本發(fā)明涉及顯示器件制程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法及其結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

平面顯示裝置具有機(jī)身薄、省電、無輻射等眾多優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛地應(yīng)用?，F(xiàn)有的平面顯示裝置主要包括液晶顯示器(liquidcrystaldisplay，lcd)及有機(jī)發(fā)光二極管顯示器(organiclightemittingdisplay，oled)。

薄膜晶體管(thinfilmtransistor，tft)是平面顯示裝置的重要組成部分。薄膜晶體管可形成在玻璃基板或塑料基板上，通常作為開關(guān)部件和驅(qū)動(dòng)部件用在諸如lcd、oled等顯示面板上。

采用金屬氧化物作為溝道層材料的薄膜晶體管技術(shù)是目前面板領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。以銦鎵鋅氧化物(indiumgalliumzincoxide，igzo)作為溝道層材料是當(dāng)今金屬氧化物薄膜晶體管的一種主流技術(shù)，采用該技術(shù)可以使lcd顯示面板的功耗接近oled顯示面板的功耗，但成本更低，lcd顯示面板的厚度也只比oled顯示面板的厚度只高出25％，且分辨率可以達(dá)到1920×1080p的全高清程度，甚至4k×2k的超高清程度。

現(xiàn)行的金屬氧化物薄膜晶體管一般采用物理氣相沉積(physicalvapordeposition，pvd)工藝制備igzo作為溝道層。由于單純的igzo與柵極絕緣層的界面存在缺陷態(tài)，igzo溝道中存在非化學(xué)計(jì)量比的缺陷，包括氧空位、鋅(zn)填隙子等，這些缺陷作為失主提供了溝道中的自由電子，導(dǎo)致溝道層存在較高的載流子濃度，會(huì)引發(fā)薄膜晶體管出現(xiàn)閾值電壓漂移、亞閾值擺幅惡化、和偏壓不穩(wěn)定等現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，能夠減少金屬氧化物溝道層內(nèi)的氧空位數(shù)量，降低金屬氧化物溝道層內(nèi)以及金屬氧化物溝道層與柵極絕緣層界面處的陷阱密度，改善薄膜晶體管的電性。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種金屬氧化物薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其金屬氧化物溝道層內(nèi)的氧空位數(shù)量較少，金屬氧化物溝道層內(nèi)以及金屬氧化物溝道層與柵極絕緣層界面處的陷阱密度較低，電性較好。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明首先提供一種金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，包括向金屬氧化物溝道層摻雜氮元素的步驟。

可選的，所述向金屬氧化物溝道層摻雜氮元素的步驟在制備金屬氧化物溝道層之后進(jìn)行，采用對(duì)金屬氧化物溝道層進(jìn)行離子注入或等離子體摻雜的方式摻雜氮元素。

所述金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法包括：

提供襯底基板，在所述襯底基板上沉積第一金屬層，對(duì)第一金屬層進(jìn)行刻蝕，形成柵極；

在所述襯底基板與柵極上沉積、覆蓋柵極絕緣層；

在所述柵極絕緣層上制備一層金屬氧化物薄膜作為金屬氧化物溝道層；

對(duì)金屬氧化物溝道層進(jìn)行離子注入或等離子體摻雜，以向所述金屬氧化物溝道層摻雜氮元素；

在摻雜了氮元素的金屬氧化物溝道層上沉積第二金屬層，對(duì)第二金屬層進(jìn)行刻蝕，形成源極、與漏極；

在源極、漏極、及摻雜了氮元素的金屬氧化物溝道層上沉積、覆蓋鈍化層。

可選的，所述向金屬氧化物溝道層摻雜氮元素的步驟與制備金屬氧化物溝道層同時(shí)進(jìn)行，采用向金屬氧化物溝道層通入氮?dú)獾姆绞綋诫s氮元素。

所述金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，包括：

提供襯底基板，在所述襯底基板上沉積第一金屬層，對(duì)第一金屬層進(jìn)行刻蝕，形成柵極；

在所述襯底基板與柵極上沉積、覆蓋柵極絕緣層；

在所述柵極絕緣層上制備一層金屬氧化物薄膜作為金屬氧化物溝道層，在制備金屬氧化物薄膜的同時(shí)通入氮?dú)?，以向所述金屬氧化物溝道層摻雜氮元素；

在摻雜了氮元素的金屬氧化物溝道層上沉積第二金屬層，對(duì)第二金屬層進(jìn)行刻蝕，形成源極、與漏極；

在源極、漏極、及摻雜了氮元素的金屬氧化物溝道層上沉積、覆蓋鈍化層。

通過磁控濺射工藝制備金屬氧化物薄膜作為金屬氧化物溝道層；通過化學(xué)氣相沉積工藝沉積柵極絕緣層及鈍化層。

所述金屬氧化物薄膜的材料為銦鎵鋅氧化物；所述第一金屬層與第二金屬層的材料均為鉬、鋁、銅中的一種或至少兩種的層疊；所述柵極絕緣層與鈍化層的材料均為氧化硅。

本發(fā)明還提供一種金屬氧化物薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，包括金屬氧化物溝道層，且所述金屬氧化物溝道層內(nèi)摻雜有氮元素。

所述金屬氧化物薄膜晶體管結(jié)構(gòu)還包括襯底基板、柵極、柵極絕緣層、源極、漏極、及鈍化層；

所述柵極設(shè)在襯底基板上，所述柵極絕緣層覆蓋襯底基板與柵極，所述金屬氧化物溝道層設(shè)在柵極絕緣層上，所述源極與漏極設(shè)在摻雜有氮元素的金屬氧化物溝道層上，所述鈍化層覆蓋源極、漏極、及摻雜有氮元素的金屬氧化物溝道層。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的一種金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，通過向金屬氧化物溝道層摻雜氮元素，能夠減少金屬氧化物溝道層內(nèi)的氧空位數(shù)量，降低金屬氧化物溝道層內(nèi)以及金屬氧化物溝道層與柵極絕緣層界面處的陷阱密度，改善薄膜晶體管的電性。本發(fā)明提供的一種金屬氧化物薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其金屬氧化物溝道層摻雜有氮元素，使得金屬氧化物溝道層內(nèi)的氧空位數(shù)量較少，金屬氧化物溝道層內(nèi)以及金屬氧化物溝道層與柵極絕緣層界面處的陷阱密度較低，從而使得薄膜晶體管的電性較好。

附圖說明

為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對(duì)本發(fā)明加以限制。

附圖中，

圖1為本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第一實(shí)施例的流程圖；

圖2為本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第一實(shí)施例中步驟s1的示意圖；

圖3為本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第一實(shí)施例中步驟s2的示意圖；

圖4為本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第一實(shí)施例中步驟s3的示意圖；

圖5為本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第一實(shí)施例中步驟s4的示意圖；

圖6為本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第一實(shí)施例中步驟s5的示意圖；

圖7為本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第一實(shí)施例中步驟s6的示意圖暨本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖8為本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第二實(shí)施例的流程圖；

圖9為本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第二實(shí)施例中步驟s1’的示意圖；

圖10為本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第二實(shí)施例中步驟s2’的示意圖；

圖11為本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第二實(shí)施例中步驟s3’的示意圖；

圖12為本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第二實(shí)施例中步驟s4’的示意圖；

圖13為本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第二實(shí)施例中步驟s5’的示意圖。

具體實(shí)施方式

為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及其效果，以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及其附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供一種金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法。圖1所示為本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第一實(shí)施例，包括如下步驟：

步驟s1、如圖2所示，提供襯底基板1，在所述襯底基板1上沉積第一金屬層，對(duì)第一金屬層進(jìn)行刻蝕，形成柵極2。

具體地，所述襯底基板1為玻璃基板；所述第一金屬層的材料為鉬(mo)、鋁(al)、銅(cu)中的一種或至少兩種的層疊。

步驟s2、如圖3所示，在所述襯底基板1與柵極2上沉積、覆蓋柵極絕緣層3。

具體地，所述柵極絕緣層3的材料優(yōu)選氧化硅(siox)；該步驟s2通過化學(xué)氣相沉積(chemicalvapordeposition，cvd)工藝沉積柵極絕緣層3。

步驟s3、如圖4所示，在所述柵極絕緣層3上制備一層金屬氧化物薄膜作為金屬氧化物溝道層4。

具體地，所述金屬氧化物薄膜的材料優(yōu)選igzo；該步驟s3優(yōu)選磁控濺射工藝制備金屬氧化物薄膜作為金屬氧化物溝道層4。

步驟s4、如圖5所示，對(duì)金屬氧化物溝道層4進(jìn)行離子注入或等離子體摻雜，以向所述金屬氧化物溝道層4摻雜氮元素。

步驟s5、如圖6所示，在摻雜了氮元素的金屬氧化物溝道層4上沉積第二金屬層，對(duì)第二金屬層進(jìn)行刻蝕，形成源極51、與漏極52。

具體地，所述第二金屬層的材料亦為mo、al、cu中的一種或至少兩種的層疊。

步驟s6、如圖7所示，在源極51、漏極52、及摻雜了氮元素的金屬氧化物溝道層4上沉積、覆蓋鈍化層6。

具體地，所述鈍化層6的材料優(yōu)選siox；該步驟s6通過cvd工藝沉積鈍化層6。

上述金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第一實(shí)施例，在制備金屬氧化物溝道層4之后，采用對(duì)金屬氧化物溝道層4進(jìn)行離子注入或等離子體摻雜的方式摻雜氮元素，能夠減少金屬氧化物溝道層4內(nèi)的氧空位數(shù)量，降低金屬氧化物溝道層4內(nèi)以及金屬氧化物溝道層4與柵極絕緣層3界面處的陷阱密度，進(jìn)而減少薄膜晶體管出現(xiàn)閾值電壓漂移、亞閾值擺幅惡化、和偏壓不穩(wěn)定等現(xiàn)象，改善薄膜晶體管的電性。

該第一實(shí)施例僅是以制備背溝道刻蝕型的具有底柵的金屬氧化物薄膜晶體管為例，也可將對(duì)金屬氧化物溝道層進(jìn)行離子注入或等離子體摻雜來摻雜氮元素的這一步驟應(yīng)用于制備刻蝕阻擋型、共面型、頂柵型等類型的金屬氧化物薄膜晶體管，達(dá)到改善薄膜晶體管電性的目的。

圖8所示為本發(fā)明的一種金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第二實(shí)施例，包括如下步驟：

步驟s1’、如圖9所示，提供襯底基板1，在所述襯底基板1上沉積第一金屬層，對(duì)第一金屬層進(jìn)行刻蝕，形成柵極2。

具體地，所述襯底基板1為玻璃基板；所述第一金屬層的材料為mo、al、cu中的一種或至少兩種的層疊。

步驟s2’、如圖10所示，在所述襯底基板1與柵極2上沉積、覆蓋柵極絕緣層3。

具體地，所述柵極絕緣層3的材料優(yōu)選siox；該步驟s2’通過cvd工藝沉積柵極絕緣層3。

步驟s3’、如圖11所示，在所述柵極絕緣層3上制備一層金屬氧化物薄膜作為金屬氧化物溝道層4，在制備金屬氧化物薄膜的同時(shí)通入氮?dú)?n2)，以向所述金屬氧化物溝道層4摻雜氮元素。

具體地，所述金屬氧化物薄膜的材料優(yōu)選igzo；該步驟s3’優(yōu)選磁控濺射工藝制備金屬氧化物薄膜作為金屬氧化物溝道層4。

步驟s4’、如圖12所示，在摻雜了氮元素的金屬氧化物溝道層4上沉積第二金屬層，對(duì)第二金屬層進(jìn)行刻蝕，形成源極51、與漏極52。

具體地，所述第二金屬層的材料亦為mo、al、cu中的一種或至少兩種的層疊。

步驟s5’、如圖13所示，在源極51、漏極52、及摻雜了氮元素的金屬氧化物溝道層4上沉積、覆蓋鈍化層6。

具體地，所述鈍化層6的材料優(yōu)選siox；該步驟s5’通過cvd工藝沉積鈍化層6。

上述金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法的第二實(shí)施例，在制備金屬氧化物溝道層4的同時(shí)，采用向金屬氧化物溝道層4通入氮?dú)獾姆绞綋诫s氮元素，能夠減少金屬氧化物溝道層4內(nèi)的氧空位數(shù)量，降低金屬氧化物溝道層4內(nèi)以及金屬氧化物溝道層4與柵極絕緣層3界面處的陷阱密度，進(jìn)而減少薄膜晶體管出現(xiàn)閾值電壓漂移、亞閾值擺幅惡化、和偏壓不穩(wěn)定等現(xiàn)象，改善薄膜晶體管的電性。

該第二實(shí)施例僅是以制備背溝道刻蝕型的具有底柵的金屬氧化物薄膜晶體管為例，也可將向金屬氧化物溝道層通入氮?dú)鈦頁诫s氮元素的這一步驟應(yīng)用于制備刻蝕阻擋型、共面型、頂柵型等類型的金屬氧化物薄膜晶體管，達(dá)到改善薄膜晶體管電性的目的。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種金屬氧化物薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，以背溝道刻蝕型的具有底柵的金屬氧化物薄膜晶體管為例，如圖7所示，包括襯底基板1、柵極2、柵極絕緣層3、金屬氧化物溝道層4、源極51、漏極52、及鈍化層6，且所述金屬氧化物溝道層4內(nèi)摻雜有氮元素。由于所述金屬氧化物溝道層4摻雜有氮元素，使得金屬氧化物溝道層4內(nèi)的氧空位數(shù)量較少，金屬氧化物溝道層4內(nèi)以及金屬氧化物溝道層4與柵極絕緣層3界面處的陷阱密度較低，從而使得薄膜晶體管的電性較好。

具體地，所述柵極2設(shè)在襯底基板1上，所述柵極絕緣層3覆蓋襯底基板1與柵極2，所述金屬氧化物溝道層4設(shè)在柵極絕緣層3上，所述源極51與漏極52設(shè)在摻雜有氮元素的金屬氧化物溝道層4上，所述鈍化層6覆蓋源極51、漏極52、及摻雜有氮元素的金屬氧化物溝道層4。

當(dāng)然，也可將金屬氧化物溝道層摻雜有氮元素這一特征應(yīng)用在刻蝕阻擋型、共面型、頂柵型等類型的金屬氧化物薄膜晶體管，達(dá)到改善薄膜晶體管電性的目的。

綜上所述，本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，通過向金屬氧化物溝道層摻雜氮元素，能夠減少金屬氧化物溝道層內(nèi)的氧空位數(shù)量，降低金屬氧化物溝道層內(nèi)以及金屬氧化物溝道層與柵極絕緣層界面處的陷阱密度，改善薄膜晶體管的電性。本發(fā)明的金屬氧化物薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其金屬氧化物溝道層摻雜有氮元素，使得金屬氧化物溝道層內(nèi)的氧空位數(shù)量較少，金屬氧化物溝道層內(nèi)以及金屬氧化物溝道層與柵極絕緣層界面處的陷阱密度較低，從而使得薄膜晶體管的電性較好。

以上所述，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明后附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。