CN106206745B - 一种高迁移率金属氧化物tft的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高迁移率金属氧化物薄膜晶体管的制作方法，包括如下步骤：一、在衬底层上沉积栅极层，然后依次黄光和刻蚀制得具有图形的栅极；二、在栅极上沉积栅极绝缘层，在栅极绝缘层上沉积N次，形成半导体金属氧化物层；三、高温退火，依次采用黄光和刻蚀制得具有图形的半导体金属氧化物层；四、在沉积源漏极，再依次黄光和刻蚀制得具有图形的源漏极；五、沉积PV层，再依次黄光和刻蚀制作过孔；六、高温退火；七、在沉积像素电极层，采用黄光和刻蚀得到像素电极。与现有技术相比，提高其载流子的浓度，保证产生较少的漏电流，从而提高薄膜晶体管的迁移率。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶圆制造领域及平板显示领域，特别是一种高迁移率金属氧化物TFT的制作方法。
背景技术
半导体的组成或结构可以确定薄膜晶体管的特性。在这样的半导体中频繁地使用非晶硅由于非晶硅中的低电荷迁移率而使得制造包括非晶硅的高性能薄膜晶体管受到限制。此外，在使用多晶硅(polysilicon)(例如，多晶体硅(polycrystalline silicon))的情况下，由于多晶硅的高电荷迁移率，容易制造高性能薄膜晶体管，但是由于高成本和低均匀性而使得制造大尺寸薄膜晶体管阵列面板受到限制。为了改善薄膜晶体管的电子迁移率，可以改变半导体的材料或者可以增大薄膜晶体管的沟道宽度，然而，薄膜晶体管的沟道宽度的增大导致整个薄膜晶体管的尺寸的增大，因此，在显示装置的制造工艺过程中会使开口率劣化。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高迁移率金属氧化物薄膜晶体管的制作方法，从而提高现有金属氧化物薄膜晶体管(TFT)的迁移率。
本发明公开了一种高迁移率金属氧化物薄膜晶体管的制作方法，包括如下步骤：
步骤一、在衬底层上采用物理气相沉积工艺沉积形成栅极层，在进行物理气相沉积时通入惰性气体，流量为30～200毫升/分钟然后依次采用黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的栅极；
步骤二、在具有图形的栅极上通过等离子增强化学气相沉积工艺沉积栅极绝缘层，沉积厚度为1500～4000埃，采用物理气相沉积工艺在栅极绝缘层上沉积N次，形成半导体金属氧化物层；
步骤三、沉积完成后，再进行高温退火处理，对步骤二利用物理气相沉积形成的半导体金属氧化物层进行活化，高温退火处理采用退火炉，退火温度为200～450℃，在退火的同时利用紫外线光管对半导体金属氧化物层进行光照或在退火后对半导体金属氧化物层进行冷却时利用现有技术的紫外光照射，照射时间为1～6小时，最后依次采用黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的半导体金属氧化物层；
步骤四、在具有图形的半导体金属氧化物层上采用物理气相沉积工艺沉积源漏极，再依次采用黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的源漏极并在半导体氧化物层上与源漏极之间形成刻蚀后的背沟道；
步骤五、通过等离子增强化学气相沉积工艺在步骤四形成的具有图形的源漏电极上沉积PV层，再依次采用黄光工艺和刻蚀工艺制作过孔；
步骤六、在步骤五沉PV层完成后，再通过高温退火工艺，使保护层对源漏极刻蚀后形成的背沟道的沟道表面的缺陷进行修复，退火温度为200～450℃；
步骤七、在步骤六完成后利用物理气相沉积工艺沉积像素电极层，像素电极层通过过孔与源漏极相连，再依次采用黄光工艺和刻蚀工艺得到像素电极。
进一步地，步骤二中每次物理气相沉积时通入水，流量为0～20毫升/分钟。
进一步地，步骤一中栅极层的厚度为2000～5500埃。
进一步地，步骤一中物理气相沉积所采用的沉积设备的功率是10～70KW。
进一步地，所述惰性气体为氩气。
进一步地，步骤二中在半导体金属氧化物层的沉积过程中，每次物理气相沉积通入的水的流量由高逐步降低。
进一步地，所述物理气相沉积的沉积次数为3次，半导体金属氧化物层的厚度为400～1500埃。
进一步地，步骤三中源漏极的厚度为200～6000埃。
进一步地，步骤五中PV层的沉积厚度为1500～4000埃。
进一步地，步骤七中像素电极层为铟锡氧化物半导体透明导电膜，沉积厚度为300～1000埃。
本发明与现有技术相比，通过物理气相沉积(PVD)沉积铟镓锌氧化物层(IGZO)的时候通入H2O，然后通过极紫外(EUV)照射，提高其载流子的浓度，然后顶层依然用高氧的IGZO以保证产生较少的漏电流，从而提高薄膜晶体管的迁移率。
附图说明
图1是本发明的步骤一在衬垫层上制得栅极的示意图。
图2是本发明步骤三形成半导体金属氧化物层的示意图。
图3是本发明步骤四形成图形源漏电极的示意图。
图4是本发明步骤五在PV层上制作过孔的示意图。
图5是本发明步骤七的到的像素电极层的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明的一种高迁移率金属氧化物薄膜晶体管的制作方法，包括如下步骤
步骤一、在衬底层1上采用现有技术的物理气相沉积(PVD)工艺沉积形成2000～5500埃的栅极(GE)层2，物理气相沉积所采用的沉积设备的功率是10～70KW，在进行物理气相沉积时通入氩气，氩气流量是30～200毫升/分钟，,所述衬垫(栅极)层1为MO(钼)、AL(铝)或MO(钼)-AL(铝)叠层复合材料也可为其他金属材料,然后依次利用现有技术的黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的栅极(GE)，图1所示；
步骤二、在具有图形的栅极(GE)上通过现有技术的等离子增强化学气相沉积工艺沉积栅极绝缘(GI)层3，所述栅极绝缘层3为SiOx(氧化硅)或者SiNx－SiOx叠层膜(氮化硅和氧化硅的叠层膜)，沉积厚度为1500～4000埃，采用现有技术的物理气相沉积(PVD)工艺在栅极绝缘层上沉积N次，形成半导体金属氧化物层4，在沉积时通入水(H2O)，流量为0～20毫升/分钟，通常的水的通入量由高到低,顶层沉积的水流量可为0,亦可用其他组合方式,既保证高的迁移率,又使器件的漏电流(Ioff)不会过大,因为沉积N次,通常的水的通入量由高到低,顶层沉积的水流量可为0,以降低之后形成器件的漏电流(Ioff)，在半导体金属氧化物层的沉积过程中，每次物理气相沉积通入的水的流量由高逐步降低,沉积材料可以为铟镓锌氧化物(IGZO),但不限定,亦可为其他材料，厚度为400～1500埃，物理气相沉积工艺在栅极绝缘层上沉积的次数优选为3次；
步骤三、沉积完成后，再进行高温退火处理，对步骤二利用物理气相沉积工艺形成的半导体金属氧化物层4进行活化，高温退火处理采用退火炉，退火温度为200～450℃，在退火的同时利用现有技术的紫外线光管对半导体金属氧化物层4进行光照，或在退火后对半导体金属氧化物层进行冷却时利用现有技术的紫外(EUV)光照射，光照用于照射的光可以是紫外(UV)光或半导体工艺中用于照射的可见光，照射时间为1～6小时，最后依次采用现有技术的黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的半导体金属氧化物层，图2所示；
步骤四、在具有图形的半导体金属氧化物层上采用现有技术的物理气相沉积工艺沉积源漏极5(S/D层)，厚度约200～6000埃,材料为钼(AL)、铝MO或钼-铝-钼叠层复合材料，亦或其他金属材料，再依次采用现有技术的黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的源漏极并在半导体氧化物层上与源漏极之间形成刻蚀后背沟道，由于在刻蚀过程中,背沟道会被刻蚀液或者干刻的等离子轰击造成损伤,所以在后续的步骤中,将利用PV对损伤的背沟道进行修复，图3所示；
步骤五、通过现有技术的等离子增强化学气相沉积工艺在步骤四形成的具有图形的源漏电极5上沉积PV层6(保护层(passvation layer)，所述PV层为SiOx或者SiOx－SiNx叠层膜(氧化硅-氮化硅的复合层)，沉积厚度为1500～4000埃,与金属氧化物接触面为富氧的氧化硅(SiOx)；再依次采用现有技术的黄光工艺和刻蚀工艺制作过孔，图4所示；
步骤六、在步骤五沉积PV层完成后，再通过现有技术的高温退火工艺，使富氧的保护层6对源漏极刻蚀后形成的背沟道的沟道表面的缺陷进行修复，退火温度为200～450℃；
步骤七、在步骤六完成后利用现有技术的物理气相沉积(PVD)工艺沉积像素电极7，像素电极7通过过孔与源漏极5相连，所述像素电极7为铟锡氧化物半导体透明导电膜(ITO)或者其他透明导体，沉积厚度为300～1000埃；再依次采用现有技术的黄光工艺和刻蚀工艺得到像素电极，图5所示。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
Claims (8)
1.一种高迁移率金属氧化物薄膜晶体管的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、在衬底层(1)上采用物理气相沉积工艺沉积形成栅极层(2)，在进行物理气相沉积时通入惰性气体，流量为30～200毫升/分钟然后依次采用黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的栅极；
步骤二、在具有图形的栅极上通过等离子增强化学气相沉积工艺沉积栅极绝缘层(3)，沉积厚度为1500～4000埃，采用物理气相沉积工艺在栅极绝缘层上沉积N次，形成半导体金属氧化物层(4)，其中，每次物理气相沉积时通入水，流量为0～20毫升/分钟，且每次物理气相沉积通入的水的流量由高逐步降低；
步骤三、沉积完成后，再进行高温退火处理，对步骤二利用物理气相沉积形成的半导体金属氧化物层(4)进行活化，高温退火处理采用退火炉，退火温度为200～450℃，在退火的同时利用紫外线光管对半导体金属氧化物层(4)进行光照或在退火后对半导体金属氧化物层进行冷却时利用紫外光照射，照射时间为1～6小时，最后依次采用黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的半导体金属氧化物层；
步骤四、在具有图形的半导体金属氧化物层上采用物理气相沉积工艺沉积源漏极(5)，再依次采用黄光工艺和刻蚀工艺制得具有图形的源漏极并在半导体氧化物层上与源漏极之间形成刻蚀后的背沟道；
步骤五、通过等离子增强化学气相沉积工艺在步骤四形成的具有图形的源漏电极(5)上沉积PV层(6)，再依次采用黄光工艺和刻蚀工艺制作过孔；
步骤六、在步骤五沉积保护层(6)完成后，再通过高温退火工艺，使保护层(6)对源漏极刻蚀后形成的背沟道的沟道表面的缺陷进行修复，退火温度为200～450℃；
步骤七、在步骤六完成后利用物理气相沉积工艺沉积像素电极层(7)，像素电极层(7)通过过孔与源漏极(5)相连，再依次采用黄光工艺和刻蚀工艺得到像素电极。
2.根据权利要求1所述的高迁移率金属氧化物薄膜晶体管的制作方法，其特征在于：步骤一中栅极层(2)的厚度为2000～5500埃。
3.根据权利要求1所述的高迁移率金属氧化物薄膜晶体管的制作方法，其特征在于：步骤一中物理气相沉积所采用的沉积设备的功率是10～70KW。
4.根据权利要求1所述的高迁移率金属氧化物薄膜晶体管的制作方法，其特征在于：所述惰性气体为氩气。
5.根据权利要求1所述的高迁移率金属氧化物薄膜晶体管的制作方法，其特征在于：所述物理气相沉积的沉积次数为3次，半导体金属氧化物层(5)的厚度为400～1500埃。
6.根据权利要求1所述的高迁移率金属氧化物薄膜晶体管的制作方法，其特征在于：步骤三中源漏极(5)的厚度为200～6000埃。
7.根据权利要求1所述的高迁移率金属氧化物薄膜晶体管的制作方法，其特征在于：步骤五中PV层的沉积厚度为1500～4000埃。
8.根据权利要求1所述的高迁移率金属氧化物薄膜晶体管的制作方法，其特征在于：步骤七中像素电极层(7)为铟锡氧化物半导体透明导电膜，沉积厚度为300～1000埃。
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