氧化物半导体薄膜晶体管及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件制造领域，特别是涉及一种氧化物半导体薄膜晶体管及其制造方法。
【背景技术】
[0002]随着信息时代的到来，显示器件正加速向平板化、节能化的方向发展，其中以薄膜晶体管(TFT, thin film transistor)为开关元件的有源阵列驱动显示器件成为众多平板显示技术中的佼佼者。TFT是一种场效应半导体器件，包括衬底、半导体沟道层、绝缘层、栅极、源极和漏极等几个重要组成部分。其中半导体沟道层对器件性能和制造工艺有至关重要的影响。在近十几年时间，以硅材料(非晶硅和多晶硅)TFT为驱动单元的液晶显示器件以其体积小、重量轻、品质高等优点获得了迅速发展，并成为主流的信息显示终端。然而，非晶硅存在场效应迁移率低、光敏性强以及材料不透明等缺点，而多晶硅TFT大面积制作工艺复杂、低温工艺难以实现。
[0003]在这样的情况下，人们发现IGZO (铟镓锌氧化物)等氧化物半导体取代硅基作为薄膜晶体管的有源层的氧化物半导体薄膜晶体管。由于其对TFT的原有结构设计改变较小，且其余结构对应的工艺流程基本不变更，因此设备改造相对简单；最为重要的，基于IGZO等氧化物半导体的薄膜晶体管性能得到了明显提高，引起了显示领域的关注。氧化物半导体薄膜晶体管也慢慢取代硅基薄膜晶体管而成为下一代的主流技术。
[0004]然而，氧化物半导体薄膜晶体管通常也有自己的弱点。例如，氧化物半导体薄膜晶体管对氢敏感，器件中的氢易游走，并渗透至器件的有源层中与有源层中的氧结合形成氧空位，导致氧化物半导体薄膜晶体管性能劣化。传统氧化物半导体薄膜晶体管的栅极绝缘层、钝化层和蚀刻阻挡层基本采用SiNx、S1x, S1xNy或者SiNx/S1x、S1x/S1xN、SiNx/S1xN、SiNx/S1x/S1xN复合膜层，这些膜层中氢的含量可高达10%_25%，这样容易形成氧空位，导致氧化物半导体薄膜晶体管性能劣化。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要提供一种氧化物半导体薄膜晶体管及其制造方法，其能够防止氧化物半导体薄膜晶体管中的氢与有源层中的氧结合形成氧空位，导致氧化物半导体薄膜晶体管性能劣化的现象发生。
[0006]一种氧化物半导体薄膜晶体管，包括基板、形成于基板上的栅极层、栅极绝缘层、有源层、源漏极层以及钝化层，所述源漏极层包括所述氧化物半导体薄膜晶体管的源极和漏极，所述栅极绝缘层的内部或与有源层相邻的栅极绝缘层的表层含有阻止氢与有源层中的氧结合的氢捕获元素，和/或有源层的表层或内部含有阻止氢与有源层中的氧结合的氢捕获元素，和/或钝化层的内部或与源漏极层相邻的钝化层的表层含有阻止氢与有源层中的氧结合的氢捕获元素。
[0007]在其中一个实施例中，所述氢捕获元素包括C、B、N、P、S、F、Cl。
[0008]在其中一个实施例中，所述源漏极层和所述有源层之间设有刻蚀阻挡层。
[0009]在其中一个实施例中，所述刻蚀阻挡层的内部或与有源层相邻的刻蚀阻挡层的表层含有阻止氢与有源层中的氧结合的氢捕获元素。
[0010]在其中一个实施例中，所述氧化物半导体薄膜晶体管为顶栅结构或底栅结构的氧化物半导体薄膜晶体管。
[0011]一种氧化物半导体薄膜晶体管制造方法，包括在基板上形成栅极层、栅极绝缘层、有源层、源漏极层以及钝化层的过程，所述源漏极层包括氧化物半导体薄膜晶体管的源极和漏极，所述氧化物半导体薄膜晶体管制造方法还包括在所述栅极绝缘层的内部或与有源层相邻的栅极绝缘层的表层、和/或有源层的表层或内部、和/或钝化层的内部或与源漏极层相邻的钝化层的表层注入阻止氢与有源层中的氧结合的氢捕获元素的过程。
[0012]在其中一个实施例中，所述氢捕获元素包括C、B、N、P、S、F、Cl。
[0013]在其中一个实施例中，所述在所述栅极绝缘层的内部或与有源层相邻的栅极绝缘层的表层、有源层的表层或内部、钝化层的内部或与源漏极层相邻的钝化层的表层注入阻止氢与有源层中的氧结合的氢捕获元素的步骤是采用离子注入、等离子体处理、掺杂或共溅射方法进行的。
[0014]在其中一个实施例中，所述形成有源层的步骤和形成源漏极层的步骤之间还包括在所述源漏极层和所述有源层之间形成刻蚀阻挡层的步骤。
[0015]在其中一个实施例中，所述在所述源漏极层和所述有源层之间形成刻蚀阻挡层的步骤之后还包括在所述刻蚀阻挡层的内部或与有源层相邻的刻蚀阻挡层的表层注入阻止氢与有源层中的氧结合的氢捕获元素的步骤。
[0016]上述氧化物半导体薄膜晶体管及其制造方法在栅极绝缘层的内部或与有源层相邻的栅极绝缘层的表层、有源层的表层或内部、钝化层的内部或与源漏极层相邻的钝化层的表层含有阻止氢与有源层中的氧结合的氢捕获元素，这样就能防止氢与有源层中的氧结合形成氧空位，防止氧化物半导体薄膜晶体管性能劣化的现象发生。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的实施例1的氧化物半导体薄膜晶体管的结构示意图；
[0018]图2为图1所示氧化物半导体薄膜晶体管制造流程示意图；
[0019]图3?6为图2所示氧化物半导体薄膜晶体管制造流程所对应的氧化物半导体薄膜晶体管的结构示意图；
[0020]图7为本发明的实施例2的氧化物半导体薄膜晶体管的结构示意图；
[0021]图8为本发明的实施例3的氧化物半导体薄膜晶体管的结构示意图；
[0022]图9为本发明的实施例4的氧化物半导体薄膜晶体管的结构示意图；
[0023]图10为本发明的实施例5的氧化物半导体薄膜晶体管的结构示意图；
[0024]图11为本发明的实施例6的氧化物半导体薄膜晶体管的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0026]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0027]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0028]实施例1
[0029]请参考图1，本发明的实施例1提供一种氧化物半导体薄膜晶体管100。该氧化物半导体薄膜晶体管100包括基板110、形成于基板110上的栅极层120、栅极绝缘层130、有源层140、刻蚀阻挡层150、源漏极层160以及钝化层170。其中，源漏极层160包括该氧化物半导体薄膜晶体管100的源极和漏极。此处也可以不设置刻蚀阻挡层150。该氧化物半导体薄膜晶体管100的与有源层140相邻的栅极绝缘层130的表层含有阻止氢与有源层140中的氧结合的氢捕获元素。
[0030]由于该氧化物半导体薄膜晶体管100的栅极绝缘层130的表层含有阻止氢与有源层140中的氧结合的氢捕获元素，所以栅极绝缘层130能防止氢进入到有源层140中，这样就防止氢与有源层140中的氧结合形成氧空位，从而防止该氧化物半导体薄膜晶体管100性能劣化的现象发生。
[0031]在该实施例中，栅极绝缘层130的表层的氢捕获元素为碳，栅极绝缘层130的表层即为含碳栅极绝缘层131。在其它实施例中，氢捕获元素也可以为硼(B)、氮(N)、磷(P)、硫
(S)、氟(F)、氯(Cl)等元素或者这些元素的组合。含碳栅极绝缘层131中的碳可以以碳原子的形式存在、也可以为化合物的形式存在。
[0032]有源层140中包括氧化物材料。该氧化物材料包括铟(In)、锌(Zn)、镓(Ga)、锡(Sn)中的至少一种。当然还可以进一步包括鹤(W)、铁(Fe)、猛(Mn)、镍(Ni)、招(Al)、镉(Cd)、钛(Ti)、锗(Ge)等等材料中的至少一种。在该实施例中，有源层140所采用的材料为IGZO (indium gallium zinc oxide,铟嫁