 栅极、栅极绝缘层、有源层、源漏电极和钝化层；

所述的有源层是以非晶氧化物SiSnO薄膜作为有源层。

所述的有源层的半导体材料是非晶锡硅氧化物(SiO₂)_x(SnO₂)_y，SiO₂和SnO₂的重量比为(5～15)∶(85～95)wt％；优选为5∶95wt％。

所述的有源层的厚度为5nm～30nm；更优选为10nm～30nm；

可选的，所述衬底包括：具有缓冲层的玻璃衬底，或具有水氧阻隔层的柔 性衬底；

可选的，所述柔性衬底包括：PEN，PET，PI或金属箔；

所述的栅极为金属导电层，所述的金属导电层所使用的金属包括：

铝(Al)，铜(Cu)，钼(Mo)，钛(Ti)，银(Ag)，金(Au)，钽(Ta)， 钨(W)，铬(Cr)单质或铝合金；

所述金属导电层为单层金属薄膜，或由单层Al，Cu，Mo，Ti，Ag，Au， Ta，W，Cr或铝合金中任意两层以上组成的多层薄膜；

所述的栅极的厚度为100nm～2000nm；

所述的栅极绝缘层为基于SiO₂，Si₃N₄，Al₂O₃，五氧化二钽(Ta₂O₅)或氧 化镱(Y₂O₃)绝缘薄膜的单层薄膜，或是以上绝缘材料组成的多层薄膜；

所述的栅极绝缘层的厚度为50nm～500nm；