專利名稱：一種氧化鋅薄膜晶體管的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種氧化鋅薄膜晶體管的制造方法，屬于平板顯示領域。
背景技術：
目前，OLED平板顯示已經開始快速成熟。今年，除索尼表示將大規模研發和生產 OLED電視之外，韓國電子業界領軍企業——三星電子和LG電子也于今年11月同時發布消息，將在明年年初的國際消費電子展覽會(CEQ上推出55英寸有機發光二極管(OLED)電視。業界普遍認為，此舉將提前拉開OLED電視市場競爭的序幕。而在有源驅動OLED顯示面板方面，以氧化鋅及其摻雜半導體材料作為有源區的薄膜晶體管在各個主要性能方面都明顯優于傳統的非晶硅薄膜晶體管和多晶硅薄膜晶體管一、氧化鋅及其摻雜半導體材料薄膜晶體管具有高遷移率以適應OLED顯示模式、快速超大屏幕液晶顯示模式和3D顯示模式等諸多模式；二、氧化鋅及其摻雜半導體材料薄膜晶體管是非晶材料，具有良好一致的電學特性；三、氧化鋅及其摻雜半導體材料薄膜晶體管兼容于現在的平板顯示技術，能夠適用大的玻璃襯底(低溫工藝)；四、氧化鋅及其摻雜半導體材料薄膜晶體管比非晶硅薄膜晶體管和有機薄膜晶體管更加穩定；五、氧化鋅及其摻雜半導體材料薄膜晶體管還具有其他優勢，比如當尺寸減小時沒有短溝道效應，也沒有類似與單晶硅的kink效應。目前，如何高效地制備氧化鋅薄膜晶體管是本領域的熱點和難點。

發明內容
本發明的目的在于提供一種氧化鋅薄膜晶體管的制備方法，可有效地提高氧化鋅薄膜晶體管器件的性能。本發明提供的氧化鋅薄膜晶體管，形成于玻璃襯底之上，包括一半導體緩沖層，一源區和一漏區，一半導體導電溝道區，一柵絕緣介質層，一柵電極，所述半導體緩沖層位于玻璃或者塑料襯底之上，所述源漏電極位于半導體緩沖層之上并與溝道區相交疊，所述半導體導電溝道層位于半導體緩沖層及小部分源漏電極之上，所述柵絕緣介質層位于半導體導電溝道層之上，所述柵電極層位于柵絕緣介質層之上。本發明提供的氧化鋅薄膜晶體管制備方法包括以下步驟1)首先在玻璃襯底上生長一層半導體緩沖層；2)在半導體緩沖層上生長一層透明導電薄膜，然后光刻和刻蝕形成源漏電極；3)甩一層光刻膠，在源漏電極之間包含部分源漏電極的區域內無光刻膠，其余區域被光刻膠覆蓋，然后顯影，未被光刻膠覆蓋的區域為未來的溝道區；4)濺射生長一層氧化鋅及其摻雜的半導體材料層作為半導體導電溝道層；5)在半導體材料層之上生長一層二氧化硅、氮化硅或者高介電常數絕緣材料介質層或者其疊層組合作為柵介質層；6)在柵介質層之上生長一層透明導電薄膜作為柵電極層；
7)剝離工藝去除生長在光刻膠之上的半導體材料層、柵介質層和柵電極層這三層
疊層；8)生長一層鈍化介質層，光刻和刻蝕形成柵、源和漏的引出孔；9)生長一層金屬薄膜，光刻和刻蝕形成金屬電極和互連。上述方法，步驟1)所生長的氧化物半導體層緩沖層，采用氧化鋅及其摻雜半導體材料形成。所述的制作方法，步驟2)所生長的導電薄膜，可由透明導電材料ITO等形成。所述的制作方法，步驟4)所生長的氧化物半導體層，采用氧化鋅及其摻雜半導體材料形成。所述的制作方法，步驟幻所生長的柵絕緣介質層，由氧化鋁、二氧化硅、氮化硅或者高介電常數絕緣材料形成。所述的制作方法，步驟6)所生長的導電薄膜，可由透明導電材料形成。本發明的有益效果本發明首先利用半導體緩沖層來增加源漏電極與溝道材料的接觸面積，減小源漏接觸電阻，然后采用剝離工藝將連續生長的溝道層、柵介質層和柵電極層一起剝離。本發明簡化了制造流程，有效減小了源漏端接觸電阻，而且關鍵的溝道層、柵介質層和柵電極層這三層的生長過程完全沒有脫離真空環境。本發明優化了器件特性，提高了效率以及成品率。


圖1為本發明具體實施例所描述的氧化鋅薄膜晶體管的剖面結構示意圖；圖2為本發明具體實施例所描述的氧化鋅薄膜晶體管的俯視結構示；圖3(a) (f)依次示出了本發明的薄膜晶體管一個制作方法的主要工藝步驟，其中圖3(b)示意了島狀半導體緩沖層形成的工藝步驟；圖3(c)示意了源漏電極形成的工藝步驟；圖3 (d)示意了甩膠光刻的工藝步驟；圖3(e)示意了半導體導電溝道層、柵絕緣介質層和柵電極層生長的工藝步驟；圖3(f)示意了剝離工藝。
具體實施例方式下面通過實例對本發明做進一步說明。本發明氧化鋅薄膜晶體管形成于玻璃襯底1上，如圖1和圖2所示。該薄膜晶體管包括一半導體緩沖層，2，一源、漏電極3，一半導體導電溝道層4，一柵絕緣介質層5，一柵電極6。所述源漏電極3位于玻璃襯底2之上，所述半導體導電溝道層4位于源漏電極3和玻璃襯底1之上，柵介質5位于所述半導體導電溝道層4之上，所述柵電極電極6位于柵介質5之上。所述薄膜晶體管的制作方法的一具體實例由圖3(a)至圖3(f)所示，包括以下步驟如圖3(a)所示，襯底選用透明玻璃基板1。
如圖3 (b)所示，在玻璃基板1上磁控濺射生長一層50 100納米厚的半導體氧化鋅緩沖層，然后光刻和刻蝕形成島狀的半導體緩沖層2，再進行退火(溫度在150°C -300°C 之間)處理。如圖3(c)所示，在玻璃或者塑料基板1上磁控濺射生長一層50 100納米厚的 ITO等透明導電薄膜或者金屬Al，Cr, Mo，然后光刻和刻蝕形成源漏電極3。如圖3(d)所示，光刻顯影，除溝道區之外被光刻膠7所保護；如圖3(e)所示，用射頻磁控濺射淀積一層50 500納米厚的半導體氧化鋅薄膜層4 ；用射頻磁控濺射淀積一層50 500納米厚的柵介質層5 ；用射頻磁控濺射淀積一層 50 500納米厚的ITO等透明導電薄膜或者金屬Al，Cr, Mo柵電極層6。如圖3 (f)所示，剝離生成氧化鋅薄膜晶體管。隨后按照標準工藝生長一層鈍化介質層，光刻和刻蝕形成柵、源和漏的引出孔，再生長一層Al或者透明的導電薄膜材料，光刻和刻蝕形成電極和互連。最后需要注意的是，公布實施方式的目的在于幫助進一步理解本發明，但是本領域的技術人員可以理解在不脫離本發明及所附的權利要求的精神和范圍內，各種替換和修改都是可能的。因此，本發明不應局限于實施例所公開的內容，本發明要求保護的范圍以權利要求書界定的范圍為準。
權利要求
1.一種氧化鋅薄膜晶體管的制備方法，包括以下步驟1)在玻璃襯底上生長一層半導體緩沖層；2)在半導體緩沖層上生長一層透明導電薄膜，然后光刻和刻蝕形成源、漏電極；3)甩一層光刻膠，在源、漏電極之間，且包含部分源漏電極的區域內無光刻膠，其余區域被光刻膠覆蓋，然后顯影，未被光刻膠覆蓋的區域為未來的溝道區；4)濺射生長一層氧化鋅及其摻雜的半導體材料層作為半導體導電溝道層；5)在半導體材料層之上生長一層二氧化硅、氮化硅、高介電常數絕緣材料介質層或它們的疊層組合作為柵介質層；6)在柵介質層之上生長一層透明導電薄膜作為柵電極層；7)剝離工藝去除生長在光刻膠之上的半導體材料層、柵介質層和柵電極層；8)生長一層鈍化介質層，光刻、刻蝕形成柵、源和漏的引出孔；9)生長一層金屬薄膜，光刻和刻蝕形成金屬電極和互連。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)所生長的半導體緩沖層為氧化鋅及其摻雜半導體材料。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)和步驟7)所生長的導電薄膜是透明導電材料ITO或金屬Al、Cr、Mo。
全文摘要
本發明公開了一種氧化鋅薄膜晶體管的制備方法，該方法首先利用半導體緩沖層來增加源、漏電極與溝道材料的接觸面積，減小源漏接觸電阻，然后采用剝離工藝將連續生長的溝道層、柵介質層和柵電極層一起剝離。本發明簡化了制造流程，有效減小了源漏端接觸電阻，而且關鍵的溝道層、柵介質層和柵電極層這三層的生長過程完全沒有脫離真空環境。本發明提高了器件特性，優化了效率以及成品率。
文檔編號H01L29/786GK102544108SQ20121000832
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者任奕成, 劉曉彥, 康晉鋒, 張盛東, 王亮亮, 王漪, 王薇, 蔡劍, 韓德棟 申請人:北京大學