金属氧化物薄膜晶体管及其制备方法以及阵列基板和显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电器件技术领域，特别涉及一种金属氧化物薄膜晶体管及其制备方法以及具有该金属氧化物薄膜晶体管的阵列基板和显示装置。
【背景技术】
[0002]近年来，新型平板显示(Flat Panel Display，FPD)产业发展日新月异，对于大尺寸、高分辨率平板显示的高需求日益提升。作为FPD产业核心技术的薄膜晶体管(ThinFilm Transistor,TFT)背板技术，也在经历着深刻的变革。
[0003]金属氧化物(Metal Oxide,MO) TFT不仅具有迀移率较高、可以常温制备、可见光透明等特点，而且还具有优异的大面积均匀性，因此氧化物TFT技术自诞生以来便备受业界瞩目。
[0004]金属氧化物半导体TFT技术因兼具多晶硅TFT和非晶硅TFT的优点，被认为是下一代显示技术中最具潜力的器件。尤其在TFT面板的制备方面，金属氧化物TFT的制备工艺与现有的非晶硅TFT生产工艺因为类似的器件结构并可以低温制备而相互兼容，即可以采用工艺过程简单、成本低的背沟道刻蚀(Back Channel Etch, BCE)工艺。但由于金属氧化物薄膜化学稳定性较差，其作为有源层材料时，易被刻蚀液损伤，从而使现有技术中金属氧化物薄膜晶体管的背沟道刻蚀制造工艺难以实现。
[0005]因此，针对现有技术不足，提供一种金属氧化物薄膜晶体管及其制备工艺以克服现有技术不足甚为必要。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种金属氧化物薄膜晶体管及其制备方法，金属氧化物薄膜晶体管及其制备方法解决了现有技术中金属氧化物薄膜晶体管无法通过湿法背沟道刻蚀方式制备的问题，本发明的金属氧化物薄膜晶体管及其制备方法可以通过湿法背沟道刻蚀方式制备，具有制备工艺简单，所制备的金属氧化物薄膜晶体管稳定性好，成本低廉的特点。
[0007]本发明的上述目的通过如下技术手段实现。
提供一种金属氧化物薄膜晶体管，设置有将有源层和源漏电极隔开的有源层保护层，所述有源层保护层为(M0)x(Sn02)y薄膜，其中O < x〈 1,0.4 < y < 1，且x+y=l，M为硅、铝、镓、镁、钙、锶、铋、钽、铪、锆、钪、钇或镧系稀土元素中的一种或两种以上任意元素的组合。
[0008]上述有源层保护层的厚度为I?30nm。
[0009]优选的，上述有源层保护层的厚度为2?10nm。
[0010]上述有源层为金属氧化物半导体材料，所述有源层由单层薄膜构成或者由多层薄膜叠设构成。
[0011]上述金属氧化物薄膜晶体管，有源层和有源层保护层通过一次构图工艺进行图案化得到图案化的图层。
[0012]上述金属氧化物薄膜晶体管，有源层保护层的刻蚀液为氢氟酸、甲酸、乙酸、冰醋酸或草酸中的任意一种。
[0013]上述金属氧化物薄膜晶体管，源漏电极采用湿法背沟道刻蚀方式图案化。
[0014]本发明提供一种上述金属氧化物薄膜晶体管的制备方法，在有源层上以物理气相沉积法、化学气相沉积法、脉冲激光沉积法、原子层沉积法、溶液法或者热蒸发法中的任意一种方式沉积有源层保护层，将有源层保护层和有源层整体通过一次构图工艺进行图案化得到图案化的图层;有源层保护层的刻蚀液为氢氟酸、甲酸、乙酸、冰醋酸或草酸中的任意一种；
金属氧化物薄膜晶体管的源漏电极采用湿法背沟道刻蚀方式图案化。
[0015]本发明还提供一种阵列基板，具有上述金属氧化物薄膜晶体管。
[0016]本发明还提供一种显示装置，具有上述的阵列基板。
[0017]本发明的金属氧化物薄膜晶体管，设置有将有源层和源漏电极隔开的有源层保护层，所述有源层保护层为(M0)x(Sn02)y薄膜，其中O < x〈 1,0.4 < y < 1，且x+y=l，M为硅、铝、镓、镁、钙、锶、铋、钽、铪、锆、钪、钇或镧系稀土元素中的一种或两种以上任意元素的组合。本发明通过设置(MO)x(SnO2)y薄膜作为有源层保护层，实现了通过湿法背沟道刻蚀方式制备金属氧化物薄膜晶体管，具有制备工艺简单，所制备的金属氧化物薄膜晶体管稳定性好，成本低廉。具有该金属氧化物薄膜晶体管的阵列基板和显示装置也具有稳定性好，成本低廉的特点。
[0018]本发明的金属氧化物薄膜晶体管的制备方法，在有源层上沉积有源层保护层，将有源层保护层和有源层整体通过一次构图工艺进行图案化得到图案化的图层。实现了通过湿法背沟道刻蚀方式制备金属氧化物薄膜晶体管，具有制备工艺简单，所制备的金属氧化物薄膜晶体管稳定性好，成本低廉。
【附图说明】
[0019]利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
[0020]图1是本发明一种金属氧化物薄膜晶体管的结构示意图。
[0021]图2为本发明实施例2的金属氧化物薄膜晶体管的制备方法的步骤a)的示意图；
图3为本发明的实施例2的金属氧化物薄膜晶体管的制备方法的步骤b)的示意图；
图4为本发明的实施例2的金属氧化物薄膜晶体管的制备方法的步骤c)的示意图；
图5为本发明的实施例2的金属氧化物薄膜晶体管的制备方法的步骤d)的示意图；
图6为本发明的实施例3的金属氧化物薄膜晶体管的转移特性曲线图；
图7为本发明的实施例4的金属氧化物薄膜晶体管的转移特性曲线图。
[0022]在图1中，包括:
基底O 1、栅极02、栅极绝缘层03、有源层04、
有源层保护层05、源极06-1、漏极06-2、钝化层07。
【具体实施方式】
[0023]结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0024]实施例1。
[0025]一种金属氧化物薄膜晶体管，如图1所示，包括设于基底01上的栅极02，覆盖栅极02的栅极绝缘层03，设于栅极绝缘层03上方的半导体有源层04、有源层保护层05、有源层保护层之上的源漏电极(源极以06-1标示、漏极以06-2标示)和钝化层07。
[0026]其中，有源层保护层为(MO)X(SnO2)y薄膜，其中O< x〈 1,0.4 < y < 1，且x+y=l，M为娃、铝、镓、镁、I丐、锁、祕、钽、給、错、钪、乾或镧系稀土元素中的一种或两种以上任意元素的组合。
[0027]有源层保护层的厚度为I?30nm，优选为2?10 nm。
[0028]有源层为金属氧化物半导体材料，有源层可由单层薄膜构成或者由多层薄膜叠设构成。有源层04的材料可以为:氧化铟(InO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(Ga-ΙΖ0)、氧化铟锡(Sn-1ZO)、氧化铟铪(Hf-1ZO)、氧化铟铝(Al-1ZO)、氧化铟钽(Ta-1ZO)、氧化铟镁(Mg-1ZO)中的任意一种或其叠层的组合，当然也可以为其他半导体材料，根据具体情况设定。
[0029]源电极06-1和漏电极06-2的材料为金属、合金、氧化物透明导电薄膜、石墨稀、碳纳米管、有机导电层中的一种或其叠层的组合，当然也可以为其他导电材料，根据具体情况设定。
[0030]该金属氧化物薄膜晶体管，有源层保护层可以采用磁控溅射、脉冲激光沉积、化学气相沉积、原子力沉积或溶液法中的制备方法制备而成。有源层和有源层保护层通过一次构图工艺进行图案化得到图案化的图层。有源层保护层的刻蚀液为氢氟酸、甲酸、乙酸、冰醋酸或草酸中的任意一种。
[0031]该金属氧化物薄膜晶体管，源漏电极采用湿法背沟道刻蚀方式图案化。
[0032]本实施例中金属氧化物薄膜晶体管，设置有源层保护层对有源层进行保护，有源层保护层为氧化锡及其掺杂的金属氧化物，其和有源层可以整体采用一道光刻构图进行图案化;而且，保护层本身即是半导体材料，无需额外增加去除保护层的工艺，不仅能更好地实现对有源层的保护，而且具有制备工艺简单的特点。另外，保护层对各种强酸和强碱等刻蚀液具有很强的抗蚀性，故在采用湿法图形化薄膜晶体管的源漏电极时，有源层保护层可以有效地保护有源层不受刻蚀液的影响，从而实现低成本的湿法背沟道方式制备薄膜晶体管。
[0033]综上所述，本实施例的金属氧化物薄膜晶体管通过设置(MO)x(SnO2)y薄膜作为有源层保护层，实现了通过湿法背沟道刻蚀方式制备金属氧化物薄膜晶体管，具有制备工艺简单，所制备的金属氧化物薄膜晶体管稳定性好，成本低廉。
[0034]实施例2。
[0035]—种金属氧化物薄膜晶体管的制备方法，用于制备实施例1的金属氧化物薄膜晶体管。如图2至图5所示，包括如下步骤。
[0036]a)在基底01上采用磁控溅射的方式沉积栅极金属层薄膜，通过光刻工艺形成包括薄膜晶体管栅极02以及栅极线的图案，如图2所示。
[0037]需要说明的是，基底01的材质可以是硬质玻璃基板，也可以是柔性基底，如:聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亚胺(PI)或者金属箔柔性衬底。
[0038]需要说明的是，基底01可以是没有形成任何膜层的衬底，如白玻璃，也可以是形成有其它膜层或者图案的衬底，例如形成有缓冲层的衬底。光刻工艺通常包括光刻胶涂敷、前烘、曝光、显影、后烘、刻蚀、光刻胶剥离等工艺。上述步骤具体为先形成栅极金属层薄膜，涂覆光刻胶覆盖栅极金属层薄膜;经前烘后，利用掩模板曝光，形成曝光区和非曝光区；进行显影去除曝光区的光刻胶(以正性光刻胶为例)，非曝光区光刻胶保留;经后烘工序后，刻蚀栅极金属层薄膜，非曝光区的栅极金属层薄膜由于光刻胶的保护而未被刻蚀;最后，剥离光刻胶，形成包括薄膜晶体管栅极02以及其它金属线的图形。
[0039]其中，栅极金属层薄膜的材料可以为铝、铜、钼、钛、银、金、钽、钨、铬金属单质或其合金、或由其所构成的叠层结构。优选为铜、钼、铝或它们的合金组成的单层或多层复合膜。
[0040]b)在完成上述步骤的基底01上，采用化学气相沉积、物理气相沉积、原子力沉积或溶液法等制备方法，形成栅极绝缘层03，如图3所示。
[0041 ]其中，栅极绝缘层03的材料可以为硅的氧化物、硅的氮化