[发明专利]氧化物薄膜晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体管制备技术领域，更具体的，本发明涉及一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

薄膜晶体管(TFT，Thin Film Transistor)是一种产效应晶体管，主要应用于控制和驱动液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)、有机发光二极管(OLED，Organic Light-Emitting Diode)显示器的子像素，是平板显示的核心技术。

基于金属氧化物半导体材料的TFT具有电子迁移率高(1～100cm²/Vs)、制备温度低(低于400℃，远低于玻璃的熔点)、成本低(只需要普通的溅射工艺即可完成)以及持续工作稳定性好的特点，其被认为是下一代最有前景的TFT背板技术，受到学术界和产业界的广泛研究。

常用的氧化物薄膜晶体管的结构有背沟道刻蚀(BCE)结构和刻蚀阻挡层(ESL)结构。BCE结构简单，容易获得最小器件尺寸，在超高清显示中有较大的应用潜力，但由于氧化物半导体很容易被刻蚀液所刻蚀，图形化源、漏电极的过程中刻蚀药液会刻蚀掉下层的氧化物半导体层，因此，实际制备过程中源、漏电极的图形化工艺是一个很大的难点。ESL结构是在源、漏电极图形化之前在氧化物半导体层上沉积一层绝缘薄膜，以保护氧化物沟道层，该结构可以有效避免刻蚀源、漏电极时刻蚀液对氧化物的刻蚀，但是，ESL结构额外地增加了一次光刻工艺，增加了工艺的繁琐性，因此，其制备成本也相应增加，而且其无法获得较小的器件尺寸。

此外，不管BCE结构还是ESL结构，用作源、漏电极的导电薄膜均是半导体薄膜曝露在大气中图形化完成后再次获得真空环境进行沉积制备，因此，半导体薄膜表面不可避免地会引入污染，这会增加源、漏电极与有源层界面之间的缺陷，不利于制备高性能器件。

发明内容

基于此，本发明旨在提供一种氧化物薄膜晶体管，所述氧化物薄膜晶体管电学性能稳定，具有良好的开关性能和明显的场效应特性。

本发明的另一目的在于提供一种氧化物薄膜晶体管的制备方法。本发明通过阳极氧化的方法氧化半导体有源层(即沟道层)背沟道上方的金属导电薄膜，同时制备了源电极、漏电极和钝化层。该方法有效避免了源电极、漏电极在图形化过程中对半导体有源层造成的伤害或污染，减少了源电极、漏电极与半导体有源层之间的界面缺陷。本发明所述氧化物薄膜晶体管的制备方法极大地简化了制备工序，降低了成本，适宜工业生产。

其技术方案如下：

一种氧化物薄膜晶体管，包括：基板、栅极、栅绝缘层、半导体有源层、源电极、漏电极；所述栅极位于所述基板之上，所述栅绝缘层位于所述栅极之上，所述半导体有源层位于所述栅绝缘层之上，所述源电极、漏电极位于所述半导体有源层上且通过氧化物绝缘薄膜层隔开。

本发明所述的氧化物薄膜晶体管的源电极、漏电极由氧化物绝缘薄膜层隔开，氧化物绝缘薄膜层可以作为钝化层，保护半导体有源层不受空气中水、氧等气氛的影响。所述氧化物薄膜晶体管电学性能稳定，具有良好的开关性能和明显的场效应特性。

在其中一个实施例中，所述氧化物绝缘薄膜层的材料为Al₂O₃、Ta₂O₅、CuO或Al-Nd的氧化物。

在其中一个实施例中，所述源电极、漏电极的材料为Al、Ta、Cu或Al-Nd。

在其中一个实施例中，所述源电极、漏电极的厚度分别为10-500nm，优选为20-200nm，更优选为30-100nm，最优选为40-70nm。

在其中一个实施例中，所述半导体有源层的材料为二元氧化物和/或多元氧化物。所述二元氧化物可以是ZnO，In₂O₃，Ga₂O₃和SnO₂等具有较宽带隙的氧化物。所述多元氧化物可以是三元氧化物如：InZnO，GaZnO，ZnSnO，NdInO，ZrInO，InSnO，InWO以及InTiO等。所述多元氧化物也可以是四元氧化物如：InGaZnO，InAlZnO，HfInZnO，ZnInZnO以及LaInZnO等。此外，所述多元氧化物也可以是四元氧化物进一步掺杂其他元素组成。

在其中一个实施例中，所述半导体有缘层的厚度为10-100nm。