氧化物半导体晶体管的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种氧化物半导体晶体管，包括：基板；形成在基板上的氧化物半导体层；形成在氧化物半导体层上的栅电极绝缘层；形成在氧化物半导体层上的替代功能层；形成在替代功能层上，位于栅电极绝缘层两侧的源/漏电极。其通过在氧化物半导体层上制备替代功能层，代替氧化物半导体层作为引线使用，有效减小了源/漏电极与氧化物半导体层间的接触电阻，并通过自对准结构，减小了栅电极与源/漏电极之间的寄生电容，实现了顶栅结构的氧化物半导体晶体管的应用。
【专利说明】氧化物半导体晶体管
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体器件领域，特别是涉及一种氧化物半导体晶体管。
【背景技术】
[0002]驱动有源矩阵显示基板，包括非晶硅晶体管、低温多晶硅晶体管和氧化物半导体晶体管；非晶娃晶体管主要应用于中低分辨率的LCD (Liquid Crystal Display,液晶显示面板)显示领域,低温多晶硅晶体管主要应用于中高分辨率的IXD显示领域和AMOLED (ActiveMatrix Organic Light Emitting D1de,有源矩阵有机发光二极体面板)显示领域,氧化物半导体晶体管则主要应用于中大尺寸的中高分辨率的LCD显示领域和中大尺寸的AMOLED显示领域。
[0003]其中，氧化物半导体晶体管由于具有较高的迁移率和较好的面内均匀性，目前已得到广泛的研究与应用，通常，氧化物半导体晶体管的结构为底栅结构，如图1所示，由于底栅结构的氧化物半导体晶体管中栅电极与源/漏电极的重叠面积较大，导致氧化物半导体晶体管的寄生电容和晶体管尺寸均相对较大，从而限制其应用。相对于底栅结构，具有顶栅结构的晶体管则具有更小的寄生电容和晶体管尺寸，但是，顶栅结构的LIPS (LowTemperature Poly-silicon,低温多晶娃技术)工艺可以通过离子注入的方式，降低LIPS作为晶体管引线的电阻，而氧化物半导体晶体管的顶栅结构，则还没有有效的方式降低氧化物半导体层作为引线的电阻，从而限制了氧化物半导体晶体管采用顶栅结构的制作方式。
实用新型内容
[0004]基于此，有必要针对不能有效降低氧化物半导体层作为引线的电阻，从而限制氧化物半导体晶体管采用顶栅结构的制作方式的问题，提供一种氧化物半导体晶体管。
[0005]一种氧化物半导体晶体管，包括:
[0006]基板；
[0007]形成在所述基板上的氧化物半导体层；
[0008]形成在所述氧化物半导体层上的栅电极绝缘层；
[0009]形成在所述氧化物半导体层上的替代功能层；
[0010]形成在所述替代功能层上，位于所述栅电极绝缘层两侧的源/漏电极。
[0011]在其中一个实施例中，所述替代功能层为自对准结构。
[0012]在其中一个实施例中，还包括:
[0013]形成在所述栅电极绝缘层上的栅电极；
[0014]其中，所述栅电极上形成有所述替代功能层。
[0015]在其中一个实施例中，所述替代功能层的材料为钥、钛、钥合金、或钛合金。
[0016]在其中一个实施例中，还包括:
[0017]形成在所述基板与所述氧化物半导体层之间的衬底；
[0018]其中，所述衬底为无机层。
[0019]在其中一个实施例中，所述氧化物半导体层中的氧化物半导体为IGZ0。
[0020]在其中一个实施例中，所述栅电极绝缘层的结构为氮化硅、或/和氧化硅单层或多层复合结构。
[0021 ] 在其中一个实施例中，所述栅电极绝缘层形状为倒梯形。
[0022]在其中一个实施例中，所述栅电极的结构为钥、铜、铝、钥合金、铜合金、或铝合金形成的单层或叠层结构。
[0023]在其中一个实施例中，所述源/漏电极的结构均为钥、铜、或铝金属形成的单层或叠层结构。
[0024]本实用新型提供的氧化物半导体晶体管，通过在氧化物半导体层上制备替代功能层，以替代功能层代替氧化物半导体层作为引线使用，有效地减小了顶栅结构的氧化物半导体晶体管中，源/漏电极与氧化物半导体层间的接触电阻，解决了不能有效降低氧化物半导体层作为引线的电阻的问题，使得氧化物半导体晶体管采用顶栅结构的制作方式不再受到限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为底栅结构的氧化物半导体晶体管截面图；
[0026]图2A为本实用新型氧化物半导体晶体管的截面图；
[0027]图2B为本实用新型氧化物半导体晶体管的俯视图；
[0028]图3A为本实用新型氧化物半导体晶体管的生长氧化物半导体层后的截面图；
[0029]图3B为本实用新型氧化物半导体晶体管的生长氧化物半导体层后的俯视图；
[0030]图4A为本实用新型氧化物半导体晶体管的生长栅电极后的截面图；
[0031]图4B为本实用新型氧化物半导体晶体管的生长栅电极后的俯视图；
[0032]图5A为本实用新型氧化物半导体晶体管的生长替代功能层后的截面图；
[0033]图5B为本实用新型氧化物半导体晶体管的生长替代功能层后的俯视图；
[0034]图6A为本实用新型氧化物半导体晶体管的生长层间绝缘层后的截面图；
[0035]图6B为本实用新型氧化物半导体晶体管的生长层间绝缘层后的俯视图。
【具体实施方式】
[0036]为使本实用新型方案更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
[0037]参见图2A至图6B，一种氧化物半导体晶体管200，包括:
[0038]基板210;
[0039]形成在基板210上的氧化物半导体层220 ；
[0040]形成在氧化物半导体层220上的栅电极绝缘层230 ；
[0041]形成在氧化物半导体层220上的替代功能层250 ；
[0042]形成在替代功能层250上，位于栅电极绝缘层230两侧的源/漏电极260。
[0043]本实用新型提供的氧化物半导体晶体管200，在氧化物半导体层220上，采用物理气相沉积制备替代功能层250，以替代功能层250代替氧化物半导体层220作为引线使用，有效地减小了顶栅结构的氧化物半导体晶体管中，源/漏电极与氧化物半导体层220间的接触电阻，解决了不能有效降低氧化物半导体层220作为引线的电阻的问题，使得氧化物半导体晶体管采用顶栅结构的制作方式不再受到限制，同时，还提高了氧化物半导体晶体管的迁移率。
[0044]较佳地，替代功能层250为自对准结构，即栅电极240分别与源/漏电极260对准，其有效减小了栅电极240与源/漏电极260之间的寄生电容，同时，实现了不需要掩膜板即可生长替代功能层250的目的。
[0045]作为一种可实施方式,替代功能层250的材料为钥、钛、钥合金、或钛合金。
[0046]作为一种可实施方式，本实用新型的氧化物半导体晶体管200还包括:
[0047]形成在基板210与氧化物半导体层220之间的衬底270，其中，衬底270为无机层。基板210可为硅类半导体基板、玻璃或塑料类绝缘基板、或金属基板；首先，在基板210上，通过化学气相沉积(Chemical vapor deposit1n, CVD)或离子束反应派射(Reactive1n-beam sputtering, RIBS)沉积形成一层无机层作为衬底270,用来阻挡水汽和离子，防止了生长氧化物半导体层220时被污染的现象；需要说明的是，该衬底270不需要进行任何图形的加工。
[0048]参见图3A至图3B，作为一种可实施方式，氧化物半导体层220中的氧化物半导体为铟稼锌氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide, IGZO)。在基板210上沉积一层无机层作为衬底270后，采用溅射或溶液法在衬底270上制备氧化物半导体层220，再通过曝光刻蚀工艺，或者卷对卷涂布和退火方式形成所需氧化物半导体层的图形。
[0049]参见图4A至图4B，较佳地，作为一种可实施方式，栅电极绝缘层230的结构为氮化硅、或/和氧化硅单层或多层复合结构。其次，通过CVD或射频溅射方法，在形成所需图形的氧化物半导体层220生长栅电极绝缘层230，并采用物理气相沉积在栅电极绝缘层230及氧化物半导体层220原位生长一层金属，对该层金属进行曝光刻蚀至氧化物半导体层220后，获得栅电极240 ;其中，刻蚀采用干法、湿法或两者相结合的方法，刻蚀倾角大于90°。
[0050]在此，需要说明的是，本实用新型的氧化物半导体晶体管200还包括:
[0051]形成在栅电极绝缘层230上的栅电极240 ;其中，栅电极240上形成有替代功能层250 ;通过曝光刻蚀方式刻蚀替代功能层250时，只刻蚀掉沉积在基板210或衬底270表面的替代功能层250即可。
[0052]参见图5A至图5B，较佳地，栅电极绝缘层230形状为倒梯形。随后，在刻蚀完成栅电极240后的基板210上,米用物理气相沉积方法沉积替代功能层250,然后同样米用曝光刻蚀方式刻蚀掉除氧化物半导体层220表面之外的替代功能层250，控制栅电极绝缘层230形状为倒梯形(或微倒梯形)，以确保该替代功能层250与栅电极240断开；为了确保所有区域的替代功能层250与栅电极240断开，可以采用等向刻蚀方式轻微刻蚀即可；同时，控制栅电极绝缘层230形状为倒梯形(或微倒梯形)，有利于在制备替代功能层250时，使得替代功能层250具有自对准结构，从而有效减小栅电极240与源/漏电极260之间的寄生电容，实现不需要掩膜板即可生长替代功能层250的目的。
[0053]需要说明的是，栅电极240的结构为钥、铜、铝、钥合金、铜合金、或铝合金形成的单层或叠层结构；即生长栅电极240所采用的金属可以为钥、铜、铝中的一种或其中任一种金属的合金，结构为单层金属/合金，或多层金属/合金叠加结构。
[0054]在此，需要说明，所制备的替代功能层250具有光罩作用，可以遮挡来自氧化物半导体晶体管200上方斜射进的光，以及基板210和衬底270的发射光，有利于氧化物半导体晶体管200性能更加稳定。
[0055]参见图6A至图6B，在沉积完成替代功能层250的基板210上，采用CVD、RIBS、射频溅射或玻璃体上硅工艺(Silicon on glass, S0G)沉积无机氧化层作为层间绝缘层280，对层间绝缘层280进行曝光刻蚀，在栅电极绝缘层230两侧形成接触过孔281后，采用磁控溅射及曝光刻蚀制备源/漏电极260，源/漏电极260通过接触过孔281与替代功能层250接触。
[0056]值的说明的是，源/漏电极260的结构均为钥、铜、或铝金属形成的单层或叠层结构。
[0057]本实用新型实施例的氧化物半导体晶体管，通过在氧化物半导体层上制备替代功能层，以替代功能层代替氧化物半导体层作为引线使用，有效地减小了顶栅结构的氧化物半导体晶体管中，源/漏电极与氧化物半导体层间的接触电阻，解决了不能有效降低氧化物半导体层作为引线的电阻的问题，使得氧化物半导体晶体管采用顶栅结构的制作方式不再受到限制。
[0058]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种氧化物半导体晶体管，其特征在于，包括: 基板； 形成在所述基板上的氧化物半导体层； 形成在所述氧化物半导体层上的栅电极绝缘层； 形成在所述氧化物半导体层上的替代功能层； 形成在所述替代功能层上，位于所述栅电极绝缘层两侧的源/漏电极。
2.根据权利要求1所述的氧化物半导体晶体管，其特征在于，所述替代功能层为自对准结构。
3.根据权利要求1所述的氧化物半导体晶体管，其特征在于，还包括: 形成在所述栅电极绝缘层上的栅电极； 其中，所述栅电极上形成有所述替代功能层。
4.根据权利要求1至3任一项所述的氧化物半导体晶体管，其特征在于，所述替代功能层的材料为钥、钛、钥合金、或钛合金。
5.根据权利要求1所述的氧化物半导体晶体管，其特征在于，还包括: 形成在所述基板与所述氧化物半导体层之间的衬底； 其中，所述衬底为无机层。
6.根据权利要求4所述的氧化物半导体晶体管，其特征在于，所述氧化物半导体层中的氧化物半导体为IGZO。
7.根据权利要求6所述的氧化物半导体晶体管，其特征在于，所述栅电极绝缘层的结构为氮化硅、或/和氧化硅单层或多层复合结构。
8.根据权利要求7所述的氧化物半导体晶体管，其特征在于，所述栅电极绝缘层形状为倒梯形。
9.根据权利要求3所述的氧化物半导体晶体管，其特征在于，所述栅电极的结构为钥、铜、铝、钥合金、铜合金、或铝合金形成的单层或叠层结构。
10.根据权利要求3所述的氧化物半导体晶体管，其特征在于，所述源/漏电极的结构均为钥、铜、或铝金属形成的单层或叠层结构。
【文档编号】H01L29/786GK203859117SQ201320842722
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】刘玉成, 蔡世星, 袁波 申请人:昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司, 昆山国显光电有限公司