金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管及其制備方法
【專利摘要】一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管及其制備方法，制備方法包括：a.在襯底上制備柵極；b.沉積第一絕緣薄膜作為柵極絕緣層；c.在柵極絕緣層上沉積不含鋅的錫鉭氧化物薄膜并圖形化作為有源層；d.在有源層上沉積金屬層，然后圖形化作為源漏電極圖形。有源層采用不含鋅的錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料制備而成，錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料在氫氟酸中的刻蝕速率大于10nm/min且在硫酸、鹽酸或者鋁刻蝕液中的至少一種中的刻蝕速率不大于5nm/min。本發(fā)明的錫鉭氧化物有源層能減少刻蝕源漏電極中對(duì)背溝道造成的損傷，產(chǎn)品穩(wěn)定、適宜工業(yè)生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]薄膜晶體管(TFT, Thin Film Transistor)主要應(yīng)用于控制和驅(qū)動(dòng)液晶顯示器(LCD,Liquid Crystal Display)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED,Organic Light-Emitting Diode)顯示器的子像素，是平板顯示領(lǐng)域中最重要的電子器件之一。
[0003]金屬氧化物TFT (MOTFT)不僅具有較高的遷移率(在5?50CmV(Tj)左右)，而且制作工藝簡(jiǎn)單，制造成本較低，還具有優(yōu)異的大面積均勻性。因此MOTFT技術(shù)自誕生以來(lái)便備受業(yè)界矚目。
[0004]目前MOTFT主要使用的結(jié)構(gòu)有背溝道刻蝕結(jié)構(gòu)和刻蝕阻擋層結(jié)構(gòu)。背溝道刻蝕結(jié)構(gòu)是在生成有源層之后，在有源層上沉積金屬層，并且圖形化作為源漏電極。而刻蝕阻擋層結(jié)構(gòu)是在有源層生成之后，先制作一層刻蝕阻擋層，再在之上沉積金屬層并且圖形化作為源漏電極。
[0005]刻蝕阻擋層結(jié)構(gòu)的MOTFT的穩(wěn)定性比較好，目前該結(jié)構(gòu)薄膜晶體管已商業(yè)化。但是因?yàn)槠湫枰黾宇~外的光刻掩膜版制作刻蝕阻擋層，導(dǎo)致工藝復(fù)雜，制作成本高。
[0006]背溝道刻蝕結(jié)構(gòu)制作工藝較為簡(jiǎn)單，并且與傳統(tǒng)非晶硅制作工藝相同，設(shè)備投資和生產(chǎn)成本都較低廉。該結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是，金屬氧化物薄膜晶體管實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)和能夠廣泛使用的必然發(fā)展方向。但是在有源層上刻蝕源漏電極時(shí)，無(wú)論是采用干法刻蝕還是濕法刻蝕都會(huì)出現(xiàn)背溝道損傷的問(wèn)題:采用干法刻蝕時(shí)，金屬氧化物容易受到離子損傷，導(dǎo)致暴露的溝道表面有載流子陷阱生成以及氧空位濃度增加，使得器件穩(wěn)定性較差；采用濕法刻蝕時(shí)，因?yàn)橛性磳訉?duì)大部分酸性刻蝕液都比較敏感，很容易在刻蝕過(guò)程中被腐蝕，從而也將極大地影響器件性能。該結(jié)構(gòu)的MOTFT目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。
[0007]因此，在對(duì)源漏電極的刻蝕過(guò)程中，對(duì)背溝道刻蝕型結(jié)構(gòu)的氧化物薄膜晶體管的背溝道進(jìn)行有效保護(hù)非常關(guān)鍵。故，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種耐刻蝕性強(qiáng)、在制備過(guò)程中能夠有效保護(hù)背溝道的金屬氧化物薄膜晶體管及其制備方法以克服現(xiàn)有技術(shù)不足甚為必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法，所制備的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的有源層耐刻蝕性能優(yōu)良，能夠有效保護(hù)背溝道防止背溝道損傷，使得金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的穩(wěn)定性得到提高，產(chǎn)品性能更好。
[0009]本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)。
[0010]一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法，包括如下步驟，
a.在襯底上制備并圖形化金屬導(dǎo)電層作為柵極；b.在所述金屬導(dǎo)電層上沉積第一絕緣薄膜作為柵極絕緣層；
C.采用不含鋅的錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料作為原料在所述柵極絕緣層上沉積不含鋅的錫鉭氧化物薄膜并圖形化形成有源層；
所述錫鉭氧化物薄膜在氫氟酸中的刻蝕速率大于10nm/min且在硫酸、鹽酸或者鋁刻蝕液中的一種或者一種以上的刻蝕液中的刻蝕速率小于等于5nm/min ；
d.在所述有源層上直接沉積金屬層并以濕法刻蝕的方法直接在所述有源層上進(jìn)行圖形化作為源漏電極。
[0011]本發(fā)明的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法可以不含鈍化層的制備，也可以進(jìn)一步在所述源漏電極上沉積第二絕緣薄膜作為鈍化層。
[0012]上述步驟b的第一絕緣層薄膜可以是單層絕緣薄膜，也可以是一層以上的多層絕緣薄膜。
[0013]上述步驟c的圖形化采用氫氟酸作為刻蝕液,氫氟酸的濃度為0.5%~51%。
[0014]上述步驟d中的圖形化具體采用硫酸、鹽酸或者鋁刻蝕液的任意一種或者一種以上的刻蝕液，所述硫酸的濃度范圍為70%~96%，所述鹽酸的濃度范圍為30%~38% ;所述鋁刻蝕液包括硝酸、磷酸和醋酸；所述硝酸的濃度范圍為ι%~ιο%，所述磷酸的濃度范圍為65%~75%，所述醋酸的濃度范圍為5%~15%。
[0015]上述步驟c具體采用物理氣相沉積或溶膠-凝膠法沉積錫鉭氧化物薄膜。
[0016]上述錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料中氧化鉭占所述錫鉭氧化物整體的重量百分比為0.1%~20%。
[0017]上述錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料中氧化鉭占所述錫鉭氧化物整體的重量百分比為1%~10%。
[0018]上述有源層的厚度為20nnT200nm，所述有源層的載流子濃度小于1018cm_3。
[0019]本發(fā)明的另一目的是提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，該金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管通過(guò)如上制備方法制備而成，該金屬氧化物薄膜晶體管的有源層耐刻蝕性能優(yōu)良，能夠在制備源漏電極的制備過(guò)程中有效保護(hù)背溝道防止背溝道損傷，使得所制備的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的穩(wěn)定性得到提高，產(chǎn)品性能更好。
[0020]本發(fā)明提供的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法，包括如下步驟:a.在襯底上制備并圖形化金屬導(dǎo)電層作為柵極；b.在所述金屬導(dǎo)電層上沉積第一絕緣薄膜作為柵極絕緣層；c.采用不含鋅的錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料作為原料在所述柵極絕緣層上沉積不含鋅的錫鉭氧化物薄膜并采用氫氟酸作為刻蝕液圖形化形成有源層；所述錫鉭氧化物薄膜在氫氟酸中的刻蝕速率大于10nm/min且在硫酸、鹽酸或者鋁刻蝕液中的一種或者一種以上的刻蝕液中的刻蝕速率小于等于5nm/min ；d.在所述有源層上直接沉積金屬層，然后采用硫酸、鹽酸或者鋁刻蝕液中的至少一種或者一種以上的刻蝕液以濕法刻蝕的方法直接在所述有源層上進(jìn)行圖形化作為源漏電極。本發(fā)明的制備方法基于背溝道刻蝕型結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，引入了錫鉭氧化物作為有源層。該錫鉭氧化物有源層能夠大大減少刻蝕源漏電極的過(guò)程中對(duì)薄膜晶體管背溝道造成的損傷。通過(guò)本發(fā)明方法制備的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的穩(wěn)定性較現(xiàn)有技術(shù)中的薄膜晶體管的工序較為簡(jiǎn)單，降低了成本，同時(shí)又不影響器件的性能，適宜工業(yè)生產(chǎn)。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的沉積并圖形化金屬導(dǎo)電層作為柵極的示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的在金屬導(dǎo)電層上沉積第一絕緣膜作為柵極絕緣層的示意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的沉積有源層的示意圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例的沉積金屬層的示意圖；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例的圖形化源漏電極的示意圖；
圖6是本發(fā)明實(shí)施例的制作鈍化層的示意圖；
圖7是30nm厚度的錫鉭氧化物在鋁酸中隨時(shí)間的變化情況示意圖；
圖8是本發(fā)明實(shí)施例3的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管在不同溫度下的轉(zhuǎn)移特性曲
線.圖9是本發(fā)明實(shí)施例3的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管在不同溫度下的轉(zhuǎn)移特性曲
線.圖10是本發(fā)明實(shí)施例3的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管在不同溫度下的轉(zhuǎn)移特性曲
線.在圖1至圖6中，包括:
襯底01、
柵極02、
第一絕緣薄膜03、
有源層04、
金屬層05、
源漏電極06、
鈍化層07。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例的范圍。
[0023]實(shí)施例1。
[0024]一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，如圖5所示，該金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管為背溝道刻蝕結(jié)構(gòu)，具有襯底01、柵極02、第一絕緣膜03、有源層04、源漏電極06。
[0025]其有源層04為采用不含鋅的錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料制備而成的錫鉭氧化物薄膜。錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料在氫氟酸中的刻蝕速率大于10nm/min，而在硫酸、鹽酸或者鋁刻蝕液中的至少一種中的刻蝕速率小于等于5nm/min。具體的，有源層04的厚度為20nm?200nm。
[0026]優(yōu)選的，錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料中氧化鉭占該錫鉭氧化物整體的重量百分比為0.1%?20%，以1%?10%更佳。
[0027]該金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管采用如下步驟制備而成，如圖1至圖5所示，具體包括如下步驟:
a.在襯底01上制備并圖形化金屬導(dǎo)電層作為柵極02;
b.在金屬導(dǎo)電層上沉積第一絕緣薄膜03作為柵極絕緣層；C.采用不含鋅的錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料作為原料在柵極絕緣層上沉積不含鋅的錫鉭氧化物薄膜并圖形化形成有源層04，圖形化具體采用氫氟酸作為刻蝕液，氫氟酸的濃度為0.5%~51% ；
錫鉭氧化物薄膜在氫氟酸中的刻蝕速率大于10nm/min且在硫酸、鹽酸或者鋁刻蝕液中的一種或者一種以上的刻蝕液中的刻蝕速率小于等于5nm/min ；
d.在有源層04上直接沉積金屬層，然后以濕法刻蝕的方法直接在有源層04上進(jìn)行圖形化作為源漏電極06。
[0028]其中源漏電極06圖形化的過(guò)程具體是采用硫酸、鹽酸或者鋁刻蝕液的任意一種或一種以上的刻蝕液刻蝕而成，硫酸的濃度范圍為70%~96%，鹽酸的濃度范圍為30%~38% ；鋁刻蝕液包括硝酸、磷酸和醋酸等，其中硝酸的濃度范圍為ι%~ιο%，磷酸的濃度范圍為65%~75%，醋酸的濃度范圍為5%~15%。
[0029]由于在源漏電極06圖形化過(guò)程中采用的是硫酸、鹽酸或者鋁刻蝕液或者由硫酸、鹽酸和鋁刻蝕液中的任意兩種以上的液體構(gòu)成的刻蝕液，由于錫鉭氧化物薄膜及錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料在硫酸、鹽酸或者鋁刻蝕液中的刻蝕速率小于等于5nm/min，故在源漏電極06圖形化過(guò)程中，對(duì)有源層04的損傷非常小。
[0030]本發(fā)明的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，可以用于液晶顯示器IXD (LiquidCrystal Display)以及有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯不 AMOLED (Active Matrix/OrganicLight Emitting Diode)令頁(yè)域。
[0031]本發(fā)明的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，采用背溝道刻蝕結(jié)構(gòu)，其有源層04采用不含鋅的錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料制備而成。由于在源漏電極06圖形化過(guò)程中采用的是硫酸、鹽酸或者鋁刻蝕液，由于錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料在硫酸、鹽酸或者鋁刻蝕液中的至少一種中的刻蝕速率小于等于5nm/min，而源漏電極06圖形化刻蝕的時(shí)間通常為30-90秒，在此制備時(shí)間段中，源漏電極06圖形化所采用的刻蝕液不會(huì)對(duì)鉭錫氧化物造成嚴(yán)重刻蝕。
[0032]由于錫鉭氧化物的耐刻蝕特性，以該錫鉭氧化物作為有源層04，在刻蝕源漏電極06的過(guò)程中，源漏電極06圖形化所采用的刻蝕液不易對(duì)作為背溝道部分的錫鉭氧化物進(jìn)行刻蝕，故能夠大大減少在刻蝕源漏電極06的過(guò)程中對(duì)薄膜晶體管背溝道造成的損傷。本發(fā)明的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的工序較為簡(jiǎn)單，降低了成本，同時(shí)又不影響器件的性能，適宜工業(yè)生產(chǎn)。
[0033]此外，本發(fā)明的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管制備工藝簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板高精細(xì)化、低成本制作。
[0034]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法還可增加制備鈍化層的步驟，即增加步驟e.在源漏電極06上沉積第二絕緣薄膜作為鈍化層07，就可制得如圖6所示結(jié)構(gòu)的器件。
[0035]實(shí)施例2。
[0036]一種金 屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，如圖6所示，該金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管為背溝道刻蝕結(jié)構(gòu)，具有襯底01、柵極02、第一絕緣膜03、有源層04、源漏電極06和鈍化層07。
[0037]該金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法，如圖1至圖6所示，具體包括以下的步驟。[0038]a.在襯底01上制備并圖形化金屬導(dǎo)電層作為柵極02。
[0039]具體的，步驟a中襯底01設(shè)置為具有緩沖層的玻璃襯底01或者具有水氧阻隔層的柔性襯底01。
[0040]當(dāng)襯底01為柔性襯底01時(shí)，柔性襯底01具體設(shè)置為聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亞胺(PI)或者金屬箔柔性襯底01。
[0041]具體的，步驟a中在襯底01上制備并圖形化金屬導(dǎo)電層所使用的金屬為鋁、銅、鑰、欽、銀、金、組、鶴、絡(luò)單質(zhì)或招合金。
[0042]金屬導(dǎo)電層的厚度設(shè)置為IOOnm至2000nm。金屬導(dǎo)電層作為金屬氧化物薄膜晶體管柵極02，具體可為單層鋁薄膜、銅薄膜、鑰薄膜、鈦薄膜、銀薄膜、金薄膜、鉭薄膜、鎢薄膜、鉻薄膜或鋁合金薄膜；或者是由以上單層金屬薄膜構(gòu)成的兩層以上的薄膜。
[0043]完成金屬導(dǎo)電層制作后，進(jìn)入步驟b。
[0044]b.在金屬導(dǎo)電層上沉積第一絕緣薄膜作為柵極絕緣層。
[0045]具體的，步驟b中的第一絕緣薄膜的厚度為50nm至500 nm。
[0046]第一絕緣薄膜為氧化硅、氮化硅、氧化鋁、五氧化二鉭或氧化鐿絕緣薄膜的單層薄膜，或是由以上材料的任意組合構(gòu)成的兩層以上的薄膜。
[0047]c.在柵極絕緣層上 沉積不含鋅的錫鉭氧化物薄膜并圖形化作為有源層04。
[0048]具體的，步驟c具體采用物理氣相沉積法沉積厚度為20nnT200nm的錫鉭氧化物薄膜。錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料中氧化鉭占所述錫鉭氧化物整體的重量百分比為0.1%~20%。
[0049]步驟c中的圖形化具體采用濃度為0.5%~51%的氫氟酸作為刻蝕液并以刻蝕速率大于10nm/min的速度刻蝕而成。
[0050]d.在有源層04上沉積金屬層05，然后圖形化作為源漏電極06圖形。
[0051]具體的，步驟d中沉積金屬層05所使用的金屬為鋁、銅、鑰、鈦單質(zhì)，或由以上金屬單質(zhì)作為主體的合金材料。金屬層05為單層鋁薄膜、銅薄膜、鑰薄膜、鈦薄膜或由以上金屬單質(zhì)作為主體的合金材料膜，或者由以上單層金屬薄膜構(gòu)成的兩層以上的薄膜。金屬層05的厚度為100 nm~2000 nm。
[0052]步驟d中的圖形化具體采用硫酸、鹽酸或者鋁刻蝕液的任意一種刻蝕液以刻蝕速率小于等于10nm/min的速度進(jìn)行刻蝕而成，硫酸的濃度范圍為70%~96%，鹽酸的濃度范圍為30%~38% ;鋁刻蝕液包括硝酸、磷酸和醋酸等，其中硝酸的濃度范圍為1%~10%，磷酸的濃度范圍為65%~75%，醋酸的濃度范圍為5%~?5%。
[0053]最后，進(jìn)入步驟e。
[0054]e.在源、漏電極上沉積第二絕緣薄膜作為鈍化層07。
[0055]鈍化層07的厚度為50 nnT2000 nm。鈍化層07為氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化鐿、
聚酰亞胺、光刻膠、苯丙環(huán)丁烯或聚甲基丙烯酸甲酯單層薄膜，或者是由以上材料的任意組合構(gòu)成的兩層以上的薄膜。
[0056]本發(fā)明的制備方法基于背溝道刻蝕型結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，引入了錫鉭氧化物作為有源層04。該錫鉭氧化物有源層04能夠大大減少刻蝕源漏電極06的過(guò)程中對(duì)薄膜晶體管背溝道造成的損傷。通過(guò)本發(fā)明方法制備的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的穩(wěn)定性較現(xiàn)有技術(shù)中的薄膜晶體管的工序較為簡(jiǎn)單，降低了成本，同時(shí)又不影響器件的性能，適宜工業(yè)生產(chǎn)。[0057]通過(guò)該方法制作的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，可以用于液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)以及有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示 AMOLED (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)令頁(yè)域。
[0058]實(shí)施例3。
[0059]一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法，具體包括如下工序。
[0060]a.如圖1所示，使用帶有200 nm的SiO2緩沖層的無(wú)堿玻璃作為襯底01。使用物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition)法依次沉積Mo/Al/Mo三層金屬薄膜,厚度分別為25 nm/100 nm/25 nm。使用光刻工藝將其圖形化形成柵極金屬層。
[0061]需要說(shuō)明的是，金屬導(dǎo)電層的厚度范圍在100 nm至2000 nm范圍內(nèi)，其具體尺寸可以根據(jù)實(shí)際需要靈活設(shè)置，不限于本實(shí)施例的尺寸。金屬導(dǎo)電層的構(gòu)成材料也不限于本實(shí)施例的情況。
[0062]b.如圖2所示，在已圖形化的柵極金屬層上，使用PECVD法(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition)沉積第一絕緣膜 03,第一絕緣膜 03 由 300 nm 的 SiNx 和 30nm的SiO2疊層而成作為柵極絕緣層。需要說(shuō)明的是，第一絕緣膜03層的厚度范圍在50 nm至500 nm范圍內(nèi)其具體尺寸可以根據(jù)實(shí)際需要靈活設(shè)置，不限于本實(shí)施例的尺寸。第一絕緣膜03層的構(gòu)成材料也不限于本實(shí)施例的情況。
[0063]c.如圖3所示，使用物理氣相沉積法沉積40 nm錫鉭氧化物薄膜作為有源層04，其中錫鉭氧化物薄膜的構(gòu)成材料中Ta2O5與SnO2按照重量百分比以1%:99% %的比例配制。
[0064]再采用濃度為10%氫氟酸作為刻蝕液并以刻蝕速率12nm/min的速度對(duì)錫鉭氧化物薄膜進(jìn)行圖形化。
[0065]需要說(shuō)明的是，有源層04的厚度范圍在20 nm至200 nm范圍內(nèi)，其具體尺寸可以根據(jù)實(shí)際需要靈活設(shè)置，不限于本實(shí)施例的尺寸。有源層04的構(gòu)成材料也不限于本實(shí)施例的情況。
[0066]d.如圖4所示，使用物理氣相沉積制備Mo金屬層05，厚度為300nm。并使用14%的H202+1%的氫氧化鉀+5%的硝酸+10%的醋酸+70%的磷酸作為濕法刻蝕藥液，刻蝕Mo。使用該方法將Mo圖形化形成源漏電極06。
[0067]圖7顯示了 30nm厚度的錫鉭氧化物在鋁酸中隨時(shí)間的變化情況，圖中灰色的長(zhǎng)方形狀的小塊為錫鉭氧化物薄膜，厚度為30nm ;兩個(gè)“T”字狀的為Mo電極，厚度為300nm。從圖中可以看出，在鋁刻蝕液中，錫鉭氧化物經(jīng)過(guò)750秒的浸泡才被刻蝕掉，計(jì)算出刻蝕速率為2.4 nm/min，表明錫鉭氧化物具有良好的耐刻蝕。而300nm的Mo在250秒時(shí)就已刻完，計(jì)算出刻蝕速率為72 nm/min。
[0068]e.使用PECVD沉積厚度為300 nm的SiO2作為鈍化層07。完成金屬氧化物半導(dǎo)
體薄膜晶體管的制作。
[0069]對(duì)通過(guò)本發(fā)明的方法所制備的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的性能進(jìn)行測(cè)試，該金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的有源層04在室溫下的電子遷移率為0.59 cm2 V1 s — 1，在150攝氏度下的電子遷移率為0.84 cm2 V'1 s_\其在室溫和150攝氏度下的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖8所示。
[0070]通過(guò)該方法制作的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，可以用于液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)以及有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示 AMOLED (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)令頁(yè)域。
[0071]本發(fā)明的制備方法基于背溝道刻蝕型結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，引入了錫鉭氧化物作為有源層04。該錫鉭氧化物有源層04能夠大大減少刻蝕源漏電極06的過(guò)程中對(duì)薄膜晶體管背溝道造成的損傷。通過(guò)本發(fā)明方法制備的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的穩(wěn)定性較現(xiàn)有技術(shù)中的薄膜晶體管的工序較為簡(jiǎn)單，降低了成本，同時(shí)又不影響器件的性能，適宜工業(yè)生產(chǎn)。
[0072]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中涉及的尺寸、配比比例并不限制本發(fā)明薄膜晶體管的制備工藝，在實(shí)際制備過(guò)程中，使用者可以根據(jù)具體需要靈活調(diào)整。
[0073]實(shí)施例4。
[0074]本實(shí)施例的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，與實(shí)施例3的不同之處在于:使用物理氣相沉積法沉積40 nm錫鉭氧化物薄膜作為有源層04，其中錫鉭氧化物薄膜的構(gòu)成材料中Ta2O5與SnO2按照重量百分比以5%:95%的比例配制，在20%的氫氟酸下刻蝕，速率為25nm/min。
[0075]對(duì)通過(guò)本發(fā)明的方法所制備的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的性能進(jìn)行測(cè)試，該金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的有源層04在室溫下的電子遷移率為0.36 cm2 V1 s — 1，在150攝氏度下的電子遷移率為0.20 cm2 V'1 s_\在250攝氏度下的電子遷移率為0.31 cm2V1 s — 1，其在室溫和150攝氏度下的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖9所示。
[0076]通過(guò)該方法制作的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，可以用于液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)以及有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示 AMOLED (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)令頁(yè)域。
[0077]本發(fā)明的制備方法基于背溝道刻蝕型結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，引入了錫鉭氧化物作為有源層04。該錫鉭氧化物有源層04能夠大大減少刻蝕源漏電極06的過(guò)程中對(duì)薄膜晶體管背溝道造成的損傷。通過(guò)本發(fā)明方法制備的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的穩(wěn)定性較現(xiàn)有技術(shù)中的薄膜晶體管的工序較為簡(jiǎn)單，降低了成本，同時(shí)又不影響器件的性能，適宜工業(yè)生產(chǎn)。
[0078]實(shí)施例5。
[0079]本實(shí)施例的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，與實(shí)施例3的不同之處在于:使用物理氣相沉積法沉積40 nm錫鉭氧化物薄膜作為有源層04，其中錫鉭氧化物薄膜的構(gòu)成材料中Ta2O5與SnO2按照重量百分比以10%:90%的比例配制，在20%的氫氟酸下刻蝕，速率為20nm/mino
[0080]對(duì)通過(guò)本發(fā)明的方法所制備的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的性能進(jìn)行測(cè)試，該金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的有源層04在室溫下的電子遷移率為0.48 cm2 V1 s — 1，在150攝氏度下的電子遷移率為1.41 cm2 V'1 s_\在250攝氏度下的電子遷移率為1.22 cm2V1 s — 1，其在室溫和150攝氏度下的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖10所示。
[0081]通過(guò)該方法制作的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，可以用于液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)以及有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示 AMOLED (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)令頁(yè)域。
[0082]本發(fā)明的制備方法基于背溝道刻蝕型結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，引入了錫鉭氧化物作為有源層04。該錫鉭氧化物有源層04能夠大大減少刻蝕源漏電極06的過(guò)程中對(duì)薄膜晶體管背溝道造成的損傷。通過(guò)本發(fā)明方法制備的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的穩(wěn)定性較現(xiàn)有技術(shù)中的薄膜晶體管的工序較為簡(jiǎn)單，降低了成本，同時(shí)又不影響器件的性能，適宜工業(yè)生產(chǎn)。
[0083]實(shí)施例6。
[0084]一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，與實(shí)施例3的不同之處在于:步驟a中使用帶有50 nm的Al2O3水氧阻隔層的柔性PET薄膜作為襯底01。使用物理氣相沉積(PhysicalVapor Deposition)法沉積厚度為500 nm Cu薄膜。并使用光刻工藝將其圖形化形成柵極
金屬層。
[0085]通過(guò)該方法制作的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，可以用于液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)以及有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示 AMOLED (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)令頁(yè)域。
[0086]本發(fā)明的制備方法基于背溝道刻蝕型結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，引入了錫鉭氧化物作為有源層04。該錫鉭氧化物有源層04能夠大大減少刻蝕源漏電極06的過(guò)程中對(duì)薄膜晶體管背溝道造成的損傷。通過(guò)本發(fā)明方法制備的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的穩(wěn)定性較現(xiàn)有技術(shù)中的薄膜晶體管的工序較為簡(jiǎn)單，降低了成本，同時(shí)又不影響器件的性能，適宜工業(yè)生產(chǎn)。
[0087]施例7。
[0088]一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，與實(shí)施例3的不同之處在于:步驟a中使用帶有200 nm的Si3N4水氧阻隔層的柔性PET薄膜作為襯底01。使用物理氣相沉積(PhysicalVapor Deposition)法沉積厚度為200 nm ITO薄膜,并使用光刻工藝將其圖形化形成柵極
金屬層。
[0089]通過(guò)該方法制作的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，可以用于液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)以及有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示 AMOLED (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)令頁(yè)域。
[0090]本發(fā)明的制備方法基于背溝道刻蝕型結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，引入了錫鉭氧化物作為有源層04。該錫鉭氧化物有源層04能夠大大減少刻蝕源漏電極06的過(guò)程中對(duì)薄膜晶體管背溝道造成的損傷。通過(guò)本發(fā)明方法制備的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的穩(wěn)定性較現(xiàn)有技術(shù)中的薄膜晶體管的工序較為簡(jiǎn)單，降低了成本，同時(shí)又不影響器件的性能，適宜工業(yè)生產(chǎn)。
[0091]實(shí)施例8。
[0092]本實(shí)施例的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，與實(shí)施例3的不同之處在于:步驟d使用物理氣相沉積制備Mo/Cu疊層金屬，厚度分別為25nm/2000nm,并使用90%的硫酸作為濕法刻蝕藥液，刻蝕疊層金屬中的Mo和Cu。使用該方法具有將Mo/Cu圖形化形成金屬薄膜層，該錫鉭氧化物薄膜在90%的硫酸中的刻蝕速率為5nm/min。
[0093]通過(guò)該方法制作的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，可以用于液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)以及有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示 AMOLED (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)令頁(yè)域。
[0094]本發(fā)明的制備方法基于背溝道刻蝕型結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，引入了錫鉭氧化物作為有源層04。該錫鉭氧化物有源層04能夠大大減少刻蝕源漏電極06的過(guò)程中對(duì)薄膜晶體管背溝道造成的損傷。通過(guò)本發(fā)明方法制備的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的穩(wěn)定性較現(xiàn)有技術(shù)中的薄膜晶體管的工序較為簡(jiǎn)單，降低了成本，同時(shí)又不影響器件的性能，適宜工業(yè)生產(chǎn)。
[0095]實(shí)施例9。
[0096]本實(shí)施例的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，與實(shí)施例3的不同之處在于:步驟d使用物理氣相沉積制備Mo單層金屬，厚度為200 nm，并使用36%的鹽酸作為刻蝕液。使用該方法具有將Mo圖形化形成金屬薄膜層，該錫鉭氧化物薄膜在36%的鹽酸中的刻蝕速率為
1.2nm/min。
[0097]通過(guò)該方法制作的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，可以用于液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)以及有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示 AMOLED (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)令頁(yè)域。
[0098]本發(fā)明的制備方法基于背溝道刻蝕型結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，引入了錫鉭氧化物作為有源層04。該錫鉭氧化物有源層04能夠大大減少刻蝕源漏電極06的過(guò)程中對(duì)薄膜晶體管背溝道造成的損傷。通過(guò)本發(fā)明方法制備的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的穩(wěn)定性較現(xiàn)有技術(shù)中的薄膜晶體管的工序較為簡(jiǎn)單，降低了成本，同時(shí)又不影響器件的性能，適宜工業(yè)生產(chǎn)。
[0099]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法，其特征在于:包括如下步驟， a.在襯底上制備并圖形化金屬導(dǎo)電層作為柵極； b.在所述金屬導(dǎo)電層上沉積第一絕緣薄膜作為柵極絕緣層； c.采用不含鋅的錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料作為原料在所述柵極絕緣層上沉積不含鋅的錫鉭氧化物薄膜并圖形化形成有源層； 所述錫鉭氧化物薄膜在氫氟酸中的刻蝕速率大于10nm/min且在硫酸、鹽酸或者鋁刻蝕液中的一種或者一種以上的刻蝕液中的刻蝕速率小于等于5nm/min ； d.在所述有源層上直接沉積金屬層并以濕法刻蝕的方法直接在所述有源層上進(jìn)行圖形化作為源漏電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法，其特征在于:所述步驟c的圖形化采用氫氟酸作為刻蝕液,氫氟酸的濃度為0.5%~51%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法，其特征在于: 所述步驟d中的圖形化具體采用硫酸、鹽酸或者鋁刻蝕液的任意一種或者一種以上的刻蝕液，所述硫酸的濃度范圍為70%~96%，所述鹽酸的濃度范圍為30%~38% ;所述鋁刻蝕液包括硝酸、磷酸和醋酸；所述硝酸的濃度范圍為1%~10%，所述磷酸的濃度范圍為65%~75%，所述醋酸的濃度范圍為5%~15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法，其特征在于:所述步驟c具體采用物理氣相沉積或溶膠-凝膠法沉積錫鉭氧化物薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法，其特征在于:所述錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料中氧化鉭占所述錫鉭氧化物整體的重量百分比為0.1%~20%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法，其特征在于:所述錫鉭氧化物半導(dǎo)體材料中氧化鉭占所述錫鉭氧化物整體的重量百分比為1%~10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制備方法，其特征在于:所述有源層的厚度為20nnT200nm，所述有源層的載流子濃度小于1018cm_3。
8.一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于:采用如權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的方法制備而成。
【文檔編號(hào)】H01L29/786GK103794652SQ201410061608
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】蘭林鋒, 彭俊彪, 王磊, 林振國(guó) 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)