薄膜晶体管及其制作方法与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种薄膜晶体管及其制作方法。

背景技术：

有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示器，也称为有机电致发光显示器，是一种新兴的平板显示装置，由于其具有制备工艺简单、成本低、功耗低、发光亮度高、工作温度适应范围广、体积轻薄、响应速度快，而且易于实现彩色显示和大屏幕显示、易于实现和集成电路驱动器相匹配、易于实现柔性显示等优点，因而具有广阔的应用前景。

OLED通常包括：基板、设于基板上的阳极、设于阳极上的空穴注入层、设于空穴注入层上的空穴传输层、设于空穴传输层上的发光层、设于发光层上的电子传输层、设于电子传输层上的电子注入层及设于电子注入层上的阴极。OLED的发光原理为半导体材料和有机发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光。具体的，OLED通常采用ITO像素电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子传输层和空穴传输层，电子和空穴分别经过电子传输层和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层中相遇，形成激子并使发光分子激发，后者经过辐射弛豫而发出可见光。

OLED按照驱动方式可以分为无源矩阵型OLED(Passive Matrix OLED，PMOLED)和有源矩阵型OLED(Active Matrix OLED，AMOLED)两大类，即直接寻址和薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)矩阵寻址两类。其中，AMOLED具有呈阵列式排布的像素，属于主动显示类型，发光效能高，通常用作高清晰度的大尺寸显示装置。

在AMOLED显示装置的近来发展中，氧化物半导体TFT因具有较高的电子迁移率和较低的工艺生产成本以及可将器件尺寸做小的可能性，在背板驱动TFT的应用上变得日益重要。

目前常规的氧化物半导体TFT主要包括蚀刻阻挡型(Etching Stopper，ES)氧化物半导体TFT与背沟道蚀刻型(Back Channel Etching，BCE)氧化物半导体TFT。

如图1所示，现有的蚀刻阻挡型氧化物半导体TFT包括衬底基板100、设于所述衬底基板100上的栅极200、设于所述栅极200与衬底基板100上的栅极绝缘层300、设于所述栅极绝缘层300上且对应于所述栅极200上方的有源层400、设于所述有源层400上的蚀刻阻挡层500、设于所述栅极绝缘层300、有源层400及蚀刻阻挡层500上的源极610与漏极620、设于所述栅极绝缘层300、源极610、漏极620及蚀刻阻挡层500上的钝化层810、以及设于所述钝化层810上的平坦层820；其中，所述有源层400的材料为氧化物半导体。

上述蚀刻阻挡型氧化物半导体TFT的制作要点是需要采用化学气相沉积方法(Chemical Vapor Deposition，CVD)在有源层400上镀上一层绝缘层，之后采用一道光罩对该绝缘层进行图形化处理，得到蚀刻阻挡层500，所述蚀刻阻挡层500暴露出所述有源层400的两端位置，分别形成源极接触区410与漏极接触区420。该方法制作出来的氧化物半导体TFT的特性及稳定性较好，但由于增加了一道蚀刻阻挡层500的制程并且需要多开设一道光罩，从而使得薄膜晶体管的制程较为繁琐，且生产成本较高。

如图2所示，现有的背沟道蚀刻型氧化物半导体TFT包括衬底基板100’、设于所述衬底基板100’上的栅极200’、设于所述栅极200’与衬底基板100’上的栅极绝缘层300’、设于所述栅极绝缘层300’上且对应于所述栅极200’上方的有源层400’、设于所述栅极绝缘层300’与有源层400’上的源极610’与漏极620’、设于所述栅极绝缘层300’、源极610’与漏极620’上的钝化层810’、以及设于所述钝化层810’上的平坦层820’；其中，所述有源层400’的材料为氧化物半导体。

上述背沟道蚀刻型氧化物半导体TFT的制作方法中不需要制备蚀刻阻挡层，制程简单，但是，由于缺乏蚀刻阻挡层的保护，在源极610’与漏极620’的蚀刻过程中，有源层400’需要暴露于酸蚀刻液中，这就要求有源层400’的氧化物半导体材料需要具有很好的抗酸腐蚀性能与稳定的分子结构，从而提高了有源层400’的制程要求与制程难度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种薄膜晶体管的制作方法，制程简单，生产成本低，且制得的薄膜晶体管的性能优异。

本发明的目的还在于提供一种薄膜晶体管，制程简单，生产成本低，且有源层的表面平整，薄膜晶体管的性能优异。

为实现上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管的制作方法，包括如下步骤：

步骤1、提供一衬底基板，在所述衬底基板上形成第一金属层，采用第一光罩对所述第一金属层进行图形化处理，得到栅极，在所述栅极与衬底基板上形成栅极绝缘层；

步骤2、在所述栅极绝缘层上形成一半导体层，采用第二光罩对所述半导体层进行图形化处理，形成对应于所述栅极上方的有源层；

在所述有源层与栅极绝缘层上形成第一光阻层，采用第二光罩对所述第一光阻层进行曝光，在曝光过程中通过调整曝光机台与所述第一光阻层之间的距离和曝光能量，使得所述第一光阻层上对应于所述有源层两端的区域受到强曝光；

对所述第一光阻层进行显影，所述第一光阻层上对应于所述有源层以外的区域以及对应于所述有源层两端的强曝光区域被剥离掉，得到第一光阻图案；

所述第一光阻图案的尺寸小于所述有源层的尺寸，所述有源层两端没有被所述第一光阻图案遮盖的区域分别形成源极接触区与漏极接触区；

步骤3、在所述第一光阻图案、有源层及栅极绝缘层上形成第二金属层，在所述第二金属层上形成第二光阻层；

采用第三光罩对所述第二光阻层进行曝光、显影，形成间隔设置的第二光阻图案与第三光阻图案；

以所述第二光阻图案与第三光阻图案为掩膜，对所述第二金属层进行蚀刻，得到源极与漏极，所述源极和漏极分别与所述源极接触区和漏极接触区相接触，并且分别覆盖所述第一光阻图案的两端；

对所述第二光阻图案与第三光阻图案以及所述第一光阻图案上对应于所述源极与漏极之间的区域进行剥离，所述第一光阻图案两端分别被所述源极与漏极覆盖的区域保留下来，形成第一光阻段与第二光阻段。

所述有源层的材料为氧化物半导体。

所述氧化物半导体为铟镓锌氧化物。

还包括：步骤4、在所述源极、漏极、有源层及栅极绝缘层上形成钝化层，在所述钝化层上形成平坦层。

所述栅极绝缘层与钝化层的材料分别包括氧化硅与氮化硅中的一种或多种；所述平坦层的材料为有机光阻。

本发明还提供一种薄膜晶体管，包括：衬底基板、设于所述衬底基板上的栅极、设于所述栅极与衬底基板上的栅极绝缘层、设于所述栅极绝缘层上且对应于所述栅极上方的有源层、设于所述有源层上且分别对应于所述有源层两侧的第一光阻段与第二光阻段、设于所述栅极绝缘层、有源层及第一光阻段上的源极、以及设于所述栅极绝缘层、有源层及第二光阻段上的漏极；

所述有源层的两端分别设有源极接触区与漏极接触区，所述源极和漏极分别与所述源极接触区和漏极接触区相接触；

在水平方向上定义所述源极位于所述漏极的左侧，所述源极接触区位于所述漏极接触区的左侧，所述第一光阻段位于所述第二光阻段的左侧；

所述源极接触区的右端与所述第一光阻段的左端对齐，所述源极的右端与所述第一光阻段的右端对齐；

所述漏极接触区的左端与所述第二光阻段的右端对齐，所述漏极的左端与所述第二光阻段的左端对齐。

所述有源层的材料为氧化物半导体。

所述氧化物半导体为铟镓锌氧化物。

还包括：设于所述源极、漏极及有源层上的钝化层、以及设于所述钝化层上的平坦层。

所述栅极绝缘层与钝化层的材料分别包括氧化硅与氮化硅中的一种或多种；所述平坦层的材料为有机光阻。

本发明的有益效果：本发明提供的一种薄膜晶体管的制作方法，通过在有源层的上方形成第一光阻层，采用所述有源层的光罩对该第一光阻层进行图案化处理后，得到第一光阻图案，该第一光阻图案能够在后续源、漏极的蚀刻制程中保护有源层不受到酸蚀刻液的腐蚀，起到蚀刻阻挡层的作用，并且所述第一光阻图案的大部分可以在源、漏极的光刻制程中被剥离掉，从而在制得的薄膜晶体管中的残留量极小，不会对薄膜晶体管的性能造成影响。本发明提供的一种薄膜晶体管，制程简单，生产成本低，且有源层的表面平整，薄膜晶体管的性能优异。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

附图中，

图1为现有的蚀刻阻挡型氧化物半导体TFT的结构示意图；

图2为现有的背沟道蚀刻型氧化物半导体TFT的结构示意图；

图3为本发明的薄膜晶体管的制作方法的流程图；

图4A-4C为本发明的薄膜晶体管的制作方法的步骤1的示意图；

图5A-5D为本发明的薄膜晶体管的制作方法的步骤2的示意图；

图6A-6D为本发明的薄膜晶体管的制作方法的步骤3的示意图；

图7为本发明的薄膜晶体管的制作方法的步骤4的示意图暨本发明的薄膜晶体管的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

请参阅图3，本发明首先提供一种薄膜晶体管的制作方法，包括如下步骤：

步骤1、如图4A-4C所示，提供一衬底基板10，在所述衬底基板10上形成第一金属层11，采用第一光罩12对所述第一金属层11进行图形化处理，得到栅极20，在所述栅极20与衬底基板10上形成栅极绝缘层30。

具体的，所述衬底基板10为玻璃基板。

具体的，所述栅极20的材料包括钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、铬(Cr)中的一种或多种。

具体的，所述栅极绝缘层30的材料包括氧化硅(SiO_x)与氮化硅(SiN_x)中的一种或多种。

步骤2、如图5A-5B所示，在所述栅极绝缘层30上形成一半导体层31，采用第二光罩32对所述半导体层31进行图形化处理，形成对应于所述栅极20上方的有源层40；

如图5C所示，在所述有源层40与栅极绝缘层30上形成第一光阻层45，采用第二光罩32对所述第一光阻层45进行曝光，在曝光过程中通过调整曝光机台(未图示)与所述第一光阻层45之间的距离和曝光能量，使得所述第一光阻层45上对应于所述有源层40两端的区域受到强曝光；

如图5D所示，对所述第一光阻层45进行显影，所述第一光阻层45上对应于所述有源层40以外的区域以及对应于所述有源层40两端的的强曝光区域被剥离掉，得到第一光阻图案50；

所述第一光阻图案50的尺寸小于所述有源层40的尺寸，所述有源层40两端没有被所述第一光阻图案50遮盖的区域分别形成源极接触区41与漏极接触区42。

具体的，所述有源层40的材料为氧化物半导体，优选的，所述氧化物半导体为铟镓锌氧化物(IGZO)。

步骤3、如图6A所示，在所述第一光阻图案50、有源层40及栅极绝缘层30上形成第二金属层60，在所述第二金属层60上形成第二光阻层70；

如图6B所示，采用第三光罩75对所述第二光阻层70进行曝光、显影，形成间隔设置的第二光阻图案71与第三光阻图案72；

如图6C所示，以所述第二光阻图案71与第三光阻图案72为掩膜，对所述第二金属层60进行蚀刻，得到源极61与漏极62，所述源极61和漏极62分别与所述源极接触区41和漏极接触区42相接触，并且分别覆盖所述第一光阻图案50的两端；

如图6D所示，对所述第二光阻图案71与第三光阻图案72以及所述第一光阻图案50上对应于所述源极61与漏极62之间的区域进行剥离，所述第一光阻图案50两端分别被所述源极61与漏极62覆盖的区域保留下来，形成第一光阻段51与第二光阻段52。

具体的，所述源极61与漏极62的材料包括钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、铬(Cr)中的一种或多种。

具体的，所述步骤3中，对所述第二金属层60进行蚀刻的方法为湿蚀刻。

具体的，所述步骤3中，通过采用所述第一光阻图案50作为蚀刻阻挡层，可有效防止有源层40在源极61与漏极62的蚀刻制程中受到酸蚀刻液的腐蚀，保证有源层40表面的完整性，使得薄膜晶体管的性能稳定可靠；并且，所述第一光阻图案50的大部分可以与所述第二光阻图案71及第三光阻图案72在同一道光阻剥离制程中被剥离掉，从而在最终制得的薄膜晶体管中的残留量极小，不会对薄膜晶体管的性能造成影响。

步骤4、如图7所示，在所述源极61、漏极62、有源层40及栅极绝缘层30上形成钝化层81，在所述钝化层81上形成平坦层82。

具体的，所述钝化层81的材料包括氧化硅(SiO_x)与氮化硅(SiN_x)中的一种或多种。

具体的，所述平坦层82的材料为有机光阻。

上述薄膜晶体管的制作方法，通过在有源层40的上方形成第一光阻层45，采用所述有源层40的光罩(第二光罩32)对该第一光阻层45进行图案化处理后，得到第一光阻图案50，该第一光阻图案50能够在后续源、漏极61、62的蚀刻制程中保护有源层40不受到酸蚀刻液的腐蚀，起到蚀刻阻挡层的作用，并且所述第一光阻图案50的大部分可以在源、漏极61、62的光刻制程中被剥离掉，从而在制得的薄膜晶体管中的残留量极小，不会对薄膜晶体管的性能造成影响。

与图1所示的蚀刻阻挡型氧化物半导体TFT的制程相比，本发明节省了一道光罩，并且省去了蚀刻阻挡层500的化学气相沉积工艺和干刻工艺，减少了治具成本和工艺成本；与图2所示的背沟道蚀刻型氧化物半导体TFT的制程相比，本发明不需要经历有源层40表面被源、漏极61、62的蚀刻制程中的酸蚀刻液腐蚀的风险，保证有源层40表面的完整，进而保证TFT沟道的特性更加稳定可靠；本发明的薄膜晶体管的制作方法介于传统的蚀刻阻挡型氧化物半导体TFT的制作方法和传统的背沟道蚀刻型氧化物半导体TFT的制作方法之间，其突出优点就是既能保证有源层40在经历源、漏极61、62的蚀刻工艺时有第一光阻图案50起到保护作用，又能在蚀刻制程结束后通过接下来的光阻剥离工艺去除该第一光阻图案50的大部分，最终实现一新的氧化物半导体TFT结构，该制作方法在现有的TFT制程中可以得到很好的应用，勿需改造现有的机台配置。

请参阅图7，基于上述薄膜晶体管的制作方法，本发明还提供一种薄膜晶体管，包括：衬底基板10、设于所述衬底基板10上的栅极20、设于所述栅极20与衬底基板10上的栅极绝缘层30、设于所述栅极绝缘层30上且对应于所述栅极20上方的有源层40、设于所述有源层40上且分别对应于所述有源层40两侧的第一光阻段51与第二光阻段52、设于所述栅极绝缘层30、有源层40及第一光阻段51上的源极61、设于所述栅极绝缘层30、有源层40及第二光阻段52上的漏极62、设于所述源极61、漏极62及有源层40上的钝化层81、以及设于所述钝化层81上的平坦层82；

所述有源层40的两端分别设有源极接触区41与漏极接触区42，所述源极61和漏极62分别与所述源极接触区41和漏极接触区42相接触；

在水平方向上定义所述源极61位于所述漏极62的左侧，所述源极接触区41位于所述漏极接触区42的左侧，所述第一光阻段51位于所述第二光阻段52的左侧；

所述源极接触区41的右端与所述第一光阻段51的左端对齐，所述源极61的右端与所述第一光阻段51的右端对齐；

所述漏极接触区42的左端与所述第二光阻段52的右端对齐，所述漏极62的左端与所述第二光阻段52的左端对齐。

具体的，所述衬底基板10为玻璃基板。

具体的，所述栅极20、源极61与漏极62的材料包括钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、铬(Cr)中的一种或多种。

具体的，所述栅极绝缘层30的材料包括氧化硅(SiO_x)与氮化硅(SiN_x)中的一种或多种。

具体的，所述有源层40的材料为氧化物半导体，优选的，所述氧化物半导体为铟镓锌氧化物(IGZO)。

具体的，所述钝化层81的材料包括氧化硅(SiO_x)与氮化硅(SiN_x)中的一种或多种。

具体的，所述平坦层82的材料为有机光阻。

上述薄膜晶体管，制程简单，生产成本低，且有源层40的表面平整，薄膜晶体管的性能优异。

综上所述，本发明提供一种薄膜晶体管及其制作方法。本发明的薄膜晶体管的制作方法，通过在有源层的上方形成第一光阻层，采用所述有源层的光罩对该第一光阻层进行图案化处理后，得到第一光阻图案，该第一光阻图案能够在后续源、漏极的蚀刻制程中保护有源层不受到酸蚀刻液的腐蚀，起到蚀刻阻挡层的作用，并且所述第一光阻图案的大部分可以在源、漏极的光刻制程中被剥离掉，从而在制得的薄膜晶体管中的残留量极小，不会对薄膜晶体管的性能造成影响。本发明的薄膜晶体管，制程简单，生产成本低，且有源层的表面平整，薄膜晶体管的性能优异。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。