[发明专利]一种自对准薄膜晶体管的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管的制作方法，尤其涉及一种自对准的金属氧化物半导体薄膜晶体管的制作方法。

背景技术

各种显示器中的开关控制元件或周边驱动电路的集成元件都采用薄膜晶体管，目前被广泛采用的薄膜晶体管主要有非晶硅薄膜晶体管和多晶硅薄膜晶体管，但由于非晶硅薄膜晶体管低的迁移率和性能易退化等缺点，在OLED像素驱动以及LCD和OLED周边驱动电路集成等方面的应用上受到了很大的限制。而多晶硅薄膜晶体管的工艺温度较高，制作成本高，而且晶体管性能的均匀性较差，不太适合大尺寸平板显示应用。因此为了平板显示技术的发展，迫切需要开发更为先进的薄膜晶体管技术。目前处于研究开发之中的新型薄膜晶体管技术主要有以氧化锌为代表的金属氧化物半导体薄膜晶体管，微晶硅薄膜晶体管和有机半导体薄膜晶体管等。

其中的氧化锌基和氧化铟基薄膜晶体管具有低的工艺温度，低的工艺成本，高的载流子迁移率以及均匀且稳定的器件性能，即汇集了非晶硅和多晶硅薄膜晶体管两者的优点，是一种非常有希望的大尺寸微电子器件。但氧化锌薄膜晶体管的制备方法的一个主要问题是形成的晶体管结构是非自对准的，这导致晶体管存在大的寄生元件和难以控制的特性离散。而寄生电容对像素驱动单元和周边电路驱动电路的性能的危害都是非常大的。为了消除寄生电容的影响，现有的做法往往导致晶体管的结构以及制作的工艺步骤的复杂性提高。氧化锌薄膜晶体管的另一个主要问题是生成的半导体沟道层往往具有很高的载流子浓度，使得晶体管的阈值电压很低甚至为负值(对n型晶体管而言)，即在栅极为零偏压状态时，晶体管不能充分的关断；如果将沟道层制成低浓度的高阻层，则源漏部分的寄生电阻也会相应的增加，因此需要另加一层低阻的金属层工艺，导致了制备工艺的复杂度增加。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种自对准金属氧化物薄膜晶体管的制造方法，在满足晶体管的有源层的源、漏区具有高的载流子浓度有源层的沟道区在零栅偏压状态下为低载流子浓度的同时，又能保证制造出出的晶体管具有自对准的结构。

为解决上述技术问题，本发明提供一种自对准薄膜晶体管的制作方法，包括：

栅电极生成步骤：在衬底正面上生成金属栅电极；

栅介质层生成步骤：在衬底正面上生成覆盖在所述栅电极之上的栅介质层；

有源区生成及处理步骤：在栅介质层上生成一层具有高载流子浓度的金属氧化物半导体层，对其进行处理形成包括源区、漏区以及沟道区的有源区，然后在所述金属氧化物半导体层上涂光刻胶层，从所述衬底的背面以所述栅电极为掩膜进行曝光并显影形成光刻胶图形，对所述光刻胶图形做相应的处理，使所述金属氧化物半导体层上的沟道区露出，将所述沟道区在低于所述衬底所能承受的最高温度的温度范围内通过具有氧化功能的等离子体进行氧化处理；

电极引出步骤：生成源区、漏区和栅电极的电极引线。

在本发明的一种实施例中，所述具有氧化功能的等离子体为氧等离子体。

在本发明的一种实施例中，所述有源区生成及处理步骤中对所述金属氧化物半导体层进行处理形成有源区之前，还包括对所述金属氧化物半导体层在无氧环境中进行热处理。

在本发明的一种实施例中，将所述沟道区在25-180度的温度下通过具有氧化功能的等离子体对其进行氧化处理。

在本发明的一种实施例中，在形成有源区的金属氧化物半导体层上涂光刻胶层之前还包括：在所述金属氧化物半导体层上生成一层介质保护层，然后在该介质保护层上涂所述光刻胶，并对其进行处理使所述金属氧化物半导体层上的沟道区露出。

在本发明的一种实施例中，所述光刻胶层为负性光刻胶层，生成所述光刻胶层之后对其处理的过程如下：从衬底的背面以所述栅电极为掩膜进行曝光并显影形成光刻胶图形，使所述金属氧化物半导体层上的沟道区露出。

在本发明的一种实施例中，所述光刻胶层为负性光刻胶层，生成所述光刻胶层之后对其处理的过程如下：从衬底的背面以所述栅电极为掩膜进行曝光并显影形成光刻胶图形，然后以该光刻胶图形为掩膜去除沟道区的介质保护层，使所述金属氧化物半导体层上的沟道区露出。

在本发明的一种实施例中，所述光刻胶层为正性光刻胶层，生成所述光刻胶层之后对其处理的过程如下：从衬底的背面以所述栅电极为掩膜进行曝光并显影形成光刻胶图形，然后在其上表面生成一层介质保护层，并对其进行处理使所述金属氧化物半导体层上的沟道区露出。