IGZO薄膜晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种IGZO薄膜晶体管，包括衬底、栅电极层、栅极绝缘层、IGZO有源层、保护层、源极和漏极，栅极绝缘层覆盖在栅电极层上，IGZO有源层、保护层自下而上依次层叠在栅极绝缘层上，源极和漏极间隔地位于保护层上相对的两侧，且分别穿过保护层后连接IGZO有源层；源极和漏极之间形成沟道，保护层顶部形成与沟道连通且正对的凹陷。本发明专利技术还公开了一种IGZO薄膜晶体管的制作方法。通过在IGZO有源层上覆盖保护层，将源极和漏极提升到保护层上面，对源极和漏极之间的部分保护层进行导体化处理，实现了IGZO有源层与源极/漏极接触区域良好的欧姆接触，提高了沟道尺寸精度，也避免了IGZO层背沟道的刻蚀损伤。

【技术实现步骤摘要】
IGZO薄膜晶体管及其制作方法
本专利技术涉及薄膜晶体管
，尤其涉及一种IGZO薄膜晶体管及其制作方法。
技术介绍
目前市场上成熟的技术是非晶硅(α-Si)以及低温多晶硅(Low-TemperaturePolySilicon，LTPS)。由于玻璃面板只能承受350℃左右的处理温度，无法在上面生长单晶硅，甚至无法生长多晶硅(600～1000℃)。一个妥协的做法是先使用低温等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)生长非晶硅，然后采用激光退火的办法，在很短的时间内提高薄膜温度，重结晶得到多晶硅。这样做出来的LTPS由于使用XeCl激光，成本很高，同时薄膜均一性不佳，只能用在小的面板上，进一步提高了成本。LTPS可以实现高达100cm2/Vs的载流子迁移率，因此目前用于高DPI的手机屏幕上。IGZO的全称是indiumgalliumzincoxide，中文名叫氧化铟镓锌。简单来说，IGZO是一种新型半导体材料，有着比非晶硅更高的电子迁移率。IGZO用在新一代高性能薄膜晶体管(TFT)中作为沟道材料，从而提高显示面板分辨率，并使得大屏幕OLED电视成为可能。由于迁移率α-Si<IGZO<LTPS，他们的电流密度依次增加。同时，IGZO有着最大的开关比和最小的漏电流，这使得像素点不工作的时候功耗降低。α-Si由于成熟的工艺、低廉的价格，虽然性能孱弱依然是市面上的大头，用在电视、电脑显示器、还有低端平板电脑上面。LTPS性能强大、可靠性高，虽然价格昂贵但是依然主导高端手机屏幕。IGZO性能介于两者中间，价格与α-Si接近，未来有希望完全取代α-Si并蚕食部分LTPS市场。在IGZOTFT结构中，为了防止IGZO背沟道的刻蚀损伤，通常采用刻蚀阻挡层(EtchStopLayer，ESL)结构，来防止背沟道刻蚀损伤，但是需要增加一次光罩，并且在TFTS/D(源极/漏极)电极制作前，通常进行导体化处理来保证S/D与半导体层间良好的欧姆接触。此种方式中，两步光刻工艺累积的对准偏差限制了有源沟道尺寸的精度，这不利于TFT器件尺寸的“小型化”，同时，ESL结构中引入的刻蚀阻挡层增加了一道薄膜生长和光刻工序，增加了工艺复杂性和成本，间接降低了IGZO的市场竞争力。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种IGZO薄膜晶体管及其制作方法，无需复杂的工艺，可以确保IGZO层与源极、漏极的接触区域具有良好的欧姆接触，并防止IGZO层背沟道的刻蚀损伤。为了实现上述的目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种IGZO薄膜晶体管，包括衬底、栅电极层、栅极绝缘层、IGZO有源层、保护层以及源极和漏极，所述栅电极层设于所述衬底上，所述栅极绝缘层覆盖在所述栅电极层上，所述IGZO有源层和所述保护层自下而上依次层叠在所述栅极绝缘层上，所述源极和所述漏极间隔地位于所述保护层的上表面上相对的两侧，且分别穿过所述保护层后连接所述IGZO有源层；所述源极和所述漏极之间形成沟道，所述保护层顶部形成与所述沟道连通且正对的凹陷。作为其中一种实施方式，所述保护层为复合膜层，包括相互贴合的下保护层和上保护层，所述下保护层覆盖在所述IGZO有源层上，所述凹陷为所述上保护层上形成的通孔，所述源极和所述漏极分别覆盖于所述上保护层上的所述通孔的两侧。作为其中一种实施方式，所述下保护层为SiOx薄膜，所述上保护层为SiNx薄膜。作为其中一种实施方式，在所述保护层制作前，所述IGZO有源层在N2环境下退火处理；在所述沟道形成后，所述IGZO有源层正对所述沟道的部分在O2环境中退火处理。作为其中一种实施方式，N2环境下的退火温度为300-800℃，时间为10-120min。作为其中一种实施方式，O2环境中的退火温度为300-800℃，时间为10-120min。本专利技术的另一目的在于提供一种IGZO薄膜晶体管的制作方法，包括：提供一衬底；在所述衬底上形成栅电极层；在所述栅电极层上覆盖栅极绝缘层；在所述栅极绝缘层上形成IGZO有源层，并对所述IGZO有源层在N2环境下退火处理；在所述IGZO有源层上形成保护层，并在所述保护层上的所述栅电极层两侧分别挖通孔；分别在所述通孔内沉积金属并制作沟道，将沉积的金属分隔成间隔的源极和漏极；在所述沟道处刻蚀掉一部分所述保护层，并在O2环境中透过所述保护层对所述IGZO有源层退火处理。作为其中一种实施方式，所述在所述IGZO有源层上形成保护层时，具体是：依次在所述IGZO有源层上沉积SiOx薄膜、SiNx薄膜；所述在所述沟道处刻蚀掉一部分所述保护层时，具体是将SiNx薄膜上正对所述沟道的部分刻蚀掉形成通孔。作为其中一种实施方式，N2环境下的退火温度为300-800℃，时间为10-120min。作为其中一种实施方式，O2环境中的退火温度为300-800℃，时间10-120min。本专利技术通过在IGZO有源层上覆盖保护层，将源极和漏极提升到保护层上面，通过对源极和漏极之间的部分保护层进行导体化处理，实现了IGZO有源层与源极/漏极接触区域的良好的欧姆接触，无需两步光刻来制作沟道，提高了沟道尺寸精度，同时也避免了IGZO层背沟道的刻蚀损伤。附图说明图1为本专利技术实施例的IGZO薄膜晶体管的层叠结构示意图；图2为本专利技术实施例的IGZO薄膜晶体管的制作方法流程图；图3为本专利技术实施例的IGZO薄膜晶体管的前半部分制作过程示意图；图4为本专利技术实施例的IGZO薄膜晶体管的后半部分制作过程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参阅图1，本专利技术实施例的IGZO薄膜晶体管包括衬底1、栅电极层2、栅极绝缘层3、IGZO有源层4、保护层5以及源极6a和漏极6b，栅电极层2设于衬底1上，栅极绝缘层3覆盖在栅电极层2上，IGZO有源层4和保护层5自下而上依次层叠在栅极绝缘层3上，源极6a和漏极6b间隔地位于保护层5的上表面上相对的两侧，且分别穿过保护层5后连接IGZO有源层4；源极6a和漏极6b之间形成沟道T，保护层5顶部形成与沟道T连通且正对的凹陷。由于IGZO氧化物半导体的电阻率不仅与结构和组成成分含量有关，还与后续热处理时的环境条件有关，比如，在N2热处理中，会产生氧缺陷、空位，导致IGZO等氧化物半导体的电阻率降低，而在O2热处理中，缺陷、空位会得到修复，电阻率则恢复。本实施例中，在保护层5制作前，IGZO有源层4在N2环境下退火处理，以降低IGZO有源层4表面的电阻，使IGZO处于低电阻状态；在沟道T形成后，对IGZO有源层4正对沟道T的部分在O2环境中退火处理，恢复沟道区域的高电阻特性。优选N2环境下的退火温度为300-800℃，时间为10-120min，O2环境中的退火温度为300-800℃，时间10-120min。这里，栅电极(Gate)层2为导电性优、遮光性好的金属层，一般为Mo、Cu、Al膜层或复合金属层，在制作时优选采用PVD(PhysicalVaporDeposition，即物理气相沉积)方法沉积Gate电极，栅电极层2的沉积厚度为栅极绝缘(GI)层3采用SiOx或者Si本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGZO薄膜晶体管，其特征在于，包括衬底(1)、栅电极层(2)、栅极绝缘层(3)、IGZO有源层(4)、保护层(5)以及源极(6a)和漏极(6b)，所述栅电极层(2)设于所述衬底(1)上，所述栅极绝缘层(3)覆盖在所述栅电极层(2)上，所述IGZO有源层(4)和所述保护层(5)自下而上依次层叠在所述栅极绝缘层(3)上，所述源极(6a)和所述漏极(6b)间隔地位于所述保护层(5)的上表面上相对的两侧，且分别穿过所述保护层(5)后连接所述IGZO有源层(4)；所述源极(6a)和所述漏极(6b)之间形成沟道(T)，所述保护层(5)顶部形成与所述沟道(T)连通且正对的凹陷。

【技术特征摘要】
1.一种IGZO薄膜晶体管，其特征在于，包括衬底(1)、栅电极层(2)、栅极绝缘层(3)、IGZO有源层(4)、保护层(5)以及源极(6a)和漏极(6b)，所述栅电极层(2)设于所述衬底(1)上，所述栅极绝缘层(3)覆盖在所述栅电极层(2)上，所述IGZO有源层(4)和所述保护层(5)自下而上依次层叠在所述栅极绝缘层(3)上，所述源极(6a)和所述漏极(6b)间隔地位于所述保护层(5)的上表面上相对的两侧，且分别穿过所述保护层(5)后连接所述IGZO有源层(4)；所述源极(6a)和所述漏极(6b)之间形成沟道(T)，所述保护层(5)顶部形成与所述沟道(T)连通且正对的凹陷。2.根据权利要求1所述的IGZO薄膜晶体管，其特征在于，所述保护层(5)为复合膜层，包括相互贴合的下保护层(5a)和上保护层(5b)，所述下保护层(5a)覆盖在所述IGZO有源层(4)上，所述凹陷为所述上保护层(5b)上形成的通孔，所述源极(6a)和所述漏极(6b)分别覆盖于所述上保护层(5b)上的所述通孔的两侧。3.根据权利要求2所述的IGZO薄膜晶体管，其特征在于，所述下保护层(5a)为SiOx薄膜，所述上保护层(5b)为SiNx薄膜。4.根据权利要求3所述的IGZO薄膜晶体管，其特征在于，在所述保护层(5)制作前，所述IGZO有源层(4)在N2环境下退火处理；在所述沟道(T)形成后，所述IGZO有源层(4)正对所述沟道(T)的部分在O2环境中退火处理。5.根据权利要求4所述的IGZO薄膜晶体管，其特征在于，N2环境下的退火温...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹威，
申请(专利权)人：深圳市华星光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44