金屬氧化物薄膜晶體管制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，其步驟：選取襯底，在襯底制作柵電極；在襯底上生長一層絕緣介質(zhì)或高介電常數(shù)介質(zhì)，并覆蓋在柵電極上作為柵介質(zhì)層；在柵介質(zhì)層上生成一層第一金屬層；在第一金屬層上生成一層第二金屬層；在第一金屬層中間位置上制備溝道區(qū)，在第二金屬層中間位置上制備鈍化區(qū)；在常壓和室溫下對溝道區(qū)和鈍化區(qū)的金屬進(jìn)行陽極氧化處理；制作源區(qū)和漏區(qū)，形成包含源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)的有源區(qū)；源區(qū)和漏區(qū)由未經(jīng)過陽極氧化處理的第一金屬層和第二金屬層的雙層金屬組成；在有源區(qū)上淀積一層氮化硅層，制作電極的兩個(gè)接觸孔；法淀積一層金屬鋁膜，然后光刻和刻蝕制成兩個(gè)金屬接觸電極。本發(fā)明可以廣泛在薄膜晶體管領(lǐng)域中應(yīng)用。
【專利說明】金屬氧化物薄膜晶體管制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種晶體管制備方法，特別是關(guān)于一種金屬氧化物薄膜晶體管制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]薄膜晶體管一直是平板顯示開關(guān)控制元件或周邊驅(qū)動(dòng)電路的集成元件。此外,薄膜晶體管還被廣泛研究用于傳感器，存儲(chǔ)器，處理器等領(lǐng)域。目前被產(chǎn)業(yè)界廣泛采用的薄膜晶體管主要是傳統(tǒng)的硅基薄膜晶體管，如非晶硅薄膜晶體管和多晶硅薄膜晶體管。但是，隨著顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，這些硅基薄膜晶體管開始無法滿足人們對平板顯示技術(shù)越來越高的要求。在非晶硅薄膜晶體管中，主要存在遷移率低和性能易退化等缺點(diǎn)，在OLED像素驅(qū)動(dòng)以及LCD和OLED周邊驅(qū)動(dòng)電路集成等方面的應(yīng)用上受到了很大的限制。而多晶硅薄膜晶體管的工藝溫度較高，制作成本高，器件性能的均勻性較差，因此不太適合大尺寸平板顯示應(yīng)用。因此為了平板顯示技術(shù)的發(fā)展，金屬氧化物薄膜晶體管就是近幾年被廣泛研究的一種新型薄膜晶體管技術(shù)。
[0003]金屬氧化物薄膜晶體管具有低的工藝溫度，低的工藝成本，高的載流子遷移率以及均勻且穩(wěn)定的器件性能，不但匯集了非晶硅和多晶硅薄膜晶體管兩者的優(yōu)點(diǎn)，還具有可見光透過率高等優(yōu)勢，非常有希望應(yīng)用于下一代大尺寸、高分辨率、高幀頻透明顯示中。金屬氧化物薄膜晶體管采用的溝道層材料主要有氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2O3)、氧化銦鎵鋅(GIZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鋅錫(TIZO)、氧化錫(SnO2),氧化亞錫(SnO)、氧化亞銅(Cu2O)等。
[0004]在底柵薄膜晶體管制作工藝中，鈍化層通常是在溝道層和源漏形成之后淀積的一層不可缺少的，使溝道與大氣隔絕的保護(hù)層，但鈍化層的生長條件通常會(huì)影響器件的電學(xué)特性，如常用的等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積(PECVD)長S12鈍化層過程中，背溝道通常會(huì)遭受到等離子體的轟擊，引入氫離子等，使得溝道層變得導(dǎo)電，閾值往負(fù)漂，器件特性退化，漏電增加等。這些有害的影響，使得鈍化層的生長條件苛刻而難以把握。因此，如何生長鈍化層成為薄膜晶體管制作中一項(xiàng)需要突破的技術(shù)難點(diǎn)。另一方面，溝道層是低載流子濃度的高阻層，而源漏部分為了減小寄生電阻，需要另加一層低阻的金屬層工藝，增加了制備工藝的復(fù)雜度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，該方法能使溝道背面免受等離子體轟擊，避免背溝道造成損傷引起器件特性退化。
[0006]另一目的是，該方法工藝簡單、節(jié)省了生產(chǎn)成本。
[0007]另一目的是，在陽極氧化雙層金屬中，底部金屬由于受到上層金屬的保護(hù)而不與溶液直接接觸，因此，一些不耐酸不耐堿的金屬及其氧化物也可能在上層金屬的保護(hù)下實(shí)現(xiàn)陽極氧化。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，其包括以下步驟:1)選取襯底，在襯底上生長一層金屬薄膜或者透明導(dǎo)電薄膜，然后在該金屬薄膜或透明導(dǎo)電薄膜上采用光刻和刻蝕在襯底中心位置處形成柵電極；2)在襯底上生長一層絕緣介質(zhì)或高介電常數(shù)介質(zhì)，并覆蓋在柵電極上作為柵介質(zhì)層；3)在柵介質(zhì)層上生成一層10?100納米厚第一金屬層，該生長方法采用直流磁控濺射的方法，使用金屬或者合金革G，純度彡99.99%,派射氣壓為0.3?2.5Pa之間,氣體為純気氣；4)在第一金屬層上生成一層50?300納米厚第二金屬層，該生長方法也采用直流磁控濺射的方法，使用金屬或者合金祀，純度彡99.99%,派射氣壓為0.3?2.5Pa之間,氣體為純気氣；5)在第一金屬層中間位置上制備溝道區(qū)，在第二金屬層中間位置上制備鈍化區(qū)，鈍化區(qū)位于溝道區(qū)的上部；然后在常壓和室溫下對溝道區(qū)和鈍化區(qū)的金屬進(jìn)行陽極氧化處理，陽極氧化使第一金屬層為半導(dǎo)體金屬氧化層，而使第二金屬層成為絕緣介質(zhì)的金屬氧化物層；半導(dǎo)體金屬氧化物層為薄膜晶體管的溝道層，而絕緣介質(zhì)的金屬氧化物層成為溝道層的鈍化層；6)制作源區(qū)和漏區(qū)，形成包含源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)的有源區(qū)；源區(qū)及漏區(qū)位于溝道區(qū)兩側(cè)，并與溝道區(qū)相連，源區(qū)和漏區(qū)由未經(jīng)過陽極氧化處理的第一金屬層和第二金屬層的雙層金屬組成；7)在有源區(qū)上采用等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積或磁控濺射方法淀積一層氮化硅層，該氮化硅層覆蓋柵介質(zhì)層，然后在氮化硅層上位于源區(qū)一側(cè)和漏區(qū)一側(cè)都采用光刻和刻蝕，形成電極的兩個(gè)接觸孔；8)在整個(gè)器件上表面上采用磁控濺射方法淀積一層金屬鋁膜，然后光刻和刻蝕制成薄膜晶體管電極的兩個(gè)金屬接觸電極，兩個(gè)金屬接觸電極將薄膜晶體管的各電極引出，完成金屬氧化物薄膜晶體管制備。
[0009]所述步驟5)中，所述溝道區(qū)和鈍化區(qū)的制備方法如下:在所述第二金屬層上采用等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積方法生長一層50納米厚的氮化硅薄膜作為介質(zhì)保護(hù)層，并在所述介質(zhì)保護(hù)層上涂覆光刻膠，對所述介質(zhì)保護(hù)層進(jìn)行光刻和刻蝕，在所述第二金屬層中間位置上露出所述鈍化區(qū)，該鈍化區(qū)對應(yīng)的所述第一金屬層上的區(qū)域即為所述溝道區(qū)。
[0010]所述步驟5)中，所述溝道區(qū)和鈍化區(qū)的制備方法如下:在所述第二金屬層上采用等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積方法生長一層50納米厚的氮化硅薄膜作為介質(zhì)保護(hù)層，并在所述介質(zhì)保護(hù)層上涂覆光刻膠，然后對該光刻膠進(jìn)行圖形化曝光和顯影，在所述介質(zhì)保護(hù)層上開窗口，但不刻蝕所述介質(zhì)保護(hù)層，該窗口區(qū)域?qū)?yīng)晶體管的溝道區(qū)和鈍化區(qū)。
[0011]所述步驟6)中，所述源區(qū)和漏區(qū)的制作方法為:去除所述光刻膠，對所述介質(zhì)保護(hù)層和其下的所述第一金屬層、第二金屬層進(jìn)行光刻和刻蝕，形成所述源區(qū)和漏區(qū)。
[0012]所述步驟5)中，所述溝道區(qū)和鈍化區(qū)的制備方法如下:在所述第二金屬層上涂覆光刻膠，然后對所述光刻膠進(jìn)行曝光顯影，使所述第二金屬層上的鈍化區(qū)露出，該鈍化區(qū)對應(yīng)的所述第一金屬層上的區(qū)域即為溝道區(qū)，其余部分被光刻膠層覆蓋保護(hù)。
[0013]所述步驟5)中，所述源區(qū)和漏區(qū)的制作方法為:去除所述光刻膠層，對所述第一金屬層和第二金屬層進(jìn)行光刻和刻蝕，形成所述源區(qū)和漏區(qū)。
[0014]所述步驟I)中，所述襯底采用耐高溫的玻璃襯底或非耐高溫的柔性塑料襯底。
[0015]所述步驟I)中，所述金屬薄膜采用磁控濺射或熱蒸發(fā)方法生成，所述透明導(dǎo)電薄膜由磁控濺射方法生成。
[0016]所述步驟2)中，所述襯底上生長一層絕緣介質(zhì)的方法如下:采用等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積方法在所述襯底上生長一層絕緣介質(zhì)；在所述襯底上生長一層高介電常數(shù)介質(zhì)的方法如下:采用磁控濺射或陽極氧化的方法在所述襯底上生長一層高介電常數(shù)介質(zhì)。
[0017]所述步驟4)中，對所述溝道區(qū)和鈍化區(qū)的金屬進(jìn)行陽極氧化處理方法為:采用先恒流模式氧化后恒壓模式的氧化方法，即恒流時(shí)電流密度在0.01?10mA/cm2之間，當(dāng)電壓上升到預(yù)定值I?500V時(shí)轉(zhuǎn)為恒壓模式，在恒壓模式下保持一小時(shí)左右，此時(shí)電流下降到小于0.0lmA/cm2,陽極氧化過程完成。
[0018]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明由于采用對第一金屬層和第二金屬層進(jìn)行陽極氧化處理，使得第一金屬層成為半導(dǎo)體的金屬氧化層，而第二金屬層成為絕緣介質(zhì)的金屬氧化物層。半導(dǎo)體金屬氧化物層為溝道層，而絕緣介質(zhì)的金屬氧化物層成為溝道層的鈍化層。采用此處理方法，避免了溝道區(qū)表面遭受等離子體的轟擊。2、本發(fā)明由于薄膜晶體管的源區(qū)、漏區(qū)是由未進(jìn)行陽極氧化處理的第一金屬層和第二層金屬層的雙層金屬形成，不需另加源漏金屬層工藝步驟，因此簡化了晶體管的制備工藝。3、本發(fā)明由于陽極氧化只需在常壓、室溫環(huán)境下進(jìn)行，操作簡單，實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡易，通過陽極氧化，不僅形成了溝道層和鈍化層，同時(shí)也保證了源區(qū)、漏區(qū)為低阻的金屬，簡化了器件的工藝，節(jié)省了生產(chǎn)成本。同時(shí)，在陽極氧化雙層金屬中，底部金屬由于受到上層金屬的保護(hù)而不與溶液直接接觸。因此，一些不耐酸不耐堿的金屬及其氧化物也可能在上層金屬的保護(hù)下實(shí)現(xiàn)陽極氧化。本發(fā)明可以廣泛在薄膜晶體管領(lǐng)域中應(yīng)用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1.1是本發(fā)明實(shí)施例一中制作柵電極示意圖；
[0020]圖1.2是本發(fā)明實(shí)施例一中制作柵介質(zhì)層示意圖；
[0021]圖1.3是本發(fā)明實(shí)施例一中制作第一金屬層示意圖；
[0022]圖1.4是本發(fā)明實(shí)施例一中制作第二金屬層示意圖；
[0023]圖1.5是本發(fā)明實(shí)施例一中制作介質(zhì)保護(hù)層示意圖；
[0024]圖1.6是本發(fā)明實(shí)施例一中制作溝道區(qū)示意圖；
[0025]圖1.7是本發(fā)明實(shí)施例一中對介質(zhì)保護(hù)層、第一金屬層、第二金屬層進(jìn)行光刻和刻蝕，形成包含源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)的有源區(qū)以及位于溝道區(qū)之上的鈍化區(qū)的示意圖；
[0026]圖1.8是本發(fā)明實(shí)施例一中制作鈍化層和接觸孔示意圖；
[0027]圖1.9是本發(fā)明實(shí)施例一中制成的金屬氧化物薄膜晶體管剖面示意圖；
[0028]圖2.1是本發(fā)明實(shí)施例二中制作柵電極示意圖；
[0029]圖2.2是本發(fā)明實(shí)施例二中制作柵介質(zhì)層示意圖；
[0030]圖2.3是本發(fā)明實(shí)施例二中制作第一金屬層示意圖；
[0031]圖2.4是本發(fā)明實(shí)施例二中制作第二金屬層示意圖；
[0032]圖2.5是本發(fā)明實(shí)施例二中制作介質(zhì)保護(hù)層示意圖；
[0033]圖2.6是本發(fā)明實(shí)施例二中制作溝道區(qū)示意圖；
[0034]圖2.7是本發(fā)明實(shí)施例二中對介質(zhì)保護(hù)層、第一金屬層、第二金屬層進(jìn)行光刻和刻蝕，形成包含源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)的有源區(qū)以及位于溝道區(qū)之上的鈍化區(qū)的示意圖；
[0035]圖2.8是本發(fā)明實(shí)施例二中制作鈍化層和接觸孔示意圖；
[0036]圖2.9是本發(fā)明實(shí)施例二中制成的金屬氧化物薄膜晶體管剖面示意圖；
[0037]圖3.1是本發(fā)明實(shí)施例三中制作柵電極示意圖；
[0038]圖3.2是本發(fā)明實(shí)施例三中制作柵介質(zhì)層示意圖；
[0039]圖3.3是本發(fā)明實(shí)施例三中制作第一金屬層示意圖；
[0040]圖3.4是本發(fā)明實(shí)施例三中制作第二金屬層示意圖；
[0041]圖3.5是本發(fā)明實(shí)施例三中制作溝道區(qū)示意圖；
[0042]圖3.6是本發(fā)明實(shí)施例三中制作包含源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)的有源區(qū)以及位于溝道區(qū)之上的鈍化區(qū)示意圖；
[0043]圖3.7是本發(fā)明實(shí)施例三中制作鈍化層和接觸孔示意圖；
[0044]圖3.8是本發(fā)明實(shí)施例三中制成的金屬氧化物薄膜晶體管剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0046]實(shí)施例一:
[0047]如圖1.1?圖1.9所示，本發(fā)明提供一種金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，該方法利用陽極氧化雙層金屬同時(shí)形成溝道層及鈍化層。其具體包括以下步驟:
[0048]I)如圖1.1所示，選取襯底1，在襯底I上生長一層鉻、鑰、鈦、鉿、鉭或鋁等金屬薄膜或者透明導(dǎo)電薄膜，然后在該金屬薄膜或透明導(dǎo)電薄膜上采用光刻和刻蝕在襯底I中心位置處形成柵電極2;其中，
[0049]金屬薄膜或者透明導(dǎo)電薄膜的厚度為100?300納米；金屬薄膜采用磁控濺射或熱蒸發(fā)方法生成，透明導(dǎo)電薄膜例如氧化銦錫(ITO)等，由磁控濺射方法生成。
[0050]2)如圖1.2所示，在襯底I上生長一層絕緣介質(zhì)或高介電常數(shù)(high-k)介質(zhì)，并覆蓋在柵電極2上作為柵介質(zhì)層3 ;其中，
[0051]在襯底I上生長一層絕緣介質(zhì)的方法如下:采用等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積(PECVD)方法在襯底I上生長一層100?300納米厚的絕緣介質(zhì)，該絕緣介質(zhì)為氮化硅或氧化硅等；
[0052]在襯底I上生長一層高介電常數(shù)介質(zhì)的方法如下:采用磁控濺射或陽極氧化的方法在襯底I上生長一層100?300納米厚的高介電常數(shù)介質(zhì)，該高介電常數(shù)介質(zhì)為氧化鉿、氧化鉭、氧化鋁或由氧化鉿、氧化鉭、氧化鋁及其他氧化物等構(gòu)成的疊層等，即該高介電常數(shù)介質(zhì)可以是單層、雙層或多層材料組成。
[0053]3)如圖1.3所示，在柵介質(zhì)層3上生成一層10?100納米厚第一金屬層4，該生長方法可以采用直流磁控濺射的方法，使用金屬或者合金靶，純度> 99.99%，濺射氣壓為0.3?2.5Pa之間，氣體為純氬氣；其中，
[0054]第一金屬層4為金屬材料，可以是單質(zhì)材料也可以是合金材料，單質(zhì)材料例如銦(In)、鋅(Zn)、錫(Sn)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、.(Mo)、鎢(W)等，合金材料例如銦錫、鋅鈦、鋅錫、銦鋅錫等。
[0055]4)如圖1.4所不,在第一金屬層4上生成一層50?300納米厚第二金屬層5,該生長方法也采用直流磁控濺射的方法，使用金屬或者合金靶，純度> 99.99%，濺射氣壓為0.3?2.5Pa之間，氣體為純氬氣；其中，
[0056]第二金屬層5為金屬材料，例如鋁(Al)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉿(Hf)、鋯(Zr)等。
[0057]5)如圖1.5和圖1.6所示，在第一金屬層4中間位置上制備溝道區(qū)6，在第二金屬層5中間位置上制備鈍化區(qū)7，鈍化區(qū)7位于溝道區(qū)6的上部。然后在常壓和室溫下對溝道區(qū)6和鈍化區(qū)7的金屬進(jìn)行陽極氧化處理，陽極氧化使第一金屬層4成為半導(dǎo)體金屬氧化層，而使第二金屬層5成為絕緣介質(zhì)的金屬氧化物層；半導(dǎo)體金屬氧化物層為本發(fā)明薄膜晶體管的溝道層，而絕緣介質(zhì)的金屬氧化物層成為溝道層的鈍化層；其中，
[0058]溝道區(qū)6和鈍化區(qū)7的制備方法如下:在第二金屬層5上采用等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積方法生長一層50納米厚的氮化硅薄膜作為介質(zhì)保護(hù)層51，并在介質(zhì)保護(hù)層51上涂覆光刻膠61，對介質(zhì)保護(hù)層51進(jìn)行光刻和刻蝕，在第二金屬層5中間位置上露出鈍化區(qū)7，該鈍化區(qū)7對應(yīng)的第一金屬層4上的區(qū)域即為溝道區(qū)6，需對第一金屬層4的溝道區(qū)6和第二金屬層5的鈍化區(qū)7進(jìn)行陽極氧化處理，使金屬氧化成氧化物；其余部分被介質(zhì)保護(hù)層51覆蓋保護(hù)；
[0059]對溝道區(qū)6和鈍化區(qū)7的金屬進(jìn)行陽極氧化處理方法為:采用先恒流模式氧化后恒壓模式的氧化方法，即恒流時(shí)電流密度在0.01?lOmA/cm2之間，當(dāng)電壓上升到預(yù)定值I?500V時(shí)轉(zhuǎn)為恒壓模式，在恒壓模式下保持一小時(shí)左右，此時(shí)電流下降到小于0.0lmA/cm2,陽極氧化過程完成；
[0060]金屬氧化物半導(dǎo)體層可以為氧化銦(In2O3)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2)、氧化亞錫(SnO)、氧化亞銅(Cu2O)、氧化鎳(N1)、氧化鈦(T12)、氧化鑰(MoO3)、氧化鶴(WO3),也可以為前述材料的二元或多元組合，例如氧化銦錫(InO2: Sn，簡稱ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅錫(TZO)、氧化銦鋅錫(TIZO)等；絕緣介質(zhì)的金屬氧化物層可以為氧化鋁(Al2O3)，氧化鈦(T12)、氧化鉭(Ta2O5)氧化鉿(HfO2)氧化錯(cuò)(ZrO2)等；
[0061]由于本發(fā)明采用的陽極氧化處理是在常壓和室溫下進(jìn)行，是一種操作簡單、低成本的低溫工藝，適用于大批量生產(chǎn)。而且陽極氧化過程中涉及的變量主要是氧化電壓和氧化電流，因此，提高了制作的可控性和可重復(fù)性。
[0062]6)如圖1.7所示，制作源區(qū)8和漏區(qū)9，形成包含源區(qū)8、漏區(qū)9和溝道區(qū)6的有源區(qū)；源區(qū)8及漏區(qū)9位于溝道區(qū)6兩側(cè)，并與溝道區(qū)6相連，源區(qū)8和漏區(qū)9由未經(jīng)過陽極氧化處理的第一金屬層4和第二金屬層5的雙層金屬組成；其中，
[0063]源區(qū)8和漏區(qū)9的制作方法為:去除光刻膠61，對介質(zhì)保護(hù)層51和其下的第一金屬層4、第二金屬層5進(jìn)行光刻和刻蝕，形成包含源區(qū)8、漏區(qū)9和溝道區(qū)6的有源區(qū)。
[0064]7)如圖1.8所示，在有源區(qū)上采用等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積或磁控濺射方法淀積一層氮化硅層10，該氮化硅層10覆蓋柵介質(zhì)層3，然后在氮化硅層10上位于源區(qū)8—側(cè)和漏區(qū)9 一側(cè)都采用光刻和刻蝕，形成電極的兩個(gè)接觸孔11、12 ;其中，氮化硅層10的厚度為100?300納米。
[0065]8)如圖1.9所示，在整個(gè)器件上表面上采用磁控濺射方法淀積一層金屬鋁膜，然后光刻和刻蝕制成薄膜晶體管電極的兩個(gè)金屬接觸電極11、12，金屬接觸電極11、12將薄膜晶體管的各電極引出，完成金屬氧化物薄膜晶體管制備；其中，金屬鋁膜的厚度為100?300納米。
[0066]上述步驟I)中，襯底I可以采用耐高溫的襯底或非耐高溫的柔性襯底，耐高溫的襯底例如玻璃襯底,非耐高溫的柔性襯底例如塑料襯底。
[0067]實(shí)施例二:
[0068]如圖2.1?2.9所示，本實(shí)施例中公開的金屬氧化物薄膜晶體管制作方法與實(shí)施例一中公開的方法類似，其不同之處如下:
[0069]步驟5)中，溝道區(qū)6和鈍化區(qū)7的制備方法如下:在第二金屬層5上采用等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積方法生長一層50納米厚的氮化硅薄膜作為介質(zhì)保護(hù)層51，并在介質(zhì)保護(hù)層51上涂覆光刻膠61，然后對光刻膠61進(jìn)行圖形化曝光和顯影，在介質(zhì)保護(hù)層51上開窗口，但不刻蝕介質(zhì)保護(hù)層51，該窗口區(qū)域?qū)?yīng)晶體管的溝道區(qū)6和鈍化區(qū)7。
[0070]實(shí)施例三:
[0071]如圖3.1?圖3.8所示，本實(shí)施例中公開的金屬氧化物薄膜晶體管制作方法與實(shí)施例一中公開的方法類似，其不同之處如下:
[0072]步驟5)中，如圖3.5所示，溝道區(qū)6和鈍化區(qū)7的制備方法如下:在第二金屬層5上涂覆光刻膠61，然后對光刻膠61進(jìn)行曝光顯影，使第二金屬層5上的鈍化區(qū)7露出，鈍化區(qū)7對應(yīng)的第一金屬層4上的區(qū)域即為溝道區(qū)6，其余部分被光刻膠層覆蓋保護(hù)。
[0073]步驟6)中，如圖3.6所示，源區(qū)8和漏區(qū)9的制作方法為:去除光刻膠層61，對第一金屬層4和第二金屬層5進(jìn)行光刻和刻蝕，形成包含源區(qū)8、漏區(qū)9和溝道區(qū)6的有源區(qū)。
[0074]上述各實(shí)施例中，本發(fā)明通過對溝道區(qū)6和鈍化區(qū)7進(jìn)行陽極氧化處理，使溝道區(qū)6和鈍化區(qū)7變?yōu)榻饘傺趸?。薄膜晶體管的源區(qū)8、漏區(qū)9是由未陽極氧化處理的金屬薄膜形成，不需另加源漏金屬層工藝步驟，因此簡化了薄膜晶體管的制備工藝。
[0075]上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，各部件的連接和結(jié)構(gòu)都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個(gè)別部件的連接和結(jié)構(gòu)進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，其包括以下步驟: . 1)選取襯底，在襯底上生長一層金屬薄膜或者透明導(dǎo)電薄膜，然后在該金屬薄膜或透明導(dǎo)電薄膜上采用光刻和刻蝕在襯底中心位置處形成柵電極； . 2)在襯底上生長一層絕緣介質(zhì)或高介電常數(shù)介質(zhì)，并覆蓋在柵電極上作為柵介質(zhì)層；. 3)在柵介質(zhì)層上生成一層10?100納米厚第一金屬層，該生長方法采用直流磁控濺射的方法，使用金屬或者合金靶，純度彡99.99%，濺射氣壓為0.3?2.5Pa之間，氣體為純氬氣;. 4)在第一金屬層上生成一層50?300納米厚第二金屬層，該生長方法也采用直流磁控濺射的方法，使用金屬或者合金靶，純度彡99.99%，濺射氣壓為0.3?2.5Pa之間，氣體為純氬氣； . 5)在第一金屬層中間位置上制備溝道區(qū)，在第二金屬層中間位置上制備鈍化區(qū)，鈍化區(qū)位于溝道區(qū)的上部；然后在常壓和室溫下對溝道區(qū)和鈍化區(qū)的金屬進(jìn)行陽極氧化處理，陽極氧化使第一金屬層為半導(dǎo)體金屬氧化層，而使第二金屬層成為絕緣介質(zhì)的金屬氧化物層；半導(dǎo)體金屬氧化物層為薄膜晶體管的溝道層，而絕緣介質(zhì)的金屬氧化物層成為溝道層的鈍化層； . 6)制作源區(qū)和漏區(qū)，形成包含源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)的有源區(qū)；源區(qū)及漏區(qū)位于溝道區(qū)兩側(cè)，并與溝道區(qū)相連，源區(qū)和漏區(qū)由未經(jīng)過陽極氧化處理的第一金屬層和第二金屬層的雙層金屬組成； .7)在有源區(qū)上采用等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積或磁控濺射方法淀積一層氮化硅層，該氮化硅層覆蓋柵介質(zhì)層，然后在氮化硅層上位于源區(qū)一側(cè)和漏區(qū)一側(cè)都采用光刻和刻蝕，形成電極的兩個(gè)接觸孔； 8)在整個(gè)器件上表面上采用磁控濺射方法淀積一層金屬鋁膜，然后光刻和刻蝕制成薄膜晶體管電極的兩個(gè)金屬接觸電極，兩個(gè)金屬接觸電極將薄膜晶體管的各電極引出，完成金屬氧化物薄膜晶體管制備。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，其特征在于:所述步驟5)中，所述溝道區(qū)和鈍化區(qū)的制備方法如下:在所述第二金屬層上采用等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積方法生長一層50納米厚的氮化硅薄膜作為介質(zhì)保護(hù)層，并在所述介質(zhì)保護(hù)層上涂覆光刻膠，對所述介質(zhì)保護(hù)層進(jìn)行光刻和刻蝕，在所述第二金屬層中間位置上露出所述鈍化區(qū)，該鈍化區(qū)對應(yīng)的所述第一金屬層上的區(qū)域即為所述溝道區(qū)。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，其特征在于:所述步驟5)中，所述溝道區(qū)和鈍化區(qū)的制備方法如下:在所述第二金屬層上采用等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積方法生長一層50納米厚的氮化硅薄膜作為介質(zhì)保護(hù)層，并在所述介質(zhì)保護(hù)層上涂覆光刻膠，然后對該光刻膠進(jìn)行圖形化曝光和顯影，在所述介質(zhì)保護(hù)層上開窗口，但不刻蝕所述介質(zhì)保護(hù)層，該窗口區(qū)域?qū)?yīng)晶體管的溝道區(qū)和鈍化區(qū)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，其特征在于:所述步驟6)中，所述源區(qū)和漏區(qū)的制作方法為:去除所述光刻膠，對所述介質(zhì)保護(hù)層和其下的所述第一金屬層、第二金屬層進(jìn)行光刻和刻蝕，形成所述源區(qū)和漏區(qū)。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，其特征在于:所述步驟5)中，所述溝道區(qū)和鈍化區(qū)的制備方法如下:在所述第二金屬層上涂覆光刻膠，然后對所述光刻膠進(jìn)行曝光顯影，使所述第二金屬層上的鈍化區(qū)露出，該鈍化區(qū)對應(yīng)的所述第一金屬層上的區(qū)域即為溝道區(qū)，其余部分被光刻膠層覆蓋保護(hù)。
6.如權(quán)利要求5所述的金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，其特征在于:所述步驟5)中，所述源區(qū)和漏區(qū)的制作方法為:去除所述光刻膠層，對所述第一金屬層和第二金屬層進(jìn)行光刻和刻蝕，形成所述源區(qū)和漏區(qū)。
7.如權(quán)利要求1或2或3或5或6所述的金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，其特征在于:所述步驟I)中，所述襯底采用耐高溫的玻璃襯底或非耐高溫的柔性塑料襯底。
8.如權(quán)利要求1或2或3或5或6所述的金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，其特征在于:所述步驟I)中，所述金屬薄膜采用磁控濺射或熱蒸發(fā)方法生成，所述透明導(dǎo)電薄膜由磁控濺射方法生成。
9.如權(quán)利要求1或2或3或5或6所述的金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，其特征在于:所述步驟2)中，所述襯底上生長一層絕緣介質(zhì)的方法如下:采用等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積方法在所述襯底上生長一層絕緣介質(zhì)； 在所述襯底上生長一層高介電常數(shù)介質(zhì)的方法如下:采用磁控濺射或陽極氧化的方法在所述襯底上生長一層高介電常數(shù)介質(zhì)。
10.如權(quán)利要求1或2或3或5或6所述的金屬氧化物薄膜晶體管制備方法，其特征在于:所述步驟4)中，對所述溝道區(qū)和鈍化區(qū)的金屬進(jìn)行陽極氧化處理方法為:采用先恒流模式氧化后恒壓模式的氧化方法，即恒流時(shí)電流密度在0.01?10mA/cm2之間，當(dāng)電壓上升到預(yù)定值I?500V時(shí)轉(zhuǎn)為恒壓模式，在恒壓模式下保持一小時(shí)左右，此時(shí)電流下降到小于.0.0lmA/cm2,陽極氧化過程完成。
【文檔編號(hào)】H01L21/336GK104299915SQ201410562680
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】張盛東, 邵陽, 肖祥, 賀鑫 申請人:北京大學(xué)深圳研究生院