頂柵型薄膜晶體管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種頂柵型薄膜晶體管的制作方法，通過在氧化物半導(dǎo)體層上形成還原金屬層，并利用激光退火工藝將覆蓋有還原金屬層的氧化物半導(dǎo)體層還原成導(dǎo)體，形成源極接觸區(qū)與漏極接觸區(qū)，利用被還原成導(dǎo)體的源極接觸區(qū)與漏極接觸區(qū)與所述源極和漏極接觸，能夠大大降低源極和漏極的接觸電阻，提升頂柵型薄膜晶體管的性能，制作方法簡(jiǎn)單。
【專利說明】
頂柵型薄膜晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種頂柵型薄膜晶體管的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 平面顯示器件具有機(jī)身薄、省電、無福射等眾多優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的 平面顯示器件主要包括液晶顯示器件化iquid Crystal Display,LCD)及有機(jī)發(fā)光二極管 顯示器件（〇：rganic Light 血 itting Display, OLED)。
[0003] 在平面顯示器件中，薄膜晶體管(Thin Film Transistor,TFT)-般是用作開關(guān)元 件來控制像素的作業(yè)，或是用作驅(qū)動(dòng)元件來驅(qū)動(dòng)像素。
[0004] 氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管由于具有較高的電子遷移率，而且相比低溫多晶娃化OW Temperature Poly-Silicon,LTPS)薄膜晶體管，氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管制程簡(jiǎn)單，與非 晶娃(a-Si)薄膜晶體管制程相容性較高，具有良好的應(yīng)用發(fā)展前景，為當(dāng)前業(yè)界研究熱口。 當(dāng)前對(duì)氧化物半導(dǎo)體的研究，W銅嫁鋒氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)半導(dǎo)體 最為成熟。IGZO半導(dǎo)體是一種含有銅、嫁和鋒的非晶氧化物，載流子遷移率是非晶娃的20~ 30倍，將其應(yīng)用到平面顯示器上，可W大大提高薄膜晶體管對(duì)像素電極的充放電速率，提高 像素的響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)更快的刷新率，同時(shí)更快的響應(yīng)也大大提高了像素的行掃描速率，使 得超高分辨率成為可能。
[0005] 薄膜晶體管按照結(jié)構(gòu)不同可W分為底柵型薄膜晶體管和頂柵型薄膜晶體管，其 中，頂柵型薄膜晶體管由于源漏極金屬和柵極金屬之間不會(huì)形成寄生電容，還可W做成短 溝道，提高薄膜晶體管的開態(tài)電流，所W近年來成為行業(yè)研究的熱點(diǎn)?，F(xiàn)有的頂柵型薄膜晶 體管通常包括:基板、設(shè)于所述基板上的緩沖層、設(shè)于所述緩沖層上的氧化物半導(dǎo)體層、設(shè) 于所述氧化物半導(dǎo)體層上的柵極絕緣層、設(shè)于所述柵極絕緣層上的柵極、設(shè)于所述柵極上 的層間絕緣層、設(shè)于所述層間絕緣層上的源極與漏極，所述源極與漏極通過貫穿所述層間 絕緣層的過孔與所述氧化物半導(dǎo)體層的兩端相接觸，該源極與漏極與所述氧化物半導(dǎo)體層 直接接觸導(dǎo)致其產(chǎn)生的接觸電阻很大，嚴(yán)重影響了薄膜晶體管的性能。目前業(yè)界常用等離 子(Plasma)處理的方法在氧化物半導(dǎo)體層兩端制備低電阻接觸區(qū)，從而降低源極與漏極與 所述氧化物半導(dǎo)體層的接觸電阻，但運(yùn)種方法得到的器件穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種頂柵型薄膜晶體管的制作方法，能夠減小頂柵型薄膜 晶體管的源漏極接觸電阻，提升頂柵型薄膜晶體管的性能和穩(wěn)定性。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種頂柵型薄膜晶體管的制作方法，包括如下步 驟：
[000引步驟1、提供一基板，在所述基板上形成緩沖層，在所述緩沖層上形成氧化物半導(dǎo) 體層；
[0009]步驟2、在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成自下而上層疊設(shè)置的柵極絕緣層和柵極，所 述柵極絕緣層和柵極覆蓋所述氧化物半導(dǎo)體層的中間區(qū)域，暴露出所述氧化物半導(dǎo)體層的 兩端；
[0010] 步驟3、在所述氧化物半導(dǎo)體層暴露出的兩端上形成還原金屬層；
[0011] 步驟4、對(duì)覆蓋有還原金屬層的氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行錯(cuò)射退火，將覆蓋有還原金屬 層的氧化物半導(dǎo)體層還原成導(dǎo)體，形成位于所述氧化物半導(dǎo)體層兩端的源極接觸區(qū)和漏極 接觸區(qū)；
[0012] 步驟5、在所述柵極、源極接觸區(qū)和漏極接觸區(qū)的上方繼續(xù)形成層間絕緣層和貫穿 所述層間絕緣層的第一過孔和第二過孔，所述第一過孔和第二過孔分別暴露出源極接觸區(qū) 和漏極接觸區(qū)；
[0013] 步驟6、在所述層間絕緣層上形成源極與漏極，所述源極與漏極分別通過所述第一 過孔和第二過孔與所述源極接觸區(qū)和漏極接觸區(qū)接觸。
[0014] 所述步驟3中還原金屬層的材料為儘、或侶。
[0015] 所述步驟3中還原金屬層的厚度小于100A。
[0016] 所述步驟3中還原金屬層采用物理氣相沉積工藝制備。
[0017] 所述氧化物半導(dǎo)體層的材料為IGZ0。
[0018] 所述柵極、源極、與漏極的材料為鋼。
[0019] 所述步驟2中通過干蝕刻制程形成所述柵極絕緣層和柵極。
[0020] 在所述步驟3中，還包括在所述柵極和所述緩沖層上形成還原金屬層，所述柵極上 的還原金屬層與所述氧化物半導(dǎo)體層上的還原金屬層斷開；
[0021 ] 且在所述步驟5中，所述層間絕緣層覆蓋位于所述柵極上方的還原金屬層。
[0022] 所述步驟3中位于所述柵極、氧化物半導(dǎo)體層、及緩沖層上還原金屬層相互斷開。
[0023] 所述緩沖層、柵極絕緣層、及層間絕緣層的材料均為氧化娃與氮化娃中的一種或 多種的堆找組合。
[0024] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供的頂柵型薄膜晶體管的制作方法，通過在氧化物 半導(dǎo)體層上形成還原金屬層，并利用激光退火工藝將覆蓋有還原金屬層的氧化物半導(dǎo)體層 還原成導(dǎo)體，形成源極接觸區(qū)與漏極接觸區(qū)，利用源極接觸區(qū)與漏極接觸區(qū)與所述源極和 漏極接觸，從而降低源極和漏極的接觸電阻，提升頂柵型薄膜晶體管的性能，相比于采用等 離子處理的方法，本發(fā)明制備的頂柵型薄膜晶體管具有更低的接觸電阻和更高的穩(wěn)定性， 制作方法簡(jiǎn)單。
【附圖說明】
[0025] 為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征W及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱W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W限制。
[0026] 附圖中，
[0027] 圖1為本發(fā)明的頂柵型薄膜晶體管的制作方法的步驟1的示意圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明的頂柵型薄膜晶體管的制作方法的步驟2的示意圖；
[0029] 圖3為本發(fā)明的頂柵型薄膜晶體管的制作方法的步驟3的示意圖；
[0030] 圖4為本發(fā)明的頂柵型薄膜晶體管的制作方法的步驟4的示意圖；
[0031] 圖5為本發(fā)明的頂柵型薄膜晶體管的制作方法的步驟5的示意圖；
[0032] 圖6為本發(fā)明的頂柵型薄膜晶體管的制作方法的步驟6的示意圖；
[0033] 圖7為本發(fā)明的頂柵型薄膜晶體管的制作方法的優(yōu)選實(shí)施例的流程圖；
[0034] 圖8為本發(fā)明的頂柵型薄膜晶體管的制作方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 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，W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。
[0036] 請(qǐng)參閱圖7,本發(fā)明提供一種頂柵型薄膜晶體管的制作方法，包括如下步驟：
[0037] 步驟1、請(qǐng)參閱圖1，提供一基板1，在所述基板1上形成緩沖層2，在所述緩沖層2上 形成氧化物半導(dǎo)體層3。
[0038] 具體地，所述步驟1中首先在所述基板1形成緩沖層2,然后在所述緩沖層2上形成 一氧化物半導(dǎo)體薄膜，隨后通過一道光罩制程圖案化所述氧化物半導(dǎo)體薄膜，形成氧化物 半導(dǎo)體層3。
[0039] 進(jìn)一步地，所述基板1為透明基板，優(yōu)選玻璃基板，所述緩沖層2的材料為氧化娃 (SiOx)與氮化娃（SiOx)中的一種或多種的堆找組合，所述氧化物半導(dǎo)體層3的材料優(yōu)選 IGZO。
[0040] 步驟2、請(qǐng)參閱圖2,在所述氧化物半導(dǎo)體層3上形成自下而上層疊設(shè)置的柵極絕緣 層4和柵極5，所述柵極絕緣層4和柵極5覆蓋所述氧化物半導(dǎo)體層3的中間區(qū)域，暴露出所述 氧化物半導(dǎo)體層3的兩端。
[0041] 具體地，所述步驟2中首先在所述氧化物半導(dǎo)體層3、及緩沖層2上沉積絕緣薄膜， 然后在所述絕緣薄膜上沉積第一金屬層，接著通過干蝕刻制程將所述絕緣薄膜和第一金屬 層進(jìn)行圖案化，形成柵極絕緣層4和柵極5,通過采用干蝕刻制程可W使得該柵極絕緣層4和 柵極5邊緣處的斜坡(Taper)角較睹，使得當(dāng)在該柵極絕緣層4和柵極5上繼續(xù)沉積膜層時(shí)， 該膜層將會(huì)在柵極絕緣層4和柵極5上的邊緣處斷裂。上述柵極絕緣層4和柵極5通過同一道 光罩制程制得。
[0042] 優(yōu)選地，所柵極5的材料為鋼(Mo),所述柵極絕緣層4的材料為氧化娃與氮化娃中 的一種或多種的堆找組合。
[0043] 步驟3、請(qǐng)參閱圖3,在所述柵極5、氧化物半導(dǎo)體層3、及緩沖層2上形成還原金屬層 6,所述柵極5上的還原金屬層6與氧化物半導(dǎo)體層3上的還原金屬層6斷開。
[0044] 具體地，所述還原金屬層6的材料為具有強(qiáng)還原性的金屬，優(yōu)選材料為儘(Mn)、或 侶(Al),采用物理氣相沉積工藝制備，其厚度極薄(小于1說)或），沒有形成薄膜，不會(huì)影響透 光性，也不需要蝕刻，在柵極絕緣層4和柵極5邊緣處可自動(dòng)斷裂。
[0045] 步驟4、請(qǐng)參閱圖4,對(duì)覆蓋有還原金屬層6的氧化物半導(dǎo)體層3進(jìn)行錯(cuò)射退火 (Anneal),將覆蓋有還原金屬層6的氧化物半導(dǎo)體層3還原成導(dǎo)體，形成位于所述氧化物半 導(dǎo)體層3兩端的源極接觸區(qū)7和漏極接觸區(qū)8。
[0046] 具體地，所述步驟4中利用還原金屬層6的還原特性結(jié)合錯(cuò)射退火工藝將覆蓋有還 原金屬層6的氧化物半導(dǎo)體層3還原成導(dǎo)體，形成源極接觸區(qū)7和漏極接觸區(qū)8,能夠提升源 極接觸區(qū)7和漏極接觸區(qū)8的導(dǎo)電性能。相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用的等離子處理的方法，本發(fā) 明制備的器件具有更低的接觸電阻(小于1000 Q/sq)和更高的穩(wěn)定性。
[0047] 步驟5、請(qǐng)參閱圖5,在所述還原金屬層6、源極接觸區(qū)7和漏極接觸區(qū)8上形成層間 絕緣層9和貫穿所述層間絕緣層9的第一過孔91和第二過孔92,所述第一過孔91和第二過孔 92分別暴露出源極接觸區(qū)7和漏極接觸區(qū)8。
[0048] 具體地，所述步驟5中首先在所述還原金屬層6、源極接觸區(qū)7和漏極接觸區(qū)8上沉 積一絕緣薄膜，隨后通過一道光罩制程圖案化所述絕緣薄膜，從而形成層間絕緣層9和貫穿 所述層間絕緣層9的第一過孔91和第二過孔92。
[0049] 優(yōu)選地，所述層間絕緣層9的材料為氧化娃與氮化娃中的一種或多種的堆找組合。
[0050] 步驟6、請(qǐng)參閱圖6,在所述層間絕緣層9上形成源極10與漏極11，所述源極10與漏 極11分別通過所述第一過孔91和第二過孔92與所述源極接觸區(qū)7和漏極接觸區(qū)8接觸，完成 頂柵極薄膜晶體管的制作。
[0051] 具體地，所述步驟6中首先在層間絕緣層9上沉積一第二金屬層，隨后通過一道光 罩制程圖案化所述第二金屬層形成源極10與漏極11，相比于現(xiàn)有技術(shù)，與該源極10與漏極 11接觸的源極接觸區(qū)7和漏極接觸區(qū)8均為導(dǎo)體而不是氧化物半導(dǎo)體，從而大大減小了該源 極10與漏極11的接觸電阻。
[0052] 優(yōu)選地，所述源極10與漏極11的材料為Mo。
[0053] 可W理解的是，根據(jù)附圖8,在其他【具體實(shí)施方式】的步驟3中，還可W僅在氧化物半 導(dǎo)體暴露出的兩端上設(shè)置還原金屬層，而對(duì)應(yīng)的在步驟5中將層間絕緣層9直接設(shè)置在柵極 和/或緩沖層的上方，本發(fā)明的前述實(shí)施方式為優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明。
[0054] 綜上所述，本發(fā)明提供的頂柵型薄膜晶體管的制作方法，通過在氧化物半導(dǎo)體層 上形成還原金屬層，并利用激光退火工藝將覆蓋有還原金屬層的氧化物半導(dǎo)體層還原成導(dǎo) 體，形成源極接觸區(qū)與漏極接觸區(qū)，利用源極接觸區(qū)與漏極接觸區(qū)與所述源極和漏極接觸， 從而降低源極和漏極的接觸電阻，提升頂柵型薄膜晶體管的性能，相比于采用等離子處理 的方法，本發(fā)明制備的頂柵型薄膜晶體管具有更低的接觸電阻和更高的穩(wěn)定性，制作方法 簡(jiǎn)單。
[0055] W上所述，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可W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，而所有運(yùn)些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的 保護(hù)犯i圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種頂柵型薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1、提供一基板（1)，在所述基板（1)上形成緩沖層(2)，在所述緩沖層(2)上形成氧 化物半導(dǎo)體層(3); 步驟2、在所述氧化物半導(dǎo)體層（3)上形成自下而上層疊設(shè)置的柵極絕緣層(4)和柵極 (5) ，所述柵極絕緣層(4)和柵極(5)覆蓋所述氧化物半導(dǎo)體層(3)的中間區(qū)域，暴露出所述 氧化物半導(dǎo)體層(3)的兩端； 步驟3、在所述氧化物半導(dǎo)體層(3)暴露出的兩端上形成還原金屬層(6); 步驟4、對(duì)覆蓋有還原金屬層(6)的氧化物半導(dǎo)體層(3)進(jìn)行錯(cuò)射退火，將覆蓋有還原金 屬層(6)的氧化物半導(dǎo)體層(3)還原成導(dǎo)體，形成位于所述氧化物半導(dǎo)體層(3)兩端的源極 接觸區(qū)（7)和漏極接觸區(qū)(8); 步驟5、在所述柵極(5)、源極接觸區(qū)（7)和漏極接觸區(qū)（8)的上方繼續(xù)形成層間絕緣層 (9) 和貫穿所述層間絕緣層(9)的第一過孔(91)和第二過孔(92)，所述第一過孔(91)和第二 過孔(92)分別暴露出源極接觸區(qū)（7)和漏極接觸區(qū)(8); 步驟6、在所述層間絕緣層(9)上形成源極（10)與漏極（11)，所述源極（10)與漏極（11) 分別通過所述第一過孔(91)和第二過孔(92)與所述源極接觸區(qū)（7)和漏極接觸區(qū)(8)接觸。2. 如權(quán)利要求1所述的頂柵型薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，所述步驟3中還原 金屬層(6)的材料為儘、或侶。3. 如權(quán)利要求1所述的頂柵型薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，所述步驟3中還原 金屬層(6)的厚度小于100金。4. 如權(quán)利要求1所述的頂柵型薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，所述步驟3中還原 金屬層(6)采用物理氣相沉積工藝制備。5. 如權(quán)利要求1所述的頂柵型薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體 層(3)的材料為IGZ0。6. 如權(quán)利要求1所述的頂柵型薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，所述柵極(5)、源極 (10) 、與漏極(11)的材料為鋼。7. 如權(quán)利要求1所述的頂柵型薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，所述步驟2中通過 干蝕刻制程形成所述柵極絕緣層(4)和柵極(5)。8. 如權(quán)利要求1所述的頂柵型薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，在所述步驟3中，還 包括在所述柵極(5)和所述緩沖層(2)上形成還原金屬層(6)，所述柵極(5)上的還原金屬層 (6) 與所述氧化物半導(dǎo)體層(3)上的還原金屬層(6)斷開； 且在所述步驟5中，所述層間絕緣層(9)覆蓋位于所述柵極巧)上方的還原金屬層(6)。9. 如權(quán)利要求8所述的頂柵型薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，所述步驟3中所述 氧化物半導(dǎo)體層(3)上的還原金屬層(6)與所述緩沖層(2)上的還原金屬層(6)斷開。10. 如權(quán)利要求1所述的頂柵型薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，所述緩沖層(2)、 柵極絕緣層(4)、及層間絕緣層(9)的材料均為氧化娃與氮化娃中的一種或多種的堆找組 合。
【文檔編號(hào)】H01L21/336GK106098560SQ201610458176
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】鄧永
【申請(qǐng)人】深圳市華星光電技術(shù)有限公司