[发明专利]一种底栅自对准氧化锌薄膜晶体管的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于平板显示领域，具体涉及一种底栅自对准氧化锌薄膜晶体管的制备方法。

背景技术

目前，平板显示技术飞速发展，提高作为像素驱动单元的薄膜晶体管的性能和降低其制作成本对促进平板显示的发展极为重要。而传统的氢化非晶硅薄膜晶体管TFT的底栅非自对准器件虽然制作成本低，但其低性能成为制约平板显示技术继续提升的瓶颈。鉴于此，学术界和业界都在积极研发新型的TFT材料及新的器件结构。而采用过去传统的非晶硅或者多晶硅等薄膜晶体管或者有机薄膜晶体管等及常规器件结构是不可能同时满足快速、大尺寸、均匀高质量及有机发光二极管OLED显示等的多种要求。

材料方面，传统的非晶硅虽然有着良好的电学一致性和稳定性，但由于其载流子的迁移率低，不适应高频显示及电流驱动型的OLED显示的要求。多晶硅及有机TFT虽然迁移率较高，但均匀性较差，不适合大尺寸应用。而氧化锌ZnO及其掺杂半导体材料薄膜晶体管可以很好的满足上述要求：一、氧化锌及其掺杂半导体材料薄膜晶体管具有高迁移率以适应大尺寸、均匀高质量及OLED显示；二、氧化锌及其掺杂半导体材料薄膜晶体管是非晶材料，具有良好一致的电学特性；三、氧化锌及其掺杂半导体材料薄膜晶体管兼容于现在的平板显示技术，能够适用大的玻璃衬底下的低温工艺；四、氧化锌及其掺杂半导体材料薄膜晶体管比非晶硅薄膜晶体管和有机薄膜晶体管更加稳定。此外，OLED显示技术对薄膜晶体管提出了很多新的技术要求：首先OLED器件依靠电流注入而发光，是电流驱动型器件，其次OLED对TFT阈值电压等特性的波动十分敏感。这些特点要求驱动OLED的薄膜晶体管既能提供大电流又能有均匀的电学特性，而传统的非晶硅、多晶硅及有机TFT无法同时满足。故现在无论在学术界还是工业界转向关注新型的氧化锌及其掺杂半导体材料，因为氧化锌及其掺杂半导体材料的薄膜晶体管能够很好满足OLED显示技术中的各项指标。

器件方面，当需要更高的帧频以提高显示质量，或者当采用3D模式显示的时候，需要提高显示频率和驱动电流，现在广泛采用的非自对准底栅结构由于存在较大的栅漏过覆盖电容，越来越不满足高性能显示的要求，限制了整个平板显示行业的发展。

然而，相比于传统的非晶硅薄膜晶体管，氧化锌薄膜晶体管的制造成本大大提高，妨碍了氧化锌薄膜晶体管的普及。因此，如何优化工艺，在提高器件性能的同时降低制造成本，正是有关氧化锌薄膜晶体管研究的重要方面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种优化的底栅自对准氧化锌薄膜晶体管的制备方法。本发明的制备方法简化了工艺流程，只需三步光刻即实现了自对准，降低了工业制造成本。

本发明的底栅自对准氧化锌薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：

(1)在玻璃衬底上生长一层非透明导电薄膜，然后光刻和刻蚀形成栅电极；

(2)溅射形成一层栅介质层，在溅射台内退火处理；

(3)接着溅射生长一层氧化锌或其掺杂的有源层，在溅射台内退火处理；

(4)光刻和刻蚀形成有源区；

(5)刻蚀有源区下面的栅介质层；

(6)甩一层光刻胶，利用外加源电极和漏电极的掩膜版与不透光的栅电极相结合，底部曝光，然后光刻显影去除将要形成源电极和漏电极的区域的光刻胶；

(7)溅射生长一层金属导电薄膜，去除光刻胶，剥离形成源电极和漏电极。

在步骤(1)中，形成栅电极的非透明的导电薄膜为Al、Cr、Mo等非透明的导电金属中的一种。

在步骤(2)中，栅介质层的材料为二氧化硅、氮化硅以及高介电常数绝缘材料中的一种或者多种的组合。

在步骤(3)中，采用射频磁控溅射技术生长氧化锌及其掺杂的有源层。

在步骤(3)中，氧化锌的掺杂物为Al、Ga和In等IIIA族元素中的一种。

在步骤(6)中，电极和漏电极的掩膜版与栅电极套准时，栅电极位于源电极和漏电极的掩膜版的透光区中央。

在步骤(7)中，金属导电薄膜为Al、Ti和Cr等金属中的一种。

本发明的优点：