氧化物薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置，属于薄膜晶体管制造【技术领域】，其可解决现有的氧化物薄膜晶体管由于源、漏极材料中的金属原子与氧化物半导体有源层中的氧离子结合导致氧化物薄膜晶体管的稳定性差的问题。本发明的氧化物薄膜晶体管，其包括：基底，依次形成在基底上的栅极、栅极绝缘层、氧化物半导体有源层，以及源、漏极，还包括设于氧化物半导体有源层与源、漏极之间的过渡层，所述过渡层包括金属层和保护层两层结构，其中，所述保护层与所述氧化物半导体有源层接触，所述金属层与所述源、漏极接触，且所述保护层材料为金属氧化物。
【专利说明】氧化物薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置
【技术领域】
[0001]本发明属于薄膜晶体管制造【技术领域】，具体涉及一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置。
【背景技术】
[0002]随着工艺技术的进步，氧化物薄膜晶体管(Oxide TFT)已被大量应用在显示器之中，以适应显示器的薄型化和小型化等要求。
[0003]如图1所示，氧化物TFT阵列基板被广泛应用于显示器中(例如液晶显示器)，其具体包括:基底1，设于基底I上方的薄膜晶体管栅极2，覆盖栅极2的栅极绝缘层3，设于栅极2绝缘层上方的氧化物半导体有源层4，以及分别与氧化物半导体有源层4连接的源、漏极6，且在源、漏极6之间的氧化物氧化物半导体有源层上方设有刻蚀阻挡层5。
[0004]其中，氧化物半导体有源层4的材料一般采用含有铟、镓、锌中至少一种的氧化物半导体，例如氧化镓铟锡(IGT0)。源、漏电极的材料一般采用铜(Cu)、钛(Ti)、钥(Mo)或它们的合金等金属材料。发明人发现，源、漏极6的材料中的铜、钛、钥等金属原子的附着力差，容易扩散或发生电子迁移到氧化物半导体有源层4中，与氧化物半导体有源层4材料中的氧离子结合，从而破坏氧化物薄膜晶体管的稳定性。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题包括，针对现有的氧化物薄膜晶体管存在的上述不足，提供一种可以避免源、漏极材料中的金属原子与氧化物半导体有源层中的氧离子结合，导致稳定性下降的氧化物薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及显示装置。
[0006]解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种氧化物薄膜晶体管，其包括:基底，依次形成在基底上的栅极、栅极绝缘层、氧化物半导体有源层，以及源、漏极，还包括设于氧化物半导体有源层与源、漏极之间的过渡层，所述过渡层包括金属层和保护层两层结构，其中，所述保护层与所述氧化物半导体有源层接触，所述金属层与所述源、漏极接触，且所述保护层材料为金属氧化物。
[0007]本发明的氧化物薄膜晶体管的过渡层为两层结构，其中保护层为金属氧化物层，可以避免源、漏极材料中的金属原子扩散或发生电子迁移到氧化物半导体有源层，与氧化物半导体有源层材料中的氧离子结合，同时在保护层上方还设置有金属层，进一步的增加了源、漏极材料中的金属原子的附着力，故其稳定性较好。
[0008]优选的是，所述保护层的材料是铜、钛、钥中任意一种金属材料，或铜、钛、钥中任意多种金属的合金材料的氧化物。
[0009]优选的是，所述保护层的厚度在丨O?200A之间。
[0010]优选的是，所述保护层是通过将金属材料层氧化处理转变形成的。
[0011]优选的是，所述金属层的材料为铜、钛、钥中的任意一种金属，或铜、钛、钥中的任意多种金属的合金。[0012]优选的是，所述金属层的厚度在50?800A之间。
[0013]优选的是，所述氧化物半导体有源层的材料为氧化铟镓锌、氧化铟锌、氧化铟锡、氧化铟镓锡中的任意一种。
[0014]优选的是，所述源极、漏极的材料为铜、铝、钥、钛中任意一种。
[0015]进一步优选的是，所述形成的保护层中的金属材料与金属层的材料相同。
[0016]解决本发明技术问题所采用的技术方案是上述氧化物薄膜晶体管的制备方法，其包括如下步骤:
[0017]在形成有氧化物半导体有源层的基底上，通过构图工艺形成形成包括保护层的图形；
[0018]在完成上述步骤的基底上，通过构图工艺形成金属层的图形。
[0019]优选的是，所述形成保护层具体包括:
[0020]在形成有氧化物半导体有源层的基底上，形成金属材料层，同时通入氧气，形成金属氧化物层，即保护层。
[0021]进一步优选的是，所述保护层具体是通过氧等离子体氧化处理形成。
[0022]本发明还提供一种阵列基板，包括上述的氧化物薄膜晶体管。
[0023]本发明还提供一种显示装置，包括上述包含氧化物薄膜晶体管的阵列基板。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为现有的氧化物薄膜晶体管的结构图；
[0025]图2为本发明的实施例1的氧化物薄膜晶体管的结构图；以及，
[0026]图3为本发明的实施例2的氧化物薄膜晶体管的制备的流程图。
[0027]其中附图标记为:1、基底；2、栅极；3、栅极绝缘层；4、氧化物半导体有源层；5、刻蚀阻挡层；6、源、漏极；7_1、保护层；7_2金属层。
【具体实施方式】
[0028]为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0029]实施例1:
[0030]结合图2所示，本实施例提供一种氧化物薄膜晶体管，其包括:基底1，依次形成在基底I上的栅极2和覆盖栅极2的栅极绝缘层3，栅极绝缘层3上方的氧化物半导体有源层4，覆盖氧化物半导体有源层4和裸露的栅极绝缘层3的过渡层，以及位于过渡层上方的源、漏极6 (源、漏极6之间的氧化物半导体有源层4上方可以设有刻蚀阻挡层5)。其中，过渡层包括金属层7-2和保护层7-1，也可以包括别的层，所述保护层7-1与所述氧化物半导体有源层4接触，所述金属层7-2与所述源、漏极6接触，且所述保护层7-1材料为金属氧化物。也就是说所述金属层7-2设于保护层7-1上方。
[0031]本实施例的薄膜晶体管的刻过渡层中的保护层7-1是金属氧化物层，其可有效的避免源、漏极6材料中金属原子迁移与氧化物半导体有源层4材料中的氧离子结合，导致薄膜晶体管的稳定性下降的问题，同时在保护层上方还设置有金属层，增加了源、漏极6材料中的金属原子的附着力，使得薄膜晶体管的稳定性提高。[0032]其中，所述栅极2的材料可以为钥(Mo)、钥铌合金(MoNb)、铝(Al)、铝钕合金(AINd)、钛(Ti)和铜(Cu)中的一种或它们中多种材料形成的单层或多层复合叠层，优选为Mo、Al或含Mo、Al的合金组成的单层或多层复合膜，其厚度为IOOnm?500nm之间。
[0033]在本实施例中，所述栅极绝缘层3的材料可以为硅的氧化物(SiOx)、硅的氮化物(SiNx)、铪的氧化物(HfOx)、硅的氮氧化物(SiON)、铝的氧化物(AlOx)等中的一种或它们中两种材料组成的多层复合膜。其厚度在100?600nm之间，可依照实际情况做调整。
[0034]所述氧化物半导体有源层4的材料可以是包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、氧(O)、锡(Sn)等元素的，其中氧化物半导体有源层4的材料中必须包含氧元素和其他两种或两种以上的元素，优选为氧化铟镓锌(IGZ0)、氧化铟锌(ΙΖ0)、氧化铟锡(InSnO)、氧化铟镓锡(InGaSnO)中任意一种，其厚度在10?IOOnm之间较佳。
[0035]所述过渡层的中的保护层7-1优选地为铜(Cu)、钛(Ti)、钥(Mo)中的任意一种金属材料，或铜(Cu)、钛(Ti)、钥(Mo)中的任意多种材料的合金的氧化物；优选可以是通过将金属材料层氧化处理转变形成的，金属材料层的材料优选为是通过铜(Cu)、钛(Ti)、钥(Mo)中的任意一种金属材料,或铜(Cu)、钛(Ti)、钥(Mo)中的任意多种，当然其他金属材料也是可以的，其厚度在10?200A之间；金属层7-2的材料优选为铜(Cu)、钛(Ti)、钥(Mo)中的任意一种金属，或铜、钛、钥的中任意多种金属的合金，当然其他金属材料也是可以的，其厚度在50~800A之间。
[0036]所述刻蚀阻挡层5的材料可以为硅的氧化物(SiOx)、硅的氮化物(SiNx)、铪的氧化物(HfOx)、硅的氮氧化物(SiON)、铝的氧化物(AlOx)等或由其中两种或三种组成的多层膜组成。
[0037]所述源、漏极6的材料可以是钥(Mo)、钥铌合金(MoNb)、铝(Al)、铝钕合金(AINd)、钛(Ti)和铜(Cu)中的一种或多种材料形成的，优先为Μο、Α1或含Μο、Α1的合金材料。
[0038]当然在源漏极上方还包括钝化层，所述钝化保护层的材料可以为硅的氧化物(SiOx)、硅的氮化物(SiNx)、铪的氧化物(HfOx)、硅的氮氧化物(SiON)、铝的氧化物(AlOx)或有机材料中的任意一种或几种的组合。
[0039]优选本实施例的将金属材料层处理后形成的保护层7-1的金属材料与金属层7-2的材料相同。也就说如果通过对金属铜进行氧化后形成包括氧化铜材料的保护层7-1，此时金属层7-2的材料也采用铜，这样在制备时，不用切换靶材，只需关掉氧气即可，从而提高生产效率。
[0040]实施例2:
[0041]如图3所示，本实施例提供一种针对实施例1的氧化物薄膜晶体管的制备方法，其包括如下步骤:
[0042]步骤一、在基底I上采用磁控溅射的方法沉积一层栅极金属层，其材料可以采用钥(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)等或者这三者任意组合的合金材料等，通过构图工艺形成包括薄膜晶体管栅极2的图形以及栅极金属线。
[0043]步骤二、在完成上述步骤的基底I上形成栅极绝缘层3，栅极绝缘层3覆盖栅极2。
[0044]步骤三、在完成上述步骤的基底I上形成一层金属氧化物半导体材料层，具体的可以采用磁控溅射的方法，室温、Ar、以及O2气氛条件下，形成金属氧化物半导体材料层，通过构图工艺形成包括薄膜晶体管氧化物半导体有源层4的图形，其中，金属氧化物半导体材料层(氧化物半导体有源层4)的材料为氧化铟镓锌、氧化铟锌、氧化铟锡、氧化铟镓锡中的任意一种，或者其他氧化物半导体材料也可以，其厚度控制在1500?2000A之间。
[0045]步骤四、在完成上述步骤的基底I上，通过构图形成包括刻蚀阻挡层5的图形，并形成用于源、漏电极6与氧化物半导体层4连接的接触过孔。
[0046]步骤五、在完成上述步骤的基底I上，通过构图工艺形成包括保护层7-1的图形，优选具体包括，在完成步骤四的基底I上沉积一层金属材料层，并通入氧气，优选在氧等离子体氧化处理后转变形成金属氧化物层，也就是保护层7-1，在形成的保护层7-1上形成金属层7-2。其中优选的金属材料层的材料与金属层7-2的材料相同。可以避免来回切换靶材，只需关掉氧气即可，进而提闻生广效率。
[0047]步骤六、在完成上述步骤的基底I上形成包括源、漏极6的图形。
[0048]需要说明的是，步骤五和步骤六可以采用一次构图工艺形成，具体地说，依次在完成步骤四的基底上形成保护层薄膜、金属层薄膜、源漏金属薄膜，并通过一次构图工艺形成包括保护层7-1、金属层7-2，以及源、漏极6的图形。
[0049]步骤七、在完成上述步骤的基底I上形成钝化层，形成薄膜晶体管的基本结构。
[0050]本发明实施例还提供一种阵列基板，包括上述的氧化物薄膜晶体管。
[0051]本发明还提供一种显示装置，包括上述包含氧化物薄膜晶体管的阵列基板。该显示装置可以为:液晶面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
[0052]可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种氧化物薄膜晶体管，其包括:基底，依次形成在基底上的栅极、栅极绝缘层、氧化物半导体有源层，以及源、漏极，其特征在于，还包括设于氧化物半导体有源层与源、漏极之间的过渡层，所述过渡层包括金属层和保护层，其中， 所述保护层与所述氧化物半导体有源层接触，所述金属层与所述源、漏极接触，且所述保护层材料为金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的氧化物薄膜晶体管，其特征在于，所述保护层的材料是铜、钛、钥中任意一种金属材料，或铜、钛、钥中的任意多种金属的合金材料的氧化物。
3.根据权利要求1所述的氧化物薄膜晶体管，其特征在于，所述保护层的厚度在IO?200人之间。
4.根据权利要求1所述的氧化物薄膜晶体管，其特征在于，所述保护层是通过将金属材料层氧化处理转变形成的。
5.根据权利要求1所述的氧化物薄膜晶体管，其特征在于，所述金属层的材料为铜、钛、钥中的任意一种金属，或铜、钛、钥中的任意多种金属的合金。
6.根据权利要求1所述的氧化物薄膜晶体管，其特征在于，所述金属层的厚度在50?800A之间。
7.根据权利要求1所述的氧化物薄膜晶体管，其特征在于，所述氧化物半导体有源层的材料为氧化铟镓锌、氧化铟锌、氧化铟锡、氧化铟镓锡中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的氧化物薄膜晶体管，其特征在于，所述源极、漏极的材料为铜、铝、钥、钛中的任意一种。
9.根据权利要求1?8中任一项所述的氧化物薄膜晶体管，其特征在于，形成的所述保护层中的金属材料与金属层的材料相同。
10.一种如权利要求1?9中任意一项所述的氧化物薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 在形成有氧化物半导体有源层的基底上，通过构图工艺形成包括保护层的图形； 在完成上述步骤的基底上，通过构图工艺形成包括金属层的图形。
11.根据权利要求10所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述形成保护层具体包括: 在形成有氧化物半导体有源层的基底上，形成金属材料层，同时通入氧气，形成金属氧化物层，即保护层。
12.根据权利要求11所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述保护层具体是通过氧等离子体氧化处理形成。
13.一种阵列基板，包括如权利要求1至9中任意一项所述的氧化物薄膜晶体管。
14.一种显示装置，包括如权利要求13所述的阵列基板。
【文档编号】H01L21/336GK103715264SQ201310717574
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】刘翔 申请人:京东方科技集团股份有限公司