一种薄膜晶体管及其制备方法与流程

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术：

与非晶硅相比，IGZO(铟镓锌氧化物)因其高迁移率和沉积温度低等优势受到广泛关注，在背沟道蚀刻型的薄膜晶体管结构中，通常使用钼或者钼钛合金等金属作为阻挡层材料，该阻挡层设置于IGZO形成的有源图案层及源、漏极图案层之间，但是在蚀刻过程中，会存在钼残留且需要使用环境污染性强的含氟铜酸，同时IGZO背沟道与金属接触界面会有大量弱氧键或者氧空位存在的能级缺陷，会影响背沟道载流子数量、运动轨迹及迁移率。

技术实现要素：

本发明主要是提供一种薄膜晶体管及其制备方法，旨在解决半导体氧化物的弱氧键或氧空位影响背沟道载流子数量、运动轨迹及迁移率的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种薄膜晶体管的制备方法，所述方法包括：在衬底基板上形成栅极图案层；形成覆盖所述栅极图案层的栅极绝缘层；在所述栅极绝缘层上沉积氧化物半导体材料以形成有源图案层；在所述有源图案层上沉积还原性材料以形成还原图案层；在所述还原图案层上形成源极图案层及漏极图案层。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括：在衬底基板上形成的栅极图案层；覆盖所述栅极图案层的栅极绝缘层；在所述栅极绝缘层上形成的有源图案层；在所述有源图案层上形成的还原图案层；在所述还原图案层上形成的源极图案层及漏极图案层。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过在衬底基板上形成栅极图案层；形成覆盖栅极图案层的栅极绝缘层；在栅极绝缘层上沉积氧化物半导体材料以形成有源图案层；在有源图案层上沉积还原性材料以形成还原图案层；在还原图案层上形成源极图案层及漏极图案层的方法，使得还原图案层中的还原材料与半导体氧化物形成的有源图案层的背沟道表面的弱氧键结合，且还原材料内部电子跃迁至有源图案层表面形成电子积累层，从而降低有源图案层背沟道的能级缺陷，提高迁移率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本发明提供的薄膜晶体管的制备方法实施例的流程示意图；

图2是本发明提供的薄膜晶体管实施例的结构示意图；

图3是图1中步骤S13的具体流程示意图；

图4是图1中步骤S14的具体流程示意图；

图5是图4中步骤S141的具体流程示意图；

图6是图1中步骤S15的具体流程示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

共同参阅图1及图2，图1是本发明提供的薄膜晶体管的制备方法实施例的具体流程示意图，图2是本发明提供的薄膜晶体管实施例的结构示意图，本实施例的制备方法具体包括：

S11：在衬底基板上形成栅极图案层；

具体的，可通过物理气相沉积法在衬底基板101上沉积金属材料以形成导电层，再通过光阻涂布、曝光、显影及蚀刻等的光刻工艺对导电层进行图案化处理，以形成栅极图案层102。

可选的，金属材料为包括但不限于的钛、铝或铜金属中的至少一种，比如依次在衬底基板101上沉积厚度为20nm～50nm的钛膜层及厚度为100nm～400nm的铜膜层共同形成上述的导电层。

可选的，衬底基板101为包括但不限于的玻璃基板或陶瓷基板。

S12：形成覆盖栅极图案层的栅极绝缘层；

具体的，可通过化学气相沉积法在衬底基板101上沉积覆盖栅极图案层102的绝缘材料以形成栅极绝缘层103。

可选的，该绝缘材料为氧化硅或氮化硅中的至少一种，比如依次在衬底基板101上沉积厚度为200nm～400nm的氮化硅膜层及厚度为10nm～100nm的氧化硅膜层以共同形成上述的栅极绝缘层103，也可以沉积厚度为80nm～250nm的氧化硅膜层或厚度为160nm～450nm的氮化硅膜层的单层结构作为栅极绝缘层103。

S13：在栅极绝缘层上沉积氧化物半导体材料以形成有源图案层；

参阅图3，该步骤S13可具体包括：

S131：在栅极绝缘层上沉积氧化物半导体材料以形成半导体图案层；

具体的，在可通过物理气相沉积法在栅极绝缘层103上沉积氧化物半导体材料以形成半导体层，再通过光阻涂布、曝光、显影及蚀刻等的光刻工艺对半导体层进行图案化处理，以形成半导体图案层104。

其中，半导体图案层104包括第一子半导体图案层1041及两个第二子半导体图案层1042，两个第二子半导体图案层1042在第一子半导体图案层1041相对的两侧与第一子半导体图案层1041相邻设置。

可选的，氧化物半导体材料为IGZO(铟镓锌氧化物)或IZO(氧化铟锌)。

S132：对半导体图案层进行退火处理。

具体的，可使用氢气等离子或氩气等离子的退火方式对半导体图案层104进行退火处理，以在退火过程中，使得两个第二子半导体图案层1042具有导体特性，且第一子半导体图案层1041仍然保留导体特性，退火处理后的半导体图案层104即形成有源图案层104a。

S14：在有源图案层上沉积还原材料以形成还原图案层。

参阅图4，该步骤S14可具体包括：

S141：在有源图案层上通过热蒸发沉积还原性材料以形成还原图案层；

参阅图5，该步骤S141可具体包括：

S1411：在有源图案层上通过热蒸发沉积还原性材料以形成还原层；

其中，热蒸发的时间为60～150min，热蒸发的温度为200～400℃，热蒸发的气体为氮气或氧气，比如热蒸发的气体为氮气时，在280℃的温度条件下热蒸发100min，或者热蒸发的气体为氧气时，在200℃的温度条件下热蒸发60min。

可选的，上述的还原性材料为钾或钙。

S1412：对还原层进行图案化处理以形成还原图案层。

具体的，在形成还原层后，通过光阻涂布、曝光、显影及蚀刻等的光刻工艺对还原层进行图案化处理，以形成还原图案层105。

其中，由于本实施例中的还原性材料采用钾或钙，化学性质活泼，在上述的图案化处理过程中，不需要使用含氟酮酸进行蚀刻，降低了对环境的污染，且防止了含氟酮酸中的铜向有源图案层104a扩散，而影响有源图案层104a的性能。

进一步的，还原图案层105包括两个子还原图案层1051，两个子还原图案层1051分别与两个第二子半导体图案层1042对应设置。

可选的，子还原图案层1051与第二子半导体图案层1042的面积之比为1/2～3/4，比如子还原图案层1051与第二子半导体图案层1042的面积之比为1:2、2:3或3:4。

S142：对还原图案层进行退火处理。

S15：在还原图案层上形成源极图案层和漏极图案层。

参阅图6，该步骤S15可具体包括：

S151：在还原图案层上沉积金属材料以形成导电层；

具体的，可通过溅射法在还原图案层105上沉积金属材料以形成导电层，该金属材料包括但不限于的钛、铝或铜金属中的至少一种，比如依次在还原图案层105上溅射形成厚度为20nm～50nm的钛膜层及厚度为100nm～400nm的铜膜层以共同形成导电层。

S152：对导电层进行图案化处理以形成源极图案层和漏极图案层。

具体的，通过光阻涂布、曝光、显影及蚀刻等的光刻工艺对导电层进行图案化处理，以形成间隔设置的源极图案层106及漏极图案层107。

其中，源极图案层106和漏极图案层107分别与两个子还原图案层1051对应设置，以通过两个子还原图案层1051与两个具有导体特性的第二子半导体图案层1042形成可电连接的关系。

进一步的，实施例中，在上述步骤S13中通过IGZO或IZO形成的有源图案层104a后，有源图案层104a背沟道的表面会有大量的弱氧键及氧空位，在步骤S14中通过钾或钙形成的还原图案层105，由于钾或钙具有强还原性的特点，在与有源图案层104a接触后扩散至有源层图案层104a表面，与弱氧键结合，从而降低有源图案层104a背沟道的能级缺陷，提高迁移率；而且由于钾或钙的功函数较低，钾或钙的内部电子会跃迁至有源图案层104a的表面，在有源图案层104a表面形成电子积累层，保持阈值电压的稳定性；进一步的，当钾或钙在与弱氧键结合而形成氧化物后，还可以防止源极图案层106及漏极图案层107中金属材料向还原图案层105中渗透。

进一步参阅图2，本发明提供的薄膜晶体管实施例包括在衬底基板101上形成的栅极图案层102、覆盖栅极图案层102的栅极绝缘层103、在栅极绝缘层103上形成的有源图案层104a、在有源图案层104a上形成的还原图案层105、在还原图案层105上形成的源极图案层106及漏极图案层107。

其中，还原图案层105的材料为钾或钙。

可以理解的，本实施例中薄膜晶体管各层结构和采用上述方法实施例中相应的步骤制备而成，在此不再赘述。

区别于现有技术，本发明通过在衬底基板上形成栅极图案层；形成覆盖栅极图案层的栅极绝缘层；在栅极绝缘层上沉积氧化物半导体材料以形成有源图案层；在有源图案层上沉积还原性材料以形成还原图案层；在还原图案层上形成源极图案层及漏极图案层的方法，使得还原图案层中的还原材料与半导体氧化物形成的有源图案层的背沟道表面的弱氧键结合，且还原材料内部电子跃迁至有源图案层表面形成电子积累层，从而降低有源图案层背沟道的能级缺陷，提高迁移率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。