CN108550625B - 一种薄膜晶体管及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种薄膜晶体管及其制作方法，所述薄膜晶体管包括欧姆层，所述欧姆层包括第一部分、第二部分以及第三部分，所述第二部分位于所述第一部分和所述第三部分之间，所述欧姆层的第二部分与所述第二金属的凹槽对应，并通过退火工艺使得所述欧姆层的第二部分被氧化成欧姆保护层，隔绝了所述欧姆层的第一部分和第三部分，增加了薄膜晶体管的稳定性；另外，通过采用掺杂有金属铌、铝或二者混合物的二氧化钛制作欧姆层，使得薄膜晶体管的背沟道不易受损伤，同时，欧姆层中金属浓度的可调，保证了薄膜晶体管良好的导电性，增加了薄膜晶体管的电学稳定性。

Description

一种薄膜晶体管及其制作方法

技术领域

本发明涉及显示面板制造领域，尤其涉及一种薄膜晶体管及其制作方法。

背景技术

LCD(Liquid crystal displays，液晶显示器)是一种被广泛应用的平板显示器，主要是通过液晶开关调制背光源光场强度来实现画面显示。LCD显示装置中包括TFT(ThinFilm Transistor，薄膜晶体管)器件，而TFT-LCD即薄膜场效应晶体管液晶显示器，此类显示器上的每一液晶象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动，因而具有高反应速度、高亮度、高对比度、体积小、功耗低、无辐射等特点，在当前的显示器市场中占据主导地位。

其中，常见的TFT驱动分类主要有a-Si TFT(非晶硅)、LTPS TFT(低温多晶硅)以及IGZO TFT(indium gallium zinc oxide，氧化铟镓锌)。简单来说，IGZO是一种新型半导体材料，有着比非晶硅(a-Si)更高的电子迁移率和开态电流，被广泛应用到显示行业TFT器件中。IGZO在新一代高性能薄膜晶体管(TFT)中被用作沟道材料，从而提高显示面板分辨率，并使得大屏幕OLED(有机发光二极管)电视成为可能。

然而，目前常用的BCE(Back Channel Etching，背沟道蚀刻)底栅极IGZO TFT结构较为简单，但其背沟道的工艺较难制作，常规方法为：(1)干法蚀刻，此方法会降低TFT的电学稳定性；(2)湿法蚀刻，例如采用双氧水，此方法不适合大规模生产；(3)增加ESL(etchingstop layer，蚀刻阻挡)保护层，结构虽然有所复杂，但在实际生产中此种方法为最佳选择。因此，本发明主要依据第三种方法对现有技术提出了一种改进设计。

发明内容

本发明提供了一种薄膜晶体管及其制作方法，以改善现有薄膜晶体管电学稳定性差的缺点。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

本发明提出了一种薄膜晶体管的制作方法，其中，所述薄膜晶体管的制作方法包括步骤：

S10、提供一衬底基板，在所述衬底基板上形成第一金属层，使用第一光罩，对所述第一金属层图形化处理，以形成所述薄膜晶体管的栅极；

S20、在所述栅极上依次形成栅绝缘层、有源层及欧姆层，

其中，所述欧姆层包括第一部分、第二部分以及第三部分，所述第二部分为所述欧姆保护层，所述第二部分位于所述第一部分和所述第三部分之间；

S30、在所述欧姆层上形成第二金属层，使用第二光罩，对所述第二金属层图形化处理，以形成所述薄膜晶体管的源漏极；

S40、采用预定工艺使部分所述欧姆层形成欧姆保护层；

S50、在所述源漏极上形成钝化层，使用第三光罩，在所述钝化层上形成钝化层过孔，并形成像素电极图案。

根据本发明一优选实施例，所述欧姆层由掺杂金属的氧化膜制成。

根据本发明一优选实施例，所述欧姆层由掺杂铌、铝或二者的混合物的二氧化钛氧化膜制成。

根据本发明一优选实施例，所述有源层以及所述欧姆层由同一道光罩制程工艺制成。

根据本发明一优选实施例，所述步骤S30包括：

步骤S301、在所述衬底基板表面沉积所述第二金属层；

步骤S302，在所述第二金属层上涂布光阻层；

步骤S303，所述光阻层经曝光、显影后，对所述第二金属层进行蚀刻工艺，形成所述薄膜晶体管的源极和漏极，

其中，所述欧姆层的第二部分上的所述第二金属层被去除；

步骤S304、剥离所述光阻层。

本发明还提出了一种薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管包括：

衬底基板；

第一金属层，形成于所述衬底基板上；

栅绝缘层，形成于所述衬底基板上，覆盖所述第一金属层；

有源层，形成于所述栅绝缘层上；

欧姆层，形成于所述有源层上，所述欧姆层包括第一部分、第二部分以及第三部分，所述第二部分为所述欧姆保护层，所述第二部分位于所述第一部分和所述第三部分之间；

第二金属层，形成于所述衬底基板上，覆盖所述栅绝缘层和所述欧姆层的所述第一部分和所述第三部分；

钝化层，形成于所述衬底基板上，覆盖所述第二金属层和所述欧姆层的第二部分，所述钝化层包括钝化层过孔；

像素电极层，形成于所述钝化层上，通过所述钝化层过孔与所述第二金属层电性连接。

根据本发明一优选实施例，所述欧姆层由掺杂金属的氧化膜制成。

根据本发明一优选实施例，所述欧姆层由掺杂铌、铝或二者的混合物的二氧化钛氧化膜制成。

根据本发明一优选实施例，所述有源层以及所述欧姆层由同一道光罩制程工艺制成。

根据本发明一优选实施例，所述欧姆层的第二部分经过退火工艺处理形成所述欧姆保护层。

本发明的有益效果为：本发明通过采用掺杂有金属铌、铝或二者混合物的二氧化钛制作欧姆层，使得薄膜晶体管的背沟道不易受损伤；另外，欧姆层中金属浓度的可调，保证了薄膜晶体管良好的导电性，增加了薄膜晶体管的电学稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明一种薄膜晶体管阵列基板制作方法流程图；

图2A～2J为本发明一种薄膜晶体管阵列基板制作方法工艺流程图；

图3为本发明一种薄膜晶体管的膜层结构图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。

图1所示为本发明优选实施例一种薄膜晶体管制作方法的步骤流程图，其中，所述制作方法包括步骤：

S10、提供一衬底基板，在所述衬底基板上形成第一金属层，使用第一光罩，对所述第一金属层图形化处理，以形成所述薄膜晶体管的栅极；

如图2A所示，首先提供一衬底基板101，所述衬底基板101的原材料可以为玻璃基板、石英基板、树脂基板等中的一种；

如图2B所示，在所述衬底基板101上沉积第一金属层102，所述第一金属层102的厚度一般选在400～1500埃米，沉积方式可以选择物理气相沉积；另外，金属材料通常可以采用钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬、或铜等金属，也可以使用上述几种材料薄膜的组合结构；

如图2C所示，对所述第一金属层102使用第一光罩制程工艺，在所述第一金属层102上涂布第一光阻层，采用掩模板通过曝光、显影以及第一蚀刻的构图工艺处理，使的所述第一金属层102形成所述薄膜晶体管的栅极，并剥离所述第一光阻层。

S20、在所述栅极上依次形成栅绝缘层、有源层及欧姆层，

其中，所述欧姆层包括第一部分、第二部分以及第三部分，所述第二部分为所述欧姆保护层，所述第二部分位于所述第一部分和所述第三部分之间；

如图2D所示，在所述栅极101上形成一层栅绝缘层103，所述栅绝缘层103将所述第一金属层102和所述衬底基板101覆盖，在本实施例中，所述栅绝缘层103的材料为氮化硅，也可以使用氧化硅和氮氧化硅等，优选的，所述栅绝缘层103沉积的厚度一般为1500～4000埃米；

如图2E所示，在所述栅绝缘层103上依次涂覆一层有源层104、欧姆层105，所述有源层104沉积的厚度一般小于500埃米，所述欧姆层105沉积的厚度一般为1～500纳米；其次，所述有源层104以及所述欧姆层105同时使用第三光罩制程工艺，在所述欧姆层105上涂布第二光阻层，采用掩模板通过曝光、显影以及第二蚀刻的构图工艺处理，使的所述有源层104以及欧姆层105同时形成预定图案，并剥离所述第二光阻层；

如图2F所示，所述欧姆层105包括第一部分106、第二部分107以及第三部分108，所述第二部分107位于所述第一部分106和所述第三部分108之间；在本发明优选实施例中，所述欧姆层105由掺杂金属的二氧化钛氧化膜制成，所述欧姆层105中掺杂的金属为铌、铝或二者的混合物，所述欧姆层105的导电性可根据所掺杂的金属浓度进行调节，并且，二氧化钛氧化膜所制成的欧姆层105具有较高的耐酸性，对于采用湿法蚀刻的工艺，降低了后续蚀刻工艺对欧姆层105侵蚀。

S30、在所述欧姆层上形成第二金属层，使用第二光罩，对所述第二金属层图形化处理，以形成所述薄膜晶体管的源漏极；

如图2G所示，在所述欧姆层105上形成所述第二金属层109，所述第一金属层102和所述第二金属层109都可以采用溅射的方法沉积金属层，在本实施例中，所述第二金属层109的厚度一般选在400～1500埃米；另外，所述第二金属层109的材料与所述第一金属层102的材料可以相同或不同，金属材料通常可以采用钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬、或铜等金属，也可以使用上述几种材料薄膜的组合结构；

其次，对所述第二金属层109使用第二光罩制程工艺，在所述第二金属层109上涂布第三光阻层，采用掩模板通过曝光、显影以及第三蚀刻的构图工艺处理，使的所述第二金属层109形成所述薄膜晶体管的源极和漏极，并剥离所述第三光阻层；

其中，在第三蚀刻工艺中，所述第二金属层109形成有一凹槽110，所述凹槽110对应所述欧姆层105的第二部分107，在本实施例中，所述欧姆层105的第一部分106与所述薄膜晶体管中的源极或漏极一者电性连接，所述欧姆层105的第三部分108与所述薄膜晶体管中的源极或漏极种的另一者电性连接。

S40、采用预定工艺使部分所述欧姆层形成欧姆保护层；

如图2H所示，所述第二金属层109经所述第三蚀刻工艺而形成一凹槽110，从而使得所述欧姆层105的第二部分107暴露；在本实施例中，可以选择退火工艺对该所述欧姆层105的第二部分107进行处理，主要采用辅以氧气、一氧化二氮或二者的组合物进行退火处理以形成欧姆保护层111，该欧姆层105被氧化而导致电阻率减弱，变成绝缘体，使之能起到刻蚀阻挡保护层的作用。

S50、在所述源漏极上形成钝化层，使用第三光罩，在所述钝化层上形成钝化层过孔，并形成像素电极图案；

如图2I所示，在所述源漏极上形成一钝化层112，所述钝化层112将所述第二金属层109、欧姆保护层111全部覆盖，优选的，所述钝化层112材料通常为氮化矽化合物、氧化矽化合物或二者的混合物，所述钝化层112沉积的厚度一般为1500～4000埃米；此步骤主要对所述钝化层112使用第四光罩制程工艺，采用掩模板通过曝光、显影以及第四蚀刻的构图工艺处理，并在所述钝化层112上形成钝化层过孔113；

如图2J所示，在所述钝化层112上涂布溶液型透明金属，使该透明金属通过钝化层过孔113与所述薄膜晶体管的第二金属层109连接，并使用烘烤等方法去除透明金属溶液中的溶剂，如退火处理，对所述溶液型透明金属进行固化处理，形成所述薄膜晶体管的像素电极层114。

本发明提出了一种薄膜晶体管的制作方法，通过采用掺杂有金属铌、铝或二者混合物的二氧化钛制作欧姆层，使得薄膜晶体管的背沟道不易受损伤；所述欧姆层包括第一部分、第二部分以及第三部分，所述第二部分位于所述第一部分和所述第三部分之间，所述欧姆层的第二部分与所述第二金属的凹槽对应，并通过退火工艺使得所述欧姆层的第二部分被氧化成欧姆保护层，隔绝了所述欧姆层的第一部分和第三部分，增加了薄膜晶体管的稳定性；另外，欧姆层中金属浓度的可调，保证了薄膜晶体管良好的导电性，增加了薄膜晶体管的电学稳定性。

图3所示为本发明优选实施例一种薄膜晶体管的膜层结构图，其中，所述薄膜晶体管包括：

衬底基板201，所述衬底基板201的原材料可以为玻璃基板、石英基板、树脂基板等中的一种；

第一金属层202，所述第一金属层202的厚度一般选在400～1500埃米，沉积方式可以选择物理气相沉积；另外，金属材料通常可以采用钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬、或铜等金属，也可以使用上述几种材料薄膜的组合结构；所述第一金属层202经第一光罩制程工艺，形成所述薄膜晶体管的栅极与栅线；

栅绝缘层203，所述栅绝缘层203将所述第一金属层202和所述衬底基板201覆盖，在本实施例中，所述栅绝缘层203的材料为氮化硅，也可以使用氧化硅和氮氧化硅等，优选的，所述栅绝缘层203沉积的厚度一般为1500～4000埃米；

有源层204，所述有源层204沉积的厚度一般小于500埃米，所述有源层204为IGZO，但不限于IGZO，满足工艺的氧化物半导体亦可；

欧姆层，所述欧姆层沉积的厚度一般为1～500纳米，所述有源层204以及所述欧姆层为采用同一光罩制程工艺制成；另外，所述欧姆层包括第一部分206、第二部分(也是图中的欧姆保护层211)以及第三部分208，所述第二部分位于所述第一部分206和所述第三部分208之间；在本发明优选实施例中，所述欧姆层由掺杂金属的二氧化钛氧化膜制成，所述欧姆层中掺杂的金属为铌、铝或二者的混合物，所述欧姆层的导电性可根据所掺杂的金属浓度进行调节，并且，二氧化钛氧化膜所制成的欧姆层具有较高的耐酸性，对于采用湿法蚀刻的工艺，降低了后续蚀刻工艺对欧姆层侵蚀。

第二金属层209，所述第一金属层202和所述第二金属层209都可以采用溅射的方法沉积金属层，在本实施例中，所述第二金属层209的厚度一般选在400～1500埃米；所述第二金属层209经第二光罩制程工艺，形成所述薄膜晶体管的源极和漏极；另外，在第二光罩制程工艺中，所述第二金属层209形成有一凹槽，所述凹槽对应所述欧姆层的第二部分，在本实施例中，所述欧姆层的第一部分206与所述薄膜晶体管中的源极或漏极一者电性连接，所述欧姆层的第三部分208与所述薄膜晶体管中的源极或漏极种的另一者电性连接。

欧姆保护层211，即所述欧姆层的第二部分，可以选择退火工艺对该所述欧姆层的第二部分进行处理，主要采用辅以氧气、一氧化二氮或二者的组合物进行退火处理以形成欧姆保护层211；氧化后的所述欧姆层，电阻率减弱而变成绝缘体，使之能起到刻蚀阻挡保护层的作用。

层钝化层212，所述钝化层212将所述第二金属层209、欧姆保护层211全部覆盖，优选的，所述钝化层212材料通常为氮化矽化合物、氧化矽化合物或二者的混合物，所述钝化层212沉积的厚度一般为1500～4000埃米，所述钝化层212上形成有钝化层过孔；

像素电极层214，形成于所述钝化层212上，并通过钝化层过孔与所述薄膜晶体管的第二金属层209电性连接，所述像素电极层214为透明金属。

本发明提出了一种薄膜晶体管，包括衬底基板、第一金属层、栅绝缘层、有源层、欧姆层、第二金属层、欧姆保护层、钝化层以及像素电极层，其中，所述欧姆层包括第一部分、第二部分以及第三部分，所述第二部分位于所述第一部分和所述第三部分之间，所述欧姆层的第二部分与所述第二金属的凹槽对应，并通过退火工艺使得所述欧姆层的第二部分被氧化成欧姆保护层，隔绝了所述欧姆层的第一部分和第三部分，增加了薄膜晶体管的稳定性；另外，通过采用掺杂有金属铌、铝或二者混合物的二氧化钛制作欧姆层，使得薄膜晶体管的背沟道不易受损伤，同时，欧姆层中金属浓度的可调，保证了薄膜晶体管良好的导电性，增加了薄膜晶体管的电学稳定性。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，包括步骤：

S10、提供一衬底基板，在所述衬底基板上形成第一金属层，使用第一光罩，对所述第一金属层图形化处理，以形成所述薄膜晶体管的栅极；

S20、在所述栅极上依次形成栅绝缘层、有源层及欧姆层，

S30、在所述欧姆层上形成第二金属层，使用第二光罩，对所述第二金属层图形化处理，以形成所述薄膜晶体管的源漏极；

S40、采用预定工艺使部分所述欧姆层形成欧姆保护层；

S50、在所述源漏极上形成钝化层，使用第三光罩，在所述钝化层上形成钝化层过孔，并形成像素电极图案；

其中，所述欧姆层包括第一部分、第二部分以及第三部分，所述第二部分为所述欧姆保护层，所述第二部分位于所述第一部分和所述第三部分之间，所述欧姆层由掺杂铌、铝或二者的混合物的二氧化钛氧化膜制成；

所述欧姆层的所述第二部分在氧气、一氧化二氮或二者的组合物的环境下经退火处理形成所述欧姆保护层。

2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述有源层以及所述欧姆层由同一道光罩制程工艺制成。

3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述步骤S30包括：

步骤S301、在所述衬底基板表面沉积所述第二金属层；

步骤S302，在所述第二金属层上涂布光阻层；

步骤S303，所述光阻层经曝光、显影后，对所述第二金属层进行蚀刻工艺，形成所述薄膜晶体管的源极和漏极，

其中，所述欧姆层的第二部分上的所述第二金属层被去除；

步骤S304、剥离所述光阻层。

4.一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管由权利要求1至3任一项所述的薄膜晶体管的制备方法制成，其特征在于，所述薄膜晶体管包括：

衬底基板；

第一金属层，形成于所述衬底基板上；

栅绝缘层，形成于所述衬底基板上，覆盖所述第一金属层；

有源层，形成于所述栅绝缘层上；

欧姆层，形成于所述有源层上，所述欧姆层包括第一部分、第二部分以及第三部分，所述第二部分为欧姆保护层，所述第二部分位于所述第一部分和所述第三部分之间，所述欧姆层由掺杂铌、铝或二者的混合物的二氧化钛氧化膜制成，所述欧姆层的所述第二部分在氧气、一氧化二氮或二者的组合物的环境下经退火处理形成所述欧姆保护层；

第二金属层，形成于所述衬底基板上，覆盖所述栅绝缘层和所述欧姆层的所述第一部分和所述第三部分；

钝化层，形成于所述衬底基板上，覆盖所述第二金属层和所述欧姆层的第二部分，所述钝化层包括钝化层过孔；

像素电极层，形成于所述钝化层上，通过所述钝化层过孔与所述第二金属层电性连接。

5.根据权利要求4所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述有源层以及所述欧姆层由同一道光罩制程工艺制成。

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