一种薄膜晶体管的制造方法
【专利摘要】本发明提出了一种薄膜晶体管的制造方法。该薄膜晶体管采用底栅结构，包括一个栅电极、三个绝缘层、IGZO有源层、SiO2保护层、源电极及漏极，其中底部为玻璃衬底，在衬底上部中心区域采用磁控溅射法沉积栅电极ITO，在栅极上覆盖三层绝缘层，中间为HfO2绝缘层，两边为Al2O3绝缘层，它们组成三明治结构，Al2O3和HfO2分别采用直流磁控溅射和溶胶凝胶法制备，在绝缘层上部依次为IGZO有源层和SiO2保护层，源极和漏极的两端分别位于保护层和有源层上。
【专利说明】一种薄膜晶体管的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微电子【技术领域】，涉及一种薄膜晶体管的制造方法。
【背景技术】
[0002]二十多年来平板显示技术(Flat Panel Display，简称FPD)得到了迅猛发展，其产业规模不断扩大，早在2002年，平板显示产品的销售额就已经超过了传统的CRT产品的销售额，据相关统计，2008年世界平板显示器的产值就达到了 1034亿美元，而这个数字预计在2016年将达到1118亿美元。
[0003]薄膜晶体管作为开关及驱动元件在平板显示领域有着广泛的应用，随着AM-OLED的不断发展和柔性显示技术的需求，出于环保节能的需要，人们需要TFT的绝缘层材料应具有很高介电常数，这样的TFT在很小的电压下就可以驱动，并且可以增加绝缘层的厚度以降低遂穿电流，因此由有高介电常数绝缘层制成的TFT得到了广泛关注，在平板显示行业有巨大的应用前景，已成为大尺寸、高分辨率有源矩阵有机发光二极管(AM-OLED)显示和柔性显示的最佳候选者。在传统的显示器件中，常用SiO2作为TFT的绝缘层，但由于其介电常数低，因此，人们开始选用介电常数高的的材料作为绝缘层，其中HfO2由于具有高的介电常数、高的透光率等优点被用来代替SiO2作为TFT的绝缘层。但由于HfO2缺陷密度很大，会使制得的TFT器件产生很严重的滞后现象，使得TFT的性能严重退化。
【发明内容】
[0004]为了克服用HfO2做绝缘层制得的TFT器件带来的严重滞后现象，本发明的目的是提供了一种薄膜晶体管的制造方法。
[0005]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种薄膜晶体管的制造方法，具有以下的步骤:
1)玻璃衬底的清洗:把玻璃依次在丙酮，乙醇和去离子水中各超声清洗半小时，得到干净的衬底；
2)在衬底上采用直流磁控溅射制备ITO栅极，制得的膜厚度lOOnm，将制备好的薄膜经涂胶、烘烤、光刻、显影、刻蚀和去胶，形成ITO电极；
3)制备第一层Al2O3绝缘层:采用直流磁控溅射方法，并经涂胶，用掩膜板曝光，刻蚀清洗，制得第一层Al2O3绝缘层，膜厚度为IOnm;
4)在第一层Al2O3绝缘层上采用旋涂法制得HfO2绝缘层=HfO2绝缘层前驱体是把HfCl4溶解在乙醇中并加入少量的去离子水在室温下搅拌后制得的，其浓度为0.2mol/L，把配好的溶液滴在Al2O3绝缘层上，在1500转/分下旋涂半分钟，然后再50°C下烘烤半小时，重复6次制得膜厚200nm，然后经400摄氏度退火后制得HfO2膜，对HfO2绝缘层同样经过涂胶、烘烤、光刻、显影、刻蚀和去胶进行图案化；
5)在HfO2绝缘层上制备第二层Al2O3绝缘层，制备过程与步骤3)相同；三层绝缘层组成三明治结构；6)IGZ0有源层的制备:采用磁控溅射方法，在第二层Al2O3绝缘层上制备IGZO有源层，制备好的IGZO经过涂光刻胶、曝光、清洗后用体积比为1:3的HCl和H2O配得的溶液刻蚀形成有源层，HCl质量浓度为36.5% ；
7)在IGZO有源层上制备SiO2保护层，采用PECVD制备，并采用干法刻蚀；
8)制备源极和漏极:源极和漏极的材料为ITO，采用蒸镀法制备，然后采用lift-off工艺制备电极图形，源极和漏极的一端位于IGZO有源层上，一端位于SiO2保护层上，在源漏极之间的IGZO有源层形成导电沟道。
[0006]所述步骤2)的溅射条件为:本底真空为1.0X IO4Pa,溅射时气压为0.7Pa，氩气流量为40sccm，氧气流量为0.5sccm，制得的ITO电阻率为6.2Χ10-4Ω.cm，透光率在80%以上。
[0007]与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著地优点:
通过加入两层Al2O3膜，和一层HfO2膜形成三明治结构制得的透明TFT器件，其滞后现象可以忽略，这是因为Al2O3膜和HfO2膜的界面可以减少界面缺陷和漏电流，因此在HfO2两端加上Al2O3膜形成的三明治结构能有效地提高TFT作为开关器件的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本方法制得的薄膜晶体管示意图。
【具体实施方式】
[0009]以下结合附图对本发明的实施例作详细的说明。
[0010]如图1所示，一种薄膜晶体管的制造方法，具有以下的步骤:
1)玻璃衬底的清洗:把玻璃依次在丙酮，乙醇和去离子水中各超声清洗半小时，得到干净的衬底；
2)在衬底上采用直流磁控溅射制备ITO栅极，溅射条件为:本底真空为1.0XlO4Pa,溅射时气压为0.7Pa，氩气流量为40SCCm，氧气流量为0.5sCCm，制得的ITO电阻率为
6.2X 10_4Ω.cm，透光率在80%以上。制得的膜厚度lOOnm，将制备好的薄膜经涂胶、烘烤、光刻、显影、刻蚀和去胶,形成ITO电极；
3)制备第一层Al2O3绝缘层:采用直流磁控溅射方法，并经涂胶，用掩膜板曝光，刻蚀清洗，制得第一层Al2O3绝缘层，膜厚度为IOnm;
4)在第一层Al2O3绝缘层上采用旋涂法制得HfO2绝缘层=HfO2绝缘层前驱体是把HfCl4溶解在乙醇中并加入少量的去离子水在室温下搅拌后制得的，其浓度为0.2mol/L，把配好的溶液滴在Al2O3绝缘层上，在1500转/分下旋涂半分钟，然后再50°C下烘烤半小时，重复6次制得膜厚200nm，然后经400摄氏度退火后制得HfO2膜，对HfO2绝缘层同样经过涂胶、烘烤、光刻、显影、刻蚀和去胶进行图案化；
5)在HfO2绝缘层上制备第二层Al2O3绝缘层，制备过程与步骤3)相同；三层绝缘层组成三明治结构；
6)IGZ0有源层的制备:采用磁控溅射方法，在第二层Al2O3绝缘层上制备IGZO有源层，制备好的IGZO经过涂光刻胶、曝光、清洗后用体积比为1:3的HCl和H2O配得的溶液刻蚀形成有源层，HCl质量浓度为36.5% ； 7)在IGZO有源层上制备SiO2保护层，采用PECVD制备，并采用干法刻蚀；
8)制备源极和漏极:源极和漏极的材料为ΙΤ0，采用蒸镀法制备，然后采用lift-off工艺制备电极图形，源极和漏极的一端位于IGZO有源层上，一端位于SiO2保护层上，在源漏极之间的IGZO有源层形成导电沟道。
【权利要求】
1.一种薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，具有以下的步骤: 1)玻璃衬底的清洗:把玻璃依次在丙酮，乙醇和去离子水中各超声清洗半小时，得到干净的衬底； 2)在衬底上采用直流磁控溅射制备ITO栅极，制得的膜厚度lOOnm，将制备好的薄膜经涂胶、烘烤、光刻、显影、刻蚀和去胶，形成ITO电极； 3)制备第一层Al2O3绝缘层:采用直流磁控溅射方法，并经涂胶，用掩膜板曝光，刻蚀清洗，制得第一层Al2O3绝缘层，膜厚度为1Onm; 4)在第一层Al2O3绝缘层上采用旋涂法制得HfO2绝缘层=HfO2绝缘层前驱体是把HfCl4溶解在乙醇中并加入少量的去离子水在室温下搅拌后制得的，其浓度为0.2mol/L，把配好的溶液滴在Al2O3绝缘层上，在1500转/分下旋涂半分钟，然后再50°C下烘烤半小时，重复6次制得膜厚200nm，然后经400摄氏度退火后制得HfO2膜，对HfO2绝缘层同样经过涂胶、烘烤、光刻、显影、刻蚀和去胶进行图案化； 5)在HfO2绝缘层上制备第二层Al2O3绝缘层，制备过程与步骤3)相同；三层绝缘层组成三明治结构； 6)IGZ0有源层的制备:采用磁控溅射方法，在第二层Al2O3绝缘层上制备IGZO有源层，制备好的IGZO经过涂光刻胶、曝光、清洗后用体积比为1:3的HCl和H2O配得的溶液刻蚀形成有源层，HCl质量浓度为36.5% ； 7)在IGZO有源层上制备SiO2保护层，采用PECVD制备，并采用干法刻蚀； 8)制备源极和漏极:源极和漏极的材料为IT0，采用蒸镀法制备，然后采用lift-off工艺制备电极图形，源极和漏极的一端位于IGZO有源层上，一端位于SiO2保护层上，在源漏极之间的IGZO有源层形成导电沟道。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述步骤2)的溅射条件为:本底真空为1.0X IO4Pa,溅射时气压为0.7Pa，氩气流量为40sCCm，氧气流量为:0.5sccm，制得的ITO电阻率为6.2Χ10-4Ω.cm，透光率在80%以上。
【文档编号】H01L29/51GK103474355SQ201310419727
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】朱乐永, 李喜峰, 张建华 申请人:上海大学