CN102856392A - 薄膜晶体管主动装置及其制作方法 - Google Patents

薄膜晶体管主动装置及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种薄膜晶体管主动装置及其制作方法，所述薄膜晶体管主动装置包括：基板及形成于基板上的数个薄膜晶体管，所述薄膜晶体管具有栅极绝缘层与氧化物半导体主动层，该栅极绝缘层为氧化硅层，其折射率介于1.43~1.47之间。本发明提供的薄膜晶体管主动装置及其制作方法，通过薄膜晶体管的栅极绝缘层形成时，控制化学气相沉积时氧化二氮与四氢化硅的流量比率大于30%，进而控制由氧化硅形成的栅极绝缘层的折射率介于1.43~1.47之间；同时，降低栅极绝缘层中N-H键含量，有效避免由于栅极绝缘层中的高含量N-H键所导致的栅极绝缘层与氧化物半导体主动层的高界面陷阱密度，有效避免氧化物半导体TFT的电性劣化。

Description

薄膜晶体管主动装置及其制作方法
技术领域
本发明涉及平面显示领域，尤其涉及一种薄膜晶体管主动装置及其制作方法。
背景技术
主动矩阵式平面显示器具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用。现有市场上的平面显示装置大部分为背光型液晶显示装置，其包括液晶显示面板及背光模组（backlight module）。液晶显示面板的工作原理是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶分子，通过玻璃基板通电与否来控制液晶分子改变方向，将背光模组的光线折射出来产生画面。
通常液晶显示面板由彩膜（CF，Color Filter）基板、薄膜晶体管基（TFT，Thin Film Transistor)板、夹于彩膜基板与薄膜晶体管基板之间的液晶（LC，Liquid Crystal）及密封胶框（Sealant）组成，其成型工艺一般包括：前段阵列（Array）制程（薄膜、黄光、蚀刻及剥膜）、中段成盒（Cell）制程（TFT基板与CF基板贴合）及后段模组组装制程（驱动IC与印刷电路板压合）。其中，前段Array制程主要是形成TFT基板，以便于控制液晶分子的运动；中段Cell制程主要是在TFT基板与CF基板之间添加液晶；后段模组组装制程主要是驱动IC压合与印刷电路板的整合，进而驱动液晶分子转动，显示图像。
所述薄膜晶体管基板一般包括玻璃基板及形成于玻璃基板上的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管通过数次光罩制程形成于玻璃基板上。
参见图1A至图1E，其为现有技术中薄膜晶体管的制程流程图。IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)为氧化铟镓锌的缩写，它是一种氧化物半导体晶体管（TFT）技术，是指在晶体管栅极绝缘层之上，设置一层金属氧化物主动层，是一种基于TFT驱动的技术。按照图1A至图1E所示的制程流程图，首先在基板100上形成栅极电极（GE）101；接下来在栅极电极101上覆盖栅极绝缘层（GI层）102，并在栅极绝缘层102上形成一层氧化物半导体层，具体为IGZO（Indium Gallium Zinc Oxide，铟镓锌氧化物）层103；接下来在IGZO层103上形成第一保护层（ES层）104，ES层通常是使用前体物质进行化学气相沉积（CVD）来获得；然后溅射金属层，以形成源极105及漏极106，该金属层除形成源极105及漏极106，还作为布线材料连接至IGZO层103，现有制程一般是将金属沉积于IGZO层103上，并利用蚀刻分别形成源极电极和漏极电极；接下来在源极105及漏极106上覆盖第二保护层（PV层）107，至此，形成了主要由栅极电极101、栅极绝缘层102、IGZO层103、第一保护层104、源极105、漏极106及第二保护层107等组成的薄膜晶体管主动装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄膜晶体管主动装置，薄膜晶体管的栅极绝缘层中的N-H键含量较低，有效避免薄膜晶体管的电性劣化。
本发明的另一目的在于提供一种薄膜晶体管主动装置的制作方法，其通过控制形成薄膜晶体管主动装置的栅极绝缘层时的氧化二氮与四氢化硅的流量比率大于30%，使得栅极绝缘层的折射率介于1.43~1.47之间，有效降低栅极绝缘层中的N-H键含量，进而提升薄膜晶体管主动装置的品质。
为实现上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管主动装置，包括：基板及形成于基板上的数个薄膜晶体管，所述薄膜晶体管具有栅极绝缘层与氧化物半导体主动层，该栅极绝缘层为氧化硅层，其折射率介于1.43~1.47之间。
所述薄膜晶体管还包括栅极，所述栅极绝缘层通过化学气相沉积形成于栅极上。
所述栅极绝缘层化学气相沉积时，其氧化二氮与四氢化硅的流量比率大于30%。
所述氧化物半导体主动层含有氧化锌、氧化锡、氧化铟及氧化镓中至少一种，其通过溅射形成于栅极绝缘层上。
所述薄膜晶体管还包括形成于氧化物半导体主动层上的第一保护层，其通过化学气相沉积形成于氧化物半导体层上。
所述薄膜晶体管还包括形成于第一保护层上的源极与漏极，该源极与漏极由金属溅射于第一保护层上形成金属层，再通过光罩制程制成，所述金属层为钼层、铝层、钛层或铜层其中之一或其叠层。
所述薄膜晶体管还包括形成于源极与漏极上的第二保护层，其通过化学气相沉积形成于源极与漏极上。
本发明还提供一种薄膜晶体管主动装置的制作方法，包括以下步骤：
步骤1、提供基板；步骤2、在基板上通过溅射及光罩制程形成栅极；
步骤3、在栅极上通过化学气相沉积形成栅极绝缘层，其化学气相沉积时氧化二氮与四氢化硅的流量比率大于30%，且形成的栅极绝缘层的折射率介于1.43~1.47之间；
步骤4、在栅极绝缘层上通过溅射及光罩制程形成氧化物半导体主动层；
步骤5、在氧化物半导体主动层上通过化学气相沉积及光罩制程形成第一保护层；
步骤6、在第一保护层上通过溅射制程形成金属层，并通过光罩制程形成源极与漏极；
步骤7、在金属层上形成第二保护层，并在该第二保护层上形成桥接孔；
步骤8、在第二保护层上通过溅射及光罩制程形成透明导电层，进而制得薄膜晶体管主动装置。
所述栅极含有钼层、铝层、钛层或铜层其中之一或其叠层。
所述氧化物半导体主动层含有氧化锌、氧化锡、氧化铟及氧化镓中至少一种。
所述金属层含有钼层、铝层、钛层或铜层其中之一或其叠层。
所述透明导电层含有为氧化铟锡层、氧化铟锌层、氧化铝锌层或氧化锌镓层其中之一或其叠层。
本发明的有益效果：本发明提供的薄膜晶体管主动装置及其制作方法，其通过在薄膜晶体管的栅极绝缘层形成时，控制化学气相沉积时氧化二氮与四氢化硅的流量比率大于30%，进而控制由氧化硅形成的栅极绝缘层的折射率介于1.43~1.47之间；同时，降低栅极绝缘层中N-H键含量，有效避免由于栅极绝缘层中的高含量N-H键所导致的栅极绝缘层与氧化物半导体层的高界面陷阱密度，有效避免氧化物TFT的电性劣化，进而薄膜晶体管主动装置的品质。
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1A至图1E为现有技术中薄膜晶体管的制程流程图；
图2为本发明薄膜晶体管主动装置的结构示意图；
图3为气相沉积形成栅极绝缘层时氧化二氮与四氢化硅流量比与形成的栅极绝缘层中氮与硅比例关系图；
图4为气相沉积形成栅极绝缘层时氧化二氮与四氢化硅流量比与形成的栅极绝缘层的折射率关系图；
图5为本发明薄膜晶体管主动装置的制作方法的流程图。
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2至图4，本发明提供一种薄膜晶体管主动装置，包括：基板20及形成于基板上的数个薄膜晶体管220，所述薄膜晶体管220具有栅极221及形成于栅极221上的栅极绝缘层222，该栅极绝缘层222为氧化硅层，其通过化学气相沉积形成与栅极221上。所述薄膜晶体管220还包括形成于栅极绝缘层222上的氧化物半导体主动层223，该氧化物半导体主动层223含有氧化锌、氧化锡、氧化铟及氧化镓中至少一种，其通过溅射形成于栅极绝缘层222上。
请参阅图3及图4，在化学气相沉积栅极绝缘层时，氧化二氮与四氢化硅流量比率对形成的栅极绝缘层的性能具有较大影响，尤为突出的为形成的栅极绝缘层中的N-H键含量，当该N-H键含量较大时，栅极绝缘层与氧化物半导体主动层之间的界面陷阱密度就会很大，这就造成所形成的薄膜晶体管的电性劣化，进而降低了整个薄膜晶体管主动装置的质量。
由图3可知，当氧化二氮与四氢化硅的流量比率大于30%时，有利于使化学气相沉积形成的栅极绝缘层中氮与硅的比例小于0.1，进而降低栅极绝缘层中N-H键含量，能有效避免所形成的薄膜晶体管主动装置的电性劣化。
由图4可知，当氧化二氮与四氢化硅的流量比率大于30%时，化学气相沉积形成的栅极绝缘层的折射率介于1.43~1.47之间，而这时栅极绝缘层中N-H键含量相对较低，能有效避免所形成的薄膜晶体管主动装置的电性劣化。
所以在本发明中，化学气相沉积形成栅极绝缘层222时，其氧化二氮与四氢化硅的流量比率大于30%，且控制所形成的栅极绝缘层222的折射率介于1.43~1.47之间。
所述薄膜晶体管220还包括形成于氧化物半导体主动层223上的第一保护层224，其通过化学气相沉积形成于氧化物半导体层223上。
所述薄膜晶体管220还包括形成于第一保护层224的源极225与漏极226，该源极225与漏极226由金属溅射于第一保护层224上形成金属层，再通过光罩制程制成。
所述金属层含有钼层、铝层、钛层或铜层其中之一或其叠层。
所述薄膜晶体管220还包括形成于源极225与漏极226上的第二保护层227，其通过化学气相沉积形成于源极225与漏极226上。
请参阅图5，本发明还提供一种薄膜晶体管主动装置的制作方法，包括以下步骤：
步骤1、提供基板。
步骤2、在基板上通过溅射及光罩制程形成栅极。
所述栅极含有钼层、铝层、钛层或铜层其中之一或其叠层。
步骤3、在栅极上通过化学气相沉积形成栅极绝缘层，其化学气相沉积时氧化二氮与四氢化硅的流量比率大于30%，且形成的栅极绝缘层的折射率介于1.43~1.47之间。
步骤4、在栅极绝缘层上通过溅射沉积及光罩制程形成氧化物半导体主动层。
所述氧化物半导体主动层含有氧化锌、氧化锡、氧化铟及氧化镓中至少一种。
步骤5、在氧化物半导体层上通过化学气相沉积及光罩制程形成第一保护层。
步骤6、在第一保护层上通过溅射制程形成金属层，并通过光罩制程形成源极与漏极。
所述金属层含有钼层、铝层、钛层或铜层其中之一或其叠层。
步骤7、在金属层上形成第二保护层，并在该第二保护层上形成桥接孔。
步骤8、在第二保护层上通过溅射沉积及光罩制程形成透明导电层，进而制得薄膜晶体管主动装置。
所述透明导电层含有为氧化铟锡层、氧化铟锌层、氧化铝锌层或氧化锌镓层其中之一或其叠层。
综上所述，本发明提供的薄膜晶体管主动装置及其制作方法，其通过在薄膜晶体管的栅极绝缘层形成时，控制化学气相沉积时氧化二氮与四氢化硅的流量比率大于30%，进而控制由氧化硅形成的栅极绝缘层的折射率介于1.43~1.47之间；同时，降低栅极绝缘层中N-H键含量，有效避免由于栅极绝缘层中的高含量N-H键所导致的栅极绝缘层与氧化物半导体层的高界面陷阱密度，有效避免氧化物TFT的电性劣化，进而薄膜晶体管主动装置的品质。
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。

Claims (12)

1.一种薄膜晶体管主动装置，其特征在于，包括：基板及形成于基板上的数个薄膜晶体管，所述薄膜晶体管具有栅极绝缘层与氧化物半导体主动层，该栅极绝缘层为氧化硅层，其折射率介于1.43~1.47之间。
2.如权利要求1所述的薄膜晶体管主动装置，其特征在于，所述薄膜晶体管还包括栅极，所述栅极绝缘层通过化学气相沉积形成于栅极上。
3.如权利要求2所述的薄膜晶体管主动装置，其特征在于，所述栅极绝缘层化学气相沉积时，其氧化二氮与四氢化硅的流量比率大于30%。
4.如权利要求1所述的薄膜晶体管主动装置，其特征在于，所述氧化物半导体主动层含有氧化锌、氧化锡、氧化铟及氧化镓中至少一种，其通过溅射形成于栅极绝缘层上。
5.如权利要求1所述的薄膜晶体管主动装置，其特征在于，所述薄膜晶体管还包括形成于氧化物半导体主动层上的第一保护层，其通过化学气相沉积形成于氧化物半导体层上。
6.如权利要求1所述的薄膜晶体管主动装置，其特征在于，所述薄膜晶体管还包括形成于第一保护层上的源极与漏极，该源极与漏极由金属溅射于第一保护层上形成金属层，再通过光罩制程制成，所述金属层为钼层、铝层、钛层或铜层其中之一或其叠层。
7.如权利要求1所述的薄膜晶体管主动装置，其特征在于，所述薄膜晶体管还包括形成于源极与漏极上的第二保护层，其通过化学气相沉积形成于源极与漏极上。
8.一种薄膜晶体管主动装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、提供基板；
步骤2、在基板上通过溅射及光罩制程形成栅极；
步骤3、在栅极上通过化学气相沉积形成栅极绝缘层，其化学气相沉积时氧化二氮与四氢化硅的流量比率大于30%，且形成的栅极绝缘层的折射率介于1.43~1.47之间；
步骤4、在栅极绝缘层上通过溅射及光罩制程形成氧化物半导体主动层；
步骤5、在氧化物半导体主动层上通过化学气相沉积及光罩制程形成第一保护层；
步骤6、在第一保护层上通过溅射制程形成金属层，并通过光罩制程形成源极与漏极；
步骤7、在金属层上形成第二保护层，并在该第二保护层上形成桥接孔；
步骤8、在第二保护层上通过溅射及光罩制程形成透明导电层，进而制得薄膜晶体管主动装置。
9.如权利要求8所述的薄膜晶体管主动装置的制作方法，其特征在于，所述栅极含有钼层、铝层、钛层或铜层其中之一或其叠层。
10.如权利要求8所述的薄膜晶体管主动装置的制作方法，其特征在于，所述氧化物半导体主动层含有氧化锌、氧化锡、氧化铟及氧化镓中至少一种。
11.如权利要求8所述的薄膜晶体管主动装置的制作方法，其特征在于，所述金属层含有钼层、铝层、钛层或铜层其中之一或其叠层。
12.如权利要求8所述的薄膜晶体管主动装置的制作方法，其特征在于，所述透明导电层含有为氧化铟锡层、氧化铟锌层、氧化铝锌层或氧化锌镓层其中之一或其叠层。
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