CN106847890B - 氧化物薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板、显示面板 - Google Patents
氧化物薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板、显示面板 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106847890B CN106847890B CN201710085932.4A CN201710085932A CN106847890B CN 106847890 B CN106847890 B CN 106847890B CN 201710085932 A CN201710085932 A CN 201710085932A CN 106847890 B CN106847890 B CN 106847890B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- oxide semiconductor
- drain electrode
- semiconductor layer
- protective layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 287
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 97
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 55
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 51
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 57
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 44
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 27
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 10
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 6
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 22
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 8
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007774 anilox coating Methods 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910007541 Zn O Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 238000007644 letterpress printing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- 241000790917 Dioxys <bee> Species 0.000 description 1
- -1 MgZnO Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020923 Sn-O Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007604 Zn—Sn—O Inorganic materials 0.000 description 1
- GCNLQHANGFOQKY-UHFFFAOYSA-N [C+4].[O-2].[O-2].[Ti+4] Chemical compound [C+4].[O-2].[O-2].[Ti+4] GCNLQHANGFOQKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N gallium(III) oxide Inorganic materials O=[Ga]O[Ga]=O QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66969—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies not comprising group 14 or group 13/15 materials
Abstract
本申请的实施例公开了一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板、显示面板，其在氧化物半导体层形成氧空位，从而使得氧化物半导体层与源极层和漏极层形成很好的欧姆接触，降低氧化物半导体层与源极层和漏极层的接触电阻，进而提高氧化物薄膜晶体管的工作稳定性。本申请的实施例提供了一种氧化物薄膜晶体管制备方法，包括：设置氧化物半导体层；在氧化物半导体层之上设置能与氧化物半导体层发生相互作用形成氧空位的保护层；在保护层之上形成源极层和漏极层；刻蚀源极层和漏极层覆盖范围之外的保护层；使所述氧化物半导体层在与所述保护层接触部分形成氧空位。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板、显示面板。
背景技术
氧化物薄膜晶体管(Oxide Thin Film Transistor，Oxide TFT)作为下一代薄膜晶体管技术已得到了广泛的开发与应用。与非晶硅(a-Si)材料相比，氧化物半导体材料具有较大的禁带宽度和相对较高的电子迁移率、低功耗，可以被广泛的应用到大、中、小尺寸的透明显示器件、高每英寸像素数(Pixels Per Inch，PPI)的液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)以及驱动有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)发光工作，可以尽可能的提高器件的开口率。
现有的氧化物薄膜晶体管中的氧化物半导体材料多为铟镓锌氧化物(IndiumGallium Zinc Oxide，IGZO)材料。氧化物薄膜晶体管的性能主要体现在氧化物半导体层的性能。目前，由于氧化物薄膜材料中的氧原子活性较高，使得它对外界环境的温度、湿度以及刻蚀显影液的浓度有着极高的要求。在现有的生产工艺中，如图1所示，在玻璃基板1之上设置栅极层2，在栅极层2之上设置绝缘层3，在绝缘层3之上设置IGZO层4，形成IGZO层4后再在其上沉积一层氧化硅(SiO2)材料作为刻蚀阻挡层5，刻蚀阻挡层的存在可以很好的避免刻蚀显影液在显影、刻蚀过程中对IGZO层的损害，但是，IGZO层4与源极层6和漏极层7的欧姆接触较差，因此IGZO层4与源极层6和漏极层7的接触电阻较大，会造成器件工作不稳定。
发明内容
本申请实施例提供了一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板、显示面板，其在薄膜晶体管的氧化物半导体层形成氧空位，从而可以使得所述氧化物半导体层与源极层和漏极层形成很好的欧姆接触，降低氧化物半导体层与源极层和漏极层的接触电阻，进而可以提高氧化物薄膜晶体管的工作稳定性。
本申请实施例提供了一种氧化物薄膜晶体管制备方法，该方法包括：
设置氧化物半导体层；
在所述氧化物半导体层之上设置能与所述氧化物半导体层发生相互作用形成氧空位的保护层；
在所述保护层之上形成源极层和漏极层；
刻蚀所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的所述保护层；
使所述氧化物半导体层在与所述保护层接触部分形成氧空位。
本申请实施例提供的所述氧化物薄膜晶体管制备方法，通过在所述氧化物半导体层之上设置所述保护层，既可以在刻蚀所述源极层和所述漏极层时保护所述氧化物半导体层不被破坏，又可以与所述氧化物半导体层发生反应，使得所述氧化物半导体层形成氧空位，从而可以使得所述氧化物半导体层与所述源极层和所述漏极层形成很好的欧姆接触，降低所述氧化物半导体层与所述源极层和所述漏极层之间的接触电阻，进而提高氧化物薄膜晶体管的工作稳定性。
较佳地，所述氧化物半导体层包括铟镓锌氧化物IGZO。
较佳地，所述保护层包括碳薄膜。
本申请实施例提供的氧化物薄膜晶体管制备方法，采用碳薄膜作为保护层，这样，碳薄膜较容易与氧化物半导体层中的氧发生相互作用，生成二氧化碳，从而以气体形式释放掉保护层，并在氧化物半导体层形成氧空位，使得氧化物半导体层和所述源极层、所述漏极层形成很好的欧姆接触。
较佳地，所述碳薄膜的厚度为5～10纳米。
较佳地，刻蚀所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的所述保护层，具体包括：采用等离子刻蚀法刻蚀所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的所述保护层。
较佳地，采用等离子刻蚀法刻蚀所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的所述保护层，具体包括：采用包含氧等离子体的气体等离子体刻蚀所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的所述保护层。
较佳地，所述包含氧等离子体的气体等离子体为氧气O2等离子体。
本申请实施例提供的氧化物薄膜晶体管制备方法，采用O2作为等离子体，在刻蚀过程中O2等离子体较容易与碳薄膜发生化学反应，并且，不会对所述氧化物半导体层带来伤害。
较佳地，通过热退火工艺使所述氧化物半导体层在与保护层接触部分发生相互作用，在所述氧化物半导体层形成氧空位。
本申请实施例提供了一种氧化物薄膜晶体管，该氧化物薄膜晶体管采用本申请实施例提供的上述薄膜晶体管制备方法进行制备，从而使得所述氧化物半导体层在与源极层、漏极层的接触部分形成氧空位。
本申请实施例所提供的氧化物薄膜晶体管，在所述氧化物半导体层与源极层、漏极层之间的保护层形成氧空位，使所述源极层和所述漏极层与所述氧化物半导体层接触，具有良好的工作性能。
本申请实施例提供了一种阵列基板，包括本申请实施例提供的氧化物薄膜晶体管。
本申请实施例提供了一种显示面板，包括本申请实施例提供的阵列基板。
本申请实施例提供了一种显示设备，包括本申请实施例提供的显示面板。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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。
图1为现有技术中氧化物薄膜晶体管的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种氧化物薄膜晶体管制备方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种氧化物薄膜晶体管制备方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种氧化物薄膜晶体管制备方法中碳薄膜与IGZO层发生氧化还原反应的示意图；
图5为本申请实施例提供的一种采用凸版印刷工艺设置IGZO层的示意图；
图6为本申请实施例提供的一种氧化物薄膜晶体管的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种氧化物薄膜晶体管制备方法、氧化物薄膜晶体管、阵列基板、显示面板及显示设备，用以在薄膜晶体管的氧化物半导体层形成氧空位，从而可以使得所述氧化物半导体层与所述源极层和所述漏极层形成很好的欧姆接触，降低氧化物半导体层与源极层和漏极层的接触电阻，进而可以提高氧化物薄膜晶体管的工作稳定性。
本申请实施例提供了一种氧化物薄膜晶体管制备方法，如图2所示，该方法包括：
S201、设置氧化物半导体层；
S202、在所述氧化物半导体层之上设置能与所述氧化物半导体层发生相互作用形成氧空位的保护层；
S203、在所述保护层之上形成源极层和漏极层；
S204、刻蚀所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的所述保护层；
S205、使所述氧化物半导体层在与所述保护层接触部分形成氧空位。
需要说明的是，对于氧化物，所述氧空位是指，如果在特定外界环境下(比如高温)，造成晶格中的氧脱离，导致氧缺失，剩下电子，形成氧空位。对于氧化物半导体来说，氧空位的出现相当于是一种自掺杂，会改变材料的性能，在本申请实施例中，氧空位的形成可以使得所述氧化物半导体层与源极层和漏极层的金属形成很好的欧姆接触，从而降低氧化物半导体层与所述源极层和所述漏极层之间的接触电阻。
其中，使所述氧化物半导体层在与所述保护层接触部分形成氧空位具体采用什么工艺，取决于所采用的保护层和氧化物半导体层的具体材料，只要能使得保护层和氧化物半导体层相互作用并在氧化物半导体层形成氧空位即可。
本申请实施例提供的所述氧化物薄膜晶体管制备方法，通过在所述氧化物半导体层之上设置所述保护层，既可以在刻蚀源极层和漏极层时保护所述氧化物半导体层不被破坏，又可以与所述氧化物半导体层发生反应，使得所述氧化物半导体层形成氧空位，从而可以使得所述氧化物半导体层与所述源极层和所述漏极层形成很好的欧姆接触，降低所述氧化物半导体层与所述源极层和所述漏极层之间的接触电阻，进而可以提高氧化物薄膜晶体管工作稳定性。
在本申请实施例中，所述氧化物半导体层概指已有的在氧化物薄膜晶体管中所用的类型，包括但不限于括ZnO，MgZnO，Zn-Sn-O(ZTO)，In-Zn-O(IZO),SnO2,Ga2O3,In-Ga-O(IGO),In2O3,In-Sn-O(ITO)和In-Ga-Zn-O(IGZO)等多种；较佳地，所述氧化物半导体层包括铟镓锌氧化物IGZO。
较佳地，所述保护层包括碳(C)薄膜。当然，所述保护层也可以是其他能与所述氧化物半导体层发生相互作用形成氧空位的材料。
本申请实施例提供的氧化物薄膜晶体管制备方法，采用C薄膜作为保护层，这样，可以很好的隔绝外界空气、水等物质与氧化物薄膜晶体管中的氧化物半导体层接触，在刻蚀源极层和漏极层的过程中，保护氧化物半导体层不被破坏，并且，C薄膜较容易与氧化物半导体层发生反应，生成二氧化碳，从而以气体形式释放掉保护层，并在氧化物半导体层形成氧空位，使得氧化物半导体层和所述源极层、所述漏极层形成很好的欧姆接触。
较佳地，所述碳薄膜的厚度为5～10纳米。
较佳地，刻蚀所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的所述保护层，具体包括：采用等离子刻蚀法刻蚀所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的所述保护层。
需要说明的是，等离子刻蚀技术是一种利用等离子体进行薄膜微细加工的干法刻蚀技术。在典型的干法刻蚀工艺过程中，一种或多种气体原子或分子混合于反应腔室中，在外部能量作用下(如射频、微波等)形成等离子体：一方面等离子体中的活性基团与待刻蚀表面材料发生化学反应，生成可挥发产物；另一方面等离子体中的离子在偏压(即负电压)的作用下被引导和加速，实现对待刻蚀表面进行定向的腐蚀和加速腐蚀。干法刻蚀工艺过程是化学反应作用和物理轰击作用的结合。相比于传统的湿法刻蚀技术，干法刻蚀技术由于具有良好的各向异性和工艺可控性，已被广泛应用于微电子产品制造领域。
较佳地，采用等离子刻蚀法刻蚀所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的所述保护层具体包括：采用包含氧等离子体的气体等离子体刻蚀所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的所述保护层。
需要说明的是，采用的气体等离子体的类型，例如可以是氧气、N2组成的混合气体等离子体，可以是包含氧气、其他惰性气体组成的混合气体等离子体，纯的氧气等离子体、当然也可以是包含氧气等离子体的其他气体等离子体。较佳地，采用纯的氧气等离子体。
需要说明的是，氧气等离子体刻蚀的相关参数(腔室气压、温度、刻蚀时间等)需要根据实际情况进行设置。例如，腔室气压为80毫特(mT)、温度在60至80摄氏度的环境下，氧等离子体对C薄膜进行刻蚀，刻蚀时间为15秒(s)。
本申请实施例提供的氧化物薄膜晶体管制备方法，采用氧等离子体，在刻蚀过程中O2等离子体较容易与碳薄膜发生化学反应，生成二氧化碳气体，从而可以轻易的去除所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的C薄膜，并且，不会对所述氧化物半导体层带来伤害。当然，采用其他气体作为等离子体也是可以的，只要可以去除所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的C薄膜，并且不会对氧化物半导体层带来伤害即可。
较佳地，采用热退火工艺(或者也可以称为退火工艺)，令所述氧化物半导体层与所述保护层接触部分发生相互作用，在所述氧化物半导体层形成氧空位。
需要说明的是，热退火是在一定温度下对半导体进行薄膜再加工、恢复晶体结构和消除缺陷的技术。热退火工艺包括高温加热过程及在高温加热过程之后的降温过程。在高温加热过程中，C薄膜与氧化物半导体层发生反应，生成二氧化碳，从而以气体形式释放掉保护层，并且在氧化物半导体层形成氧空位，剩下电子。此外，热退火工艺有利于改善氧化物半导体层的表面形貌，例如可以降低氧化物半导体层的粗糙度，这也可以降低氧化物半导体层与源极层和漏极层之间的接触电阻，稳定氧化物薄膜晶体管的阈值电压，提高薄膜晶体管工作稳定性。
对于不同的氧化物半导体层，可采用对应合适的退火温度，只要该退火温度下能够改善氧化物半导体层的表面形貌即可。较佳的，对于氧化物薄膜晶体管采用IGZO层，退火温度不宜超过300摄氏度，例如可以是240摄氏度。因为退火温度过高会使IGZO层的粗糙度增加，从而造成IGZO层与源极层和漏极层之间的接触电阻增大，这会导致氧化物薄膜晶体管的阈值电压飘移，影响薄膜晶体管工作的稳定性。
较佳地，在进行热退火之后还需进行快速冷却，例如可以在退火后吹干燥压缩空气(Clean Dry Air，CDA)进行快速冷却，这样可以减少高温加热过程中在IGZO层形成的氧空位的流失，保留大量的氧空位。
本申请实施例提供的氧化物薄膜晶体管制备方法，采用热退火工艺，使得在高温下，在源极层和漏极层覆盖范围的所述保护层受热会与氧化物半导体层的材料发生氧化还原反应，在氧化物半导体层形成氧空位，剩下电子，可以使得所述氧化物半导体层与所述源极层和所述漏极层形成很好的欧姆接触，从而降低所述氧化物半导体层与源极层和漏极层之间的接触电阻，提高氧化物薄膜晶体管的工作稳定性。
下面以氧化物半导体层为IGZO层、保护层为C薄膜、特殊工艺为热退火工艺为例，对本申请实施例提供的薄膜晶体管制备方法进行举例说明：
实施例一、如图3所示，薄膜晶体管制备方法具体包括：
S301、设置玻璃基板1；
S302、在玻璃基板1之上设置栅极层2；
S303、在栅极层2之上设置绝缘层3；
S304、在绝缘层3之上，通过凸版印刷或喷墨打印工艺形成IGZO层4；
S305、在IGZO层4之上通过蒸镀、磁控溅射等方式沉积C薄膜9，C薄膜9的膜厚在5～10nm之间；
S306、在C薄膜9之上形成源极层6和漏极层7；
需要说明的是，在沉积C薄膜9之后，可以利用磁控溅射技术在C薄膜表面形成源极层和漏极层，其中源极层和漏极层的材料可为钼(Mo)、钛(Ti)等金属材料，之后再通过湿法刻蚀形成想要的图案。
S307、采用等离子体刻蚀源极层6和漏极层7覆盖范围之外的C薄膜，即沟道区的C薄膜被刻蚀掉；
S308、采用热退火工艺使得IGZO层4与C薄膜9接触部分发生相互作用，生成二氧化碳释放掉，使得所述源极层6和所述漏极层7与IGZO层4接触，同时在IGZO层4形成氧空位。
需要说明的是，步骤S308中，采用热退火工艺一方面有利于改善IGZO层的粗造度，改善IGZO层与源极层和漏极层之间的欧姆接触，降低IGZO层与源极层和漏极层之间的接触电阻，进而改善氧化物薄膜晶体管工作稳定性。另一方面，如图4所示，在热退火过程的高温条件下(真空)，C薄膜容易与IGZO层发生氧化还原反应，即C与O在高温条件下反应生成二氧化碳(CO2)气体，从而在IGZO层形成氧空位，剩下电子。此外，在刻蚀源极层和漏极层之后，源极层和漏极层内部会存在残余应力，热退火处理可以很好的消除源极层和漏极层内部存在的残余应力。步骤S308中的热退火过程，可以使用快速热退火(Rapid ThermalAnnealing，RTA)设备。
需要说明的是，可以利用磁控溅射或溶胶凝胶与凸版印刷、喷墨打印技术相结合的方式形成IGZO层4。磁控溅射方式成膜的基本工艺如下：首先将基板至于腔体内部，对腔体抽高真空，当真空达到一定程度后开始溅射工艺，在溅射工艺过程中需通入一定量的氧气来弥补溅射过程中的氧缺失；这里可以看出，利用溅射方式成膜需在真空条件下，精确控制氧分压的情况下进行，成膜条件较为苛刻，工业化生产成本较高，而溶胶凝胶法是在一定的温度条件下，将有机溶剂搅拌形成稳定的溶胶，并利用凸版印刷、旋转涂覆、喷墨打印、提拉等方法，沉积氧化物半导体薄膜，该方法相比于磁控溅射方式的成膜条件较容易实现，因此，为更好适应现有工业化生产，本申请实施例的步骤S304中优选凸版印刷或喷墨打印工艺来形成IGZO层。
如图5所示，采用凸版印刷方式形成IGZO层具体包括：分配器(Dispenser)101将含有IGZO的溶胶吐出，滴下到墨辊(Anilox)103表面，同时刮刀(Blade)102将Anilox 103上的溶胶抹平。Anilox 103一直保持逆时针旋转，与此同时，印刷辊(Print Roll)104顺时针旋转，也就是说印刷辊104带动安装在其上的印刷凸版105顺时针转动，通过印刷凸版105与墨辊103的接触和挤压将溶胶转移到印刷凸版105的各个印刷图形上。印刷辊104继续顺时针转动，印刷机台106带动其上的基板107也同时向左运动；当印刷辊104上的印刷凸版105和基板107相互接触时，在一定的压力(可根据实际需要进行设置)下，将溶胶通过印刷凸版105的印刷图形被转印到基板107的对应图形区域。需要说明的是：印刷机台106的速度与印刷辊104的线速度相同；墨辊103与印刷辊104的线速度大小的比值影响IGZO层的厚度，需根据实际需要控制其比值。
本申请实施例一提供的氧化物薄膜晶体管制备方法，在IGZO层表面的C薄膜的存在不仅可以在刻蚀源极层和漏极层的过程中很好的起到保护IGZO层的作用，还可以在热退火工艺下，与氧化物半导体层发生反应，生成二氧化碳，从而以气体形式释放掉保护层，并在氧化物半导体层形成氧空位，使得氧化物半导体层和所述源极层、所述漏极层形成很好的欧姆接触。采用O2作为等离子体，在刻蚀过程中O2等离子体较容易与碳薄膜发生化学反应，生成二氧化碳气体，从而可以轻易的去除所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的C薄膜，并且，不会对IGZO层带来伤害。并且，此方法不仅成本低廉，且易于实现，更为重要的是，该方法对工艺以及设备要求不高，无需对现有的工业化设备进行大规模改造，易于应用于产业化生产。
本申请实施例提供的氧化物薄膜晶体管制备方法，可以应用于TFT-LCD、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示器件、量子点显示器件中的氧化物薄膜晶体管的制备。
本申请实施例提供了一种根据本申请实施例提供的氧化物薄膜晶体管制备方法制备的氧化物薄膜晶体管，如图6所示，包括：玻璃基板1，位于所述玻璃基板1之上的栅极层2，位于所述栅极层2之上的绝缘层3，位于所述绝缘层3之上的氧化物半导体层8以及位于所述氧化物半导体层8之上的源极层6和漏极层7，其中，所述氧化物半导体层8与源极层6、漏极层7的接触部分，在采用本申请实施例提供的上述薄膜晶体管制备方法进行制备的过程中，与设置在该氧化物半导体层8与源极层6、漏极层7之间的保护层相互作用，形成氧空位，并且使得所述源极层6和所述漏极层7与所述氧化物半导体层8接触。
本申请实施例提供了一种阵列基板，包括本申请实施例提供的氧化物薄膜晶体管。
本申请实施例提供了一种显示面板，包括本申请实施例提供的阵列基板。
例如，本申请实施例提供的显示面板，可以是液晶显示面板、OLED显示面板或量子点显示面板等。
本申请提供了一种显示设备，包括本申请实施例提供的显示面板。
例如，本申请实施例提供的显示设备，可以是手机、电视、电脑等设备。
综上所述，本申请实施例提供的所述氧化物薄膜晶体管制备方法、氧化物薄膜晶体管、阵列基板、显示面板及显示设备，通过在所述氧化物半导体层之上设置所述保护层，既可以在刻蚀源极层和漏极层时保护所述氧化物半导体层不被破坏的，又可以与所述氧化物半导体层发生反应，使得所述氧化物半导体层形成氧空位，从而可以使得所述氧化物半导体层与所述源极层和所述漏极层形成很好的欧姆接触，降低所述氧化物半导体层与所述源极层和所述漏极层之间的接触电阻，进而可以提高氧化物薄膜晶体管工作稳定性。本申请实施例提供的氧化物薄膜晶体管制备方法，在IGZO层表面的C薄膜的存在不仅可以在刻蚀源极层和漏极层的过程中起到保护IGZO层的作用，而且还可以在热退火过程中与IGZO层发生反应，使得IGZO层形成氧空位，使得IGZO层与所述源极层和所述漏极层形成很好的欧姆接触。并且，本申请实施例提供的氧化物薄膜晶体管制备方法不仅成本低廉，且易于实现，更为重要的是，该方法对工艺以及设备要求不高，无需对现有的工业化设备进行大规模改造，易于应用于产业化生产。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种氧化物薄膜晶体管制备方法，其特征在于，该方法包括：
设置氧化物半导体层；
在所述氧化物半导体层之上设置能与所述氧化物半导体层发生相互作用形成氧空位的保护层；
在所述保护层之上形成源极层和漏极层；
刻蚀所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的所述保护层；
令所述氧化物半导体层与所述保护层发生反应，以使所述保护层消失且所述氧化物半导体层在于所述保护层接触的部分形成氧空位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化物半导体层包括铟镓锌氧化物IGZO。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护层包括碳薄膜。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述碳薄膜的厚度为5～10纳米。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，刻蚀所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的所述保护层，具体包括：采用等离子刻蚀法刻蚀所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的所述保护层。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用等离子刻蚀法刻蚀所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的所述保护层，具体包括：采用包含氧等离子体的气体等离子体刻蚀所述源极层和所述漏极层覆盖范围之外的所述保护层。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过热退火工艺使所述氧化物半导体层在与保护层接触部分发生相互作用，在所述氧化物半导体层形成氧空位。
8.一种氧化物薄膜晶体管，其特征在于，采用权利要求1～7任一权利要求所述的方法进行制备。
9.一种阵列基板，其特征在于，包括权利要求8所述的氧化物薄膜晶体管。
10.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求9所述的阵列基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710085932.4A CN106847890B (zh) | 2017-02-17 | 2017-02-17 | 氧化物薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板、显示面板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710085932.4A CN106847890B (zh) | 2017-02-17 | 2017-02-17 | 氧化物薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板、显示面板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106847890A CN106847890A (zh) | 2017-06-13 |
| CN106847890B true CN106847890B (zh) | 2019-10-25 |
Family
ID=59128541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710085932.4A Expired - Fee Related CN106847890B (zh) | 2017-02-17 | 2017-02-17 | 氧化物薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板、显示面板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106847890B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107579077B (zh) * | 2017-08-11 | 2020-01-07 | 上海天马有机发光显示技术有限公司 | 一种显示面板、其制作方法及显示装置 |
| CN112164657A (zh) * | 2020-09-24 | 2021-01-01 | 山东华芯半导体有限公司 | 通过低温退火来降低氧化物半导体表面粗糙度的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102651317A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-08-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种金属氧化物表面处理方法和薄膜晶体管的制备方法 |
| CN103038866A (zh) * | 2010-07-02 | 2013-04-10 | 合同会社先端配线材料研究所 | 半导体装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11024725B2 (en) * | 2015-07-24 | 2021-06-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device including metal oxide film |
-
2017
- 2017-02-17 CN CN201710085932.4A patent/CN106847890B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103038866A (zh) * | 2010-07-02 | 2013-04-10 | 合同会社先端配线材料研究所 | 半导体装置 |
| CN102651317A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-08-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种金属氧化物表面处理方法和薄膜晶体管的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106847890A (zh) | 2017-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI483292B (zh) | 用於形成金屬氧化物薄膜的塗佈液，金屬氧化物薄膜，場效電晶體以及用於製造該場效電晶體的方法 | |
| CN104449739B (zh) | 金属氧化物蚀刻液组合物及蚀刻方法 | |
| WO2011132644A1 (ja) | 薄膜トランジスタの半導体層用酸化物およびスパッタリングターゲット、並びに薄膜トランジスタ | |
| US8728861B2 (en) | Fabrication method for ZnO thin film transistors using etch-stop layer | |
| JP2005260040A (ja) | ドーピング方法、半導体装置の製造方法および電子応用装置の製造方法 | |
| CN107403842B (zh) | 基于复合绝缘层的氧化物薄膜晶体管器件及其制备方法 | |
| CN102157564A (zh) | 顶栅金属氧化物薄膜晶体管的制备方法 | |
| WO2013174108A1 (zh) | 薄膜晶体管及其制作方法及阵列基板 | |
| CN106847890B (zh) | 氧化物薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板、显示面板 | |
| JP2008108985A (ja) | 半導体素子の製法 | |
| CN104916546B (zh) | 阵列基板的制作方法及阵列基板和显示装置 | |
| CN104900533B (zh) | 薄膜晶体管、阵列基板、制备方法、显示面板和显示装置 | |
| CN108550625A (zh) | 一种薄膜晶体管及其制作方法 | |
| WO2020233220A1 (zh) | 一种薄膜晶体管的制作方法及薄膜晶体管和显示装置 | |
| CN105244283B (zh) | 紫外微图形化氧化物薄膜的制备方法及薄膜晶体管 | |
| CN102455596B (zh) | 光刻胶、离地剥离的方法和tft阵列基板的制作方法 | |
| WO2016035554A1 (ja) | 薄膜トランジスタの酸化物半導体薄膜、薄膜トランジスタ、およびスパッタリングターゲット | |
| CN104658891A (zh) | 低温多晶硅薄膜的制备方法、薄膜晶体管及显示装置 | |
| CN107316897A (zh) | 显示基板、显示装置及显示基板的制作方法 | |
| KR20180050971A (ko) | 저온 용액공정을 이용한 산화물 반도체의 제조방법 및 산화물 반도체 | |
| CN105576039A (zh) | 图形化薄膜及薄膜晶体管的制备方法 | |
| CN105355663A (zh) | 一种氢钝化氧化锌基双沟道层薄膜晶体管及其制备方法 | |
| CN111171625B (zh) | 一种墨水的快速制备方法、薄膜的制备方法和氧化物薄膜晶体管的制备方法 | |
| CN110819950A (zh) | 一种硫化锌薄膜的制备方法及具有硫化锌薄膜的薄膜晶体管 | |
| WO2015168881A1 (zh) | 一种用于氧化物材料体系的新型蚀刻液及其蚀刻方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20191025 |