[发明专利]顶栅金属氧化物薄膜晶体管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种半导体技术领域的晶体管制备方法，具体是一种顶栅金属氧化物薄膜晶体管的制备方法。

背景技术

薄膜晶体管(TFT)在液晶和有机发光(OLED)等平板显示(FPD)技术领域得到了非常广泛的应用。目前，在TFT技术中有源层多采用非晶硅(a-Si)和多晶硅(p-Si)等半导体材料。其中，a-Si TFT应用最广泛，可以覆盖几乎所有尺寸的平板显示产品。p-Si TFT受膜质均一性的限制，目前只能适用于中小尺寸产品。从器件特性上讲，a-Si TFT具有构造简单、量产均一性好等优点，但同时具有迁移率低(约0.5cm²/V·s)、光照稳定性差等缺点；p-Si TFT尽管具有比a-Si TFT高出很多的迁移率(＞10cm²/V·s)，但同时具有构造复杂、漏电流大和量产均一性差等缺点。随着FPD技术的快速发展，对TFT的性能提出了越来越高的要求。从a-SiTFT和p-Si TFT的特性来看是无法完全满足上述要求的，所以新的TFT技术有待开发。从目前来看，金属氧化物TFT是最有希望的替代者之一。

金属氧化物作为TFT的有源层材料具有以下两方面优点：(1)禁带宽(＞3.0eV)，由此带来非常好的光照稳定性，所以与a-Si TFT不同，金属氧化物TFT可以制作成全透明器件，从而显著增加面板的开口率，进而降低显示器的功耗；(2)高迁移率(～10cm²/V·s)。总体而言，金属氧化物TFT同时具备a-Si TFT和p-Si TFT的技术优势，且在大规模量产上具有可行性，所以极有可能在不久的将来成为平板显示有源电子驱动器件的主流。

从公开发表的研究成果看，目前所采用金属氧化物TFT的器件结构以底栅错排型(Inverted-Staggered)结构为最多，这种结构在a-Si TFT的实际生产中得到了广泛应用。此外，顶栅错排型(Staggered)结构在文献中也有报道。附图1为常见的顶栅错排型金属氧化物薄膜晶体管的剖面示意图，包括玻璃衬底110，设置于衬底上的源电极121漏电极层122，设置于衬底和源漏电极层上的金属氧化物半导体层130，设置于金属氧化物半导体层之上的栅绝缘层140以最后设置于栅绝缘层之上的栅电极层。附图2为制造附图1所示器件结构通常采用的工艺流程，包括形成源漏电极图案T10，形成金属氧化物半导体层图案T20，形成栅绝缘层T30，以及形成栅电极层图案T40。

研究经验表明，采用附图1所示的器件结构时金属氧化物半导体层与源漏电极间往往很难形成真正的欧姆接触，由此会比较明显地降低薄膜晶体管的开态电流；当器件用作平板显示驱动时，有时便会导致像素充电不足现象的发生。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种顶栅金属氧化物薄膜晶体管的制备方法，利用金属氧化物材料经特殊处理后可以由半导体转化为导体的特点，可以使金属氧化物薄膜与源漏电极间形成可靠的欧姆接触。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

第一步、在衬底上采用磁控溅射源漏电极材料并通过光刻和湿法刻蚀形成源漏电极；

所述的湿法刻蚀是指：将刻蚀材料浸泡在刻蚀液成分为55wt％H₃PO₄、15％HNO₃以及5％CH₃COOH的刻蚀液内进行腐蚀。

第二步、在源漏电极上采用等离子体增强化学气相沉积金属氧化物材料；

所述的等离子体增强化学气相沉积是指：在等离子体放电过程的辅助下反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的基板表面，进而制得固体薄膜。

所述的金属氧化物是指：氧化锌、氧化铟镓锌、氧化铟锌或氧化铟镓，其载流子浓度在10¹⁰/cm³以下。

第三步、在金属氧化物材料的表面涂敷光刻胶并对光刻胶层进行采用化学机械抛光；

所述的光刻胶层的厚度为1.2-2.0微米；所述的化学机械抛光是指：采用100-150gm/cm²的压力，以60-200rpm的转速将光刻胶层进行抛光平坦。

第四步、通过退火处理或等离子体处理未被光刻胶掩蔽的金属氧化物，使之转化为载流子浓度增加至10¹³-10¹⁵cm^-3以上的半导体；