[发明专利]制备双栅氧化物半导体薄膜晶体管的方法

说明书

本申请公开了一种制备双栅氧化物半导体薄膜晶体管的方法，包括在衬底上依次形成底栅电极、底栅介质层、有源层、顶栅介质层、顶栅电极、钝化层以及电极导电层，其中所述有源层的材料是透明的氧化物半导体材料；其中，形成所述顶栅电极的操作包括在所述顶栅介质层上形成光刻胶层，从顶栅介质层向衬底的方向曝光,其中与所述底栅电极对应的光刻胶层的厚度小于其他位置的光刻胶层厚度；基于光刻胶层厚度的差异通过曝光去除与所述底栅电极对应的光刻胶层并裸露出部分顶栅介质层，但在其他位置的顶栅介质层上仍留有光刻胶层；在所述顶栅介质层裸露出来的部分上形成与所述底栅电极的位置对应的顶栅电极。

技术领域

本申请涉及一种薄膜晶体管的制备方法，特别是关于一种双栅氧化物半导体薄膜晶体管的制备方法。

背景技术

显示技术和产业是当今信息技术和产业的最具发展潜力的领域之一。显示技术的核心是薄膜晶体管(TFT)技术，任何有源矩阵寻址方式的平板显示如液晶显示(LiquidCrystal Display，LCD)、有机发光二极管显示(Organic Light-Emitting Diode，OLED)都依赖于TFT的控制和驱动。

近年来，人们对各类高性能便携式产品、以及大尺寸高清显示产品的需求越来越大，进而使得平板显示对TFT的要求也越来越高。当前主流的非晶硅(a-Si)TFT技术受限于其较低的载流子迁移率，已经不能满足下一代平板显示的要求。在这样的背景下，亟需不断发展新一代的TFT技术。目前被认为可以满足下一代平板显示的TFT技术主要是基于低温多晶硅(Low temperature poly-Si,LTPS)TFT的显示技术和以铟镓锌氧(InGaZnO,IGZO)TFT为代表的氧化物半导体TFT显示技术。

但是，主流的LTPS TFT技术存在着大面积均匀性较差的问题，所以其当前的应用主要面向中小尺寸的OLED和LCD屏。另外，LTPS TFT技术工艺步骤复杂，制作成本高，这些都大大制约了LTPS TFT的进一步发展与应用。

自从2004年氧化铟镓锌(IGZO)薄膜晶体管(TFT)问世以来，关于以其为代表的氧化物半导体TFT，特别是金属氧化物TFT的研究便受到了广泛关注并取得了巨大进展。以a-IGZO TFT为代表的金属氧化物薄膜晶体管具有载流子迁移率高、稳定性好和大面积均匀性好等优点，并且其工艺温度低，可适用于柔性显示技术，此外，氧化物半导体的禁带宽度大(～3eV)，拥有高可见光透过率，使其适用于未来的全透明显示技术。

目前，氧化物半导体TFT制备中最常采用的两种器件结构分别为背沟道刻蚀型(BCE)结构和刻蚀阻挡层型(ESL)结构。前者与生产用a-Si TFT的结构相同，具有器件结构简单，加工成本低的优点。可是，一般而言，金属氧化物对酸/碱溶液非常敏感，并且其金属-氧化物化学键在等离子体的轰击下很容易断裂，所以在源漏电极图形化过程中，无论是采用酸/碱溶液湿法腐蚀的方法，还是采用等离子体干法刻蚀的方法，或多或少都会对沟道背面造成损伤，这都会严重地影响器件的基本电学性能和稳定性。

ESL结构在刻蚀源漏电极之前先生长一层刻蚀阻挡层将沟道保护起来，这种结构的金属氧化物TFT较BCE结构通常具有更加稳定的性能。可是，其需要一块额外的光刻版定义刻蚀阻挡层，使得生产成本增加，而且这种结构的寄生电容大，较大的寄生电容会增大RC延迟时间，影响开关速度。另外，这种结构也不利于器件尺寸小型化。所以说，在有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)应用中，目前BCE结构和ESL结构都不能很好的满足要求。

此外，显示面板发展的趋势是全集成，即将外围栅/源驱动电路集成到显示面板上，最终形成板上系统(SOP)。实现这一目标的前提是利用TFT设计制备高性能的逻辑电路，目前在集成电路应用中，金属氧化物TFT还面临着器件电流驱动能力不够大和稳定性不够好等问题。

发明内容