一種自對準薄膜晶體管及其制備方法
【專利摘要】發明公開了一種自對準薄膜晶體管及其制備方法，包括以下步驟：將淀積了有源層、柵介質和柵電極的襯底置于電解液中，其中柵介質覆蓋有源層的一部分，柵電極至少覆蓋柵介質的一部分，對暴露在電解液中的有源層通過電解水的方法進行摻氫處理；通過光刻和刻蝕有源層，形成包含源區、漏區和溝道區的有源區；溝道區位于柵介質正下方，源區和漏區均由經過電化學摻氫處理的有源層經光刻和刻蝕之后余下的部分組成，并分別位于溝道區兩側；形成覆蓋襯底、柵電極、源區和漏區的一層絕緣介質層，并且形成分別與源區和漏區接觸的源區金屬接觸電極和漏區金屬接觸電極。
【專利說明】
一種自對準薄膜晶體管及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及薄膜晶體管，尤其涉及一種自對準薄膜晶體管及其制備方法。【背景技術】
[0002]薄膜晶體管(TFT)技術是平板顯示中的核心技術，任何有源矩陣尋址方式的平板顯示如液晶顯示(IXD)、有機發光二極管顯示(0LED)都依賴于TFT的控制和驅動。以TFT-1XD 為例，每一個像素點上都至少有一個薄膜晶體管電控開關，每個像素就是一個小的液晶顯示器，每個像素的亮暗都是由這個開關來控制。
[0003]非晶硅(a-S1:H)TFT技術為當前LCD顯示的主流技術，低溫多晶硅(LTPS)TFT主要面向中小尺寸0LED和IXD屏。a-S1:H TFT技術具有工藝溫度低、均勻性好、低成本的優點。因此可以在玻璃基底上實現大面積彩色顯示。但其缺點是載流子迀移率低至〇.5cm2/Vs，不能滿足電路驅動，特別是高清顯示驅動電路的速度要求，也不能滿足0LED電流型驅動顯示屏的要求。同時，由于依賴于H的鈍化作用，S1-H的鍵能較低，器件的長期可靠性差，不能適應驅動電路工作的要求。LTPS TFT器件的載流子迀移率比傳統的a-S1:H TFT高兩個數量級， 容易獲得高開口率，實現顯示系統的高分辨和快速響應。基于高迀移率的LTPS TFT，可以同時制備有源矩陣和周邊驅動電路。然而，當前主流的LTPS技術存在均勻性問題，無法應用于大屏幕顯示。當前應用主要面向中小尺寸0LED和LCD屏，另外工藝步驟復雜，制作成本高也是制約LTPS TFT應用的關鍵因素。
[0004]以IGZ0為代表的氧化物半導體材料，具有禁帶寬度大和載流子迀移率可以達到 10cm2/Vs的優點，由于其為非晶結構，均勻性好，泄漏電流低。同時，IGZ0的淀積工藝為直流或者高頻磁控濺射，該技術與現有產業界工藝兼容。此外，IGZO TFT的制作工藝溫度較低， 因此可以使用柔性塑料襯底，實現柔性顯示。
[0005]金屬氧化物薄膜晶體管采用的溝道層材料主要有氧化鋅(ZnO)、氧化銦(ln203)、氧化銦鎵鋅(IGZ0)、氧化鋅錫(ZT0)、氧化銦鋅(IZ0)、氧化銦鋅錫(TIZ0)、氧化錫(Sn〇2)，氧化亞錫(SnO)和氧化亞銅(Cu20)等。金屬氧化物薄膜晶體管最常采用的結構是非自對準的底柵堆疊結構，其中又分為了刻蝕阻擋層結構(ESL)和背溝道刻蝕結構(BCE)。為了使氧化物半導體背界面特性不受源/漏刻蝕工藝的破壞，工業界最常采用的是刻蝕阻擋層結構。由于傳統的ESL結構中，源/漏區和柵電極是非自對準的，而且源/漏區和刻蝕阻擋層也是非自對準的。非自對準的結構導致晶體管存在大的寄生電容，而且大的套刻容差限制了小尺寸晶體管(IXlOwn)的制備。而自對準結構能夠有效減小寄生電容。為了實現自對準結構，常用的是對源/漏區進行等離子體處理，提高源/漏區的電導率。但是，等離子體處理需要復雜昂貴的真空設備，且難以保證大面積生產的均勻性。
【發明內容】
[0006]本發明提供一種自對準薄膜晶體管及其制備方法，該制備方法具有減少晶體管寄生電容、提高源/漏區的電導率和簡化制備工藝的優點。
[0007]—種自對準薄膜晶體管的制備方法，包括以下步驟:
[0008]將淀積了有源層、柵介質和柵電極的襯底置于電解液中，其中柵介質覆蓋有源層的一部分，柵電極至少覆蓋柵介質的一部分，對暴露在電解液中的有源層通過電解水的方法進行摻氫處理；
[0009]通過光刻和刻蝕有源層，形成包含源區、漏區和溝道區的有源區；溝道區由未經過電化學摻氫處理的有源層組成，溝道區位于柵介質正下方，源區和漏區均由經過電化學摻氫處理的有源層經光刻和刻蝕之后余下的部分組成，并分別位于溝道區兩側；
[0010]形成覆蓋襯底、柵電極、源區和漏區的一層絕緣介質層，并且形成分別與源區和漏區接觸的源區金屬接觸電極和漏區金屬接觸電極。
[0011]進一步地，步驟1)中，襯底為玻璃襯底或柔性塑料襯底。
[0012]進一步地，步驟1)中，有源層為氧化娃、氮化娃、氧化銦、氧化鋅、氧化銦錫和氧化銦鋅中的至少一種，有源層厚度為5nm?200nm。
[0013]進一步地，步驟2)中，柵介質層為氧化硅、氮化硅、高介電常數金屬氧化物介質和有機介質中的至少一種，其厚度為5nm?800nm〇
[0014]進一步地，步驟8)中，金屬層采用鉬、銅、鋁、鈦和鉻中的單質或合金構成單一金屬層或復合金屬層，金屬層的厚度為l〇nm?800nm〇[〇〇15] 進一步地，包括以下步驟:
[0016]1)在襯底上生長一層氧化物半導體薄膜，作為有源層；
[0017]2)在有源層上生長一層絕緣介質，作為柵介質層；
[0018]3)在柵介質層上生長一層金屬薄膜或透明導電薄膜，作為柵電極層；
[0019]4)光刻和刻蝕柵電極層和柵介質層，形成柵電極和柵介質；
[0020]5)在常壓和室溫下將淀積了有源層、柵介質和柵電極的襯底置于電解液中，對暴露在電解液中的有源層通過電解水的方法進行摻氫處理；
[0021]6)通過光刻和刻蝕有源層，形成包含源區、漏區和溝道區的有源區；溝道區由未經過電化學摻氫處理的有源層組成，溝道區位于柵介質正下方，源區和漏區均由經過電化學摻氫處理的有源層組成并分別位于溝道區兩側；
[0022]7)在襯底、柵電極、源區和漏區上覆蓋一層絕緣介質層，在絕緣介質層上位于源區一側和漏區一側采用光刻和刻蝕，形成電極的兩個接觸孔；
[0023]8)在絕緣介質層、暴露的源區和漏區的上表面淀積一層金屬膜，采用光刻和刻蝕制成源區金屬接觸電極和漏區金屬接觸電極。
[0024]進一步地，步驟4)中，柵電極和柵介質的制備方法為:在整個柵電極層上旋涂光刻膠，通過一次曝光，顯影，連續刻蝕柵電極層和位于柵電極層下的柵介質層，形成柵電極和柵介質，柵電極和柵介質的光刻圖形相同，柵介質位于柵電極的正下方。
[0025]進一步地，步驟5)是在常壓和室溫下的雙電極電解池中進行的，電解液采用水、含電解質的水溶液或者水和有機溶液的混合液，有源層與外部電源的負極相連，作為陰極，電解液中的水電解形成氫離子，向有源層移動并進入暴露在電解液中的有源層。
[0026]進一步地，步驟4)?步驟5)中，光刻和刻蝕柵電極層和柵介質層，形成柵電極和柵介質，除去刻蝕后覆蓋在柵電極表面的光刻膠后，再進行摻氫處理。
[0027]進一步地，步驟4)?步驟5)中，光刻和刻蝕柵電極層和柵介質層，形成柵電極和柵介質，保留刻蝕后覆蓋在柵電極表面的光刻膠后，再進行摻氫處理，摻氫處理后除去覆蓋在柵電極表面的光刻膠。
[0028]進一步地，步驟1)?步驟3)中，襯底上依次連續淀積有源層、柵介質層和柵電極層。[〇〇29] 一種自對準薄膜晶體管，包括:
[0030]襯底；
[0031]有源層，有源層生成于襯底上，有源層為氧化物半導體薄膜，有源層包括經摻氫處理、光刻和刻蝕后得到的源區、漏區和溝道區；
[0032]柵介質，柵介質生成于有源層上，柵介質層通過光刻和刻蝕絕緣介質得到；
[0033]柵電極層，柵電極層生成于柵介質上，柵電極層通過光刻和刻蝕金屬薄膜或透明導電薄膜得到；
[0034]絕緣介質層，覆蓋于襯底、柵電極、源區和漏區上；
[0035]源區金屬接觸電極和漏區金屬接觸電極，源區金屬接觸電極與源區和絕緣介質層接觸，漏區金屬接觸電極與漏區和絕緣介質層接觸，源區金屬接觸電極和漏區金屬接觸電極均由金屬膜材料制成。
[0036]對比現有技術，本發明由于采取以上技術方案，具有以下優點:
[0037]1、由于采用對暴露在電解液中的有源層進行陰極摻氫處理，摻入的氫離子在有源層中提供載流子，提高了有源層的載流子濃度，降低了有源層的電阻，使其作為器件的源區和漏區。采用此處理方法，溝道區和源區、漏區由一步淀積工藝形成，不需要另加源/漏金屬層工藝，簡化了晶體管的制備工藝；[〇〇38]2、本發明采用電化學工藝進行摻氫處理，只需在常壓、室溫環境下進行，無需采用昂貴復雜的真空設備，因此，設備便宜，操作簡單，降低了晶體管的生產成本；[〇〇39]3、襯底可以選用不耐高溫的柔性材料，從而有利于在柔性顯示中得到應用；
[0040]本發明提供的自對準薄膜晶體管的制備方法，使晶體管的源/漏區與柵極形成自對準，減小了寄生效應。基于以上優點，本發明可以廣泛在薄膜晶體管領域中應用。【附圖說明】
[0041]圖1至圖7示出了本發明實施例一的薄膜晶體管的主要制作工藝步驟，其中:[0〇42]圖1是淀積有源層的不意圖；[0〇43]圖2是淀積概介質層的不意圖；[0〇44]圖3是淀積概極層的不意圖；
[0045]圖4是形成柵電極和柵介質的示意圖；
[0046]圖5是對暴露在電解液中的有源層進行摻氫處理的示意圖；[0〇47]圖6是形成源區和漏區的不意圖；
[0048]圖7是淀積絕緣介質層并光刻和刻蝕后形成電極的接觸孔的示意圖；
[0049]圖8是本發明實施例一中的自對準薄膜晶體管剖面示意圖；
[0050]圖9至圖15示出了本發明實施例二的薄膜晶體管的主要制作工藝步驟，其中:[0〇51]圖9是淀積有源層的不意圖；[0〇52]圖10是淀積概介質層的不意圖；[0〇53 ]圖11是淀積柵極層的示意圖；
[0054]圖12是形成柵電極和柵介質的示意圖；
[0055]圖13是保留覆蓋在柵電極上的光刻膠，對暴露在電解液中的有源層進行摻氫處理的不意圖；
[0056]圖14是制作源區和漏區的示意圖；
[0057]圖15是淀積絕緣介質層并光刻和刻蝕后形成電極的接觸孔的示意圖；[〇〇58]圖16是本發明實施例二中的自對準薄膜晶體管的剖面示意圖。【具體實施方式】
[0059]下面通過【具體實施方式】結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0060]本發明提供一種自對準薄膜晶體管及其制備方法，該制備方法利用電化學方法在位于源區和漏區的氧化物半導體有源層進行摻氫處理，使晶體管的源/漏區與柵極形成自對準，制得自對準結構的薄膜晶體管。
[0061]實施例一:
[0062]請參見圖8,本發明的薄膜晶體管包括襯底1、溝道區2、柵介質3、柵電極4、源區5、 漏區6、絕緣介質層7、源區接觸電極8和漏區接觸電極9。其中，溝道區2在襯底1上，柵介質3 在溝道區2上，柵電極4在柵介質3上，源區5和漏區6都在襯底1上，且分別在溝道區2兩側，絕緣介質層7覆蓋在襯底1、柵電極4、源區5和漏區6上，源區接觸電極8的底端連接源區5,其兩側連接絕緣介質層7,漏區接觸電極9的底端連接漏區6,其兩側連接絕緣介質層7。[〇〇63]本實施例中，襯底1采用玻璃襯底或聚酰亞胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等柔性塑料材料。采用柔性塑料材料制作的襯底1可應用于柔性顯示領域中。溝道區2為金屬氧化物半導體材料，如含有氧化鋅基或氧化銦基的氧化物半導體材料，其厚度為5nm?200nm。柵介質3采用氮化娃、氧化娃等絕緣介質，也可采用氧化錯、氧化鉭或氧化鉿等金屬氧化物高K介質，也可以采用有機介質。柵介質3的厚度為5nm?800nm。柵電極4可以采用鉬、銅、鋁、鈦和鉻等金屬材料中的至少一種，也可以采用氧化銦錫、鋁摻雜氧化鋅和硼摻雜氧化鋅等透明導電薄膜材料，其厚度為30nm?300nm。絕緣介質層7采用氧化硅、氮化娃、氧化錯等無機介質或有機介質中的一種或多種的組合，其厚度為50nm?1000nm〇
[0064]請參見圖1至圖7,示出了一種自對準薄膜晶體管的制備方法，包括以下步驟:
[0065]如圖1所示，選取襯底1，在襯底1上生長一層氧化物半導體薄膜材料，作為有源層 20。有源層20可以采用氧化銦、氧化鋅、氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋅錫、氧化銦鎵鋅、氧化銦鋅錫等中的至少一種，可作為單層、雙層或多層材料，并通過磁控濺射或溶液法等方法形成。[〇〇66]如圖2所示，在有源層20上生長一層絕緣介質，作為柵介質層30;柵介質層30可以采用氧化硅、氮化硅等絕緣介質，并通過等離子體增強化學氣相淀積方法形成。也可以采用氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭等高介電常數介質，并通過原子層淀積、陽極氧化、磁控濺射等方法形成。也可以采用有機介質材料并通過旋涂方法形成。柵介質層可以是由單層、雙層或多層不同的材料組成。[〇〇67]如圖3所示，在柵介質層30上生長一層柵極層40,柵極層40為金屬材料或透明導電薄膜材料，可以是金屬材料或透明導電薄膜材料中的至少一種，可形成單層、雙層或多層材料。金屬材料如鉬、銅、鋁、鈦和鉻等單質或合金，并通過磁控濺射、電子束蒸發或者熱蒸發等方法形成，也可以采用氧化銦錫、鋁摻雜氧化鋅、硼摻雜氧化鋅等透明導電膜，并通過磁控濺射等方法形成。
[0068]如圖4所示，在整個柵極層40 (圖3)上旋涂光刻膠，通過一次曝光，顯影，形成光刻膠圖形，連續刻蝕柵極層40和位于柵極層40下的柵介質層30(圖3)，形成柵電極4和柵介質 3，柵電極4和柵介質3的光刻圖形完全一樣，柵介質3位于柵電極4的正下方。刻蝕完成后，去除覆蓋在柵電極4上的光刻膠。
[0069]圖5所示，將淀積了有源層20(圖3)、柵介質3和柵電極4的襯底1置于電解液中，對暴露在電解液中的有源層20進行電化學摻氫處理，形成源區5、漏區6和溝道區2。源區5、漏區6與溝道區2兩端的相連處正好與柵電極4兩端對齊，因此，源區5、漏區6與柵電極4自對準。源區5和漏區6為有源層20經過電化學處理摻入了氫離子的材料，溝道區2為未經過電化學處理的氧化物半導體材料。采用此處理方法，溝道區2和源區5、漏區6由一步淀積工藝形成，不需要另加源/漏金屬層工藝，簡化了晶體管的制備工藝，提高生產效率。摻入氫離子是在雙電極電解池中進行的，電解液采用水、含電解質的水溶液或者水和有機溶液的混合液。 其中有源層20作為陰極，電解液中的水電解形成氫離子，氫離子向作為陰極的有源層20移動，并進入暴露在電解液中的有源層20,降低了有源層20的電阻率。由于本發明采用的電化學處理是在常壓和室溫下進行，因此是一種操作簡單、低成本的低溫工藝。
[0070]如圖6所示，采用光刻和刻蝕工藝制作源區5和漏區6,形成包含源區5、漏區6和溝道區2的有源區。源區5及漏區6為有源層20(如圖4)經過電化學摻氫處理后的材料，位于溝道區2的兩端且與溝道區2相連，并且都位于襯底1上。由于在柵介質3下方的溝道區2被柵介質3保護，在電化學處理過程中不與電解液接觸，因此沒有摻入氫離子。
[0071]如圖7所示，生長一層絕緣介質層7,該絕緣介質層7覆蓋在襯底1、柵介質3、柵電極 4、源區5和漏區6的表面，然后在絕緣介質層7上位于源區5和漏區6都采用光刻和刻蝕以形成電極的兩個接觸孔。絕緣介質層7可以采用氧化硅、氮化硅等絕緣介質，并通過等離子體增強化學氣相淀積方法形成，也可以采用氧化鋁、氧化鉿和氧化鉭等高介電常數介質并通過原子層淀積和磁控濺射等方法形成，也可以采用有機介質材料并通過旋涂方法形成。
[0072]如圖8所示，在整個器件的上表面采用磁控濺射方法淀積一層金屬薄膜材料，然后光刻和刻蝕分別制成薄膜晶體管電極的源區金屬接觸電極8和漏區金屬接觸電極9,源區金屬接觸電極8和漏區金屬接觸電極9將薄膜晶體管的各電極引出，完成金屬氧化物薄膜晶體管制備。其中，金屬薄膜材料可采用如鉬、銅、鋁、鈦和鉻等單質或合金，可為前述材料的單層、雙層或多層材料組成，并通過磁控濺射、電子束蒸發或者熱蒸發等方法形成。[〇〇73] 實施例二:[〇〇74]請參見圖16,圖16示出了本發明實施例二的薄膜晶體管。圖16中的薄膜晶體管與實施例一中的薄膜晶體管的結構相同，不同在于其制備方法。
[0075]請參見圖9至圖15,示出了一種自對準薄膜晶體管的制備方法。本實施例中公開的自對準薄膜晶體管制作方法與實施例一中公開的方法類似，圖9?11及圖14?15的工藝制備方法分別與實施例一圖1?3及圖6?7相同。其不同之處為圖12和圖13的工藝制備方法， 具體如下:
[0076]如圖9所示，選取襯底1，在襯底1上生長一層氧化物半導體薄膜材料，作為有源層20。有源層20可以采用氧化銦、氧化鋅、氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋅錫、氧化銦鎵鋅、氧化銦鋅錫等中的至少一種，可作為單層、雙層或多層材料，并通過磁控濺射或溶液法等方法形成。[〇〇77]如圖10所示，在有源層20上生長一層絕緣介質，作為柵介質層30;柵介質層30可以采用氧化硅、氮化硅等絕緣介質，并通過等離子體增強化學氣相淀積方法形成。也可以采用氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭等高介電常數介質，并通過原子層淀積、陽極氧化、磁控濺射等方法形成。也可以采用有機介質材料并通過旋涂方法形成。柵介質層可以是由單層、雙層或多層不同的材料組成。[〇〇78]如圖11所示，在柵介質層30上生長一層柵極層40，柵極層40為金屬材料或透明導電薄膜材料，可以是金屬材料或透明導電薄膜材料中的至少一種，并可以是單層、雙層或多層材料。金屬材料如鉬、銅、鋁、鈦和鉻等單質或合金，并通過磁控濺射、電子束蒸發或者熱蒸發等方法形成，也可以采用氧化銦錫、鋁摻雜氧化鋅、硼摻雜氧化鋅等透明導電膜，并通過磁控濺射等方法形成。[〇〇79]如圖12所示，在整個柵電極層上旋涂光刻膠，通過一次曝光，顯影，形成光刻膠圖形，連續刻蝕柵極層40(圖11)和位于柵極層40下的柵介質層30(圖11)，形成柵電極4和柵介質3,柵電極4和柵介質3的光刻圖形完全一樣，柵介質3位于柵電極4的正下方。刻蝕完成后， 保留覆蓋在柵電極4上的光刻膠41。
[0080]圖13所示，將淀積了有源層20 (圖11 )、柵介質30 (圖11 )、柵電極40 (圖11)和覆蓋著光刻膠41的襯底1置于電解液中，對暴露在電解液中的有源層20進行電化學摻氫處理，形成源區5、漏區6和溝道區2。源區5、漏區6與溝道區2兩端的相連處正好與柵電極4兩端對齊，因此，源區5、漏區6與柵電極4自對準。源區5和漏區6為有源層20經過電化學處理摻入了氫離子的材料，溝道區2為未經過電化學處理的氧化物半導體材料。采用此處理方法，溝道區和源區、漏區由一步淀積工藝形成，不需要另加源/漏金屬層工藝，簡化了晶體管的制備工藝， 提高生產效率。摻入氫離子的具體方法是在雙電極電解池中進行的，電解液采用水、含電解質的水溶液或者水和有機溶液的混合液。其中有源層20 (如圖12)作為陰極，電解液中的水電解形成氫離子，氫離子向作為陰極的有源層20移動，并進入暴露在電解液中的有源層20， 降低了有源層20的電阻率。電化學處理完成后，去除覆蓋在柵電極3上的光刻膠41。
[0081]如圖14所示，采用光刻和刻蝕工藝制作源區5和漏區6,形成包含源區5、漏區6和溝道區2的有源區。源區5及漏區6為有源層20(如圖12)經過電化學摻氫處理后的材料，位于溝道區2的兩端且與溝道區2相連，并且都位于襯底1上。由于在柵介質3下方的溝道區2被柵介質3保護，在電化學處理過程中不與電解液接觸，因此沒有摻入氫離子。
[0082]如圖15所示，生長一層絕緣介質層7,該絕緣介質層7覆蓋在襯底1、柵介質3、柵電極4、源區5和漏區6的表面，然后在絕緣介質層7上位于源區5和漏區6都采用光刻和刻蝕以形成電極的兩個接觸孔。絕緣介質層7可以采用氧化硅、氮化硅等絕緣介質，并通過等離子體增強化學氣相淀積方法形成，也可以采用氧化鋁、氧化鉿和氧化鉭等高介電常數介質并通過原子層淀積和磁控濺射等方法形成，也可以采用有機介質材料并通過旋涂方法形成。
[0083]如圖16所示，在整個器件的上表面采用磁控濺射方法淀積一層金屬薄膜材料，然后光刻和刻蝕分別制成薄膜晶體管電極的源區金屬接觸電極8和漏區金屬接觸電極9,源區金屬接觸電極8和漏區金屬接觸電極9將薄膜晶體管的各電極引出，完成金屬氧化物薄膜晶體管制備。其中，金屬薄膜材料可采用如鉬、銅、鋁、鈦和鉻等單質或合金，可為前述材料的單層、雙層或多層材料組成，并通過磁控濺射、電子束蒸發或者熱蒸發等方法形成。
[0084]以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種自對準薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:將淀積了有源層、柵介質和柵電極的襯底置于電解液中，其中所述柵介質覆蓋所述有 源層的一部分，所述柵電極至少覆蓋所述柵介質的一部分，對暴露在所述電解液中的所述 有源層通過電解水的方法進行摻氫處理;通過光刻和刻蝕所述有源層，形成包含源區、漏區 和溝道區的有源區；所述溝道區由未經過電化學摻氫處理的所述有源層組成，所述溝道區 位于柵介質正下方，所述源區和所述漏區均由經過電化學摻氫處理的有源層經所述光刻和 刻蝕之后余下的部分組成，并分別位于所述溝道區兩側;形成覆蓋所述襯底、所述柵電極、 所述源區和所述漏區的一層絕緣介質層，并且形成分別與所述源區和漏區接觸的源區金屬 接觸電極和漏區金屬接觸電極。2.如權利要求1所述的一種自對準薄膜晶體管的制備方法，其特征在于:所述襯底為玻 璃襯底或柔性塑料襯底。3.如權利要求1所述的一種自對準薄膜晶體管的制備方法，其特征在于:所述有源層為 氧化硅、氮化硅、氧化銦、氧化鋅、氧化銦錫和氧化銦鋅中的至少一種，所述有源層厚度為5 nm?200 nm;所述柵介質為氧化娃、氮化娃、高介電常數金屬氧化物介質和有機介質中的至 少一種，其厚度為5 nm?800 nm。4.如權利要求1所述的一種自對準薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟:1)在襯底上生長一層氧化物半導體薄膜，作為有源層；2 )在所述有源層上生長一層絕緣介質，作為柵介質層；3)在所述柵介質層上生長一層金屬薄膜或透明導電薄膜，作為柵電極層；4)光刻和刻蝕所述柵電極層和所述柵介質層，形成柵電極和柵介質；5)在常壓和室溫下將淀積了所述有源層、所述柵介質和所述柵電極的襯底置于電解液 中，對暴露在所述電解液中的所述有源層通過電解水的方法進行摻氫處理；6)通過光刻和刻蝕所述有源層，形成包含源區、漏區和溝道區的有源區；所述溝道區由 未經過電化學摻氫處理的所述有源層組成，所述溝道區位于柵介質正下方，所述源區和所 述漏區均由經過電化學摻氫處理的所述有源層組成并分別位于所述溝道區兩側；7)在所述襯底、所述柵電極、所述源區和所述漏區上覆蓋一層絕緣介質層，在所述絕緣 介質層上位于所述源區一側和所述漏區一側采用光刻和刻蝕，形成電極的兩個接觸孔；8)在所述絕緣介質層、暴露的所述源區和所述漏區的上表面淀積一層金屬膜，采用光 刻和刻蝕制成源區金屬接觸電極和漏區金屬接觸電極。5.如權利要求4所述的一種自對準薄膜晶體管的制備方法，其特征在于:所述步驟4) 中，所述柵電極和所述柵介質的制備方法為:在整個所述柵電極層上旋涂光刻膠，通過一次 曝光，顯影，連續刻蝕所述柵電極層和位于所述柵電極層下的所述柵介質層，形成所述柵電 極和所述柵介質，所述柵電極和所述柵介質的光刻圖形相同，所述柵介質位于所述柵電極 的正下方。6.如權利要求4所述的一種自對準薄膜晶體管的制備方法，其特征在于:所述步驟5)是 在常壓和室溫下的雙電極電解池中進行的，所述電解液采用水、含電解質的水溶液，或者水 和有機溶液的混合液，所述有源層與外部電源的負極相連，作為陰極，電解液中的水電解形 成氫離子，向所述有源層移動并進入暴露在所述電解液中的所述有源層。7.如權利要求4所述的一種自對準薄膜晶體管的制備方法，其特征在于:所述步驟4)? 步驟5)中，光刻和刻蝕所述柵電極層和所述柵介質層，形成所述柵電極和所述柵介質，除去 刻蝕后覆蓋在所述柵電極表面的光刻膠后，再進行摻氫處理。8.如權利要求4所述的一種自對準薄膜晶體管的制備方法，其特征在于:所述步驟4)? 步驟5)中，光刻和刻蝕所述柵電極層和所述柵介質層，形成所述柵電極和所述柵介質，保留 刻蝕后覆蓋在所述柵電極表面的光刻膠，再進行摻氫處理，摻氫處理后除去覆蓋在所述柵 電極表面的所述光刻膠。9.如權利要求4所述的一種自對準薄膜晶體管的制備方法，其特征在于:所述步驟1)? 步驟3)中，所述襯底上依次連續淀積所述有源層、所述柵介質層和所述柵電極層。10.—種自對準薄膜晶體管，其特征在于，包括:襯底；有源層，所述有源層生成于所述襯底上，所述有源層為氧化物半導體薄膜，所述有源層 包括經摻氫處理、光刻和刻蝕后得到的源區、漏區和溝道區；柵介質，所述柵介質生成于所述有源層上，所述柵介質層通過光刻和刻蝕絕緣介質得 到；柵電極，所述柵電極生成于所述柵介質上，所述柵電極通過光刻和刻蝕金屬薄膜或透 明導電薄膜得到；絕緣介質層，覆蓋于所述襯底、所述柵電極、所述源區和所述漏區上；源區金屬接觸電極和漏區金屬接觸電極，所述源區金屬接觸電極與所述源區和所述絕 緣介質層接觸，所述漏區金屬接觸電極與所述漏區和所述絕緣介質層接觸，所述源區金屬 接觸電極和所述漏區金屬接觸電極均由金屬膜材料制成。
【文檔編號】H01L21/34GK105977306SQ201610451662
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】張盛東, 邵陽, 肖祥, 周曉梁
【申請人】北京大學深圳研究生院