薄膜晶体管及其制造方法与流程

本发明涉及晶体管技术领域，特别涉及一种薄膜晶体管及其制造方法。

背景技术：

薄膜晶体管(英文全称Thin Film Transistor，简称TFT)作为一种开关元件广泛应用于各种平板显示器件，包括液晶显示器(Liquid crystal displays，简称LCD)、有机电致发光显示器(Organic light-emittingdiode displays，简称OLED)等。现有的平板显示器件通常采用TFT组成TFT阵列，用以驱动显示器件的每个像素。

请参考图1，其为现有技术中薄膜晶体管的结构示意图。如图1所示，现有技术的薄膜晶体管100包括：形成于一衬底10上的栅极11；形成于所述栅极11上的绝缘层13，形成于所述绝缘层13上的半导体层15；形成于所述半导体层15上的源极17和漏极19；所述源极17和漏极19位于所述半导体层15的两端并与之相连接。

为了获得高质量的显示图像，要求所述薄膜晶体管100具有良好的电气特性。对所述薄膜晶体管100的电气特性起到关键作用的是所述绝缘层13与半导体层15的界面，该界面起到电子传递的作用，界面性能的好坏直接决定TFT的电气特性。

所述绝缘层13通常通过化学气相沉积(CVD)工艺制成，采用的材料为正硅酸乙酯(英文全称tetra ethyl ortho silicate，简称TEOS)、氧化硅(SiO_x)、或氮化硅(SiN_x)。目前，业界一般通过调整所述绝缘层13的沉积条件，改善界面性能。

然而，目前TFT的电气特性仍然较差，存在漏电流(I_off)较高，SS因子(也称为亚阈值摆幅)较大，迁移率低等问题，难以通过工艺调整得到改善。TFT的电气特性无法满足显示器件的要求，对显示质量造成不利影响。

基此，如何解决现有的薄膜晶体管的电气特性较差，无法满足显示要求的 问题，成了本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种薄膜晶体管及其制造方法，以解决现有的薄膜晶体管的电气特性较差，无法满足显示要求的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括：形成于一衬底上的栅极；形成于所述栅极上的绝缘层，形成于所述绝缘层上的半导体层；形成于所述半导体层上的源极和漏极；所述源极和漏极位于所述半导体层的两端并与之相连接；

其中，所述绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层，所述第二绝缘层位于所述第一绝缘层与半导体层之间。

可选的，在所述的薄膜晶体管中，所述第一绝缘层由正硅酸乙酯制成，所述第二绝缘层由氮氧化硅制成。

可选的，在所述的薄膜晶体管中，所述第一绝缘层和第二绝缘层的形成工艺均为化学气相沉积工艺。

可选的，在所述的薄膜晶体管中，所述第一绝缘层和第二绝缘层的厚度范围均在1纳米到80纳米之间。

相应的，本发明还提供了一种薄膜晶体管的制造方法，所述薄膜晶体管的制造方法包括：。

提供一衬底，并在所述衬底上形成栅极；

通过第一次化学气相沉积工艺在所述栅极上形成第一绝缘层；

通过第二次化学气相沉积工艺在所述第一绝缘层上形成第二绝缘层；

在所述第二绝缘层上形成半导体层；以及

在所述半导体层上形成源极和漏极。

可选的，在所述的薄膜晶体管的制造方法中，所述第一绝缘层由正硅酸乙酯制成，所述第二绝缘层由氮氧化硅制成。

可选的，在所述的薄膜晶体管的制造方法中，所述第一次化学气相工艺采用的工艺气体为O₂。

可选的，在所述的薄膜晶体管的制造方法中，所述第二次化学气相沉积工 艺采用的工艺气体为SiH₄、NH₃、N₂与N₂O的混合气体。

可选的，在所述的薄膜晶体管的制造方法中，所述混合气体中NH₃的摩尔比例在0.8到0.96之间。

可选的，在所述的薄膜晶体管的制造方法中，所述第一绝缘层和第二绝缘层的厚度范围均在1纳米到80纳米之间。

在本发明提供的薄膜晶体管及其制造方法中，通过采用双层结构的绝缘层，在改善界面特性的同时修复半导体层的缺陷，从而提高薄膜晶体管的性能。

附图说明

图1是现有技术的薄膜晶体管的结构示意图；

图2是本发明实施例的薄膜晶体管的结构示意图；

图3是本发明实施例的薄膜晶体管与现有的薄膜晶体管对于漏电流的统计图；

图4是本发明实施例的薄膜晶体管与现有的薄膜晶体管对于SS因子的统计图；

图5是本发明实施例的薄膜晶体管与现有的薄膜晶体管对于迁移率的统计图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种薄膜晶体管及其制造方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图2，其为本发明实施例的薄膜晶体管的结构示意图。如图2所示，所述薄膜晶体管200包括：形成于一衬底20上的栅极21；形成于所述栅极21上的绝缘层23，形成于所述绝缘层23上的半导体层25；形成于所述半导体层25上的源极27和漏极29；所述源极27和漏极29位于所述半导体层25的两端并与之相连接；其中，所述绝缘层23包括第一绝缘层231和第二绝缘层232，所述第二绝缘层232设置于所述第一绝缘层231与半导体层25之间。

具体的，所述第一绝缘层231由正硅酸乙酯(英文全称tetra ethyl ortho silicate，简称TEOS)制成，所述第二绝缘层232由氮氧化硅(SiO_xN_y)制成，所述第一绝缘层231和第二绝缘层232的形成工艺均为化学气相沉积(CVD)工艺。

本实施例中，所述绝缘层23是双层结构。第一层结构是第一绝缘层231，通过所述第一绝缘层231能够使得所述绝缘层23更好的与所述半导体层25接触，从而改善界面密度。第二层结构是第二绝缘层232，所述第二绝缘层232与半导体层25直接接触，通过所述第二绝缘层232能够提供更多的H(氢)，修复所述半导体层25的缺陷，进而提高所述薄膜晶体管200的性能。

优选的，所述第一绝缘层231和第二绝缘层232的厚度范围均在1纳米到80纳米之间，进一步的，所述第一绝缘层231和第二绝缘层232的厚度范围均在2纳米到4纳米之间，例如所述第一绝缘层231或第二绝缘层232的厚度为2.2纳米、2.5纳米、2.8纳米、3纳米、3.2纳米、3.5纳米或3.8纳米。

实验证明，采用双层结构的绝缘层23，能够降低薄膜晶体管的漏电流，减小SS因子，并提高迁移率。

请参考图3，其为本发明实施例的薄膜晶体管与现有的薄膜晶体管对于漏电流的统计图。如图3所示，相同条件下，现有的薄膜晶体管(图中区域A的批次)的漏电流较高，约为40PA，而本发明实施例的薄膜晶体管(图中区域B的批次)的漏电流大大降低，约为6PA。

请参考图4，其为本发明实施例的薄膜晶体管与现有的薄膜晶体管对于SS因子的统计图。如图4所示，现有的薄膜晶体管(图中区域A的批次)的SS因子较大，在0.3到0.4之间，而本发明实施例的薄膜晶体管(图中区域B的批次)的SS因子明显减小了，在0.2到0.3之间。

请参考图5，其为本发明实施例的薄膜晶体管与现有的薄膜晶体管对于迁移率的统计图。如图5所示，现有的薄膜晶体管(图中区域A的批次)的迁移率较低，基本在40到60之间，而本发明实施例的薄膜晶体管(图中区域B批次)的迁移率明显上升，基本在60到80之间。

由此可见，本实施例提供的薄膜晶体管200与现有的薄膜晶体管相比，TFT特性明显得到改善。

相应的，本发明还提供了一种薄膜晶体管的制造方法。请继续参考图2，所述薄膜晶体管的制造方法包括：

步骤一：提供一衬底20，并在所述衬底20上形成栅极21；

步骤二：通过第一次化学气相沉积工艺在所述栅极21上形成第一绝缘层231；

步骤三：通过第二次化学气相沉积工艺在所述第一绝缘层231上形成第二绝缘层232；

步骤四：在所述第二绝缘层232上形成半导体层25；

步骤五：在所述半导体层25上形成源极27和漏极29。

具体的，首先，提供一衬底20，所述衬底可以是透明玻璃基板、透明塑料基板或半导体衬底。

接着，在所述衬底20上形成栅极21，形成所述栅极21的工艺和材料可以采用现有的工艺和材料，此处不再详述。

然后，通过第一次化学气相工艺在所述栅极21上形成第一绝缘层231。所述第一绝缘层231由TEOS制成，所述第一次化学气相工艺采用的工艺气体为O₂。

此后，通过第二次化学气相工艺在所述第一绝缘层231上形成第二绝缘层232。所述第二绝缘层232由氮氧化硅(SiO_xN_y)制成，所述第二次化学气相工艺采用的工艺气体为SiH₄、NH₃、N₂与N₂O的混合气体，其中，所述混合气体中NH₃的摩尔比例在0.8到0.96之间。优选的，所述混合气体中NH₃的摩尔比例为0.93。

所述第一绝缘层231和所述第二绝缘层232构成所述绝缘层23。

之后，在所述第二绝缘层232上形成半导体层25。形成所述半导体层25的工艺和材料可以采用现有的工艺和材料，此处不再详述。

最后，在所述半导体层25上形成的源极27和漏极29；所述源极27和漏极29位于所述半导体层25的两端并与之相连接。

综上，本发明提供的薄膜晶体管及其制造方法，通过采用双层结构的绝缘层，在改善界面特性的同时修复半导体层的缺陷，从而提高薄膜晶体管的性能。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定， 本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。