薄膜晶体管及其制造方法与流程

文档序号:15451901发布日期:2018-09-15 00:10阅读:191来源:国知局

本申请涉及薄膜晶体管的技术领域,特别是涉及一种薄膜晶体管及其制造方法。



背景技术:

薄膜晶体管(thinfilmtransistor,tft)是平板显示装置的重要组成部分。薄膜晶体管可形成在玻璃基板或塑料基板上,通常作为开关部件和驱动部件用在诸如lcd、oled等平板显示装置上。其中,顶栅共平面结构的薄膜晶体管相较于传统结构的薄膜晶体管具有相对小的寄生电容,能够作为大尺寸oled主要的功能器件。

但是上述结构的薄膜晶体管在制造的过程中存在一定的缺陷,首先,存在栅极氧化的问题,即在栅极上表面沉积保护层时,需要采用气相沉积方式和高温工艺,导致栅极容易氧化,尤其是栅极的cu氧化,造成在sd金属走线和gate走线跨线区域存在断线的风险,使得背板良率下降;其次,存在有源层导体化困难的问题,现有技术中需要采用he、ar、h2等气体的等离子体在较大功率下进行有源层导体化,工艺难度大,且在后续pecvd和高温退火工艺后导体化效果存在一定的衰退,因此s/d区域仍可能具有较大的寄生电阻,导致器件的ion和场效应迁移率降低。

所以,针对上述技术问题需要进一步的改进。



技术实现要素:

本申请的主要目的在于,提供一种新型结构的薄膜晶体管及其制造方法,所要解决的技术问题是使其能够解决栅极容易发生氧化以及有源层导体化困难的问题。

本申请的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本申请提出的一种薄膜晶体管制造方法,其包括步骤:

在基板上依次形成有源层、栅极绝缘层和栅极层;

在栅极层上涂覆光刻胶并光刻,对栅极层和栅极绝缘层进行图形化处理,得到栅极;

剥离光刻胶,利用栅极的自对准向栅极图形表面和有源层表面溅射形成导电膜层,并进行图形化处理;

最后形成保护膜层,并开接触孔。

本申请的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的,前述的薄膜晶体管制造方法,其中在进行剥离光刻胶,利用栅极的自对准向栅极图形表面和有源层表面溅射形成导电膜层,并进行图形化处理之前,所述方法还包括:

对所述栅极绝缘层进行过刻蚀,将位于所述栅极下方的所述栅极绝缘层向所述栅极下方中心位置过刻所述栅极长度的1/5-1/3距离。

优选的,前述的薄膜晶体管制造方法,其中过刻的距离等于所述栅极长度的1/4。

优选的,前述的薄膜晶体管制造方法,其中在进行剥离光刻胶,利用栅极的自对准向栅极图形表面和有源层表面溅射形成导电膜层,并进行图形化处理之后,所述方法还包:

在由所述栅极绝缘层、栅极以及所述导电膜层构成的表面上整体涂覆有机绝缘层;并利用所述栅极作为掩模进行曝光显影。

优选的,前述的薄膜晶体管制造方法,其中所述栅极层为monb层、cu层以及monb层依次叠层设置的叠层结构。

优选的,前述的薄膜晶体管制造方法,其中所述栅极层为monb层、cu层依次层叠设置的叠层结构,所述cu层相对于monb层远离所述有源层。

优选的,前述的薄膜晶体管制造方法,其中所述成保护膜层通过涂覆的方法形成;

或,所述保护膜层通过沉积的方法形成。

优选的,前述的薄膜晶体管制造方法,其中在基板上形成有源层之前,所述方法还包括:

在基板上依次形成遮光层和绝缘层。

另外,本申请的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本申请提出的一种薄膜晶体管,其包括:

从基板算起,依次包括有源层、栅极绝缘层、栅极;

导电膜层,所述导电膜层覆在所述栅极表面,以及位于所述栅极下方栅极图形投影两侧的所述有源层表面;

保护膜层,所述保护膜层将所述有源层、栅极绝缘层、栅极以及导电膜层所构成的整体覆盖。

本申请的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的,前述的薄膜晶体管,其还包括:

有机绝缘层,所述有机绝缘层设置在所述栅极投影的下方,位于所述栅极绝缘层和导电膜层之间。

借由上述技术方案,本申请薄膜晶体管及其制造方法至少具有下列优点:

采用本申请提供的薄膜晶体管制造方法包括:“利用栅极图形的自对准向栅极图形表面和有源层表面溅射形成导电膜层,并进行图形化处理”这一步骤,该步骤能够在栅极图形自对准的方式下溅射形成的导电膜层,其能够直接形成s/d图形,即形成信号线图形,进而节省了有源层导体化这一工艺复杂的步骤,并能够有效的缩小ldd区域,即缩小在沟道中靠近漏极的附近设置的低掺杂的漏区,进而能够降低寄生电阻,提高开态电流,且电流不会因为后续高温工艺而发生衰减;且,由于s/d图形是利用了栅极图形为掩膜,通过自对准形成,因此消除了由于栅极绝缘层刻蚀坡度角产生的offset区域,即抵消区域,提高了开态电流,并且保留了顶栅共平面薄膜晶体管寄生电容小的优势;另外,使用该方法步骤沉积在s/d区域的导电膜层,其还可以过渡层使用,即保留后续的制作s/d金属形工序,这样沉积的s/d金属形能够与该过渡层良好的欧姆接触,避免了s/d金属与有源层直接接触而产生的较大的接触电阻,且稳定性较好;最后,该方法步骤使栅极的上方覆盖一层导电膜层,能够避免栅极金属的两侧在后续高温工艺中发生氧化,以及防止在栅极图形上方刻蚀通孔时由于过刻使栅极的金属暴露出来,例如cu金属暴露出来,发生氧化。所以采用本申请提供的方法来制造薄膜晶体管能够提高薄膜晶体管的良率,同时该方法还能有用作制造背板,同样能够提高背板的良率。

上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本申请的实施例一提供的一种薄膜晶体管制造方法的流程示意图;

图2是本申请的实施例一提供的另一种薄膜晶体管制造方法的流程示意图;

图3是本申请的实施例提供的一种薄膜晶体管结构示意图;

图4是本申请的实施例提供的一种另薄膜晶体管结构示意图;

图5是本申请的实施例提供的一种另薄膜晶体管结构示意图;

图6是本申请的实施例提供的一种另薄膜晶体管结构示意图;。

具体实施方式

为更进一步阐述本申请为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本申请提出的薄膜晶体管及其制造方法,其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。在下述说明中,不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外,一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

实施例一

如图1所示,本申请的实施例一提出的一种薄膜晶体管制造方法,其步骤包括:

101、在基板上依次形成有源层、栅极绝缘层和栅极层。

具体的,基板可以采用玻璃基板也可以采用透明塑胶基板,即薄膜晶体管可以在基板上形成,有源层的材料可以包含a-igzo,znon,izto,a-si,p-si,等各种常用材料,有源层可以通过物理气相沉积(physicalvapordeposition,pvd)方法、等离子体增强化学的气相沉积(plasmaenhancedchemicalvapordeposition,pecvd)方法、或者采用离子溅射镀膜法在基板上成形,有源层可以通过一道mask工艺进行图形化,形成预定的图形在基板表面上;栅极绝缘层可以直接使用薄膜晶体管中常用的绝缘材料,其可以通过沉积或者涂覆的方式形成,栅极绝缘层的厚度可以根据具体的性能需要进行设置;栅极层可以是包含有cu金属或ai金属的栅极层,例如可以是叠层结构的栅极层,即通过cu与mo或monb进行叠层设置,也可以是al与alnd或moti进行叠层设置。

102、在栅极层上涂覆光刻胶并光刻,对栅极层和栅极绝缘层进行图形化处理,得到栅极。

具体的,栅极层和栅极绝缘层可以通过使用栅极图形作为掩模进行mask工艺,即通过mask工艺进行栅极和栅极绝缘层的图形化,进而得到栅极以及介于有源层和栅极之间的栅极绝缘层结构,其中mask工艺是较成熟的工艺,本申请不做赘述。

103、剥离光刻胶,利用栅极图形的自对准向栅极图形表面和有源层表面溅射形成导电膜层,并进行图形化处理。

具体的,剥离光刻胶之后,栅极图形全部显露,此时通过对准栅极图形的方式进行溅射导电膜层,这样导电膜层成型在栅极的表面,以及成型在栅极图形投影在有源层之后投影两侧的位置,即栅极表面覆盖导电膜层,有源层的s/d区域,且上述两个位置处的导电膜层不连通,所以位于栅极表面的导电膜层能够起到保护栅极金属的目的,而位于有源层s/d区域的导电膜层能够作为s/d金属,即作为信号线使用;此外,导电膜层所使用的材料包括但不限于常用的金属材料,如ag,cu,al,mo等,或多层金属如mo/cu/mo等,或上述金属的合金材料,如alnd、monb等,或各种tco材料如ito、azo、ifo等,也可以是金属和tco形成的堆栈结构如ito/ag/ito等;导电膜层的厚度可以根据具体的性能需要进行具体的设置;且该步骤也可以用于现有的生产技术中,即将通过本申请步骤103设置的导电膜层作为过渡层,用作后续形成s/d金属的连接材料,使通过现有生产技术制造的s/d金属避免直接与有源层接触,减小二者之间的接触电阻。

104、最后形成保护膜层,并开接触孔。

具体的,该步骤是在上述步骤所形成的薄膜晶体管的整个外表面覆盖一层保护膜层,该保护膜层可以是pvx或ild层,该层的厚度可以根据具体的保护等级要求进行具体设置;接触孔可以根据薄膜晶体管的结构要求进行具体的设置。

采用本申请提供的薄膜晶体管制造方法包括:“利用栅极图形的自对准向栅极图形表面和有源层表面溅射形成导电膜层,并进行图形化处理”这一步骤,该步骤能够在栅极图形自对准的方式下溅射形成的导电膜层,其能够直接形成s/d图形,即形成信号线图形,进而节省了有源层导体化这一工艺复杂的步骤,并能够有效的缩小ldd区域,即缩小在沟道中靠近漏极的附近设置的低掺杂的漏区,进而能够降低寄生电阻,提高开态电流,且电流不会因为后续高温工艺而发生衰减;且,由于s/d图形是利用了栅极图形为掩膜,通过自对准形成,因此消除了由于栅极绝缘层刻蚀坡度角产生的offset区域,即抵消区域,提高了开态电流,并且保留了顶栅共平面薄膜晶体管寄生电容小的优势;另外,使用该方法步骤沉积在s/d区域的导电膜层,其还可以过渡层使用,即保留后续的制作s/d金属形工序,这样沉积的s/d金属形能够与该过渡层良好的欧姆接触,避免了s/d金属与有源层直接接触而产生的较大的接触电阻,且稳定性较好;最后,该方法步骤使栅极的上方覆盖一层导电膜层,能够避免栅极金属的两侧在后续高温工艺中发生氧化,以及防止在栅极图形上方刻蚀通孔时由于过刻使栅极的金属暴露出来,例如cu金属暴露出来,发生氧化。所以采用本申请提供的方法来制造薄膜晶体管能够提高薄膜晶体管的良率,同时该方法还能有用作制造背板,同样能够提高背板的良率。

上述本申请提供的方法还能够用于制造背板。上述方法制造出来的薄膜晶体管的结构如图3所示,其中各结构对应的编号为:基板1、有源层2、栅极绝缘层3、栅极4、导电膜层5、保护膜层6。

如图2所示,本申请的另一个实施例提出的一种薄膜晶体管制造方法,其步骤包括:

201、在基板上依次形成有源层、栅极绝缘层和栅极层。

202、在栅极层上涂覆光刻胶并光刻,对栅极层和栅极绝缘层进行图形化处理,得到栅极。

具体的,步骤201和步骤202的说明可以参考上述方法的步骤101和步骤102进行,此处不再赘述。

203、对所述栅极绝缘层进行过刻蚀,将位于所述栅极下方的所述栅极绝缘层向所述栅极下方中心位置过刻所述栅极长度的1/5-1/3距离。

具体的,将栅极的下方用于实现栅极和有源层绝缘分离的栅极绝缘层进行过刻蚀,并通过湿刻工艺进行栅极绝缘层的过刻,过刻后的栅极绝缘层向栅极底部的中心缩进,缩进的距离即过刻距离需要控制在栅极长度的1/5-1/3距离,以保证过刻后的栅极绝缘层能够有效的支撑栅极,其中栅极绝缘层过刻的最佳距离为所述栅极长度的1/4。

204、剥离光刻胶,利用栅极图形的自对准向栅极图形表面和有源层表面溅射形成导电膜层,并进行图形化处理。

具体的,该步骤可以参考上述方法步骤103进行,此处不再赘述。

205、在由所述栅极绝缘层、栅极以及所述导电膜层构成的表面上整体涂覆有机绝缘层;并利用所述栅极作为掩模进行曝光显影。

具体的,该步骤在实施中需要保证有机绝缘层是通过涂覆方式进行的,这样有机涂层能够进入到栅极绝缘层过刻之后产生的空间,该空间位于栅极下方,栅极绝缘层、导电膜层以及有源层所构成的空间。

206、最后形成保护膜层,并开接触孔。

具体的,该步骤是在上述步骤所形成的薄膜晶体管的整个外表面覆盖一层保护膜层,该保护膜层可以是pvx或ild层,该层的厚度可以根据具体的保护等级要求进行具体设置;接触孔可以根据薄膜晶体管的结构要求进行具体的设置。

采用本申请提供的薄膜晶体管制造方法包括:“利用栅极图形的自对准向栅极图形表面和有源层表面溅射形成导电膜层,并进行图形化处理”这一步骤,该步骤能够在栅极图形自对准的方式下溅射形成的导电膜层,其能够直接形成s/d图形,即形成信号线图形,进而节省了有源层导体化这一工艺复杂的步骤,并能够有效的缩小ldd区域,即缩小在沟道中靠近漏极的附近设置的低掺杂的漏区,进而能够降低寄生电阻,提高开态电流,且电流不会因为后续高温工艺而发生衰减;且,由于s/d图形是利用了栅极图形为掩膜,通过自对准形成,因此消除了由于栅极绝缘层刻蚀坡度角产生的offset区域,即抵消区域,提高了开态电流,并且保留了顶栅共平面薄膜晶体管寄生电容小的优势;另外,使用该方法步骤沉积在s/d区域的导电膜层,其还可以过渡层使用,即保留后续的制作s/d金属形工序,这样沉积的s/d金属形能够与该过渡层良好的欧姆接触,避免了s/d金属与有源层直接接触而产生的较大的接触电阻,且稳定性较好;最后,该方法步骤使栅极的上方覆盖一层导电膜层,能够避免栅极金属的两侧在后续高温工艺中发生氧化,以及防止在栅极图形上方刻蚀通孔时由于过刻使栅极的金属暴露出来,例如cu金属暴露出来,发生氧化。所以采用本申请提供的方法来制造薄膜晶体管能够提高薄膜晶体管的良率,同时该方法还能有用作制造背板,同样能够提高背板的良率。

另外,采用本申请提供的薄膜晶体管制造方法还包括:步骤“对所述栅极绝缘层进行过刻蚀,将位于所述栅极下方的所述栅极绝缘层向所述栅极下方中心位置过刻所述栅极长度的1/5-1/3距离”和步骤“在由所述栅极绝缘层、栅极以及所述导电膜层构成的表面上整体涂覆有机绝缘层;并利用所述栅极作为掩模进行曝光显影。”通过上述两个步骤所设置的有机绝缘层,其能够改善后续设置保护膜层在过刻处的爬坡形貌,降低在该处断线和短路的几率;此外,填充栅极绝缘层过刻处的有机绝缘材料可以为不透光或有色的遮光材料,可以起到对有源层遮光的作用,提高薄膜晶体管的负偏压光照稳定性(nbis)。

上述本申请提供的方法还能够用于制造背板。上述方法制造出来的薄膜晶体管的结构如图4所示,其中各结构对应的编号为:基板1、有源层2、栅极绝缘层3、栅极4、导电膜层5、保护膜层6、有机绝缘层7。

在具体实施上述方法中,所述栅极层可以为monb层、cu层以及monb层依次叠层设置的叠层结构;或者,所述栅极层为monb层、cu层依次层叠设置的叠层结构,所述cu层相对于monb层远离所述有源层。

进一步的,所述成保护膜层通过涂覆的方法形成;或,所述保护膜层通过沉积的方法形成。

具体的,保护膜层的具体成方式可以根据上述两种实施例的不同情况进行选择,其中主体的涂覆以及沉积成型方式可参考现有技术,此处不做赘述。

在具体实施中,在基板上形成有源层之前,所述方法还包括:在基板上依次形成遮光层和绝缘层。

具体的,这一方法步骤可以设置在上述两个具体实施例任意一个中,且上述方法可以直接用于制造背板,所以遮光层的设置能够增加背板的显示效果。

其中,通过该方法制造出来的薄膜晶体管的结构如图5或图6所示,其中各结构对应的编号为:基板1、有源层2、栅极绝缘层3、栅极4、导电膜层5、保护膜层6、有机绝缘层7、遮光层8、绝缘层9。

实施例二

如图3所示,本申请的实施例二提出的一种薄膜晶体管,其特征在于,其包括:从基板1算起,依次包括有源层2、栅极绝缘层3、栅极4;导电膜层5,所述导电膜层5覆在所述栅极4表面,以及位于所述栅极4下方栅极图形投影两侧的所述有源层2表面;保护膜层6,所述保护膜层6将所述有源层2、栅极绝缘层3、栅极4以及导电膜层5所构成的整体覆盖。

具体的,本实施例二中所述的薄膜晶体管可直接使用上述实施例一提供的薄膜晶体管制造方法进行制造。

本申请公开的薄膜晶体管,其导电膜层能够直接形成s/d图形,即形成信号线图形,进而节省了有源层导体化这一工艺复杂的步骤,并能够有效的缩小ldd区域,即缩小在沟道中靠近漏极的附近设置的低掺杂的漏区,进而能够降低寄生电阻,提高开态电流,且电流不会因为后续高温工艺而发生衰减;且导电膜层其还可以过渡层使用,使后续的制作的s/d金属能够与该过渡层良好的欧姆接触,避免了s/d金属与有源层直接接触而产生的较大的接触电阻,且稳定性较好;最后,导电膜层设置在栅极的上方,能够避免栅极金属的两侧在高温工艺中发生氧化,以及防止在栅极图形上方刻蚀通孔时由于过刻使栅极的金属暴露出来,例如cu金属暴露出来,发生氧化。

如图4所示,在具体实施中,所述薄膜晶体管还包括:有机绝缘层7,所述有机绝缘层7设置在所述栅极4投影的下方,位于所述栅极绝缘层3和导电膜层5之间。

具体的,有机绝缘层的设置,其能够改善保护膜层在过刻处的爬坡形貌,降低在该处断线和短路的几率;此外,填充栅极绝缘层过刻处的有机绝缘材料可以为不透光或有色的遮光材料,可以起到对有源层遮光的作用,提高薄膜晶体管的负偏压光照稳定性(nbis)。

以上所述,仅是本申请的较佳实施例而已,并非对本申请作任何形式上的限制,依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本申请技术方案的范围内。

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