CN109103113A - 薄膜晶体管制造方法、薄膜晶体管、显示基板及显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种薄膜晶体管的制造方法，制造方法包括：形成有源层；形成源漏金属材料层，源漏金属材料层包括源极区、漏极区和位于源极区和漏极区之间的绝缘预备区；对绝缘预备区进行氧化处理，以使得绝缘预备区形成为绝缘块、源极区形成为源极、漏极区形成为漏极。本发明还提供采用薄膜晶体管的制造方法制造的薄膜晶体管、包括薄膜晶体管的显示基板以及包括显示基板的显示面板，薄膜晶体管的制造方法可以避免形成源极和漏极过程中对有源层的污染和损害，使得所述薄膜晶体管的源极、漏极与所述有源层形成良好的欧姆接触，进而提升所述薄膜晶体管的器件稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及氧化物薄膜晶体管制造技术领域，具体地，涉及一种薄膜晶体管的制造方法、采用该方法制造的薄膜晶体管、包括所述薄膜晶体管的显示基板以及包括所述显示基板的显示面板。
背景技术
在现有技术中，一般在金属氧化物薄膜晶体管形成有源层后，采用背沟道刻蚀(BCE)工艺或者刻蚀阻挡工艺制造源漏电极。
对于金属氧化物薄膜晶体管而言，为了确保该金属氧化物薄膜晶体管的性能，应当降低有源层与源极、有源层与漏极之间的接触电阻，使得有源层与源极、有源层与漏极之间具有良好的欧姆接触。
因此，如何设计一种新的薄膜晶体管制造方法，以使得利用该方法制造的所述薄膜晶体管的源极、漏极与所述有源层形成良好的欧姆接触，进而提升所述薄膜晶体管的性能成为亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄膜晶体管的制造方法、采用该方法制造的薄膜晶体管、包括所述薄膜晶体管的显示基板以及包括所述显示基板的显示面板，所述薄膜晶体管的制造方法制造的所述薄膜晶体管的源极、漏极与所述有源层形成良好的欧姆接触，进而提升所述薄膜晶体管的器件稳定性。
为了解决上述问题，作为本发明第一个方面，提供了一种薄膜晶体管的制造方法，其中，所述制造方法包括：
形成有源层；
形成源漏金属材料层，所述源漏金属材料层包括源极区、漏极区和位于所述源极区和所述漏极区之间的绝缘预备区；
对所述绝缘预备区进行氧化处理，以使得所述绝缘预备区形成为绝缘块、所述源极区形成为源极、所述漏极区形成为漏极，所述绝缘块将所述源极和所述漏极绝缘间隔开。
优选地，对所述绝缘预备区进行氧化处理的步骤包括：
形成掩膜图形，所述掩膜图形包括源极保护块、漏极保护块和镂空区，所述源极保护块设置在所述源极区上方，所述漏极保护块设置在所述漏极区上方，所述镂空区设置在所述源极保护块和所述漏极保护块之间，以露出所述绝缘预备区的表面；
通入含氧工艺气体，利用所述含氧工艺气体通过所述镂空区对所述绝缘预备区进行氧化，以使得所述绝缘预备区被氧化形成所述绝缘块。
优选地，通入含氧工艺气体的步骤中，对所述含氧工艺气体进行等离子化。
优选地，在形成有源层的步骤中，采用磁控溅射工艺形成所述有源层，其中，磁控溅射的靶材包括由氧化铟、氧化镓、氧化锌烧结而成的有源层靶材，溅射用工艺气体包括惰性气体和氧气。
优选地，随着形成有源层的步骤的进行，执行磁控溅射工艺的工艺腔室中的氧气通量逐渐减少。
作为本发明的第二个方面，提供一种薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管由本发明所提供的上述制造方法制成，所述薄膜晶体管包括有源层和源漏层，所述源漏层设置在所述有源层厚度方向的一侧，所述源漏层包括一体成型的源极、漏极和绝缘块，所述源极和所述漏极之间形成有间隔，所述绝缘块设置在所述间隔中，以将所述源极和所述漏极绝缘间隔，所述绝缘块由形成所述源极和所述漏极的材料进行氧化获得的材料制成。
优选地，所述薄膜晶体管还包括栅极和栅极绝缘层，所述栅绝缘层设置在所述有源层和所述栅极之间。
优选地，所述薄膜晶体管还包括钝化层，所述钝化层覆盖所述源漏层。
作为本发明的第三个方面，提供一种显示基板，所述显示基板包括薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管为本发明所提供的上述薄膜晶体管。
作为本发明的第四个方面，提供一种显示面板，所述显示面板包括显示基板，其中，所述显示基板为本发明所提供的上述显示基板。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明所提供的所述薄膜晶体管的制造方法的流程示意图；
图2为本发明图1中步骤S103的具体步骤流程示意图；
图3a至图3f为采用本发明所提供的所述薄膜晶体管的制造方法制得的所述薄膜晶体管的结构示意图。
附图标记说明
101：衬底基板 102：栅极
103：栅绝缘层 104：有源层
105：源极 106：漏极
107：绝缘块 108：钝化层
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明第一个方面，提供了一种薄膜晶体管的制造方法，其中，如图1所示，所述制造方法包括：
步骤S101、形成有源层；
步骤S102、形成源漏金属材料层，所述源漏金属材料层包括源极区、漏极区和位于所述源极区和所述漏极区之间的绝缘预备区；
步骤S103、对所述绝缘预备区进行氧化处理，以使得所述绝缘预备区形成为绝缘块、所述源极区形成为源极、所述漏极区形成为漏极，所述绝缘块将所述源极和所述漏极绝缘间隔开。
在步骤S101、步骤S102中，如图3c和图3d所示，在形成有源层104之后，在有源层104上形成源漏金属材料层，划分所述源漏金属材料层，使得所述绝缘预备区位于所述源极区和所述漏极区之间；在步骤S103中，对所述绝缘预备区进行氧化处理，使得位于所述绝缘预备区的源漏金属材料绝缘化形成为绝缘块，如图3e所示，绝缘块107将设置在源极105和漏极106之间，使得源极105与漏极106绝缘间隔。
在上述氧化所述绝缘预备区形成所述绝缘块的过程中，氧化处理必然会引入氧元素，对于利用氧化物制成的有源层而言，步骤S103中引入的氧元素可以减少所述有源层的氧空位，从而有利于所述源极、所述漏极与所述有源层形成良好的欧姆接触，进而保证所述薄膜晶体管的性能稳定性。
此外，通过上述步骤制造所述薄膜晶体管，在形成源极和漏极的工艺过程中，通过对所述源漏金属材料层中的绝缘预备区进行氧化形成绝缘块，在形成所述绝缘块的同时，利用所述绝缘块将所述源漏金属层间隔为所述源极和所述漏极，无需湿刻工艺，从而可以避免对所述有源层造成污染和损害。
在本发明中，进一步地，如图2所示，对所述绝缘预备区进行氧化处理的步骤包括：
步骤S1031、形成掩膜图形，所述掩膜图形包括源极保护块、漏极保护块和镂空区，所述源极保护块设置在所述源极区上方，所述漏极保护块设置在所述漏极区上方，所述镂空区设置在所述源极保护块和所述漏极保护块之间，以露出所述绝缘预备区的表面；
步骤S1032、通入含氧工艺气体，利用所述含氧工艺气体通过所述镂空区对所述绝缘预备区进行氧化，以使得所述绝缘预备区被氧化形成所述绝缘块。
如上所述，在步骤S1031中，形成所述掩膜图形具体可以包括，在所述源漏金属材料层上涂布光刻胶，对所述光刻胶进行曝光、显影以形成所述掩膜图形。
进一步地，在步骤S1032中，向执行氧化处理的工艺腔室内通入含氧工艺气体，由于所述掩膜图形的遮挡，只有所述绝缘预备区的源漏金属材料层通过所述镂空区暴露在所述含氧工艺气体中，因此，所述含氧工艺气体对所述绝缘预备区进行氧化以形成所述绝缘块。
在本发明中，对如何利用含氧工艺气体对镂空区对应的绝缘预备区进行氧化并没有特殊的规定。例如，可以通过常规的通入高温的含氧工艺气体的方式将绝缘预备区氧化。优选地，通入含氧工艺气体的步骤S1032中，对所述含氧工艺气体进行等离子化，以使得所述含氧工艺气体中形成包括氧离子的等离子体，从而可以提高氧化效率，并且可以对有源层进行充分的氧注入。
如上所述，对通入工艺腔室的所述含氧工艺气体进行电离，以使得所述含氧工艺气体形成为包括氧离子的等离子体，利用所述包括氧离子的等离子体对所述绝缘预备区进行注入，所述氧离子注入到源漏金属材料后，能够改变源漏金属材料的导电性质，具体地，源漏金属材料的电阻率随着氧离子注入剂量增加而增加，高剂量的氧离子注入使得所述源漏金属材料变成绝缘体。
如图3所示，箭头表示所述氧离子注入所述绝缘预备区，以使得所述绝缘预备区形成为如图3e所示的绝缘块107。
本发明对于所述源漏金属材料的选择没有限制，例如，所述源漏金属材料可以包括铜、铝、钛和钼等。
作为一种实施方式，所述源漏金属材料为铝，当注入铝膜的氧离子的剂量达到6.7×1016个氧离子/cm2时，所述铝膜的电阻率增加12个数量级，进而使得多晶面心立方体结构的铝膜变成非晶态，这种非晶态物质是Al2O3，即所述绝缘块的材料为Al2O3。
如上文中所述，本发明尤其适用于有源层为氧化物的氧化物薄膜晶体管。步骤S101可以为磁控溅射工艺，其中，磁控溅射的靶材包括由金属氧化物制成的有源层靶材，溅射用工艺气体包括惰性气体和氧气。
作为一种实施方式，氧化物薄膜晶体管的有源层为IGZO，相应地，可以利用氧化铟、氧化镓、氧化锌烧结形成所述有源层靶材。
如上所述，在沉积有源层的工艺腔室中设置所述有源层靶材，向所述工艺腔室内通入惰性气体和氧气，以所述有源层靶材作为阴极，电离所述惰性气体以形成等离子体，利用所述等离子体轰击所述有源层靶材，利用从所述有源层靶材中被轰击脱落的分子沉积形成有源层。同时，氧气也被电离，可以减少形成的所述有源层中的氧空位，进一步降低薄膜晶体管的有源层与源极、有源层与漏极之间的接触电阻。
需要说明的是，作为一种实施方式，所述有源层靶材中铟、镓以及锌的原子比例为1:1:1；所述惰性气体可以为氩气。
进一步地，在本发明中，随着形成有源层的步骤的进行，执行磁控溅射工艺的工艺腔室中的氧气通量逐渐减少。
如上所述，如图3e所示，由于有源层104形成在栅绝缘层103上，为避免有源层104底层与栅绝缘层103发生氧失位，造成有源层104中氧空位数量增加，因此，形成有源层分为两步执行，第一步，形成位于底层的有源层104时，通入所述工艺腔室的氧气含量较多，第二部，形成位于顶层的有源层104时，通入所述工艺腔室的氧气含量较少。
在本发明中，所述制造方法包括在形成有源层的步骤之前进行的：
形成栅极；
形成栅极绝缘层。
如图3a所示，首先，在形成栅极102之前，需要提供衬底基板101，作为一种优选实施方式，制造衬底基板101的材料可以为玻璃。
进一步地，在衬底基板101上形成栅极102。需要说明的是，本发明对于形成栅极的工艺过程不做限定。
例如，作为一种实施方式，在衬底基板101上通过磁控溅射工艺沉积一层金属薄膜，在所述金属薄膜上涂覆光刻胶，对所述光刻胶进行曝光、显影形成掩膜图形，基于所述掩膜图形对所述进行刻蚀以形成栅极102。
作为另一种实施方式，通过转印的方式在所述衬底基板上形成栅极102。
优选地，形成所述金属薄膜的材料包括铜、铝、和钛。
在形成栅极绝缘层的步骤中，通过化学气相沉积方法获得钝化层。优选地，栅极绝缘层包括硅的氮化物形成的第一层栅极绝缘层和硅的氧化物形成的第二层栅极绝缘层，第一层栅极绝缘层与栅极接触，第二层栅极绝缘层有源层接触。
由于所述第二层栅极绝缘层与所述有源层直接接触，因此，制造所述第二层栅极绝缘层能够防止所述有源层出现氧失位，从而减少有源层中氧空位的数量。
进一步地，在本发明中，所述制造方法包括对所述绝缘预备区进行氧化处理的步骤之后进行的：形成钝化层(即，PVX)。
如图3f所示，钝化层108覆盖源极105、漏极106以及绝缘块107。
作为一种实施方式，所述钝化层的材料可以包括氮化硅。
作为本发明第二个方面，提供了一种薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管由本发明所提供的所述薄膜晶体管制造方法制成，如图3f所示，所述薄膜晶体管包括有源层104和源漏层，所述源漏层设置在有源层104厚度方向的一侧，所述源漏层包括一体成型的源极105、漏极106和绝缘块107，绝缘块107设置在源极105和漏极106之间，以将源极105和漏极106绝缘间隔，绝缘块107由形成源极105和漏极106的材料进行氧化而制成。
如上所述，所述薄膜晶体管由本发明所提供的所述薄膜晶体管制造方法制成，由于氧化处理的步骤中必然会引入氧元素，对于利用氧化物制成的有源层而言，在上述氧化所述绝缘预备区形成所述绝缘块的过程中，可以减少所述有源层的氧空位，从而有利于所述源极与所述有源层之间、所述漏极与所述有源层之间形成良好的欧姆接触，进而保证所述薄膜晶体管的性能稳定性。
此外，通过对所述源漏金属材料层中的绝缘预备区进行氧化形成绝缘块，在形成所述绝缘块的同时，利用所述绝缘块将所述源漏金属层间隔为所述源极和所述漏极，从而避免对所述有源层的污染和损害，并且相比于现有技术中的刻蚀阻挡(ESL)方法，简化了制造工艺，降低成本。
在本发明中，如图3f所示，所述薄膜晶体管还包括栅极102和栅极绝缘层103，栅绝缘层103设置在有源层104和栅极102之间。
需要说明的是，如图3f所示，所述薄膜晶体管还包括衬底基板101，栅极102设置在衬底基板101上。
栅极绝缘层103包括硅的氮化物形成的第一层栅极绝缘层和硅的氧化物形成的第二层栅极绝缘层，第一层栅极绝缘层与栅极接触，第二层栅极绝缘层与有源层104接触。由于所述第二层栅极绝缘层与有源层104直接接触，因此，制造所述第二层栅极绝缘层能够防止有源层104出现氧失位，从而减少有源层104中氧空位的数量。
作为一种优选实施方式，制造衬底基板101的材料可以为玻璃，制造栅极102的材料包括铜、铝、和钛。
在本发明中，如图3f所示，所述薄膜晶体管还包括钝化层108，钝化层108覆盖所述源漏层。
如上所述，钝化层108覆盖所述源漏层，具体地，钝化层108覆盖源极105、漏极106以及绝缘块107。
作为本发明第三个方面，提供了一种显示基板，所述显示基板包括薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管为本发明所提供的所述薄膜晶体管。
作为本发明第四个方面，提供了一种显示面板，所述显示面板包括显示基板，其中，所述显示基板为本发明所提供的所述显示基板。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
形成有源层；
形成源漏金属材料层，所述源漏金属材料层包括源极区、漏极区和位于所述源极区和所述漏极区之间的绝缘预备区；
对所述绝缘预备区进行氧化处理，以使得所述绝缘预备区形成为绝缘块、所述源极区形成为源极、所述漏极区形成为漏极，所述绝缘块将所述源极和所述漏极绝缘间隔开。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对所述绝缘预备区进行氧化处理的步骤包括：
形成掩膜图形，所述掩膜图形包括源极保护块、漏极保护块和镂空区，所述源极保护块设置在所述源极区上方，所述漏极保护块设置在所述漏极区上方，所述镂空区设置在所述源极保护块和所述漏极保护块之间，以露出所述绝缘预备区的表面；
通入含氧工艺气体，利用所述含氧工艺气体通过所述镂空区对所述绝缘预备区进行氧化，以使得所述绝缘预备区被氧化形成所述绝缘块。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，通入含氧工艺气体的步骤中，对所述含氧工艺气体进行等离子化。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的制造方法，其特征在于，在形成有源层的步骤中，采用磁控溅射工艺形成所述有源层，其中，磁控溅射的靶材包括由金属氧化物制成的有源层靶材，溅射用工艺气体包括惰性气体和氧气。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，随着形成有源层的步骤的进行，执行磁控溅射工艺的工艺腔室中的氧气通量逐渐减少。
6.一种薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管包括有源层和源漏层，所述源漏层设置在所述有源层厚度方向的一侧，所述源漏层包括一体成型的源极、漏极和绝缘块，所述绝缘块位于所述源极和所述漏极之间，所述绝缘块由形成所述源极和所述漏极的材料进行氧化而制成。
7.根据权利要求6所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管还包括栅极和栅极绝缘层，所述栅绝缘层设置在所述有源层和所述栅极之间。
8.根据权利要求6或7所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管还包括钝化层，所述钝化层覆盖所述源漏层。
9.一种显示基板，所述显示基板包括薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管为权利要求8所述的薄膜晶体管。
10.一种显示面板，所述显示面板包括显示基板，其特征在于，所述显示基板为权利要求9所述显示基板。
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