制备双栅氧化物半导体薄膜晶体管的方法技术

本申请公开了一种制备双栅氧化物半导体薄膜晶体管的方法，包括在衬底上依次形成底栅电极、底栅介质层、有源层、顶栅介质层、顶栅电极、钝化层以及电极导电层，其中所述有源层的材料是透明的氧化物半导体材料；其中，形成所述顶栅电极的操作包括在所述顶栅介质层上形成光刻胶层，从顶栅介质层向衬底的方向曝光,其中与所述底栅电极对应的光刻胶层的厚度小于其他位置的光刻胶层厚度；基于光刻胶层厚度的差异通过曝光去除与所述底栅电极对应的光刻胶层并裸露出部分顶栅介质层，但在其他位置的顶栅介质层上仍留有光刻胶层；在所述顶栅介质层裸露出来的部分上形成与所述底栅电极的位置对应的顶栅电极。

【技术实现步骤摘要】
制备双栅氧化物半导体薄膜晶体管的方法
本申请涉及一种薄膜晶体管的制备方法，特别是关于一种双栅氧化物半导体薄膜晶体管的制备方法。
技术介绍
显示技术和产业是当今信息技术和产业的最具发展潜力的领域之一。显示技术的核心是薄膜晶体管(TFT)技术，任何有源矩阵寻址方式的平板显示如液晶显示(LiquidCrystalDisplay，LCD)、有机发光二极管显示(OrganicLight-EmittingDiode，OLED)都依赖于TFT的控制和驱动。近年来，人们对各类高性能便携式产品、以及大尺寸高清显示产品的需求越来越大，进而使得平板显示对TFT的要求也越来越高。当前主流的非晶硅(a-Si)TFT技术受限于其较低的载流子迁移率，已经不能满足下一代平板显示的要求。在这样的背景下，亟需不断发展新一代的TFT技术。目前被认为可以满足下一代平板显示的TFT技术主要是基于低温多晶硅(Lowtemperaturepoly-Si,LTPS)TFT的显示技术和以铟镓锌氧(InGaZnO,IGZO)TFT为代表的氧化物半导体TFT显示技术。但是，主流的LTPSTFT技术存在着大面积均匀性较差的问题，所以其当前的应用主要面向中小尺寸的OLED和LCD屏。另外，LTPSTFT技术工艺步骤复杂，制作成本高，这些都大大制约了LTPSTFT的进一步发展与应用。自从2004年氧化铟镓锌(IGZO)薄膜晶体管(TFT)问世以来，关于以其为代表的氧化物半导体TFT，特别是金属氧化物TFT的研究便受到了广泛关注并取得了巨大进展。以a-IGZOTFT为代表的金属氧化物薄膜晶体管具有载流子迁移率高、稳定性好和大面积均匀性好等优点，并且其工艺温度低，可适用于柔性显示技术，此外，氧化物半导体的禁带宽度大(～3eV)，拥有高可见光透过率，使其适用于未来的全透明显示技术。目前，氧化物半导体TFT制备中最常采用的两种器件结构分别为背沟道刻蚀型(BCE)结构和刻蚀阻挡层型(ESL)结构。前者与生产用a-SiTFT的结构相同，具有器件结构简单，加工成本低的优点。可是，一般而言，金属氧化物对酸/碱溶液非常敏感，并且其金属-氧化物化学键在等离子体的轰击下很容易断裂，所以在源漏电极图形化过程中，无论是采用酸/碱溶液湿法腐蚀的方法，还是采用等离子体干法刻蚀的方法，或多或少都会对沟道背面造成损伤，这都会严重地影响器件的基本电学性能和稳定性。ESL结构在刻蚀源漏电极之前先生长一层刻蚀阻挡层将沟道保护起来，这种结构的金属氧化物TFT较BCE结构通常具有更加稳定的性能。可是，其需要一块额外的光刻版定义刻蚀阻挡层，使得生产成本增加，而且这种结构的寄生电容大，较大的寄生电容会增大RC延迟时间，影响开关速度。另外，这种结构也不利于器件尺寸小型化。所以说，在有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)应用中，目前BCE结构和ESL结构都不能很好的满足要求。此外，显示面板发展的趋势是全集成，即将外围栅/源驱动电路集成到显示面板上，最终形成板上系统(SOP)。实现这一目标的前提是利用TFT设计制备高性能的逻辑电路，目前在集成电路应用中，金属氧化物TFT还面临着器件电流驱动能力不够大和稳定性不够好等问题。
技术实现思路
本申请提供了一种制备双栅氧化物半导体薄膜晶体管的方法，包括在衬底上依次形成底栅电极、底栅介质层、有源层、顶栅介质层、顶栅电极、钝化层以及电极导电层，其中所述有源层的材料是透明的氧化物半导体材料；其中，形成所述顶栅电极的操作包括在所述顶栅介质层上形成光刻胶层，从顶栅介质层向衬底的方向曝光,其中与所述底栅电极对应的光刻胶层的厚度小于其他位置的光刻胶层厚度；基于光刻胶层厚度的差异通过曝光去除与所述底栅电极对应的光刻胶层并裸露出部分顶栅介质层，但在其他位置的顶栅介质层上仍留有光刻胶层；在所述顶栅介质层裸露出来的部分上形成与所述底栅电极的位置对应的顶栅电极。特别的，所述底栅电极包括反光材料，所述底栅电极对曝光光线的反射使得与所述底栅电极对应的光刻胶层经历再次曝光。特别的，所述光刻胶层是正性光刻胶，与所述底栅电极对应的光刻胶层厚度为3000至其余位置的光刻胶层厚度为曝光能量范围在1.3W/cm2至3.5W/cm2。特别的，所述光刻胶层是正性光刻胶，与所述底栅电极对应的光刻胶层厚度为1μm至1.2μm，其他位置的光刻胶层厚度为1.2μm至1.4μm，进行曝光的光源波长为370nm至450nm；曝光能量范围在4W/cm2至10W/cm2。特别的，所述底栅电极的材料包括钼、铜、铝、钛、铬、导电金属氧化物或其他反光的导电材料中的一种或多种的组合。特别的，所述有源层包括氧化锌、氧化铟或其他透明金属氧化物半导体材料、或氧化铟镓锌、氧化铟锌、氧化锌锡，氧化铪铟锌、氧化铟锡或其他透明多元金属氧化物半导体材料，并且所述有源层的厚度是5nm至200nm。特别的，所述方法还包括在所述底栅介质层上形成所述有源层后对所述有源层图形化形成有源区；形成所述顶栅介质层包括在所述有源区以及所述底栅介质层上形成所述顶栅介质层。特别的，所述方法还包括在所述底栅介质层上形成所述有源层后，在所述有源层上形成第一顶栅介质层，对所述有源层和所述第一顶栅介质层图形化以形成有源区，在经图形化的第一顶栅介质层和所述底栅介质层上形成第二顶栅介质层，所述第二顶栅介质层覆盖所述有源区和所述第一顶栅介质层的侧表面；其中所述顶栅介质层包括所述第一顶栅介质层和所述第二顶栅介质层。特别的，所述第一顶栅介质层的厚度为100nm，并且所述第二顶栅介质层的厚度为100nm。特别的，所述的方法还包括在所述有源区和所述顶栅电极上形成掺杂材料层，并通过在氧气氛中的退火操作对所述有源层进行掺杂，其中掺杂材料层包括铝、钛、硼中的一种或多种。以下将参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述。附图说明被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。图1所示为根据本申请一个实施例的制备双栅氧化物半导体薄膜晶体管的工艺流程示意图；图2所示为与图1所示工艺流程相应制备双栅氧化物半导体薄膜晶体管的方法流程图；图3所示为根据本申请另一个实施例的制备双栅氧化物半导体薄膜晶体管的工艺流程示意图；图4所示为与图3所示工艺流程相应制备双栅氧化物半导体薄膜晶体管的方法流程图；图5所示为根据本申请又一个实施例的制备双栅氧化物半导体薄膜晶体管的工艺流程示意图；以及图6所示为与图5所示工艺流程相应制备双栅氧化物半导体薄膜晶体管的方法流程图。具体实施方式以下将参照附图来详细描述本申请的各示例性实施例。应注意的是，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备双栅氧化物半导体薄膜晶体管的方法，包括在衬底上依次形成底栅电极、底栅介质层、有源层、顶栅介质层、顶栅电极、钝化层以及电极导电层，其中所述有源层的材料是透明的氧化物半导体材料；其中，形成所述顶栅电极的操作包括在所述顶栅介质层上形成光刻胶层，从顶栅介质层向衬底的方向曝光,其中与所述底栅电极对应的光刻胶层的厚度小于其他位置的光刻胶层厚度；基于光刻胶层厚度的差异通过曝光去除与所述底栅电极对应的光刻胶层并裸露出部分顶栅介质层，但在其他位置的顶栅介质层上仍留有光刻胶层；在所述顶栅介质层裸露出来的部分上形成与所述底栅电极的位置对应的顶栅电极。

【技术特征摘要】
1.一种制备双栅氧化物半导体薄膜晶体管的方法，包括在衬底上依次形成底栅电极、底栅介质层、有源层、顶栅介质层、顶栅电极、钝化层以及电极导电层，其中所述有源层的材料是透明的氧化物半导体材料；其中，形成所述顶栅电极的操作包括在所述顶栅介质层上形成光刻胶层，从顶栅介质层向衬底的方向曝光,其中与所述底栅电极对应的光刻胶层的厚度小于其他位置的光刻胶层厚度；基于光刻胶层厚度的差异通过曝光去除与所述底栅电极对应的光刻胶层并裸露出部分顶栅介质层，但在其他位置的顶栅介质层上仍留有光刻胶层；在所述顶栅介质层裸露出来的部分上形成与所述底栅电极的位置对应的顶栅电极。2.如权利要求1所述的方法，其中所述底栅电极包括反光材料，所述底栅电极对曝光光线的反射使得与所述底栅电极对应的光刻胶层经历再次曝光。3.如权利要求1所述的方法，其中所述光刻胶层是正性光刻胶，与所述底栅电极对应的光刻胶层厚度为3000至其余位置的光刻胶层厚度为曝光能量范围在1.3W/cm2至3.5W/cm2。4.如权利要求2所述的方法，其中所述光刻胶层是正性光刻胶，与所述底栅电极对应的光刻胶层厚度为1μm至1.2μm，其他位置的光刻胶层厚度为1.2μm至1.4μm，进行曝光的光源波长为370nm至450nm；曝光能量范围在4W/cm2至10W/cm2。5.如权利要求2所述的方法，其中所述底栅电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张盛东，周晓梁，卢红娟，梁婷，张晓东，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44