CN104934481A

CN104934481A - 一种薄膜晶体管及其制备方法

Info

Publication number: CN104934481A
Application number: CN201410106797.3A
Authority: CN
Inventors: 张盛东; 肖祥; 邵阳; 王龙彦
Original assignee: Peking University Shenzhen Graduate School
Current assignee: Peking University Shenzhen Graduate School
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2015-09-23
Anticipated expiration: 2034-03-21
Also published as: CN104934481B

Abstract

本发明涉及一种薄膜晶体管及其制备方法，其特征在于：采用所述制备方法制备的薄膜晶体管包括衬底、栅电极、栅介质层、有源区、沟道保护层、源区、漏区、绝缘介质层、源区接触电极和漏区接触电极；栅电极设置在衬底上，栅介质层覆盖在衬底和栅电极上，有源区设置在栅介质层上，沟道保护层位于有源区的中央正上方，源区和漏区位于有源区上，并分别设置在沟道保护层两侧，绝缘介质层覆盖在衬底、栅介质层、沟道保护层、源区和漏区上，源区接触电极的一端连接源区，其另一端位于绝缘介质层上，漏区接触电极的一端连接漏区，其另一端位于绝缘介质层上。本发明可以广泛应用于薄膜晶体管的制备过程中。

Description

一种薄膜晶体管及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种晶体管及其制备方法，特别是关于一种薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

作为平板显示技术的核心器件，薄膜晶体管（TFTs：thin-film transistors）受到了极大的关注并被细致深入地研究。薄膜晶体管应用广泛，主要应用于平板显示面板像素电路开关控制、像素电路驱动以及显示面板外围驱动电路。除此之外，薄膜晶体管还被广泛研究应用于传感器，存储器，处理器等领域。

薄膜晶体管的划分方法有多种。按照栅电极位置的不同，薄膜晶体管可以分为底栅结构和顶栅结构；按照源漏电极相对有源区的位置不同，薄膜晶体管又可分为顶接触结构和底接触结构；按照有源区材料的不同薄膜晶体管又可以被分为很多种，包括传统的硅基薄膜晶体管、金属氧化物薄膜晶体管（Metal-Oxide TFTs）以及有机薄膜晶体管（Organic TFTs）等。在各种采用不同有源区材料的薄膜晶体管中，现今被产业界大面积应用的主要是兴起于20世纪80年代的硅基薄膜晶体管，如氢化非晶硅薄膜晶体管(a-Si:H TFTs)和多晶硅薄膜晶体管（poly-Si TFTs）。但是，随着显示技术的不断发展，硅基薄膜晶体管的缺点日益突出，主要表现在氢化非晶硅薄膜晶体管的低迁移率和差稳定性，多晶硅薄膜晶体管工艺复杂、高成本以及大面积器件特性一致性差。这些都将严重限制氢化非晶硅薄膜晶体管和多晶硅薄膜晶体管在未来大尺寸、高分辨率、高帧频、透明柔性显示以及板上系统（SOP:System On Panel）集成等方面的应用。

金属氧化物薄膜晶体管技术是一种类MOS技术。在20世纪中叶，氧化物ZnO TFTs就被广泛研究，但是由于其本身的一些限制，一直没有得到大面积应用。直到2003年，氧化铟镓锌薄膜晶体管（InGaZnO TFTs）的出现，因其优异的性能而迅速引起极大的关注。至此以后，氧化物薄膜晶体管技术进入快速发展阶段。金属氧化物薄膜晶体管采用的是金属氧化物半导体材料作为沟道。这些材料主要是氧化锌基和/或氧化铟基等n型半导体材料，包括氧化锌（ZnO）、氧化铟(In₂O₃)、氧化铟锌（IZO）、铝掺杂氧化锌（AZO）、硼掺杂氧化锌（BZO）、镁掺杂氧化锌(MZO)、氧化锌锡（ZTO）、氧化铟镓锌（IGZO）、氧化铟锡锌（ITZO）、氧化镓锌（GZO）、氧化铟锡（ITO）、氧化铪铟锌（HIZO）、氧化锡（SnO₂）等；氧化亚锡（SnO）和氧化亚铜（Cu₂O）等p型半导体材料。相较于前述的硅基薄膜晶体管技术，金属氧化物薄膜晶体管技术优势明显，主要表现在其具有更高的迁移率、更陡的亚阈值摆幅、更小的关态泄漏电流、更好的器件性能一致性、工艺简单、工艺温度低、稳定性好，可见光透过率高、在弯曲状态器件特性无明显退化等。

在薄膜晶体管制备工艺中，器件的背沟道状态对器件性能的影响非常明显，在金属氧化物薄膜晶体管中表现尤为突出。金属氧化物半导体薄膜对常见的源漏材料刻蚀液或刻蚀气体的抗蚀性较差，在形成有源层之后，如采用刻蚀方法图形化源漏电极，则刻蚀液或刻蚀气体会破坏器件的背沟道区域，使器件性能退化，所以沟道区保护层（即刻蚀阻挡层）被引入以解决此问题。同时，器件背沟道会吸附环境中的气体，如氧气或水等，这些吸附气体会改变沟道特性，如耗尽或积累载流子，故对器件特性有非常大的影响。在实际应用中，在后道工艺前，器件都需要进行钝化，一是为了保护器件免受环境气氛的影响；二是避免器件受后续工艺破坏；再者，也是为后续工艺提供较好的界面状态（平坦化）。但是，刻蚀阻挡层的引入会使工艺复杂度和工艺成本明显增加；而且，现有的沟道区保护层或钝化工艺本身会对器件的背沟道造成损伤，影响器件性能,如等离子体增强化学气相淀积（PECVD）。虽然原子层淀积（ALD）能够提供很好的沟道区保护层和钝化层，但是其设备成本高昂、生产效率低。上述常用的设备还存在潜在的安全问题以及对环境污染大等缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种薄膜晶体管及其制备方法，该制备方法能够有效降低薄膜晶体管制备工艺的复杂性、提高生产效率并减少环境污染，采用该制备方法得到的薄膜晶体管具有介质薄膜致密等特点。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种薄膜晶体管，其特征在于：它包括衬底、栅电极、栅介质层、有源区、沟道保护层、源区、漏区、绝缘介质层、源区接触电极和漏区接触电极；所述栅电极设置在所述衬底上，所述栅介质层覆盖在所述衬底和栅电极上，所述有源区设置在所述栅介质层上，所述沟道保护层位于所述有源区的中央正上方，所述源区和漏区位于所述有源区上，并分别设置在所述沟道保护层两侧，所述绝缘介质层覆盖在所述衬底、栅介质层、沟道保护层、源区和漏区上，所述源区接触电极的一端连接所述源区，所述源区接触电极的另一端位于所述绝缘介质层上，所述漏区接触电极的一端连接所述漏区，所述漏区接触电极的另一端位于所述绝缘介质层上。

所述衬底采用玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的一种。

所述栅介质层采用氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪、氧化钽和有机介质中的一种或多种材料的组合，其厚度为5nm～400nm。

一种所述薄膜晶体管的制备方法，其包括以下步骤：1）在衬底上淀积一栅极导电层，通过光刻和刻蚀工艺将栅极导电层图形化为栅电极；当衬底采用柔性时，在衬底与栅极导电层之间沉积一缓冲层；2）在衬底和栅电极上淀积一栅介质层；3）在栅介质层上淀积一有源区；4）采用一次膜淀积工艺，在有源区上淀积一金属层，通过涂光刻胶、曝光和显影工艺将金属层上的部分光刻胶显影掉，选择性地暴露出相应区域的金属；5）将淀积了栅极导电层、栅介质层、有源区和金属层的衬底置于电解液中，采用阳极氧化法将步骤4）中选择性地暴露出的金属氧化成金属氧化物介质，形成沟道保护层，并通过改变阳极氧化所施加的电压实现对有源区材料电阻率的调控；6）在经过步骤5）处理后的整个衬底上旋涂光刻胶，通过一次光刻和刻蚀工艺图形化有源区及沉积在有源区上未被氧化的金属，有源区上沉积的未被氧化的金属通过一次光刻和刻蚀工艺得到源区和漏区；7）在衬底、沟道保护层、源区和漏区的表面淀积一层绝缘介质层，采用光刻和刻蚀工艺对绝缘介质层进行处理，形成接触孔；8）在接触孔内淀积导电层，采用光刻和刻蚀工艺对导电层进行处理，形成源区接触电极和漏区接触电极。

所述步骤3）中，有源区采用n型金属氧化物薄膜材料、p型金属氧化物薄膜材料、硅、锗、硅锗合金以及其它化合物半导体薄膜中的一种或多种材料构成单一有源区或复合有源区。

所述步骤4）中，金属层采用铝、钛、铪、钼、钽和铜中的一种或多种单质或合金金属构成单一金属层或复合金属层，所述金属层的厚度为10nm～300nm。

所述步骤5）中，采用阳极氧化法对暴露出的金属进行氧化之前，通过涂光刻胶、曝光和显影工艺将金属层上的部分光刻胶显影掉，选择性地暴露出部分金属层，金属层的氧化是选择性的。

所述步骤2）～步骤4）中，在衬底和栅电极上依次连续淀积栅介质层、有源区和金属层。

所述步骤5）中，采用阳极氧化法对暴露出的金属进行氧化形成的金属氧化物介质作为沟道保护层；所述步骤6）中，有源区上沉积的未被氧化的金属经图形化后作为源区和漏区,源区、漏区和采用阳极氧化法进行氧化的金属层为同一层材料，且采用一次连续膜淀积工艺形成。

所述步骤5）中，将沉积在有源区上的选择性地暴露出的金属氧化成金属氧化物后，通过改变阳极氧化所施加的电压实现对有源区材料电阻率的调控，调节器件的阈值电压。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于在衬底上依次淀积栅极导电层、栅介质层、有源层和金属层后，将整个衬底置于电解液中，将金属氧化成金属氧化物介质，形成沟道保护层，并通过光刻和刻蚀工艺去掉不需要的金属，形成源区和漏区；其中沟道保护层、源区和漏区是通过一步金属层沉积工艺后，再通过一步光刻和刻蚀工艺完成的，因此本发明能够有效降低薄膜晶体管制备工艺的复杂性，提高生产效率。2、本发明由于采用连续淀积栅介质层、有源层和金属层，再通过一步光刻和刻蚀工艺图形化有源层及源区、漏区，因此本发明能够更进一步降低薄膜晶体管制备工艺的复杂性。3、本发明由于采用阳极氧化法将暴露出的金属氧化成金属氧化物介质，形成沟道保护层，所采用的阳极氧化法为低温工艺，对环境无污染，且所采用的阳极氧化设备成本低、操作简单；因此采用本发明的制备方法能够有效降低设备及工艺成本、减少环境污染。4、本发明由于采用阳极氧化法对暴露出的金属进行氧化时，生成的金属氧化物介质具有致密和大面积均匀性好的特点，因此形成的沟道保护层能够有效保护有源区，因此本发明的薄膜晶体管具有保护层薄膜致密的优点。基于以上优点，本发明可以广泛应用于薄膜晶体管的制备过程中。

附图说明

图1是本发明薄膜晶体管的结构示意图

图2是本发明薄膜晶体管的制备方法的工艺流程图

图3是实施例一中薄膜晶体管制备方法的工艺结构示意图

图4是实施例二中薄膜晶体管制备方法的工艺结构示意图

图5是实施例三中薄膜晶体管制备方法的工艺结构示意图

图6是实施例四中薄膜晶体管制备方法的工艺结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明的薄膜晶体管包括衬底1、栅电极2、栅介质层3、有源区4、沟道保护层5、源区6、漏区7、绝缘介质层8、源区接触电极9和漏区接触电极10。其中，栅电极2设置在衬底1上，栅介质层3覆盖在衬底1和栅电极2上，有源区4设置在栅介质层3上，沟道保护层5位于有源区4的中央正上方，源区6和漏区7均位于有源区4上，并分别设置在沟道保护层5两侧，绝缘介质层8覆盖在衬底1、栅介质层3、沟道保护层5、源区6和漏区7上，源区接触电极9的一端连接源区6，其另一端位于绝缘介质层8上，漏区接触电极10的一端连接漏区7，其另一端位于绝缘介质层8上。

上述实施例中，衬底1采用玻璃或聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚酰亚胺(PI)等柔性材料。

上述实施例中，栅电极2可以采用钼（Mo）、铬(Cr)、钛(Ti)、铝(Al)和铜（Cu）等金属材料，也可以采用氧化铟锡（ITO）、铝掺杂氧化锌（AZO）和硼掺杂氧化锌（BZO）等透明导电膜材料，其厚度为50nm～300nm。

上述实施例中，栅介质层3采用氧化硅（SiO₂）、氮化硅(SiN_x)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化铪(HfO₂)、氧化钽（Ta₂O₅）和有机介质等介质中的一种或多种材料的组合，其厚度为5nm～400nm。

上述实施例中，绝缘介质层8采用氧化硅（SiO₂）、氮化硅(SiN_x)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化铪(HfO₂)、氧化钽（Ta₂O₅）和有机介质等介质中的一种或多种的组合，其厚度为50nm～400nm。

如图2所示，本发明薄膜晶体管的制备方法包括以下步骤：

1）在衬底1上淀积一栅极导电层，通过光刻和刻蚀工艺将栅极导电层图形化为栅电极2；当衬底1采用柔性衬底时，在衬底1与栅极导电层之间沉积一缓冲层。

2）在衬底1和栅电极2上淀积一栅介质层3。

3）在栅介质层3上淀积一有源区4。

4）采用一次膜淀积工艺，在有源区4上淀积一金属层，通过涂光刻胶、曝光和显影工艺将金属层上的部分光刻胶显影掉，选择性地暴露出相应区域的金属。

5）将沉积了栅极导电层、栅介质层3、有源区4和金属层的衬底1置于电解液中，采用阳极氧化法将步骤4）中选择性地暴露出的金属氧化成金属氧化物介质，形成沟道保护层5，并通过改变阳极氧化所施加的电压实现对有源区4材料电阻率的调控，从而调节器件的阈值电压。

6）在经过步骤5）处理后的整个衬底1上旋涂光刻胶，通过一次光刻和刻蚀工艺图形化有源区4及沉积在有源区4上未被氧化的金属，有源区4上沉积的未被氧化的金属通过一次光刻和刻蚀工艺得到源区6和漏区7。

7）在衬底1、沟道保护层5、源区6和漏区7的表面淀积一层绝缘介质层8，采用光刻和刻蚀工艺对绝缘介质层8进行处理，形成接触孔13。

8）在接触孔13内淀积导电层，采用光刻和刻蚀工艺对导电层进行处理，形成源区接触电极9和漏区接触电极10。

上述步骤1）中，在衬底1和栅极导电层之间淀积的缓冲层可以采用氧化硅（SiO₂）和/或氮化硅（SiN_x）并通过等离子体增强化学气相淀积（PECVD）方法形成，也可以采用有机介质并通过旋涂等方法形成。缓冲层可以是氧化硅（SiO₂）、氮化硅（SiN_x）或有机介质中的单一介质材料组成的单一缓冲层，也可以是由氧化硅（SiO₂）、氮化硅（SiN_x）或有机介质中的多种介质材料组成的复合缓冲层。

上述步骤1）中，栅极导电层可以采用钼（Mo）、铬(Cr)、钛(Ti)、铝(Al)和铜（Cu）等金属并通过磁控溅射、电子束蒸发或者热蒸发等方法形成，也可以采用氧化铟锡（ITO）、铝掺杂氧化锌（AZO）、硼掺杂氧化锌（BZO）等透明导电膜并通过磁控溅射或光学镀膜等方法形成。栅极导电层可以是金属或透明导电膜等材料中的单一导电材料构成的单一导电层，也可以是金属或透明导电膜等材料中的多种导电材料构成的复合导电层。

上述步骤2）中，栅介质层3可以采用氧化硅（SiO_x）和/或氮化硅（SiN_x）等绝缘介质，并通过等离子体增强化学气相淀积（PECVD）方法形成；可以采用氧化铝（Al₂O₃）、氧化铪(HfO₂)、氧化钽（Ta₂O₅）等高介电常数介质，并通过原子层淀积(ALD)、阳极氧化、射频磁控溅射或反应溅射等方法形成；也可以采用有机介质材料并通过旋涂方法形成。栅介质层可以是氧化硅（SiO_x）、氮化硅（SiN_x）、氧化铝（Al₂O₃）、氧化铪(HfO₂)、氧化钽（Ta₂O₅）和有机介质材料中的单一介质材料构成的单一栅介质层，也可以是氧化硅（SiO_x）、氮化硅（SiN_x）、氧化铝（Al₂O₃）、氧化铪(HfO₂)、氧化钽（Ta₂O₅）和有机介质材料中的多种介质材料构成的复合栅介质层。

上述步骤3）中，有源区4可以采用氧化锌（ZnO）、氧化铟(In₂O₃)、氧化铟锌（IZO）、铝掺杂氧化锌（AZO）、硼掺杂氧化锌（BZO）、镁掺杂氧化锌(MZO)、氧化锌锡（ZTO）、氧化铟锌锡（IZTO）、氧化镓锌（GZO）、氧化铟镓锌（IGZO）、氧化铪铟锌（HIZO）、氧化铟锡（ITO）等n型金属氧化物薄膜材料或Cu₂O、SnO等p型金属氧化物薄膜材料，并通过磁控溅射、反应溅射或旋涂等方法形成；有源区4也可以采用硅、锗、硅锗合金或其它化合物半导体薄膜等。有源区4可以是n型或p型薄膜材料、硅、锗、硅锗合金以及其它化合物半导体薄膜中的一种材料构成的单一有源区，也可以是采用n型或p型金属氧化物薄膜材料、硅、锗、硅锗合金以及其它化合物半导体薄膜中的多种材料构成的复合有源区。有源区4的厚度为5nm～200nm。

上述步骤4）中，所淀积的金属层可以采用铝（Al）、钛（Ti）、铪（Hf）、钼（Mo）、钽（Ta）或铜（Cu）等单质金属中的一种或多种，并通过磁控溅射、电子束蒸发或者热蒸发等方法形成。金属层可以是一种单质金属或合金金属构成的单一金属层，也可以是多种单质金属或合金金属构成的复合金属层，其厚度一般为10nm～300nm。

上述步骤5）中，所采用的阳极氧化方法为恒流阳极氧化法或者恒压阳极氧化法。

上述步骤5）中，改变阳极氧化所施加电压调整有源区材料的电阻率，调整器件的阈值电压。

上述步骤7）中，所淀积的绝缘介质层8可以采用氧化硅（SiO_x）和/或氮化硅（SiN_x）等绝缘介质，并通过等离子体增强化学气相淀积（PECVD）方法形成；也可以采用氧化铝（Al₂O₃）、氧化铪(HfO₂)和氧化钽（Ta₂O₅）等高介电常数介质并通过原子层淀积(ALD)形成；也可以采用有机介质材料并通过旋涂方法形成；绝缘介质层可以是氧化硅（SiO_x）、氮化硅（SiN_x）、氧化铝（Al₂O₃）、氧化铪(HfO₂)、氧化钽（Ta₂O₅）和有机介质材料中的单一介质材料构成的单一绝缘介质层，也可以是氧化硅（SiO_x）、氮化硅（SiN_x）、氧化铝（Al₂O₃）、氧化铪(HfO₂)、氧化钽（Ta₂O₅）和有机介质材料中的多种介质材料构成的复合绝缘介质层。

上述步骤8）中，所淀积的导电层可以采用钼（Mo）、铬(Cr)、钛(Ti)、铝(Al)等金属并通过磁控溅射、电子束蒸发或者热蒸发等方法形成，也可以采用氧化铟锡（ITO）、铝掺杂氧化锌（AZO）、硼掺杂氧化锌（BZO）等透明导电薄膜并通过磁控溅射或光学镀膜等方法形成。所淀积的导电层可以是金属或透明导电薄膜中的单一导电材料构成的单一导电层，也可以是金属或透明导电薄膜中的多种导电材料构成的复合导电层。

下面结合说明书附图对本发明的实施例进行详细描述。

实施例一：如图3所示，采用本发明的制备方法制备一种薄膜晶体管，其具体包括以下步骤：

（1）在衬底1上通过磁控溅射方法沉积一层150nm厚的金属钼(Mo)薄膜，通过光刻和刻蚀工艺将Mo薄膜图形化为栅电极2，并对衬底1和栅电极2进行去胶和清洗处理。

（2）采用等离子体增强化学气相淀积（PECVD）方法在衬底1和栅电极2上淀积一层200nm厚的氧化硅（SiO₂）栅介质层3。

（3）采用磁控溅射方法，在SiO₂栅介质层3上沉积一层40nm厚的氧化铟镓锌（IGZO）有源区4。

（4）采用磁控溅射方法，在IGZO有源区4上淀积一层100nm厚的铝（Al）金属薄膜11。在Al金属薄膜11上旋涂光刻胶12，通过正面曝光和光刻工艺将Al金属薄膜11中央正上方的光刻胶12显影掉，选择性地暴露出部分Al金属。

（5）将沉积了Mo薄膜、氧化硅（SiO₂）栅介质层3、IGZO层和Al金属薄膜11的衬底1置于电解液中，采用阳极氧化法选择性地将步骤4）中暴露出的Al金属氧化成金属氧化物介质，形成沟道保护层5，并进行去胶和清洗处理。

（6）在经步骤（5）处理的Al金属薄膜11和沟道保护层5的上表面旋涂光刻胶12，通过正面曝光和光刻工艺，去掉Al金属薄膜11两侧的上表面旋涂的光刻胶12。

（7）通过刻蚀工艺刻蚀掉Al金属薄膜11两侧未被光刻胶12保护的Al金属材料及IGZO；位于沟道保护层5两侧，由光刻胶12保护的Al金属薄膜11区域形成源区6和漏区7，并进行去胶和清洗处理。

（8）采用等离子体增强化学气相淀积（PECVD）工艺，在SiO₂栅介质层3、沟道保护层5、源区6和漏区7的上表面上淀积一层200nm厚的氧化硅（SiO₂）绝缘介质层8，并采用光刻和刻蚀工艺对绝缘介质层8进行处理，形成接触孔13。

（9）采用磁控溅射方法在接触孔13内淀积一层300nm的氧化铟锡（ITO）膜，并采用光刻和刻蚀工艺对ITO膜进行处理，形成源区接触电极9和漏区接触电极10。

（10）对经过步骤（1）～步骤（9）得到的薄膜晶体管进行去胶和清洗处理。

实施例二：如图4所示，采用本发明的制备方法制备一种薄膜晶体管，其具体包括以下步骤：

（1）采用与实施例一中步骤（1）～步骤（3）相同的方法，通过磁控溅射方法，在SiO₂栅介质层3上沉积一层40nm厚的氧化铟镓锌（IGZO）层，通过光刻和刻蚀工艺将IGZO层图形化为有源区4。

（2）采用磁控溅射方法，在IGZO有源区4上淀积一层30nm厚的Al金属薄膜11。在Al金属薄膜11上旋涂光刻胶12，通过正面曝光和光刻工艺将Al金属薄膜11两侧及其中央正上方的光刻胶12显影掉，选择性地暴露出部分Al金属。

（3）将沉积了Mo薄膜、氧化硅（SiO₂）栅介质层3、IGZO层和Al金属薄膜11的衬底1置于电解液中，采用阳极氧化法选择性地将暴露出的Al金属氧化成金属氧化物介质，形成沟道保护层5，并进行去胶和清洗处理。

（4）采用与实施例一中步骤（6）～步骤（9）相同的方法，得到制备的薄膜晶体管，并对其进行去胶和清洗处理。

实施例三：如图5所示，采用本发明的制备方法制备一种薄膜晶体管，其具体包括以下步骤：

（1），在淀积有200nm厚的氧化硅缓冲层的柔性衬底1上通过磁控溅射方法沉积一层150nm厚的Al金属薄膜，通过光刻和刻蚀工艺将Al金属薄膜图形化为栅电极2，并对衬底1和栅电极2进行去胶和清洗处理。

（2）采用阳极氧化方法，在栅电极2表面氧化生成一层50nm的氧化铝（Al₂O₃）薄膜，即栅介质层3。

（3）采用与实施例一中步骤（3）～步骤（10）相同的方法，制备得到薄膜晶体管。

实施例四：如图6所示，采用本发明的制备方法制备一种薄膜晶体管，其具体包括以下步骤：

（1）采用与实施例一中步骤（1）～步骤（3）相同的方法，通过磁控溅射方法，在SiO₂栅介质层3上沉积一层50nm的低电阻率氧化铟锌（IZO）有源区4。

（2）采用磁控溅射方法，在IZO有源区4上淀积一层50nm厚的铝合金（Al：Nd）金属薄膜11。在铝合金金属薄膜11上旋涂光刻胶12，通过正面曝光和光刻工艺将铝合金金属薄膜11中央正上方的光刻胶12显影掉，选择性地暴露出部分铝合金。

（3）将沉积了Mo薄膜、氧化硅（SiO₂）栅介质层3、IZO层和铝合金（Al：Nd）金属薄膜11的衬底1置于电解液中，采用阳极氧化法选择性地将步骤2）中暴露出的铝合金（Al：Nd）金属氧化成金属氧化物介质，形成沟道保护层5，继续升高阳极氧化电压将低电阻率IZO层氧化为高电阻率IZO层，并进行去胶和清洗处理。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims

1.一种薄膜晶体管，其特征在于：它包括衬底、栅电极、栅介质层、有源区、沟道保护层、源区、漏区、绝缘介质层、源区接触电极和漏区接触电极；所述栅电极设置在所述衬底上，所述栅介质层覆盖在所述衬底和栅电极上，所述有源区设置在所述栅介质层上，所述沟道保护层位于所述有源区的中央正上方，所述源区和漏区位于所述有源区上，并分别设置在所述沟道保护层两侧，所述绝缘介质层覆盖在所述衬底、栅介质层、沟道保护层、源区和漏区上，所述源区接触电极的一端连接所述源区，所述源区接触电极的另一端位于所述绝缘介质层上，所述漏区接触电极的一端连接所述漏区，所述漏区接触电极的另一端位于所述绝缘介质层上。

2.如权利要求1所述的一种薄膜晶体管，其特征在于：所述衬底采用玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的一种。

3.如权利要求1或2所述的一种薄膜晶体管，其特征在于：所述栅介质层采用氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪、氧化钽和有机介质中的一种或多种材料的组合，其厚度为5nm～400nm。

4.一种如权利要求1～3任一项所述薄膜晶体管的制备方法，其包括以下步骤：

1）在衬底上淀积一栅极导电层，通过光刻和刻蚀工艺将栅极导电层图形化为栅电极；当衬底采用柔性时，在衬底与栅极导电层之间沉积一缓冲层；

2）在衬底和栅电极上淀积一栅介质层；

3）在栅介质层上淀积一有源区；

4）采用一次膜淀积工艺，在有源区上淀积一金属层，通过涂光刻胶、曝光和显影工艺将金属层上的部分光刻胶显影掉，选择性地暴露出相应区域的金属；

5）将淀积了栅极导电层、栅介质层、有源区和金属层的衬底置于电解液中，采用阳极氧化法将步骤4）中选择性地暴露出的金属氧化成金属氧化物介质，形成沟道保护层，并通过改变阳极氧化所施加的电压实现对有源区材料电阻率的调控；

6）在经过步骤5）处理后的整个衬底上旋涂光刻胶，通过一次光刻和刻蚀工艺图形化有源区及沉积在有源区上未被氧化的金属，有源区上沉积的未被氧化的金属通过一次光刻和刻蚀工艺得到源区和漏区；

7）在衬底、沟道保护层、源区和漏区的表面淀积一层绝缘介质层，采用光刻和刻蚀工艺对绝缘介质层进行处理，形成接触孔；

8）在接触孔内淀积导电层，采用光刻和刻蚀工艺对导电层进行处理，形成源区接触电极和漏区接触电极。

5.如权利要求4所述的一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中，有源区采用n型金属氧化物薄膜材料、p型金属氧化物薄膜材料、硅、锗、硅锗合金以及其它化合物半导体薄膜中的一种或多种材料构成单一有源区或复合有源区。

6.如权利要求4或5所述的一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中，金属层采用铝、钛、铪、钼、钽和铜中的一种或多种单质或合金金属构成单一金属层或复合金属层，所述金属层的厚度为10nm～300nm。

7.如权利要求4或5所述的一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中，采用阳极氧化法对暴露出的金属进行氧化之前，通过涂光刻胶、曝光和显影工艺将金属层上的部分光刻胶显影掉，选择性地暴露出部分金属层，金属层的氧化是选择性的。

8.如权利要求4或5所述的一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述步骤2）～步骤4）中，在衬底和栅电极上依次连续淀积栅介质层、有源区和金属层。

9.如权利要求4或5所述的一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中，采用阳极氧化法对暴露出的金属进行氧化形成的金属氧化物介质作为沟道保护层；所述步骤6）中，有源区上沉积的未被氧化的金属经图形化后作为源区和漏区,源区、漏区和采用阳极氧化法进行氧化的金属层为同一层材料，且采用一次连续膜淀积工艺形成。

10.如权利要求4或5所述的一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中，将沉积在有源区上的选择性地暴露出的金属氧化成金属氧化物后，通过改变阳极氧化所施加的电压实现对有源区材料电阻率的调控，调节器件的阈值电压。