一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及晶圓制造領(lǐng)域及顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，應(yīng)用于手機(jī)、平板或電腦中的屏幕顯示技術(shù)正不斷地更新迭代，特別是自上世紀(jì)90年代以來，隨著技術(shù)的突破及市場需求的急劇增長，使得以液晶顯示(LCD)為代表的平板顯示(FPD)技術(shù)迅速崛起。尤其是薄膜晶體管液晶平板顯示器(TFT-LCD)，其具有性能優(yōu)良、大規(guī)模生產(chǎn)特性好、自動化程度高、原材料成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此成為平板顯示器市場的主流產(chǎn)品。
[0003]薄膜晶體管液晶平板顯示器是一類有源矩陣液晶顯示設(shè)備，該類顯示屏上的每個(gè)液晶像素點(diǎn)都是由集成在像素點(diǎn)后面的薄膜晶體管來驅(qū)動，薄膜晶體管(TFT)對于顯示器的響應(yīng)度及色彩真實(shí)度等具有重要影響，是該類顯示器中的重要組成部分。
[0004]TFT (Thin Film Transistor)，即薄膜晶體管，主要有背溝道刻蝕結(jié)構(gòu)TFT和背溝道保護(hù)結(jié)構(gòu)TFT。背溝道刻蝕結(jié)構(gòu)TFT主要包括由下至上依次設(shè)置的基板、柵極、柵極絕緣層、半導(dǎo)體層，以及位于半導(dǎo)體層和柵極絕緣層上方的源漏極層(包括漏極和源極)。其中，源漏極層是沉積在柵極絕緣層和半導(dǎo)體層上之后，在對應(yīng)于半導(dǎo)體層的位置處，通過濕刻蝕制程得到的。由于濕刻蝕制程中需要使用強(qiáng)酸及其混合物，容易使背溝道處的半導(dǎo)體層遭到破壞。
[0005]目前的TFT元件中，使用較多的半導(dǎo)體層材料為a-1GZO薄膜，該材料具有載流子迀移率高、穩(wěn)定性及均勻性佳等方面的優(yōu)勢，具有非常廣泛地應(yīng)用前景。但是有相關(guān)報(bào)道指出水、氧與光等介質(zhì)與a-1GZO薄膜的接觸將影響TFT元件的特性，因此更多技術(shù)人員采用背溝道保護(hù)結(jié)構(gòu)TFT，在半導(dǎo)體層上設(shè)置保護(hù)層。背溝道保護(hù)結(jié)構(gòu)TFT與背溝道刻蝕結(jié)構(gòu)TFT的主要區(qū)別在于，半導(dǎo)體層上還設(shè)有一層刻蝕阻擋層，用于保護(hù)半導(dǎo)體層不因刻蝕制程而受到破壞。但是采用該種結(jié)構(gòu)的TFT時(shí)，需要增加一道工序來制作刻蝕阻擋層，影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。此外，在半導(dǎo)體層上沉積刻蝕阻擋層的工藝仍會對半導(dǎo)體層材料的性能造成影響，并且由于該層的增加，使得TFT的尺寸增大，設(shè)計(jì)空間變小。
[0006]雖然現(xiàn)有技術(shù)中已開發(fā)有一些不同類型的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，但是出于提高TFT結(jié)構(gòu)性能、延長其使用壽命、擴(kuò)展TFT矩陣設(shè)計(jì)空間、改良TFT結(jié)構(gòu)的制備方法等因素的考慮，實(shí)有必要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)一種能夠解決上述問題的新型薄膜晶體管結(jié)構(gòu)并提供相應(yīng)的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種新型的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)及其制備方法，主要用于解決現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)置刻蝕阻擋層保護(hù)半導(dǎo)體層時(shí)所產(chǎn)生的各種問題。
[0008]具體地，本發(fā)明包括兩個(gè)方面的內(nèi)容。
[0009]第一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，包括由下至上依次設(shè)置的基板、柵極、柵極絕緣層、半導(dǎo)體氧化物層、源漏極層、鈍化層和透明導(dǎo)電層，在對應(yīng)于所述半導(dǎo)體氧化物層上方的所述源漏極層處，通過刻蝕形成刻蝕阻擋層，所述半導(dǎo)體氧化物層和所述刻蝕阻擋層經(jīng)過加熱活化后分別成為半導(dǎo)體層和絕緣層。
[0010]【具體結(jié)構(gòu)】進(jìn)一步地，所述源漏極層朝向其內(nèi)部凹陷形成窗口，所述刻蝕阻擋層容置在所述窗口中且與所述源漏極層連接，所述刻蝕阻擋層的厚度小于所述源漏極層，所述鈍化層覆蓋在所述刻蝕阻擋層和所述源漏極層上方。
[0011]可以理解的是，在本發(fā)明中，所述源漏極層是指用于形成源極和漏極兩個(gè)電極的層結(jié)構(gòu)，所述源漏極層向自身內(nèi)部刻蝕形成內(nèi)凹的窗口后，窗口兩側(cè)即分別為源極和漏極。
[0012]【基板】進(jìn)一步地，所述基板為玻璃基板。
[0013]【柵極-材料】進(jìn)一步地，所述柵極的材料為金屬材料。
[0014]可選地，所述柵極為Al、Mo、Nd中的一種或幾種。
[0015]優(yōu)選地，所述柵極為Al/Mo。
[0016]【柵極-厚度】進(jìn)一步地，所述柵極的厚度為2000?5500埃，該厚度范圍包括了其中的任何具體點(diǎn)值，例如2000埃、2500埃、3000埃、3500埃、4000埃、4500?；蛘?500埃。
[0017]【柵極絕緣層-材料】進(jìn)一步地，所述柵極絕緣層為S1x層或者SiNx與S1x的復(fù)入PI=I /Ζλ O
[0018]優(yōu)選地，所述柵極絕緣層為SiNx與S1x的復(fù)合層。
[0019]【柵極絕緣層-厚度】進(jìn)一步地，所述柵極絕緣層的厚度為1500?4000埃，該厚度范圍包括了其中的任何具體點(diǎn)值，例如1500埃、1800埃、2000埃、2200埃、2500埃、3000埃、3300 埃、3500 埃、3800 ?；蛘?4000 埃。
[0020]【半導(dǎo)體氧化物層-材料】進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體氧化物層為金屬氧化物層。
[0021]可選地，所述金屬氧化物層為ZnO層、In2O3層、IZO層或IGZO層中的一種或幾種。
[0022]優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體氧化物層為IGZO層。
[0023]【半導(dǎo)體氧化物層-厚度】進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體氧化物層的厚度為400?1500埃，該厚度范圍包括了其中的任何具體點(diǎn)值，例如400埃、500埃、700埃、900埃、1000埃、1200埃或者1500埃。
[0024]【源漏極層-復(fù)合層】進(jìn)一步地，所述源漏極層為復(fù)合層，所述復(fù)合層的底層為ZnO(Al)層，頂層為金屬材料。
[0025]可選地，所述源漏極層頂層的金屬材料為Al、Mo、Nd中的一種或幾種的混合物。
[0026]優(yōu)選地，所述金屬材料為Al/Mo。
[0027]【源漏極層-厚度】進(jìn)一步地，所述源漏極層的底層厚度為300?1000埃，該厚度范圍包括了其中的任何具體點(diǎn)值，例如300埃、400埃、500埃、600埃、700埃、800埃、900?；蛘?000埃，所述源漏極層的頂層厚度為1000?6000埃，該厚度范圍包括了其中的任何具體點(diǎn)值，例如 1000 埃、1500 埃、2000 埃、2500 埃、3000 埃、3500 埃、4000 埃、4500 埃、5000埃、5500?；蛘?000埃。
[0028]【刻蝕阻擋層-材料】進(jìn)一步地，所述刻蝕阻擋層為ZnO(Al)層。
[0029]【刻蝕阻擋層-厚度】進(jìn)一步地，所述刻蝕阻擋層的厚度為50?500埃，該厚度范圍包括了其中的任何具體點(diǎn)值，例如50埃、100埃、150埃、200埃、250埃、300埃、350埃、400埃、450?；蛘?00埃。
[0030]【鈍化層-材料】進(jìn)一步地，所述鈍化層為S1x層或者SiNx與S1x的復(fù)合層。
[0031]優(yōu)選地，所述鈍化層為SiNx與S1x的復(fù)合層。
[0032]更優(yōu)選地，所述鈍化層中的S1x層與所述刻蝕阻擋層、所述源漏極層相接觸。
[0033]【鈍化層-厚度】進(jìn)一步地，所述鈍化層的厚度為1500?4000±矣，該厚度范圍包括了其中的任何具體點(diǎn)值，例如1500埃、1800埃、2000埃、2200埃、2500埃、3000埃、3300埃、3500埃、3800?；蛘?000埃。
[0034]【透明導(dǎo)電層-材料】進(jìn)一步地，所述透明導(dǎo)電層的材料為ΙΤ0、納米銀線、MO、ATO、FTO或ATO中的一種或幾種。
[0035]其中，ITO是指In2O3 = Sn的摻雜體系，IMO是指In2O3 = Mo的摻雜體系，ATO是指SnO2ISb的摻雜體系，F(xiàn)TO是指SnO2 = F的摻雜體系，ZAO是指ZnO = Al的摻雜體系。
[0036]優(yōu)選地，所述透明導(dǎo)電層的材料為ΙΤ0。
[0037]【透明導(dǎo)電層-厚度】進(jìn)一步地，所述透明導(dǎo)電層的厚度為300?1000埃，該厚度范圍包括了其中的任何具體點(diǎn)值，例如300埃、400埃、500埃、600埃、700埃、800埃、900?；蛘?000埃。
[0038]第二個(gè)方面，本發(fā)明提供一種上述薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟:
[0039]在基板上沉積并光刻柵極；
[0040]在所述柵極上方沉積柵極絕緣板；
[0041]在所述柵極絕緣板上方沉積并光刻半導(dǎo)體氧化物層；
[0042]在所述半導(dǎo)體氧化物層上方沉積并光刻源漏極層；
[0043]在對應(yīng)于所述半導(dǎo)體氧化物層上方的所述源漏極層處，刻蝕所述源漏極層，形成刻蝕阻擋層；
[0044]在所述源漏極層和所述半導(dǎo)體氧化物層的上方沉積鈍化層；
[0045]在所述鈍化層上方沉積透明導(dǎo)電層。
[0046]進(jìn)一步地，所述基板為玻璃基板。
[0047]【柵極-具體】進(jìn)一步地，采用物理氣相沉積方法在基板上沉積所述柵極，再依次利用黃光工藝和刻蝕工藝制得具有圖形的所述柵極。
[0048]進(jìn)一步地，所述柵極為金屬材料。
[0049]可選地，所述柵極為Al、Mo、Nd中的一種或幾種。
[0050]優(yōu)選地，所述柵極為Al/Mo。
[0051]進(jìn)一步地，所述柵極的厚度為2000?5500埃，該厚度范圍包括了其中的任何具體點(diǎn)值，例如2000埃、2500埃、3000埃、3500埃、4000埃、4500埃或者2500埃。
[0052]【柵極絕緣板-具體】進(jìn)一步地，采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法在已刻蝕好的所述柵極上沉積所述柵極絕緣板。
[0053]進(jìn)一步地，所述柵極絕緣層為S1x層或者SiNx與S1x的復(fù)合層。
[0054]優(yōu)選地，所述柵極絕緣層為SiNx與S1x的復(fù)合層。
[0055