制造半导体器件的方法、阵列基板和显示装置与流程

本公开涉及显示技术领域，且更具体地涉及一种制造半导体器件的方法、一种包括该半导体器件的阵列基板和一种包括该阵列基板的显示装置。

背景技术：

随着平板显示技术的发展，以薄膜晶体管(tft)作为开关元件的显示器件备受关注。以硅材料(非晶硅和多晶硅)tft作为驱动单元的液晶显示器件以其体积小、重量轻、品质高等优点而被广泛地使用。然而，非晶硅存在场效应迁移率低、光敏性强、材料不透明等缺点，而多晶硅tft在应用于大尺寸面板时存在制作工艺复杂、低温工艺难以实现的缺点。

氧化物半导体由于其高透过率、高迁移率和低沉积温度而成为目前显示面板行业的研发热点。但是，对于高分辨率显示器件来说，氧化物半导体的迁移率仍需要提高。此外，提高氧化物半导体的稳定性也是一研发难点。

对于上述问题，在本领域内虽然进行了需要研发，但仍未取得显著成效。

技术实现要素：

本公开提供了一种制造半导体器件的方法、一种阵列基板和一种显示装置。

根据本公开的一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：在基板上方沉积第一氧化物半导体层，将h2o2溶液喷洒到第一氧化物半导体层上；采用紫外光照射h2o2溶液，以促进其中的h2o2分解；以及将存在于第一氧化物半导体层上的h2o2溶液烘干，并继续沉积第二氧化物半导体层。

在本公开的一个实施例中，在基板上方沉积第一氧化物半导体层之前，可以在基板上顺序地形成栅极和栅极绝缘层。

在本公开的一个实施例中，在沉积第二氧化物半导体层后，可以通过构图工艺形成半导体图案，所述半导体图案包括第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层。

在本公开的一个实施例中，可以在半导体图案上沉积金属层并通过构图工艺形成源极和漏极。

在本公开的一个实施例中，h2o2溶液的浓度范围可以为大约5重量％至大约20重量％。

在本公开的一个实施例中，第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层可以由不同的半导体材料形成。

在本公开的一个实施例中，第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层分别由从包括(zno)、氧化铟(ino)、氧化锡(sno)、氧化锌锡(zto)、氧化铝锌(azo)、氧化铟镓锌(igzo)、氧化钇锌(yzo)和氧化铟锡锌(itzo)的半导体氧化物中选择的至少一种形成。

在本公开的一个实施例中，可以在无氧气氛下沉积第二氧化物半导体层。

根据本公开的另一方面，提供了一种阵列基板，所述阵列基板包括根据上面描述的方法制造的半导体器件。

根据本公开的另一方面，提供了显示装置，所述显示装置包括上面描述的阵列基板。

通过采用本公开的制造半导体器件的方法，可以提供一种高迁移率、低缺陷的半导体器件，并能够有效地提高氧化物tft器件的偏压稳定性。在本公开的方法中，所采用的h2o2经过紫外光照射，可以分解成oh·基团，其可以作为氧化剂与氧化物半导体中的金属缺陷发生化学吸附作用，同时减少沟道区域与栅极绝缘层的界面之间的负缺陷电荷，从而可以有效地提高氧化物半导体层的迁移率及所制得的半导体器件的偏压稳定性。此外，第二氧化物半导体层在无氧气氛下沉积，从而可以提升其电学性能，并可以减少其与源极/漏极之间的接触电阻。

附图说明

包括附图以提供对本公开的进一步理解，附图并入本申请并组成本申请的一部分，附图示出了本公开的实施例，并与描述一起用于解释本公开的原理。在附图中：

图1至图3是示出根据本公开的实施例的制造半导体器件的方法的示意性流程图。

具体实施方式

将理解的是，当元件或层被称作在另一元件或层“上”或者“连接到”另一元件或层时，该元件或层可以直接在另一元件或层上、直接连接到或直接结合到另一元件或层，或者也可以存在中间元件或中间层。相反，当元件被称作“直接”在另一元件或层“上”或者“直接连接到”另一元件或层时，不存在中间元件或中间层。同样的标号始终指示同样的元件。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列的项目的任意组合和所有组合。

为了便于描述，在这里可使用空间相对术语，如“下”、“在…上方”、“上”、“在…下方”等来描述如图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。将理解的是，空间相对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。

如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一个(种)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

总体地说，根据本公开实施例的制造半导体器件的方法包括：在基板上方沉积第一氧化物半导体层，将h2o2溶液喷洒到第一氧化物半导体层上；采用紫外光照射h2o2溶液，以促进其中的h2o2分解；以及将存在于第一氧化物半导体层上的h2o2溶液烘干，并继续沉积第二氧化物半导体层。

采用的h2o2经过紫外光照射可以分解成oh·基团，而oh·基团可以作为氧化剂与氧化物半导体中的金属缺陷发生化学吸附作用，同时减少沟道区域与栅极绝缘层的界面之间的负缺陷电荷，从而可以有效地提高氧化物半导体层的迁移率及最终制得的半导体器件的偏压稳定性。

在一个实施例中，在基板上方沉积第一氧化物半导体层之前，可以在基板上顺序地形成栅极和栅极绝缘层。然后，可以在栅极绝缘层上沉积第一氧化物半导体层。

此外，在沉积第二氧化物半导体层后，可以通过构图工艺形成半导体图案，其中半导体图案包括第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层。然后，可以选择性地执行退火工艺。然后，可以在半导体图案上沉积金属层并通过构图工艺形成源极和漏极。

在一个实施例中，采用的h2o2溶液的浓度范围可以为大约5重量％至大约20重量％。然而应当明白，h2o2溶液的浓度不受具体限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择和设定。

另外，紫外光的照射强度可以为大约100尼特至大约10000尼特，且照射时间可以为大约1分钟至大约5分钟。然而应当明白，紫外光的照射强度和照射时间不受具体限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择和设定。

在一个实施例中，第一氧化物半导体层可以具有大约20nm至大约50nm的厚度，第二氧化物半导体层可以具有大约5nm至大约20nm的厚度，第一氧化物半导体层的厚度可以大于第二氧化物半导体层的厚度。

第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层可以由相同的或不同的半导体材料(比如，半导体氧化物)形成。例如，用于形成第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层的材料选自于氧化锌(zno)、氧化铟(ino)、氧化锡(sno)、氧化锌锡(zto)、氧化铝锌(azo)、氧化铟镓锌(igzo)、氧化钇锌(yzo)和氧化铟锡锌(itzo)中的至少一种。

在下文中，将参照附图详细地解释本公开。

参见图1，在基板1上方沉积第一氧化物半导体层2。基板1可以是无机基板或有机基板，并且可以是透明的、不透明的或半透明的。例如，基板1可以是从玻璃基板、石英基板、透明树脂基板等中选择的透明基板，其具有一定的坚固性并且是透光的。

第一氧化物半导体层2可以通过沉积半导体氧化物来形成。例如，半导体氧化物可以选自于zno、ino、sno、zto、azo、igzo、yzo和itzo。在本公开中，半导体氧化物不限于上述材料。

可选地，在基板1上方沉积第一氧化物半导体层2之前，可以在基板1上顺序地形成栅极和栅极绝缘层。然后，可以在栅极绝缘层上沉积第一氧化物半导体层2。

栅极可以由通用的电极材料(例如，金属、合金、导电金属氧化物、导电金属氮化物等)形成。此外，栅极可以具有单层结构或多层结构。

例如，可以在例如玻璃基板上沉积电极材料，然后在电极材料依次进行涂胶、曝光、显影、蚀刻和剥离，从而获得具有期望图案的栅极。

然后，在形成有栅极的基板1上形成栅极绝缘层，栅极绝缘层可以由sinx或sio2形成。

在一个实施例中，第一氧化物半导体层2可以具有大约20nm至大约50nm的厚度范围。

参见图2，将h2o2溶液3喷洒到所形成的第一氧化物半导体层2上。h2o2溶液3可以具有大约5重量％至大约20重量％的浓度范围，然而本公开不限于此。

然后，可以采用紫外光照射h2o2溶液3，以促进其中的h2o2分解成oh·基团。

在一个实施例中，紫外光的照射强度可以为大约100尼特至大约10000尼特，且照射时间可以为大约1分钟至大约5分钟。

如上所述，分解形成的oh·基团可以作为氧化剂与氧化物半导体中的金属缺陷发生化学吸附作用，同时减少沟道区域与栅极绝缘层的界面之间的负缺陷电荷，从而可以有效地提高氧化物半导体层的迁移率及最终制得的半导体器件的偏压稳定性。

参见图3，在将存在于第一氧化物半导体层2上的h2o2溶液烘干之后，继续沉积第二氧化物半导体层4。第二氧化物半导体层4可以具有大约5nm至大约20nm的厚度。此外，第一氧化物半导体层2的厚度大于第二氧化物半导体层4的厚度。

另外，第二氧化物半导体层4可以由与形成第一氧化物半导体层2的半导体材料相同或不同的半导体材料形成。例如，第二氧化物半导体层4可以由从zno、ino、sno、zto、azo、igzo、yzo和itzo组成的组选择的至少一种形成。

在一个实施例中，可以在烘干第一氧化物半导体层2的表面之后，在无氧气氛下沉积第二氧化物半导体层4至期望的厚度。

由于第二氧化物半导体层4在无氧气氛下沉积，因此可以提升第二氧化物半导体层4的电学性能，并可以减少其与源极/漏极之间的接触电阻。

可选地，在沉积第二氧化物半导体层4后，通过构图工艺形成半导体图案，半导体图案包括第一氧化物半导体层2和第二氧化物半导体层4。然后，可以在半导体图案上沉积金属层并通过构图工艺形成源极和漏极。

下面通过示例1至示例3来示例性地描述本公开的制造半导体器件的方法。

示例1

首先，在玻璃基板上形成栅极和栅极绝缘层。然后，在栅极绝缘层上通过沉积形成厚度为20nm的第一氧化物半导体层。这里，采用igzo作为形成第一氧化物半导体层的半导体氧化物。

然后，将浓度为15重量％的h2o2溶液喷洒至第一氧化物半导体层的表面上，同时采用紫外光照射，以促进其中的h2o2分解成oh·基团。紫外光的照射时间为1分钟，照射强度为5000尼特。

然后，将存在于第一氧化物半导体层上的h2o2溶液烘干，并在无氧气氛下继续沉积第二氧化物半导体层至10nm的厚度。这里，采用igzo作为形成第二氧化物半导体层的半导体氧化物。

接下来，可以通过构图工艺形成半导体图案，然后可以执行退火工艺，从而可以获得稳定的igzo半导体膜层。可选地，可以在半导体图案上直接沉积金属层并通过构图工艺形成源极和漏极。

示例2

首先，在玻璃基板上形成栅极和栅极绝缘层。然后，在栅极绝缘层上通过沉积形成厚度为30nm的第一氧化物半导体层。这里，采用itzo作为形成第一氧化物半导体层的半导体氧化物。

然后，将浓度为10重量％的h2o2溶液喷洒至第一氧化物半导体层的表面上，同时采用紫外光照射，以促进其中的h2o2分解成oh·基团。紫外光的照射时间为2分钟，照射强度为5000尼特。

然后，将存在于第一氧化物半导体层上的h2o2溶液烘干，并在无氧气氛下继续沉积第二氧化物半导体层至15nm的厚度。这里，采用igzo作为形成第二氧化物半导体层的半导体氧化物。

接下来，可以通过构图工艺形成半导体图案，然后可以执行退火工艺，从而可以获得稳定的itzo+igzo半导体膜层。可选地，可以在半导体图案上直接沉积金属层并通过构图工艺形成源极和漏极。

示例3

首先，在玻璃基板上形成栅极和栅极绝缘层。然后，在栅极绝缘层上通过沉积形成厚度为40nm的第一氧化物半导体层。这里，采用zno作为形成第一氧化物半导体层的半导体氧化物。

然后，将浓度为20重量％的h2o2溶液喷洒至第一氧化物半导体层的表面上，同时采用紫外光照射，以促进其中的h2o2分解成oh·基团。紫外光的照射时间为1分钟，照射强度为6000尼特。

然后，将存在于第一氧化物半导体层上的h2o2溶液烘干，并在无氧气氛下继续沉积第二氧化物半导体层至10nm的厚度。这里，采用zto作为形成第二氧化物半导体层的半导体氧化物。

接下来，可以通过构图工艺形成半导体图案，然后可以执行退火工艺，从而可以获得稳定的zno+zto半导体膜层。可选地，可以在半导体图案上直接沉积金属层并通过构图工艺形成源极和漏极。

应当明白的是，上述示例仅是为了示例性地描述本公开的制造半导体器件的方法，本领域技术人员可以根据本公开的技术构思想到其他示例。因此，本公开的范围决不限于上面的示例。

此外，本公开还提供了一种阵列基板，所述阵列基板包括根据上面描述的方法制造的半导体器件。

另外，本公开还提供了一种显示装置，所述显示装置包括上面描述的阵列基板。

已经针对附图给出了对本公开的特定示例性实施例的前面的描述。这些示例性实施例并不意图是穷举性的或者将本公开局限于所公开的精确形式，并且明显的是，在以上教导的启示下，本领域普通技术人员能够做出许多修改和变化。因此，本公开的范围并不意图局限于前述的实施例，而是意图由权利要求和它们的等同物所限定。