CN104952935B - 一种薄膜晶体管结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及薄膜晶体管结构,包括由下至上依次设置的基板、栅极、栅极绝缘层、半导体氧化物层、源漏极层、钝化层和透明导电层,对应于半导体氧化物层上方的源漏极层处,通过刻蚀形成刻蚀阻挡层。还涉及上述薄膜晶体管结构的制备方法,包括在基板上沉积并光刻栅极;在栅极上沉积栅极绝缘板;在栅极绝缘板上沉积并光刻半导体氧化物层;在半导体氧化物层上沉积并光刻源漏极层;在对应于半导体氧化物层上方的源漏极层处,刻蚀形成刻蚀阻挡层;在源漏极层和半导体氧化物层的上沉积钝化层;在钝化层上沉积透明导电层。本发明未单独沉积刻蚀阻挡层,但通过刻蚀源漏极层形成具有实际功能的刻蚀阻挡层,优化薄膜晶体管结构的同时,真正保护半导体氧化物层。

Description

一种薄膜晶体管结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及晶圆制造领域及显示技术领域,具体是一种薄膜晶体管结构及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的快速发展,应用于手机、平板或电脑中的屏幕显示技术正不断地更新迭代,特别是自上世纪90年代以来,随着技术的突破及市场需求的急剧增长,使得以液晶显示(LCD)为代表的平板显示(FPD)技术迅速崛起。尤其是薄膜晶体管液晶平板显示器(TFT-LCD),其具有性能优良、大规模生产特性好、自动化程度高、原材料成本低廉等诸多优点,因此成为平板显示器市场的主流产品。
薄膜晶体管液晶平板显示器是一类有源矩阵液晶显示设备,该类显示屏上的每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动,薄膜晶体管(TFT)对于显示器的响应度及色彩真实度等具有重要影响,是该类显示器中的重要组成部分。
TFT(Thin Film Transistor),即薄膜晶体管,主要有背沟道刻蚀结构TFT和背沟道保护结构TFT。背沟道刻蚀结构TFT主要包括由下至上依次设置的基板、栅极、栅极绝缘层、半导体层,以及位于半导体层和栅极绝缘层上方的源漏极层(包括漏极和源极)。其中,源漏极层是沉积在栅极绝缘层和半导体层上之后,在对应于半导体层的位置处,通过湿刻蚀制程得到的。由于湿刻蚀制程中需要使用强酸及其混合物,容易使背沟道处的半导体层遭到破坏。
目前的TFT元件中,使用较多的半导体层材料为a-IGZO薄膜,该材料具有载流子迁移率高、稳定性及均匀性佳等方面的优势,具有非常广泛地应用前景。但是有相关报道指出水、氧与光等介质与a-IGZO薄膜的接触将影响TFT元件的特性,因此更多技术人员采用背沟道保护结构TFT,在半导体层上设置保护层。背沟道保护结构TFT与背沟道刻蚀结构TFT的主要区别在于,半导体层上还设有一层刻蚀阻挡层,用于保护半导体层不因刻蚀制程而受到破坏。但是采用该种结构的TFT时,需要增加一道工序来制作刻蚀阻挡层,影响产品的生产效率。此外,在半导体层上沉积刻蚀阻挡层的工艺仍会对半导体层材料的性能造成影响,并且由于该层的增加,使得TFT的尺寸增大,设计空间变小。
虽然现有技术中已开发有一些不同类型的薄膜晶体管结构,但是出于提高TFT结构性能、延长其使用寿命、扩展TFT矩阵设计空间、改良TFT结构的制备方法等因素的考虑,实有必要对现有技术进行改进,设计一种能够解决上述问题的新型薄膜晶体管结构并提供相应的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的薄膜晶体管结构及其制备方法,主要用于解决现有技术中设置刻蚀阻挡层保护半导体层时所产生的各种问题。
具体地,本发明包括两个方面的内容。
第一个方面,本发明提供一种薄膜晶体管结构,包括由下至上依次设置的基板、栅极、栅极绝缘层、半导体氧化物层、源漏极层、钝化层和透明导电层,在对应于所述半导体氧化物层上方的所述源漏极层处,通过刻蚀形成刻蚀阻挡层,所述半导体氧化物层和所述刻蚀阻挡层经过加热活化后分别成为半导体层和绝缘层。
【具体结构】进一步地,所述源漏极层朝向其内部凹陷形成窗口,所述刻蚀阻挡层容置在所述窗口中且与所述源漏极层连接,所述刻蚀阻挡层的厚度小于所述源漏极层,所述钝化层覆盖在所述刻蚀阻挡层和所述源漏极层上方。
可以理解的是,在本发明中,所述源漏极层是指用于形成源极和漏极两个电极的层结构,所述源漏极层向自身内部刻蚀形成内凹的窗口后,窗口两侧即分别为源极和漏极。
【基板】进一步地,所述基板为玻璃基板。
【栅极-材料】进一步地,所述栅极的材料为金属材料。
可选地,所述栅极为Al、Mo、Nd中的一种或几种。
优选地,所述栅极为Al/Mo。
【栅极-厚度】进一步地,所述栅极的厚度为2000~5500埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如2000埃、2500埃、3000埃、3500埃、4000埃、4500埃或者2500埃。
【栅极绝缘层-材料】进一步地,所述栅极绝缘层为SiOx层或者SiNx与SiOx的复合层。
优选地,所述栅极绝缘层为SiNx与SiOx的复合层。
【栅极绝缘层-厚度】进一步地,所述栅极绝缘层的厚度为1500~4000埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如1500埃、1800埃、2000埃、2200埃、2500埃、3000埃、3300埃、3500埃、3800埃或者4000埃。
【半导体氧化物层-材料】进一步地,所述半导体氧化物层为金属氧化物层。
可选地,所述金属氧化物层为ZnO层、In2O3层、IZO层或IGZO层中的一种或几种。
优选地,所述半导体氧化物层为IGZO层。
【半导体氧化物层-厚度】进一步地,所述半导体氧化物层的厚度为400~1500埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如400埃、500埃、700埃、900埃、1000埃、1200埃或者1500埃。
【源漏极层-复合层】进一步地,所述源漏极层为复合层,所述复合层的底层为ZnO(Al)层,顶层为金属材料。
可选地,所述源漏极层顶层的金属材料为Al、Mo、Nd中的一种或几种的混合物。
优选地,所述金属材料为Al/Mo。
【源漏极层-厚度】进一步地,所述源漏极层的底层厚度为300~1000埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如300埃、400埃、500埃、600埃、700埃、800埃、900埃或者1000埃,所述源漏极层的顶层厚度为1000~6000埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如1000埃、1500埃、2000埃、2500埃、3000埃、3500埃、4000埃、4500埃、5000埃、5500埃或者6000埃。
【刻蚀阻挡层-材料】进一步地,所述刻蚀阻挡层为ZnO(Al)层。
【刻蚀阻挡层-厚度】进一步地,所述刻蚀阻挡层的厚度为50~500埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如50埃、100埃、150埃、200埃、250埃、300埃、350埃、400埃、450埃或者500埃。
【钝化层-材料】进一步地,所述钝化层为SiOx层或者SiNx与SiOx的复合层。
优选地,所述钝化层为SiNx与SiOx的复合层。
更优选地,所述钝化层中的SiOx层与所述刻蚀阻挡层、所述源漏极层相接触。
【钝化层-厚度】进一步地,所述钝化层的厚度为1500~4000埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如1500埃、1800埃、2000埃、2200埃、2500埃、3000埃、3300埃、3500埃、3800埃或者4000埃。
【透明导电层-材料】进一步地,所述透明导电层的材料为ITO、纳米银线、IMO、ATO、FTO或ATO中的一种或几种。
其中,ITO是指In2O3:Sn的掺杂体系,IMO是指In2O3:Mo的掺杂体系,ATO是指SnO2:Sb的掺杂体系,FTO是指SnO2:F的掺杂体系,ZAO是指ZnO:Al的掺杂体系。
优选地,所述透明导电层的材料为ITO。
【透明导电层-厚度】进一步地,所述透明导电层的厚度为300~1000埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如300埃、400埃、500埃、600埃、700埃、800埃、900埃或者1000埃。
第二个方面,本发明提供一种上述薄膜晶体管结构的制备方法,包括以下步骤:
在基板上沉积并光刻栅极;
在所述栅极上方沉积栅极绝缘板;
在所述栅极绝缘板上方沉积并光刻半导体氧化物层;
在所述半导体氧化物层上方沉积并光刻源漏极层;
在对应于所述半导体氧化物层上方的所述源漏极层处,刻蚀所述源漏极层,形成刻蚀阻挡层;
在所述源漏极层和所述半导体氧化物层的上方沉积钝化层;
在所述钝化层上方沉积透明导电层。
进一步地,所述基板为玻璃基板。
【栅极-具体】进一步地,采用物理气相沉积方法在基板上沉积所述栅极,再依次利用黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的所述栅极。
进一步地,所述栅极为金属材料。
可选地,所述栅极为Al、Mo、Nd中的一种或几种。
优选地,所述栅极为Al/Mo。
进一步地,所述栅极的厚度为2000~5500埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如2000埃、2500埃、3000埃、3500埃、4000埃、4500埃或者2500埃。
【栅极绝缘板-具体】进一步地,采用等离子增强化学气相沉积方法在已刻蚀好的所述栅极上沉积所述栅极绝缘板。
进一步地,所述栅极绝缘层为SiOx层或者SiNx与SiOx的复合层。
优选地,所述栅极绝缘层为SiNx与SiOx的复合层。
进一步地,所述栅极绝缘层的厚度为1500~4000埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如1500埃、1800埃、2000埃、2200埃、2500埃、3000埃、3300埃、3500埃、3800埃或者4000埃。
【半导体氧化物层-具体】进一步地,采用物理气相沉积方法在所述栅极绝缘板上沉积所述半导体氧化物层,再依次利用黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的所述半导体氧化物层。
进一步地,所述半导体氧化物层为金属氧化物层。
可选地,所述金属氧化物层为ZnO层、In2O3层、IZO层或IGZO层中的一种或几种。
优选地,所述半导体氧化物层为IGZO层。
进一步地,所述半导体氧化物层的厚度为400~1500埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如400埃、500埃、700埃、900埃、1000埃、1200埃或者1500埃。
【源漏极层-具体】进一步地,采用物理气相沉积方法在所述半导体氧化物层上沉积所述源漏极层。
进一步地,在所述半导体氧化物层上沉积所述源漏极层时,首先沉积所述源漏极层的底层,再沉积所述源漏极层的顶层,使所述源漏极层形成具有两层结构的复合层。
进一步地,所述复合层的底层为ZnO(Al)层,顶层为金属材料。
可选地,所述源漏极层顶层的金属材料为Al、Mo、Nd中的一种或几种的混合物。
优选地,所述金属材料为Al/Mo。
进一步地,所述源漏极层的底层厚度为300~1000埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如300埃、400埃、500埃、600埃、700埃、800埃、900埃或者1000埃,所述源漏极层的顶层厚度为1000~6000埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如1000埃、1500埃、2000埃、2500埃、3000埃、3500埃、4000埃、4500埃、5000埃、5500埃或者6000埃。
【形成刻蚀阻挡层】进一步地,沉积形成所述源漏极层的复合层后,针对所述源漏极层位于所述半导体氧化物层上方的部分和所述源漏极层的其他部分依次采用黄光工艺和刻蚀工艺进行处理,其中,所述源漏极层位于所述半导体氧化物层上方的部分在刻蚀后形成刻蚀阻挡层,所述刻蚀阻挡层的结构为所述源漏极层底层的结构。
【灰阶光罩】进一步地,在利用黄光工艺处理所述源漏极层时,选用灰阶光罩技术对所述源漏极层和所述刻蚀阻挡层进行图形化处理。
进一步地,所述刻蚀阻挡层为ZnO(Al)层。
进一步地,所述刻蚀阻挡层的厚度为50~500埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如50埃、100埃、150埃、200埃、250埃、300埃、350埃、400埃、450埃或者500埃。
【离子注入】进一步地,形成所述刻蚀阻挡层后,利用离子注入方法增加所述刻蚀阻挡层中氧元素的含量。
【活化】进一步地,采用离子注入方法后,在烘箱中加热活化所述半导体氧化物层和所述刻蚀阻挡层,使所述半导体氧化物层活化为半导体层,所述刻蚀阻挡层氧化为绝缘层。
【活化条件】进一步地,所述活化过程的加热温度为250~450℃,该温度范围包括了其中的任何具体点值,例如250℃、300℃、350℃、400℃或450℃;所述活化过程的时间为20~120min,该时间范围包括了其中的任何具体点值,例如20min、40min、60min、80min、100min或120min。
【钝化层-具体】进一步地,采用物理气相沉积方法在所述源漏极层和所述刻蚀阻挡层的上方沉积所述钝化层,再依次利用黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的钝化层。
【钝化层-活化】进一步地,在沉积所述钝化层之后,先对所述钝化层进行加热活化,再进行图形化处理。
【钝化层-材料】进一步地,所述钝化层为SiOx层或者SiNx与SiOx的复合层。
优选地,所述钝化层为SiNx与SiOx的复合层。
更优选地,所述钝化层中的SiOx层为底层,与所述刻蚀阻挡层相接触。
【钝化层-厚度】进一步地,所述钝化层的厚度为1500~4000埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如1500埃、1800埃、2000埃、2200埃、2500埃、3000埃、3300埃、3500埃、3800埃或者4000埃。
【透明导电层-具体】采用物理气相沉积方法在所述钝化层上沉积所述透明导电层,再依次利用黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的透明导电层。
其中,已刻蚀的具有图形的透明导电层即像素电极。
进一步地,所述透明导电层的材料为ITO、纳米银线、IMO、ATO、FTO或ATO中的一种或几种。
其中,ITO是指In2O3:Sn的掺杂体系,IMO是指In2O3:Mo的掺杂体系,ATO是指SnO2:Sb的掺杂体系,FTO是指SnO2:F的掺杂体系,ZAO是指ZnO:Al的掺杂体系。
优选地,所述透明导电层的材料为ITO。
进一步地,所述透明导电层的厚度为300~1000埃,该厚度范围包括了其中的任何具体点值,例如300埃、400埃、500埃、600埃、700埃、800埃、900埃或者1000埃。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
在本发明中,并未单独沉积刻蚀阻挡层,而是通过对采用复合层结构的源漏极层进行光刻、刻蚀、离子注入和加热活化等一系列操作,改变ZnO(Al)中O含量来改变刻蚀阻挡层的导电性,从而得到具有保护半导体氧化物层功能并且绝缘性良好的实际意义上的刻蚀阻挡层,也就是说,本发明的刻蚀阻挡层为源漏极层的一部分。这样的结构,一方面可以通过减少刻蚀阻挡层的厚度来减小薄膜晶体管整体的尺寸,使薄膜晶体管具有更多的设计空间,结构得以优化;另一方面,通过形成具有实际功能的刻蚀阻挡层,能够有效减少水、氧和能量对半导体氧化物层的影响,保护薄膜晶体管结构的性能。
附图说明
图1是实施例一薄膜晶体管结构的示意图。
图2是图1中A处结构的具体结构图(钝化层已略去)。
图3是实施例二制备方法的步骤之一。
图4是实施例二制备方法的步骤之一。
图5是实施例二制备方法的步骤之一。
图6是实施例二制备方法的步骤之一。
图7是图6中B处结构的具体结构图。
图8是实施例二制备方法的步骤之一。
图9是图8中C处结构的具体结构图。
图10是实施例二制备方法的步骤之一。
图11是实施例二制备方法的步骤之一。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明,应当理解的是,这些具体实施方式仅用来例举本发明,并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定。
实施例一
本实施例提供一种薄膜晶体管结构,如图1所示,包括由下至上依次设置的的基板10、栅极20、栅极绝缘层30、半导体氧化物层40、源漏极层50、钝化层60和透明导电层70。
具体地,基板10为玻璃基板,栅极20设置在基板10上,且长度(图1中的左右方向的长度)小于基板长度,栅极20采用的材料为Al/Mo,厚度为3000埃。栅极绝缘层30包围在栅极20的外部,分别与栅极20的侧边和顶面接触,覆盖在基板10和栅极20上,其为SiNx与SiOx的复合层,厚度为3000埃。半导体氧化物层40设置在栅极绝缘层30的上方,其长度(图1中的左右方向的长度)与栅极绝缘层顶面的长度相同,其为IGZO层,厚度为1000埃。
源漏极层50包围在半导体氧化物层40的外部,分别与半导体氧化物层40的侧边和顶面接触,覆盖在栅极绝缘层30和半导体氧化物层40上。该源漏极层50为复合层,如图2所示,源漏极层50包括顶层51和底层52,其中底层52为ZnO(Al)层,厚度为500埃,顶层51为Al/Mo层,Mo层位于Al层的上方厚度为3000埃。位于半导体氧化物层40上方处的源漏极层50朝向自身内部(即图2中朝下的方向)凹陷形成一窗口,在该窗口中容置有刻蚀阻挡层80。该刻蚀阻挡层80由位于半导体氧化物层40上方处的源漏极层50刻蚀掉顶层51、仅剩底层52形成,该刻蚀阻挡层为ZnO(Al)层,且长度(图1中的左右方向的长度)小于半导体氧化物层的长度,其厚度为300埃。与此同时,由于源漏极层50刻蚀形成了刻蚀阻挡层80的同时,使源漏极层50形成朝向其自身内部凹陷的窗口,从而使得位于刻蚀阻挡层80两侧的源漏极层分别对应形成源极和漏极。值得注意的是,作为半导体氧化物层的IGZO层经过加热活化后,可由半导体氧化物层变为半导体层,作为刻蚀阻挡层的ZnO(Al)层通过增加氧含量、进而加热活化后,可成为电阻较高、绝缘性较强的绝缘层。
钝化层60覆盖在源漏极层50和刻蚀阻挡层80上,其为SiNx与SiOx的复合层,厚度为3000埃。其中,SiOx层位于钝化层的底层,可与刻蚀阻挡层接触。由于SiOx层中氧元素的含量较多,故而有助于提高刻蚀阻挡层的绝缘性。此外,钝化层60上还设有用于匹配透明导电层70的接触窗61,该接触窗61朝向钝化层60内部凹陷,且接触窗的厚度为钝化层的厚度,即该接触窗沿竖直方向贯穿于钝化层。透明导电层70用于电性连接薄膜晶体管和储电电容(图未示),其与薄膜晶体管连接的一端大致位于钝化层上方,且位置与半导体氧化物层、刻蚀阻挡层、栅极刚好错开。透明导电层70的下表面边缘处向下凸伸出一凸起部71,该凸起部71刚好容置在钝化层的接触窗61中,实现透明导电层70与源漏极层50的接触。透明导电层70为ITO层,厚度为500埃。
实施例二
本实施例提供一种薄膜晶体管结构的制备方法。
如图3所示,首先准备一块玻璃基板10,采用物理气相沉积(PVD)方法在基板上沉积栅极20,再依次利用黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的栅极20。该栅极20采用的材料为Al/Mo,厚度为3000埃,长度则小于玻璃基板10的长度。
如图4所示,然后采用等离子增强化学气相沉积方法在已刻蚀好的栅极20上沉积栅极绝缘板30。该栅极绝缘板30包围在栅极20的外部,与栅极20的侧边和顶面接触,覆盖在基板10和栅极20上,其为SiNx与SiOx的复合层,厚度为3000埃。
如图5所示,然后采用物理气相沉积方法在栅极绝缘板30上沉积半导体氧化物层40,再依次利用黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的半导体氧化物层40。该半导体氧化物层40为IGZO层,厚度为1000埃,长度与栅极绝缘层顶面的长度相同。
如图6所示,然后采用物理气相沉积方法在已刻蚀好的半导体氧化物层40上沉积源漏极层50,使源漏极层50包围在半导体氧化物层40的外部,分别与半导体氧化物层40的侧边和顶面接触,覆盖在栅极绝缘层30和半导体氧化物层40上。具体地,如图7所示,在半导体氧化物层40上首先沉积源漏极层50的底层52,再沉积源漏极层52的顶层51,使源漏极层50形成具有两层结构的复合层。其中,底层52为ZnO(Al)层,厚度为500埃,顶层51为Al/Mo层,厚度为3000埃。
如图8、图9所示,针对源漏极层50位于半导体氧化物层40上方的部分和源漏极层40的其他部分依次采用灰阶光罩工艺和刻蚀工艺进行处理,使得位于半导体氧化物层40上方的源漏极层最终刻蚀为刻蚀阻挡层80,其他源漏极层部分则刻蚀为具有图形的源漏极层40。具体地,在刻蚀位于半导体氧化物层40上方的源漏极层时,将源漏极层的顶层51全部刻蚀掉,仅剩余底层52,从而形成刻蚀阻挡层80,该刻蚀阻挡层与源漏极层底层相同,均为ZnO(Al)层,刻蚀阻挡层的厚度为300埃,其长度小于半导体氧化物层的长度。另外,由于源漏极层50刻蚀形成了刻蚀阻挡层80的同时,使源漏极层50形成朝向其自身内部凹陷的窗口,从而使得位于刻蚀阻挡层80两侧的源漏极层分别对应形成源极和漏极。
在本实施例中,为了提高制得的薄膜晶体管结构的性能和使用寿命,需要对相关层结构进行改性处理。在刻蚀形成刻蚀阻挡层之后,利用离子注入方法向刻蚀阻挡层中注入氧离子以增加该ZnO(Al)层中的氧含量。然后,在烘箱中加热活化半导体氧化物层和刻蚀阻挡层,使所述半导体氧化物层活化为半导体层,所述刻蚀阻挡层氧化为绝缘层,其中,加热温度为300℃,活化时间为60min,同时通入空气或氧气进行活化。
可以理解的是,对于ZnO(Al)薄膜而言,其导电性会随着材料中氧含量的变化而变化,不通氧时制备的ZnO(Al)薄膜导电性最好,同时薄膜也具有较高的透过率(>85%),氧流量越大,电阻率随之越高。这是因为,当工作气体中掺入部分氧气,一方面氧与锌粒子反应的几率增加,结果ZnO(Al)薄膜内的氧缺位浓度降低而导致电阻率增加;另一方面,薄膜内的铝原子与氧反应生成Al2O3使其含量增加,薄膜中的替位Al3+减少而导致导电电子的浓度降低。另外,生成的Al2O3被隔离在晶界处,也会增加载流子的散射,使迁移率降低。由此可见,氧含量越多,会导致ZnO(Al)薄膜中的载流子浓度降低、电子迁移率降低,使得电阻率升高。本实施例中采用离子注入增加ZnO(Al)层中氧含量、以及通过高温活化的方式,恰是用于提高ZnO(Al)层中的氧含量,以使该层成为绝缘层。
如图10所示,在对刻蚀阻挡层进行活化后,采用物理气相沉积方法在源漏极层40和刻蚀阻挡层80的上方沉积钝化层60,高温活化钝化层60,再依次利用黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的钝化层60。具体地,该钝化层60为SiNx与SiOx的复合层,厚度为3000埃。其中,SiOx层位于钝化层60的底层,可与刻蚀阻挡层80接触。本实施例之所以将SiOx层设于钝化层的底层,是因为SiOx层中氧含量较多,当沉积钝化层后对其进行活化,可进一步提高与SiOx层相接处的ZnO(Al)层中的氧含量,从而进一步提高ZnO(Al)层的绝缘性。
如图11所示,刻蚀好钝化层后,采用物理气相沉积方法在钝化层60上沉积透明导电层70,再依次利用黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的透明导电层70。具体地,在钝化层60上设有用于匹配透明导电层70的接触窗61,该接触窗61朝向钝化层60内部凹陷,且接触窗的厚度为钝化层的厚度,即接触窗贯穿于该钝化层。透明导电层70用于电性连接薄膜晶体管和储电电容(图未示),其与薄膜晶体管连接的一端大致位于钝化层上,且位置与半导体氧化物层、刻蚀阻挡层、栅极等刚好错开。透明导电层70的下表面边缘处向下凸伸出一凸起部71,该凸起部71刚好容置在钝化层的接触窗61中,实现透明导电层70与源漏极层的接触。透明导电层70为ITO层,厚度为500埃。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种薄膜晶体管结构的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
在基板上沉积并光刻栅极;
在所述栅极上方沉积栅极绝缘板;
在所述栅极绝缘板上方沉积并光刻半导体氧化物层;
在所述半导体氧化物层上方沉积并光刻源漏极层;
在对应于所述半导体氧化物层上方的所述源漏极层处,刻蚀所述源漏极层,形成刻蚀阻挡层;
在所述源漏极层和所述半导体氧化物层的上方沉积钝化层;
在所述钝化层上方沉积透明导电层;
其中,在所述半导体氧化物层上沉积所述源漏极层时,首先沉积所述源漏极层的底层,再沉积所述源漏极层的顶层,使所述源漏极层形成具有两层结构的复合层,其中,所述复合层的底层为掺杂Al的ZnO层,顶层为金属材料;
其中,沉积形成所述源漏极层的复合层后,针对所述源漏极层位于所述半导体氧化物层上方的部分和所述源漏极层的其他部分依次采用黄光工艺和刻蚀工艺进行处理,其中,所述源漏极层位于所述半导体氧化物层上方的部分在刻蚀后形成刻蚀阻挡层,所述刻蚀阻挡层的结构为所述源漏极层底层的结构;
其中,形成所述刻蚀阻挡层后,利用离子注入方法向所述刻蚀阻挡层中注入氧离子以增加所述刻蚀阻挡层中氧元素的含量。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:采用离子注入方法后,在烘箱中加热活化所述半导体氧化物层和所述刻蚀阻挡层,使所述半导体氧化物层活化为半导体层,所述刻蚀阻挡层氧化为绝缘层。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104952935B (zh) 2015-07-14 2018-06-22 深圳市华星光电技术有限公司 一种薄膜晶体管结构及其制备方法
CN105632896B (zh) * 2016-01-28 2018-06-15 深圳市华星光电技术有限公司 制造薄膜晶体管的方法
CN107195688A (zh) 2017-07-04 2017-09-22 京东方科技集团股份有限公司 薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板和显示装置
CN107994035A (zh) * 2017-12-14 2018-05-04 京东方科技集团股份有限公司 阵列基板的制作方法、阵列基板及显示装置
US11205695B2 (en) 2017-12-21 2021-12-21 Texas Instruments Incorporated Method of fabricating a thick oxide feature on a semiconductor wafer

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101859799A (zh) * 2009-04-02 2010-10-13 株式会社半导体能源研究所 半导体装置及该半导体装置的制造方法
CN102629628A (zh) * 2011-09-29 2012-08-08 京东方科技集团股份有限公司 一种tft阵列基板及其制造方法和液晶显示器
CN103208526A (zh) * 2012-12-28 2013-07-17 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司 一种半导体器件及其制造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2546884A1 (en) * 2010-03-11 2013-01-16 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor device and method for manufacturing the same
KR20120045178A (ko) * 2010-10-29 2012-05-09 삼성전자주식회사 박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법
CN102646699B (zh) * 2012-01-13 2014-12-10 京东方科技集团股份有限公司 一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法
CN203134811U (zh) * 2013-03-25 2013-08-14 合肥京东方光电科技有限公司 薄膜晶体管、阵列基板和显示装置
KR102281846B1 (ko) * 2015-01-02 2021-07-26 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법
CN104952935B (zh) * 2015-07-14 2018-06-22 深圳市华星光电技术有限公司 一种薄膜晶体管结构及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101859799A (zh) * 2009-04-02 2010-10-13 株式会社半导体能源研究所 半导体装置及该半导体装置的制造方法
CN102629628A (zh) * 2011-09-29 2012-08-08 京东方科技集团股份有限公司 一种tft阵列基板及其制造方法和液晶显示器
CN103208526A (zh) * 2012-12-28 2013-07-17 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司 一种半导体器件及其制造方法

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