雙柵電極氧化物薄膜晶體管及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙柵電極氧化物薄膜晶體管及其制造方法，該薄膜晶體管包括基板；形成于基板上方的底柵電極；形成于底柵電極上方的第一柵極絕緣層；形成于第一柵極絕緣層上方的半導(dǎo)體層；形成于半導(dǎo)體層上方的第二柵極絕緣層；形成于第二柵極絕緣層上方的頂柵電極；雙柵電極氧化物薄膜晶體管還包括數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)線與底柵電極或者數(shù)據(jù)線與頂柵電極處于同一金屬層。上述薄膜晶體管的制備方法中，將數(shù)據(jù)線與底柵(或頂柵)電極共用同一金屬層，且一次光刻實(shí)現(xiàn)圖形化處理，從而減少光罩?jǐn)?shù)量的使用，降低生產(chǎn)成本。另外，由于最終制得薄膜晶體管為雙柵電極結(jié)構(gòu)，能夠增強(qiáng)薄膜晶體管的穩(wěn)定性、提高其響應(yīng)速度。
【專利說明】
雙柵電極氧化物薄膜晶體管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種雙柵電極氧化物薄膜晶體管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化物半導(dǎo)體的載流子迀移率是非晶硅的20-30倍，可以大大提高TFT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，使得超高分辨率在TFT-LCD中成為可能。因此，氧化物薄膜晶體管技術(shù)正逐漸成為下一代顯示技術(shù)的有力競爭者。但是該技術(shù)應(yīng)用于顯示面板量產(chǎn)時(shí)存在一重要的制約因素一一其穩(wěn)定性不夠，故具有更高穩(wěn)定性的雙柵電極結(jié)構(gòu)被廣泛關(guān)注。
[0003]雙柵電極薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)一般是將有源層夾在兩層?xùn)烹姌O介質(zhì)中間，與只設(shè)有單柵電極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管相比，雙柵電極薄膜晶體管不僅具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)更具有相對(duì)復(fù)雜的制備工藝，因此其成本也相對(duì)較高。由此可見，針對(duì)傳統(tǒng)雙柵電極薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)及制備方法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化具有重大的研究意義和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種雙柵電極氧化物薄膜晶體管及其制備方法，通過對(duì)雙柵電極氧化物薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)及其制備方法進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，來提高薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、提升薄膜晶體管性能、優(yōu)化工藝流程、降低生產(chǎn)成本。
[0005]本發(fā)明包括兩個(gè)方面，第一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種雙柵電極氧化物薄膜晶體管，包括:
[0006]基板;形成于所述基板上方的底柵電極；形成于所述底柵電極上方的第一柵極絕緣層;形成于所述第一柵極絕緣層上方的半導(dǎo)體層;形成于所述半導(dǎo)體成上方的第二柵極絕緣層;形成于所述第二柵極絕緣層上方的頂柵電極;所述雙柵電極氧化物薄膜晶體管還包括數(shù)據(jù)線，所述數(shù)據(jù)線與所述底柵電極或者所述數(shù)據(jù)線與所述頂柵電極處于同一金屬層。
[0007]【數(shù)據(jù)線-底柵】可選地，所述數(shù)據(jù)線形成于所述基板上方，且所述數(shù)據(jù)線與所述底柵電極處于同一金屬層。
[0008]【數(shù)據(jù)線-頂柵】可選地，所述數(shù)據(jù)線形成于所述第二柵極絕緣層上方，且所述數(shù)據(jù)線與所述頂柵電極處于同一金屬層。
[0009]【源漏極】進(jìn)一步地，所述雙柵電極氧化物薄膜晶體管還包括分別形成于所述半導(dǎo)體層兩側(cè)的源極和漏極，所述源極和所述漏極是通過對(duì)所述半導(dǎo)體層進(jìn)行等離子處理得到的。
[0010]【互聯(lián)層+接觸孔】進(jìn)一步地，所述雙柵電極氧化物薄膜晶體管還包括形成于所述頂柵電極上方的互聯(lián)層，且所述互聯(lián)層中形成有若干接觸孔，各所述接觸孔的位置分別對(duì)應(yīng)于所述數(shù)據(jù)線、所述源極、所述漏極，且各所述接觸孔分別使所述數(shù)據(jù)線上表面部分暴露、所述源極上表面部分暴露、所述漏極上表面部分暴露。
[0011]【ΙΤ0】進(jìn)一步地，所述雙柵電極氧化物薄膜晶體管還包括形成于所述互聯(lián)層上方、所述接觸孔中的ITO膜層，所述ITO膜層用于實(shí)現(xiàn)所述數(shù)據(jù)線與所述源極的互聯(lián)，和/或用于實(shí)現(xiàn)所述漏極與所述ITO膜層的互聯(lián)。
[0012]【具體】進(jìn)一步地，所述ITO膜層包括第一ITO膜層和第二 ITO膜層，所述第一 ITO膜層將所述數(shù)據(jù)線與所述源極互聯(lián)，所述第二 ITO膜層與所述漏極互聯(lián)。
[0013]【圖形化】進(jìn)一步地，所述底柵電極為圖形化的底柵電極。
[0014]進(jìn)一步地，所述頂柵電極為圖形化的頂柵電極。
[0015]進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體層為圖形化的半導(dǎo)體層。
[0016]進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)線為圖形化的數(shù)據(jù)線。
[0017]進(jìn)一步地，所述第二ITO膜層為圖形化的第二 ITO膜層。
[0018]【材料】進(jìn)一步地，所述第一柵極絕緣層選用S1x或氧化鋁薄膜。
[0019]進(jìn)一步地，所述第二柵極絕緣層選用S1x或氧化鋁薄膜。
[0020]進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體層選用非晶IGZO薄膜。
[0021 ]進(jìn)一步地，所述互聯(lián)層為S1x薄膜、SiNx薄膜中的一種或兩種的組合。
[0022]第二個(gè)方面，本發(fā)明提供一種上述雙柵電極氧化物薄膜晶體管的制備方法，包括以下步驟:
[0023]準(zhǔn)備一基板；
[0024]在所述基板上形成底柵電極；
[0025]在所述底柵電極上方形成第一柵極絕緣層；
[0026]在所述第一柵極絕緣層上方形成半導(dǎo)體層；
[0027]在所述半導(dǎo)體層上方形成第二柵極絕緣層；
[0028]在所述第二柵極絕緣層上方形成頂柵電極；
[0029]其中，所述雙柵電極氧化物薄膜晶體管中還包括數(shù)據(jù)線，所述數(shù)據(jù)線與所述底柵電極或所述數(shù)據(jù)線與所述頂柵電極處于同一金屬層。
[0030]【底柵電極-具體】進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制備方法中，在所述基板上形成底柵電極是在所述基板上形成第一金屬層，對(duì)所述第一金屬層進(jìn)行圖形化處理，得到圖形化的底柵電極。
[0031]【數(shù)據(jù)線-底柵】進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制備方法中，在所述基板上形成底柵電極步驟是在所述基板上形成第一金屬層，對(duì)所述第一金屬層進(jìn)行一次圖形化處理，同時(shí)得到圖形化的數(shù)據(jù)線和圖形化的底柵電極，使所述數(shù)據(jù)線與所述底柵電極處于同一金屬層且均位于所述基板上。
[0032]優(yōu)選地，在本發(fā)明所述的制備方法中，對(duì)所述第一金屬層進(jìn)行圖形化處理是采用一次光刻工藝進(jìn)行圖形化處理。
[0033]【半導(dǎo)體層-具體】進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制備方法中，在所述第一柵極絕緣層上方形成半導(dǎo)體層后，對(duì)所述半導(dǎo)體層進(jìn)行圖形化處理，得到圖形化的半導(dǎo)體層，所述圖形化的半導(dǎo)體層同時(shí)也對(duì)應(yīng)于所述底柵電極上方。
[0034]優(yōu)選地，在本發(fā)明所述的制備方法中，對(duì)所述半導(dǎo)體層進(jìn)行圖形化處理是采用光刻工藝進(jìn)行圖形化處理。
[0035]【頂柵電極-具體】進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制備方法中，在所述第二柵極絕緣層上方形成頂柵電極是在所述第二柵極絕緣層上方形成第二金屬層，對(duì)所述第二金屬層進(jìn)行圖形化處理，形成圖形化的頂柵電極。
[0036]更進(jìn)一步地，對(duì)所述第二金屬層進(jìn)行圖形化處理是在所述第二金屬層上涂布光阻，再依次進(jìn)行曝光和顯影步驟，形成頂柵電極圖形。
[0037]【數(shù)據(jù)線-頂柵】進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制備方法中，在所述第二柵極絕緣層上方形成頂柵電極的同時(shí)也在所述第二柵極絕緣層上方形成所述數(shù)據(jù)線，且所述數(shù)據(jù)線與所述頂柵電極處于同一金屬層。
[0038]更進(jìn)一步地，在所述第二柵極絕緣層上方形成頂柵電極的同時(shí)也在所述第二柵極絕緣層上方形成所述數(shù)據(jù)線是在所述第二柵極絕緣層上形成第二金屬層，對(duì)所述第二金屬層進(jìn)行一次圖形化處理，同時(shí)得到圖形化的數(shù)據(jù)線和圖形化的頂柵電極。
[0039]更進(jìn)一步地，對(duì)所述第二金屬層進(jìn)行圖形化處理是在所述第二金屬層上涂布光阻，再依次進(jìn)行曝光和顯影步驟，形成數(shù)據(jù)線圖形和頂柵電極圖形。
[0040]進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制備方法中，形成所述數(shù)據(jù)線圖形和所述頂柵電極圖形后，將未被所述光阻保護(hù)的所述第二金屬層、未被所述光阻保護(hù)的所述第二柵極絕緣層去掉，再除去所述光阻。
[0041]優(yōu)選地，采用干法刻蝕或濕法刻蝕將被所述光阻保護(hù)的所述第二金屬層、未被所述光阻保護(hù)的所述第二柵極絕緣層去掉。
[0042]可選地，通過剝離的方法或者利用氧氣進(jìn)行等離子轟擊的方法將所述光阻除去。
[0043]【源漏極】進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制備方法中，還包括以下步驟:以所述圖形化的頂柵電極為保護(hù)層，對(duì)所述半導(dǎo)體層進(jìn)行等離子處理，使處于所述圖形化的頂柵電極保護(hù)范圍之外的所述半導(dǎo)體層分別形成源極和漏極。
[0044]【源漏極-具體】進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制備方法中，所述等離子處理采用H2或Ar0
[0045]【互聯(lián)層+接觸孔】進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制備方法中，還包括以下步驟:在所述頂柵電極上方形成互聯(lián)層，對(duì)所述互聯(lián)層進(jìn)行圖形化處理，在所述互聯(lián)層中形成若干接觸孔，各所述接觸孔的位置分別對(duì)應(yīng)于所述數(shù)據(jù)線、所述源極、所述漏極，且各所述接觸孔分別使所述數(shù)據(jù)線上表面部分暴露、所述源極上表面部分暴露、所述漏極上表面部分暴露。
[0046]【ΙΤ0】進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制備方法中，還包括以下步驟:在所述互聯(lián)層、所述接觸孔中形成ITO膜層，對(duì)所述ITO膜層進(jìn)行圖形化處理，使所述ITO膜層將所述數(shù)據(jù)線與所述源極互聯(lián)，和/或使所述ITO膜層與所述漏極互聯(lián)。
[0047]【具體】進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制備方法中，對(duì)所述ITO膜層進(jìn)行圖形化處理是采用光刻工藝使所述ITO膜層形成第一 ITO膜層和第二 ITO膜層，所述第一 ITO膜層將所述數(shù)據(jù)線與所述源極互聯(lián)，所述第二 ITO膜層與所述漏極互聯(lián)。
[0048]【材料】進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制備方法中，所述第一柵極絕緣層選用S1x薄膜。
[0049]進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制備方法中，所述第二柵極絕緣層選用S1x薄膜。
[0050]進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制備方法中，所述半導(dǎo)體層選用非晶IGZO薄膜。
[0051]進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制備方法中，所述互聯(lián)層為S1x薄膜、SiNx薄膜中的一種或兩種的組合。
[0052]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0053]一方面，在本發(fā)明的制備方法中，數(shù)據(jù)線與底柵(或者頂柵)電極選用同一金屬層，且二者通過一次光刻工藝進(jìn)行圖形化處理即可得到，因此能夠簡化雙柵電極氧化物薄膜晶體管制備工藝的步驟、減少對(duì)光罩?jǐn)?shù)量的使用。另外，在使數(shù)據(jù)線與源極互聯(lián)、像素電極與漏極互聯(lián)的步驟中，也僅沉積了一層ITO膜層，并通過一次光刻工藝進(jìn)行圖形化處理，即可實(shí)現(xiàn)上述膜層結(jié)構(gòu)之間的連接，同樣也起到簡化制備工藝步驟、減少光罩?jǐn)?shù)量的使用。減少光罩?jǐn)?shù)量，一方面能夠降低生產(chǎn)成本，另一方面也簡化了制備方法的步驟，有助于提高生產(chǎn)效率。最后，本發(fā)明中通過光刻工藝對(duì)相應(yīng)膜層結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖形化處理時(shí)，所采用的光罩為普通光罩，而非半色調(diào)光罩，由于采用半色調(diào)光罩的成本以及工藝過程要比普通光罩復(fù)雜得多，故本發(fā)明中采用普通光罩的技術(shù)方案能夠更有效地降低生產(chǎn)成本及工藝復(fù)雜程度。
[0054]另一方面，通過本發(fā)明制備方法所得到氧化物薄膜晶體管為雙柵電極結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中的底柵電極與頂柵電極具有相反電場，能夠減少非晶IGZO薄膜內(nèi)部缺陷向溝道擴(kuò)散，進(jìn)而增強(qiáng)采用非晶IGZO薄膜作為半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的電性穩(wěn)定性。此外，在本發(fā)明的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)中，源極、漏極與柵極之間重疊部分較少，可減少薄膜晶體管的本征電容，進(jìn)而減少RC時(shí)延、提高薄膜晶體管的響應(yīng)速度。
【附圖說明】
[0055]圖1是實(shí)施例一雙柵電極氧化物薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0056]圖2A至圖21是實(shí)施例一雙柵電極氧化物薄膜晶體管制備方法的工藝流程。
[0057]圖3是實(shí)施例二雙柵電極氧化物薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0058]圖4A至圖41是實(shí)施例二雙柵電極氧化物薄膜晶體管制備方法的工藝流程。
【具體實(shí)施方式】
[0059]實(shí)施例一
[0060]本實(shí)施例提供一種雙柵電極氧化物薄膜晶體管，如圖1所示，包括以下結(jié)構(gòu):
[0061]位于底部的基板I;
[0062]形成于基板I上方且處于同一層的圖形化的數(shù)據(jù)線2和圖形化的底柵電極31，其中數(shù)據(jù)線2位于基板I上方的左側(cè)區(qū)域內(nèi)，底柵電極31位于基板I上方的右側(cè)區(qū)域內(nèi)；
[0063]形成于圖形化的數(shù)據(jù)線2、圖形化的底柵電極31、基板I上方的第一柵極絕緣層41，該第一柵極絕緣層41選用S1x薄膜作為底柵電極31的絕緣層；
[0064]形成于第一柵極絕緣層41上方且同時(shí)也對(duì)應(yīng)設(shè)于底柵電極31上方的圖形化的半導(dǎo)體層5，該半導(dǎo)體層選用非晶IGZO薄膜；
[0065]分別形成于半導(dǎo)體層5左側(cè)的源極61和形成于半導(dǎo)體層5右側(cè)的漏極62，該源極61和漏極62均是通過對(duì)半導(dǎo)體層5進(jìn)行等離子處理后形成的，由于對(duì)半導(dǎo)體層進(jìn)行等離子處理能夠提高半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率，因此形成了源極61和漏極62;
[0066]形成于半導(dǎo)體層5上方的第二柵極絕緣層42，該第二柵極絕緣層選用S1x薄膜；
[0067]形成于第二柵極絕緣層42上方的圖形化的頂柵電極32;
[0068]形成于第一柵極絕緣層41、源極61、漏極62、頂柵電極32的上方的互聯(lián)層7，該互聯(lián)層7中形成有使數(shù)據(jù)線2上表面部分暴露的第一接觸孔81、使源極61上表面部分暴露的第二接觸孔82、使漏極62上表面部分暴露的第三接觸孔83，其中第一接觸孔81也同時(shí)形成于第一柵極絕緣層41中，以使數(shù)據(jù)線2上表面部分暴露；
[0069]形成于互聯(lián)層7上方以及第一接觸孔81、第二接觸孔82、第三接觸孔83中的ITO膜層，該ITO膜層經(jīng)過圖形化處理后，形成第一 ITO膜層91和第二 ITO膜層92，且該第二 ITO膜層92為像素電極;其中第一 ITO膜層91用于將數(shù)據(jù)線2與源極61互聯(lián)，第二 ITO膜層92與漏極62互聯(lián)。
[0070]在本實(shí)施例的雙柵電極氧化物薄膜晶體管中，底柵電極與頂柵電極具有相反電場，能夠減少非晶IGZO薄膜內(nèi)部缺陷向溝道擴(kuò)散，進(jìn)而增強(qiáng)采用非晶IGZO薄膜作為半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的穩(wěn)定性。此外，在本實(shí)施例的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)中，源極、漏極與柵極之間重疊部分較少，可減少薄膜晶體管的本征電容，進(jìn)而減少RC時(shí)延、提高薄膜晶體管的響應(yīng)速度。
[0071]本實(shí)施例還提供一種上述雙柵電極氧化物薄膜晶體管的制備方法，包括以下步驟:
[0072]如圖2A所示，準(zhǔn)備一基板I，基于物理氣相沉積方法在基板I上沉積第一金屬層，通過一次光刻工藝對(duì)第一金屬層進(jìn)行圖形化處理，同時(shí)構(gòu)建形成圖形化的數(shù)據(jù)線2和底柵電極31。
[0073]在本實(shí)施例中，光刻工藝是指如下工藝流程:在待進(jìn)行圖形化處理的膜層上涂布光阻，并依次進(jìn)行曝光、顯影、刻蝕、去光阻，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)膜層的圖形化處理。其中，曝光所采用的光罩為普通光罩即可，而無需采用成本相對(duì)更高的半色調(diào)光罩。
[0074]如圖2B所示，基于化學(xué)氣相沉積方法在圖形化的數(shù)據(jù)線2、圖形化的底柵電極31、基板I的上方沉積第一柵極絕緣層41，該第一柵極絕緣層選用S1x薄膜作為底柵電極的絕緣層。
[0075]如圖2C所示，基于物理氣相沉積方法在第一柵極絕緣層41上方沉積非晶IGZO薄膜作為半導(dǎo)體層5，然后通過光刻工藝對(duì)半導(dǎo)體層5進(jìn)行圖形化處理，形成圖形化的半導(dǎo)體層5，該圖形化的半導(dǎo)體層5同時(shí)也對(duì)應(yīng)于底柵電極31上方；
[0076]如圖2D所示，基于化學(xué)氣相沉積方法在圖形化的半導(dǎo)體層5、第一柵極絕緣層41上沉積第二柵極絕緣層42，該第二柵極絕緣層選用S1x薄膜。
[0077]如圖2E所示，基于物理氣相沉積方法在第二柵極絕緣層42上沉積形成第二金屬層，對(duì)第二金屬層進(jìn)行圖形化處理，具體為:在第二金屬層上涂布光阻(圖未示)，再依次進(jìn)行曝光和顯影步驟，形成頂柵電極32的圖形;如圖2F所示，然后通過干法刻蝕或濕法刻蝕將未被光阻保護(hù)的第二金屬層以及未被光阻保護(hù)的第二柵極絕緣層42去掉;接著，通過剝離的方法或者利用氧氣進(jìn)行等離子轟擊的方法將光阻除去。由此，得到圖形化的頂柵電極32，同時(shí)也去掉了第二柵極絕緣層42的多余部分。
[0078]如圖2G所示，以頂柵電極32為保護(hù)層，對(duì)于處于頂柵電極32的保護(hù)范圍之外的圖形化的半導(dǎo)體層5進(jìn)行H2SAr等離子處理，使暴露在頂柵電極保護(hù)范圍之外的半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率提高，從而形成源極61和漏極62。
[0079]如圖2H所示，基于化學(xué)氣相沉積方法在第一柵極絕緣層41、源極61、漏極62、頂柵電極32的上方沉積形成互聯(lián)層7，該互聯(lián)層選用S1x薄膜;通過光刻工藝對(duì)互聯(lián)層7進(jìn)行處理，使互聯(lián)層7中形成第一接觸孔81、第二接觸孔82和第三接觸孔83，其中第一接觸孔81連通至數(shù)據(jù)線2，使數(shù)據(jù)線2上表面部分暴露，第二接觸孔82連通至源極61，使源極61上表面部分暴露，第三接觸孔83連通至漏極62，使漏極62上表面部分暴露。
[0080]另外，在本實(shí)施例中，互聯(lián)層還可以選用SiNx薄膜、S1x與SiNx組合形成的薄膜。當(dāng)互聯(lián)層選用SiNx薄膜時(shí)，則無需進(jìn)行上述“以頂柵電極32為保護(hù)層，對(duì)于處于頂柵電極32的保護(hù)范圍之外的圖形化的半導(dǎo)體層5進(jìn)行H2SAr等離子處理，使暴露在頂柵電極保護(hù)范圍之外的半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率提高，從而形成源極61和漏極62”的步驟。
[0081]如圖21所示，在互聯(lián)層7上方以及第一接觸孔81、第二接觸孔82、第三接觸孔83中沉積ITO膜層，通過一次光刻工藝對(duì)ITO膜層進(jìn)行圖形化處理，形成第一 ITO膜層91和第二ITO膜層92，第二ITO膜層作為像素電極。其中，第一ITO膜層91用于將數(shù)據(jù)線2與源極61互聯(lián)，第二 ITO膜層92與漏極62互聯(lián)。
[0082]在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)線與底柵電極選用同一金屬層，且二者通過一次光刻工藝進(jìn)行圖形化處理即可得到，因此能夠簡化雙柵電極氧化物薄膜晶體管制備工藝的步驟、減少對(duì)光罩?jǐn)?shù)量的使用。另外，在使數(shù)據(jù)線與源極互聯(lián)、像素電極與漏極互聯(lián)的步驟中，也僅沉積了一層ITO膜層，并通過一次光刻工藝進(jìn)行圖形化處理，即可實(shí)現(xiàn)上述膜層結(jié)構(gòu)之間的連接，同樣也起到簡化制備工藝步驟、減少光罩?jǐn)?shù)量的使用。減少光罩?jǐn)?shù)量，一方面能夠降低生產(chǎn)成本，另一方面也簡化了制備方法的步驟，有助于提高生產(chǎn)效率。最后，本實(shí)施例中通過光刻工藝對(duì)相應(yīng)膜層結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖形化處理時(shí)，所采用的光罩為普通光罩，而非半色調(diào)光罩，由于采用半色調(diào)光罩的成本以及工藝過程要比普通光罩復(fù)雜得多，故本實(shí)施例中采用普通光罩的技術(shù)方案能夠更有效地降低生產(chǎn)成本及工藝復(fù)雜程度。
[0083]實(shí)施例二
[0084]本實(shí)施例提供一種雙柵電極氧化物薄膜晶體管，如圖3所示，包括以下結(jié)構(gòu):
[0085]位于底部的基板I;
[0086]形成于基板I上方的圖形化的底柵電極31，該底柵電極31位于基板I上方的右側(cè)區(qū)域內(nèi)；
[0087]形成于基板1、圖形化的底柵電極31上方的第一柵極絕緣層41，該第一柵極絕緣層41選用S1x薄膜作為底柵電極31的絕緣層；
[0088]形成于第一柵極絕緣層41上方且同時(shí)也對(duì)應(yīng)設(shè)于底柵電極31上方的圖形化的半導(dǎo)體層5，該半導(dǎo)體層選用非晶IGZO薄膜；
[0089 ]分別形成于所述半導(dǎo)體層左側(cè)的源極61和右側(cè)的漏極6 2，該源極61和漏極62均是通過對(duì)半導(dǎo)體層進(jìn)行等離子處理后形成的，由于對(duì)半導(dǎo)體層進(jìn)行等離子處理能夠提高半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率，因此形成了源極和漏極；
[0090]形成于半導(dǎo)體層5、第一柵極絕緣層41上方的第二柵極絕緣層42，該第二柵極絕緣層選用S1x薄膜;可以理解的是，在本實(shí)施例中，第二柵極絕緣層包括兩個(gè)部分，第一部分是形成于半導(dǎo)體層5上方且位于基板I上方右側(cè)區(qū)域的第二柵極絕緣層，第二部分是形成于第一柵極絕緣層41且位于基板I上方左側(cè)區(qū)域的第二柵極絕緣層，二者雖然都是第二柵極絕緣層，但所處區(qū)域并不相同，在各第二柵極絕緣層上方設(shè)置的膜層結(jié)構(gòu)也不相同；
[0091]形成于第二柵極絕緣層42上方且處于同一層的圖形化的頂柵電極32和圖形化的數(shù)據(jù)線2，其中頂柵電極32處于基板I上方右側(cè)區(qū)域內(nèi)，數(shù)據(jù)線2處于基板I上方左側(cè)區(qū)域內(nèi)；
[0092]形成于第一柵極絕緣層41、源極61、漏極62、頂柵電極32、數(shù)據(jù)線2的上方的互聯(lián)層7，該互聯(lián)層7中形成有使數(shù)據(jù)線上表面部分暴露的第一接觸孔81、使源極61上表面部分暴露的第二接觸孔82、使漏極62上表面部分暴露的第三接觸孔83，其中第一接觸孔81也同時(shí)形成于第一柵極絕緣層41中，以使數(shù)據(jù)線2上表面部分暴露；
[0093]形成于互聯(lián)層7上方以及第一接觸孔81、第二接觸孔82、第三接觸孔83中的ITO膜層，該ITO膜層經(jīng)過圖形化處理后，形成第一 ITO膜層91和第二 ITO膜層92，第二 ITO膜層為像素電極;其中第一 ITO膜層91用于將數(shù)據(jù)線2與源極61互聯(lián)，第二 ITO膜層92與漏極62互聯(lián)。
[0094]在本實(shí)施例的雙柵電極氧化物薄膜晶體管中，底柵電極與頂柵電極具有相反電場，能夠減少非晶IGZO薄膜內(nèi)部缺陷向溝道擴(kuò)散，進(jìn)而增強(qiáng)采用非晶IGZO薄膜作為半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的穩(wěn)定性。此外，在本實(shí)施例的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)中，源極、漏極與柵極之間重疊部分較少，可減少薄膜晶體管的本征電容，進(jìn)而減少RC時(shí)延、提高薄膜晶體管的響應(yīng)速度。
[0095]本實(shí)施例還提供一種上述雙柵電極氧化物薄膜晶體管的制備方法，包括以下步驟:
[0096]如圖4A所示，準(zhǔn)備一基板I，基于物理氣相沉積方法在基板I上沉積第一金屬層，通過光刻工藝對(duì)第一金屬層進(jìn)行圖形化處理，構(gòu)建形成圖形化的底柵電極31。
[0097]在本實(shí)施例中，光刻工藝是指如下工藝流程:在待進(jìn)行圖形化處理的膜層上涂布光阻，并依次進(jìn)行曝光、顯影、刻蝕、去光阻，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)膜層的圖形化處理。其中，曝光所采用的光罩為普通光罩即可。
[0098]如圖4B所示，基于化學(xué)氣相沉積方法在圖形化的底柵電極31、基板I的上方沉積第一柵極絕緣層41，該第一柵極絕緣層選用S1x薄膜作為底柵電極的絕緣層。
[0099]如圖4C所示，基于物理氣相沉積方法在第一柵極絕緣層41上方沉積非晶IGZO薄膜作為半導(dǎo)體層5，然后通過光刻工藝對(duì)半導(dǎo)體層5進(jìn)行圖形化處理，形成圖形化的半導(dǎo)體層5，該圖形化的半導(dǎo)體層5同時(shí)也對(duì)應(yīng)于底柵電極31上方；
[0100]如圖4D所示，基于化學(xué)氣相沉積方法在圖形化的半導(dǎo)體層5、第一柵極絕緣層上沉積第二柵極絕緣層42，該第二柵極絕緣層選用S1x薄膜。
[0101]如圖4E所示，基于物理氣相沉積方法在第二柵極絕緣層42上沉積形成第二金屬層，并對(duì)第二金屬層進(jìn)行一次圖形化處理，具體為:在第二金屬層上涂布光阻(圖未示)，再依次進(jìn)行曝光和顯影步驟，同時(shí)形成數(shù)據(jù)線2的圖形和頂柵電極32的圖形，其中數(shù)據(jù)線2的圖形位于基板上方左側(cè)區(qū)域、頂柵電極32的圖形位于基板上方右側(cè)區(qū)域;如圖4F所示，然后通過干法刻蝕或濕法刻蝕將未被光阻保護(hù)的第二金屬層以及未被光阻保護(hù)的第二柵極絕緣層去掉;接著，通過剝離的方法或者利用氧氣進(jìn)行等離子轟擊的方法將光阻除去。由此，在經(jīng)過一次圖形化處理同時(shí)得到圖形化的數(shù)據(jù)線和圖形化的頂柵電極，并且也去掉的第二柵極絕緣層的多余部分。
[0102]如圖4G所示，以頂柵電極32為保護(hù)層，對(duì)于處于頂柵電極32的保護(hù)范圍之外的圖形化的半導(dǎo)體層5進(jìn)行H2SAr等離子處理，使暴露在頂柵電極保護(hù)范圍之外的半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率提高，從而形成源極61和漏極62。
[0103]如圖4H所示，基于化學(xué)氣相沉積方法在第一柵極絕緣層41、源極61、漏極62、頂柵電極32、數(shù)據(jù)線2的上方沉積形成互聯(lián)層7，該互聯(lián)層選用S1x薄膜;通過光刻工藝對(duì)互聯(lián)層7進(jìn)行處理，使互聯(lián)層7中形成第一接觸孔81、第二接觸孔82和第三接觸孔83，其中第一接觸孔81連通至數(shù)據(jù)線2，使數(shù)據(jù)線2上表面部分暴露，第二接觸孔82連通至源極61，使源極61上表面部分暴露，第三接觸孔83連通至漏極62，使漏極62上表面部分暴露。
[0?04]另外，在本實(shí)施例中，互聯(lián)層還可以選用SiNx薄膜、S1x與SiNx組合形成的薄膜。當(dāng)互聯(lián)層選用SiNx薄膜時(shí)，則無需進(jìn)行上述“以頂柵電極32為保護(hù)層，對(duì)于處于頂柵電極32的保護(hù)范圍之外的圖形化的半導(dǎo)體層5進(jìn)行H2SAr等離子處理，使暴露在頂柵電極保護(hù)范圍之外的半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率提高，從而形成源極61和漏極62”的步驟。
[0105]如圖21所示，在互聯(lián)層7上方以及第一接觸孔81、第二接觸孔82、第三接觸孔83中沉積ITO膜層，通過一次光刻工藝對(duì)ITO膜層進(jìn)行圖形化處理，形成第一 ITO膜層91和第二ITO膜層92，該第二ITO膜層為像素電極。其中，第一ITO膜層91用于將數(shù)據(jù)線2與源極61互聯(lián)，第二 ITO膜層92與漏極62互聯(lián)。
[0106]在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)線與頂柵電極選用同一金屬層，且二者通過一次光刻工藝進(jìn)行圖形化處理即可得到，因此能夠簡化雙柵電極氧化物薄膜晶體管制備工藝的步驟、減少對(duì)光罩?jǐn)?shù)量的使用。另外，在使數(shù)據(jù)線與源極互聯(lián)、像素電極與漏極互聯(lián)的步驟中，也僅沉積了一層ITO膜層，并通過一次光刻工藝進(jìn)行圖形化處理，即可實(shí)現(xiàn)上述膜層結(jié)構(gòu)之間的連接，同樣也起到簡化制備工藝步驟、減少光罩?jǐn)?shù)量的使用。減少光罩?jǐn)?shù)量，一方面能夠降低生產(chǎn)成本，另一方面也簡化了制備方法的步驟，有助于提高生產(chǎn)效率。最后，本實(shí)施例中通過光刻工藝對(duì)相應(yīng)膜層結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖形化處理時(shí)，所采用的光罩為普通光罩，而非半色調(diào)光罩，由于采用半色調(diào)光罩的成本以及工藝過程要比普通光罩復(fù)雜得多，故本實(shí)施例中采用普通光罩的技術(shù)方案能夠更有效地降低生產(chǎn)成本及工藝復(fù)雜程度。
[0107]以上僅對(duì)雙柵電極氧化物薄膜晶體管的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，該雙柵電極氧化物薄膜晶體管還可以包括其它常規(guī)的功能結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明中不再一一贅述。
[0108]以上所述為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，其目的是為了清楚說明本發(fā)明而作的舉例，并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙柵電極氧化物薄膜晶體管，其特征在于，所述雙柵電極氧化物薄膜晶體管包括:基板;形成于所述基板上方的底柵電極;形成于所述底柵電極上方的第一柵極絕緣層；形成于所述第一柵極絕緣層上方的半導(dǎo)體層；形成于所述半導(dǎo)體成上方的第二柵極絕緣層;形成于所述第二柵極絕緣層上方的頂柵電極;所述雙柵電極氧化物薄膜晶體管還包括數(shù)據(jù)線，所述數(shù)據(jù)線與所述底柵電極或者所述數(shù)據(jù)線與所述頂柵電極處于同一金屬層。2.如權(quán)利要求1所述的雙柵電極氧化物薄膜晶體管，其特征在于:所述數(shù)據(jù)線形成于所述基板上方，且所述數(shù)據(jù)線與所述底柵電極處于同一金屬層;或者所述數(shù)據(jù)線形成于所述第二柵極絕緣層上方，且所述數(shù)據(jù)線與所述頂柵電極處于同一金屬層。3.如權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的雙柵電極氧化物薄膜晶體管，其特征在于:所述雙柵電極氧化物薄膜晶體管還包括分別形成于所述半導(dǎo)體層兩側(cè)的源極和漏極，所述源極和所述漏極是通過對(duì)所述半導(dǎo)體層進(jìn)行等離子處理得到的。4.如權(quán)利要求3所述的雙柵電極氧化物薄膜晶體管，其特征在于:所述雙柵電極氧化物薄膜晶體管還包括形成于所述頂柵電極上方的互聯(lián)層，且所述互聯(lián)層中形成有若干接觸孔，各所述接觸孔的位置分別對(duì)應(yīng)于所述數(shù)據(jù)線、所述源極、所述漏極，且各所述接觸孔分別使所述數(shù)據(jù)線上表面部分暴露、所述源極上表面部分暴露、所述漏極上表面部分暴露。5.如權(quán)利要求4所述的雙柵電極氧化物薄膜晶體管，其特征在于:所述雙柵電極氧化物薄膜晶體管還包括形成于所述互聯(lián)層上方、所述接觸孔中的ITO膜層，所述ITO膜層用于實(shí)現(xiàn)所述數(shù)據(jù)線與所述源極的互聯(lián)，和/或用于實(shí)現(xiàn)所述漏極與所述ITO膜層的互聯(lián)。6.—種雙柵電極氧化物薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:準(zhǔn)備一基板;在所述基板上形成底柵電極;在所述底柵電極上方形成第一柵極絕緣層;在所述第一柵極絕緣層上方形成半導(dǎo)體層;在所述半導(dǎo)體層上方形成第二柵極絕緣層;在所述第二柵極絕緣層上方形成頂柵電極； 其中，所述雙柵電極氧化物薄膜晶體管中還包括數(shù)據(jù)線，所述數(shù)據(jù)線與所述底柵電極或所述數(shù)據(jù)線與所述頂柵電極處于同一金屬層。7.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:在所述基板上形成底柵電極步驟是在所述基板上形成第一金屬層，對(duì)所述第一金屬層進(jìn)行圖形化處理，得到圖形化的底柵電極。8.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:在所述基板上形成底柵電極步驟是在所述基板上形成第一金屬層，對(duì)所述第一金屬層進(jìn)行一次圖形化處理，同時(shí)得到圖形化的數(shù)據(jù)線和圖形化的底柵電極，使所述數(shù)據(jù)線與所述底柵電極處于同一金屬層且均位于所述基板上。9.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于:在所述第二柵極絕緣層上方形成頂柵電極的同時(shí)也在所述第二柵極絕緣層上方形成所述數(shù)據(jù)線，且所述數(shù)據(jù)線與所述頂柵電極處于同一金屬層。10.如權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于:在所述第二柵極絕緣層上方形成頂柵電極的同時(shí)也在所述第二柵極絕緣層上方形成所述數(shù)據(jù)線是在所述第二柵極絕緣層上形成第二金屬層，對(duì)所述第二金屬層進(jìn)行一次圖形化處理，同時(shí)得到圖形化的數(shù)據(jù)線和圖形化的頂柵電極。
【文檔編號(hào)】H01L29/786GK106098786SQ201610423845
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日 公開號(hào)201610423845.0, CN 106098786 A, CN 106098786A, CN 201610423845, CN-A-106098786, CN106098786 A, CN106098786A, CN201610423845, CN201610423845.0
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