專利名稱：一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管及其制備方法，屬于電子顯示器件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管(TFT)是電子平板顯示行業(yè)的核心部件，被廣泛應(yīng)用于從手機(jī)到大尺寸電視在內(nèi)的各種顯示應(yīng)用領(lǐng)域。目前的薄膜晶體管技術(shù)主要有非晶硅薄膜晶體管、多晶硅薄膜晶體管和微晶硅薄膜晶體管。其中非晶硅薄膜晶體管具有遷移率低、穩(wěn)定性差的問題，不能適用于一些高要求的領(lǐng)域(如有機(jī)發(fā)光顯示器件)，多晶硅薄膜晶體管雖然可以解決上述問題，但其存在均勻性差，制造成本高的問題。目前的微晶硅薄膜晶體管，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括玻璃基板1，柵電極2，絕緣層3，有源層4，源電極5，漏電極6，該微晶硅薄膜晶體管均勻性好，遷移率比較高，穩(wěn)定性也比較好可以解決上述兩種技術(shù)的問題，但由于是源電極5、漏電極6是在同一平面，源漏之間的溝道電流是沿玻璃基板I方向，且由于采用直接PEVCD生長(zhǎng)的微晶硅薄膜的晶向是垂直基板方向的，橫向有許多晶界，TFT的電流是橫向流動(dòng)的，所以晶界會(huì)嚴(yán)重影響TFT的性能，這是目前微晶硅TFT不能普及的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述的微晶硅薄膜晶體管存在的技術(shù)問題而提出的一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管，即其垂直結(jié)構(gòu)使TFT的電流沿著微晶硅的晶向的方向流動(dòng)，從而減小了晶界對(duì)TFT性能的影響。本發(fā)明的技術(shù)方案
一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管，包括玻璃基板，柵電極，絕緣層，有源層，源電極，漏電極，源電極在玻璃基板上，源電極上面是有源層，有源層上面是漏電極，漏電極上面是絕緣層，漏電極通過絕緣層上的通孔延伸至絕緣層的上面，柵電極在絕源層的側(cè)面；即源電極、漏電極是上下夾著溝道有源層，溝道電流方向是上下方向垂直于玻璃基板，使溝道電流沿著微晶硅的晶向流動(dòng)。上述的一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管(TFT)的制備方法，包括如下步驟:
(1)、先在玻璃基板上，用濺射設(shè)備濺射一層厚度為5(Tl000nm的金屬膜a，濺射條件為氬氣氣壓為0.6Pa,玻璃基板溫度為350°C，濺射速率為l-1000nm/min，所述的金屬為鉻、鋁、鑰或鎳等；
(2)、然后在步驟(I)所形成的金屬膜a上涂敷光刻膠，用曝光機(jī)曝出電極的形狀，再經(jīng)過顯影、刻蝕后加工成TFT的源電極；
(3)、再在步驟(2)所得的源電極上用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)生長(zhǎng)出一層厚度為f3000nm的磷參雜的硅薄膜1，再在磷參雜的硅薄膜I上用PECVD生長(zhǎng)出厚度為5(T5000nm的微晶硅薄膜，再在微晶硅薄膜之上用PECVD生長(zhǎng)出厚度為l 3000nm的磷參雜的硅薄膜2 ；
上述的磷參雜的硅薄膜1、微晶硅薄膜和磷參雜的硅薄膜2三層硅薄膜構(gòu)成TFT的有源
層；
(4)、再在步驟(2)所得的磷參雜的硅薄膜2上，用濺射設(shè)備控制濺射過程的氬氣氣壓為0.6Pa，玻璃基板溫度為350°C，濺射速率為l-1000nm/min進(jìn)行濺射一層厚度為5(Tl000nm的金屬膜b，濺射條件為，所述的金屬為鉻、鋁、鑰或鎳等；
(5)、再在金屬模b上涂敷光刻膠，用曝光機(jī)曝出電極的形狀，再經(jīng)過顯影及刻蝕步驟分別刻蝕出TFT的漏電極和有源層；
(6)、然后再用PECVD在TFT的漏電極上生長(zhǎng)一層厚度為10(T5000nm的氮化硅或氧化娃絕緣層薄膜；
(7)、再用光刻方法，在氮化硅或氧化硅絕緣層薄膜上進(jìn)行刻蝕出漏電極通孔，通孔的孔徑為10(T30000nm,深度至漏電極位置；
(8)、最后在氮化硅或氧化硅絕緣層薄膜上濺射一層厚度為5(Tl000nm的金屬膜C，再用光刻方法刻蝕出柵電極，最終得到一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管。本發(fā)明的技術(shù)效果
本發(fā)明的一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管，由于源電極、漏電極是上下夾著溝道有源層，溝道電流方向是上下方向垂直于玻璃基板，這樣就可以使溝道電流沿著微晶硅的晶向流動(dòng)，從而減少晶界對(duì)TFT性能的影響。


圖1、目前的微晶硅薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖，I為玻璃基板，2為柵電極，3為絕緣層，4為有源層,5為源電極,6為漏電極。圖2、實(shí)施例1所得的具有垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖，I為玻璃基板，2為柵電極，3為絕緣層，4為有源層，5為源電極，6為漏電極，7為通孔。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。本發(fā)明所用的濺射儀，型號(hào)是sp450，沈陽科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)。本發(fā)明的等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)所用的設(shè)備型號(hào)是UCV200，日本真空株式會(huì)社生產(chǎn)。實(shí)施例1
一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括玻璃基板1，柵電極2，絕緣層3，有源層4，源電極5，漏電極6上設(shè)有通孔7，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，源電極5在玻璃基板I上，源電極5上面是有源層4，有源層4上面是漏電極6，漏電極6上面是絕緣層3，漏電極6通過絕緣層3的通孔7延伸至絕緣層的上面，柵電極2在絕源層3的側(cè)面。上述的一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管的制備方法，包括如下步驟:
(I)、首先在玻璃基板I上用濺射方法，用濺射設(shè)備濺射控制濺射一層鉻薄膜a，濺射過程控制氬氣氣壓為0.6Pa，玻璃基板溫度為350°C，濺射速率為60rnn/min，薄膜厚度為IOOnm ；
(2)、然后在鉻薄膜a上用光刻方法，刻蝕成源電極5；
(3)、再在源電極5上用PECVD生長(zhǎng)一層厚度為IOOnm的磷參雜的硅薄膜a，生長(zhǎng)過程控制氣壓為IOOPa,玻璃基板溫度為400°C，生長(zhǎng)速率為30nm/min ；
再在磷參雜的硅薄膜a上用PECVD生長(zhǎng)一層厚度為SOOnm的微晶硅薄膜，生長(zhǎng)過程控制氣壓為IOOPa,玻璃基板溫度為400°C，生長(zhǎng)速率為30nm/min ；
再在微晶硅薄膜上用PECVD生長(zhǎng)一層厚度為IOOnm的磷參雜的硅薄膜b，生長(zhǎng)過程控制氣壓為IOOPa,玻璃基板溫度為400°C，生長(zhǎng)速率為30nm/min ；
(4)、在磷參雜的硅薄膜b上面用濺射方法，控制濺射過程的氬氣氣壓為0.6Pa，玻璃基板溫度為350°C，濺射速率為60nm/min，進(jìn)行沉積一層厚度為IOOnm鉻薄膜b ;
(5)、再用光刻的方法在鉻薄膜b上進(jìn)行刻蝕出TFT的漏電極6和硅薄膜的有源層4區(qū)
域；
(6)、然后再用PECVD在漏電極6上生長(zhǎng)一層厚度為500nm氮化硅薄膜絕緣層3，生長(zhǎng)過程控制氣壓為IOOPa,玻璃基板溫度為400°C，生長(zhǎng)速率為20nm/min ；
(7)、再用光刻方法，在氮化硅薄膜絕緣層3上進(jìn)行刻蝕出漏電極通孔7，通孔直徑2Mm，深度至漏電極6;
(8)、最后在氮化硅薄膜絕緣層3上濺射一層厚度為500nm鉻薄膜C，濺射過程控制氬氣氣壓為0.6Pa,玻璃基板溫度為350°C，濺射速率為60nm/min，再在鉻薄膜c上用光刻方法，刻蝕出柵電極2，最終得到一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管。上述通過實(shí)施例雖然對(duì)本發(fā)明作了比較詳細(xì)的文字描述，但是這些文字描述，只是對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的簡(jiǎn)單文字描述，而不是對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的限制，任何不超出本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的組合、增加或修改，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管(TFT)，包括玻璃基板，柵電極，絕緣層，有源層，源電極，漏電極，其特征在于源電極在玻璃基板上，源電極上面是有源層，有源層上面是漏電極，漏電極上面是絕緣層，漏電極通過絕緣層上的通孔延伸至絕緣層的上面，柵電極在絕源層的側(cè)面。
2.如權(quán)利要求1所述的一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管(TFT)，其特征在于所述的有源層為由磷參雜的硅薄膜1、微晶硅薄膜和磷參雜的硅薄膜2自下而上的三層硅薄膜組成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管(TFT)的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)、先在玻璃基板上，用濺射設(shè)備濺射一層厚度為5(Tl000nm的金屬膜a，濺射條件為氬氣氣壓為0.6Pa,基板溫度為350°C，濺射速率為l-1000nm/min ； 所述的金屬為鉻、鋁、鑰或鎳； (2)、然后在步驟(I)所形成的金屬膜a上涂敷光刻膠，用曝光機(jī)曝出電極的形狀，再經(jīng)過顯影、刻蝕后加工成TFT的源電極； (3)、再在步驟(2)所得的源電極上用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)生長(zhǎng)出一層厚度為f3000nm的磷參雜的硅薄膜1，再在磷參雜的硅薄膜I上用PECVD生長(zhǎng)出厚度為5(T5000nm的微晶硅薄膜，再在微晶硅薄膜之上用PECVD生長(zhǎng)出厚度為l 3000nm的磷參雜的硅薄膜2 ； 上述的磷參雜的硅薄膜1、微晶硅薄膜和磷參雜的硅薄膜2三層硅薄膜構(gòu)成TFT的有源層， (4)、再在步驟(2)所得的磷參雜的硅薄膜2上，用濺射設(shè)備控制濺射過程的氬氣氣壓為0.6Pa,基板溫度為350°C，濺射速率為l-1000nm/min進(jìn)行濺射一層厚度為5(Tl000nm的金屬膜b ； 所述的金屬為鉻、鋁、鑰或鎳； (5)、再在金屬膜b上涂敷光刻膠，用曝光機(jī)曝出電極的形狀，再經(jīng)過顯影及刻蝕步驟分別刻蝕出TFT的漏電極和有源層； (6)、然后再用PECVD在TFT的漏電極上生長(zhǎng)一層厚度為10(T5000nm的氮化硅或氧化娃絕緣層薄膜； (7)、再用光刻方法，在氮化硅或氧化硅絕緣層薄膜上進(jìn)行刻蝕出漏電極通孔，通孔的孔徑為10(T30000nm,深度至漏電極位置； (8)、最后在氮化硅或氧化硅絕緣層薄膜上濺射一層厚度為5(Tl000nm的金屬膜C，再用光刻方法刻蝕出柵電極，最終得到一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管； 所述的金屬為鉻、鋁、鑰或鎳。
4.如權(quán)利要求3所述的一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管(TFT)的制備方法， 其特征在于: 步驟(I)中所述的金屬薄膜a厚度為IOOnm; 步驟(3)所述的磷參雜的硅薄膜a厚度為lOOnm，微晶硅薄膜厚度為800nm，磷參雜的硅薄膜b厚度為IOOnm ； 步驟(4)所述的金屬膜b厚度為IOOnm ；步驟(6)所述的氮化娃或氧化娃絕緣層薄膜厚度為500nm ；步驟(7)中所述的絕緣層薄膜上的通孔直徑為步驟(8)中所述的金屬膜c厚度為500nm。
5.如權(quán)利要求4所述的一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶娃薄膜晶體管(TFT)的制備方法，其特征在于:步驟(1)所述的濺射過程控制濺射速率為60nm/min ；步驟(3)所述的磷參雜的硅薄膜a的生長(zhǎng)過程控制生長(zhǎng)速率為30nm/min ；所述的微晶硅薄膜的生長(zhǎng)過程控制生長(zhǎng)速率為30nm/min ；所述的磷參雜的硅薄膜b的生長(zhǎng)過程控制生長(zhǎng)速率為30nm/min ；步驟(4)所述的濺射過程控制濺射速率為60nm/min ；步驟(6)所述的氮化硅薄膜絕緣層的生長(zhǎng)過程控制生長(zhǎng)速率為20nm/min ；步驟(8)所述的濺射過程控制濺射速率為60nm/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種垂直結(jié)構(gòu)的微晶硅薄膜晶體管，包括玻璃基板，柵電極，絕緣層，有源層，源電極，漏電極，源電極在玻璃基板上，源電極上面是有源層，有源層上面是漏電極，漏電極上面是絕緣層，漏電極通過絕緣層上設(shè)有的通孔延伸至絕緣層的上面，柵電極在絕源層的側(cè)面。即由于源電極、漏電極是上下夾著溝道有源層，溝道電流方向是上下方向垂直于玻璃基板，使溝道電流沿著微晶硅的晶向流動(dòng)，從而可以減弱微晶硅的晶界影響薄膜晶體管性能。
文檔編號(hào)H01L29/786GK103137669SQ201110397460
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者陳科, 劉暢 申請(qǐng)人:上海廣電電子股份有限公司