[发明专利]一种晶体管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体管的制造，尤其是一种双栅薄膜晶体管的制造方法。

背景技术

薄膜晶体管作为开关控制元件或周边驱动电路的集成元件，是平板显示技术中的核心器件之一，其性能直接影响平板显示的效果。现有中的薄膜晶体管包括单栅结构和双栅结构。双栅结构与单栅结构的薄膜晶体管相比，具有更强的驱动能力、更陡的亚阈斜率、显著减少的电路占地面积等优势。而且，合理和巧妙使用双栅的组合能实现新功能的器件和电路。但是，双栅结构薄膜晶体管，尤其是平面双栅的最大问题是其制备工艺复杂，特别是结构的自对准难以实现。迄今所提出的方法均是非自对准的。非自对准的工艺会导致器件特性存在大的离散性和产生较大的寄生元件(比如寄生电容)，而这是平板显示应用所不能接受的。因此如何获得自对准的双栅制造方法一直是半导体晶体管工艺中的难题。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种晶体管的制造方法，使用该方法能实现双栅薄膜晶体管的顶栅电极和底栅电极的精确对准。

为解决上述技术问题，本发明提供一种晶体管的制造方法，包括：

步骤A，在衬底的正面依次形成底栅电极、有源区和导电薄膜；

步骤B，光刻涂胶时，在所述导电薄膜上涂布光刻胶，光刻曝光时，从所述衬底的背面进行曝光；

步骤C，以步骤B中光刻后形成的光刻胶图形为掩膜，刻蚀所述导电薄膜形成顶栅电极。

上述步骤中，所述底栅电极为不透明材料制成。

上述步骤中，所述步骤A中，在所述底栅电极和有源区之间还形成有底栅介质层，在所述有源区和导电薄膜之间还形成有顶栅介质，步骤C中，同时刻蚀所述导电薄膜和所述顶栅介质分别形成顶栅电极和顶栅介质层；所述衬底、底栅介质层、有源区、顶栅介质和导电薄膜为透明材质。

上述步骤中，所述步聚A具体包括：

步骤A1，在衬底的正面生长一层金属薄膜，然后光刻和刻蚀所述金属薄膜形成底栅电极；

步骤A2，在所述衬底和所述底栅电极上生长一层底栅介质层；

步骤A3，在底栅介质层上生长一层用于形成有源区的金属氧化物半导体层，紧接着生长一层有源区保护层薄膜，然后同时光刻和刻蚀所述金属氧化物半导体层和有源区保护层薄膜形成有源区和有源区保护层，所述有源区中，位于所述底栅电极和顶栅电极正对的区域为沟道区，所述沟道的两侧分别为源区和漏区；

步骤A4，在保护层上生长一层顶栅介质，使顶栅介质覆盖有源区和保护层并延伸到所述底栅介质层上；

步骤A5，在顶栅介质上生长一层用于形成顶栅电极的导电薄膜。

上述步骤中，在形成顶部栅电极后，还包括对源区和漏区用等离子进行轰击处理。

上述步骤中，所述等离子为氩、氢或氨。

上述步骤中，采用氩等离子轰击时的能量为100～200W，气压为0.1～1Torr

上述步骤中，所述底栅电极的材料为铬、钼、钛或铝，所述底栅电极的厚度为100～300nm；所述顶栅电极的材料为氧化铟锡或氧化锌铝，厚度为100～300nm；所述有源区的材料为氧化锌基或氧化铟基，所述有源区的厚度为50～200nm。

上述步骤中，所述底栅介质层和顶栅介质层的材料为氮化硅或氧化硅，厚度为100～400nm，由化学气相淀积PECVD或磁控溅射的方法生长而成，或者，所述底栅介质层和顶栅介质层为氧化铝，氧化钽或氧化铪，厚度为100～400nm，用磁控溅射的方法生长而成。

本发明的有益效果是：光刻形成顶栅电极图案的过程中，涂胶时，在用于形成顶栅电极的透明导电薄膜的正面涂布光刻胶；曝光时，从玻璃衬底的背面进行曝光；由于玻璃衬底、有源区和导电薄膜具有透光特性，底部栅电极具有遮光特性。因此，曝光时，底部栅电极起到了天然掩模版的作用。此种方式，一方面省去了另外制造掩模版的成本，另一方面，由于底部栅电极作为掩模版，刻蚀导电薄膜形成的顶部栅电极与底部栅电极形成精确对准，减小了寄生元件的产生，提高了器件性能的均匀性。

在生长用于形成有源区的金属氧化物半导体层后，立刻在其上生长一层保护介质层，同时光刻和刻蚀保护介质层和金属氧化物半导体层分别形成保护层和被其保护的有源区。该保护层虽然最终作为顶栅介质的一部分，相当于顶栅介质紧贴有源区上表面的部分在制造时与有源区是一同生长的，使得有源区和顶部栅介质的结合效果更好，并且防止在光刻和刻蚀有源区及制造顶栅介质层时，对有源区上表面的污染和损坏，使器件的性能更加稳定性。

通过对有源区中的源区和漏区进行等离子处理，减少了源区和漏区的寄生电阻。

附图说明