[发明专利]一种金属氧化物薄膜晶体管的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体管的制作方法，特别涉及一种金属氧化物薄膜晶体管的制作方法。

背景技术

薄膜晶体管（TFT）目前主要应用于驱动液晶显示器（LCD）和有机发光二极管（OLED）显示器的子像素。采用薄膜晶体管阵列制成的驱动背板，是显示屏能实现更高的像素密度、开口率和提升亮度的关键部件。目前TFT-LCD普遍采用基于非晶硅作为有源层的TFT背板。但是由于非晶硅（a-Si）迁移率过低（0.1cm²V^-1s^-1左右），不能满足OLED显示屏、高清TFT-LCD以及3D显示的要求。而金属氧化半导体作为薄膜晶体管的有源层材料，由于其高迁移率，低沉积温度以及透明的光学特性被视为下一代的显示背板技术。目前吸引了世界范围内研究者得关注。高迁移率的特点使其能够满足未来显示技术对于高刷新频率、大电流薄膜晶体管的要求。而低于100℃的工艺温度，使得利用金属氧化制备柔性显示器件成为可能。

目前已大规模应用于LCD行业的是基于a-Si的TFT背板技术。该技术最少可使用4次光罩技术完成驱动面板的制作。而对于迁移率大于10cm²V^-1s^-1的材料，目前仅有单晶硅、低温多晶硅以及金属氧化物三种选择。其中单晶硅工艺温度高，无法实现大面积显示屏的制作，因此仅用于微显示领域。而低温多晶硅工艺，成熟于20世纪90年代，目前已有大量的高分辨LCD以及OLED产品面市。但是低温多晶硅工艺复杂（9次光罩左右），设备成本昂贵，这也是阻碍其发展的重要因素。

而对于金属氧化物半导体材料，由于其拥有合适的迁移率特性，并且在电学均匀性方面均优于低温多晶硅。如果能够在制造工艺上大幅简化，金属氧化物势必能够得到快速发展并成熟，进而取代低温多晶硅工艺，用于新一代的显示屏制作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点与不足，提供一种金属氧化物薄膜晶体管的制作方法。

本发明采用如下技术方案：

一种金属氧化物薄膜晶体管的制作方法，包括如下步骤：

（1）在透明衬底上沉积SiO₂或Si₃N₄作为缓冲层，厚度为50nm~200nm；

（2）在缓冲层上沉积导电薄膜，并图形化形成栅极金属层；

（3）在真空的状态下，连续沉积栅极绝缘层、有源层，刻蚀阻挡层；

（4）在刻蚀阻挡层上沉积光刻胶，利用灰度掩膜版对光刻胶进行曝光、显影得到图形；

（5）依次对刻蚀阻挡层、有源层、栅极绝缘层进行刻蚀，并将刻蚀阻挡层、有源层、栅极绝缘层刻蚀为同一图形；

（6）对光刻胶进行减薄处理，保留刻蚀阻挡层上的光刻胶；使用干法刻蚀方法图形化刻蚀阻挡层；

（7）在刻蚀阻挡层上沉积金属层，并图形化得到源漏电极；

（8）沉积保护层，得到金属氧化物薄膜晶体管。

所述栅极金属层是由一层以上的导电薄膜所构成的，所述每层导电薄膜的材料为Al、Al-合金、Cu、Mo、Ti、Ag、Au、Ta、Cr和ITO薄膜中的一种，栅极金属层厚度为100nm~2000nm；

所述栅极绝缘层由一层以上的绝缘材料层构成，所述每层绝缘材料层的材料为SiO₂，Si₃N₄，Al₂O₃，Ta₂O₅，Y₂O₃中的一种，栅极绝缘层厚度为50nm~300nm；

所述有源层的材料是金属氧化物(In₂O₃)_x(MO)_y(ZnO)_z，其中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1，且x+y+z=1，M为Ga、Sn、Si、Al、Mg、Zr或Re元素，Re为镧系稀土金属，所述有源层厚度为20nm~100nm；

所述金属氧化物优选为In-Zn-O、In-Zn-Al-O、In-Zn-Ga-O、In-Zn-Zr-O等多元金属氧化物。