一种薄膜晶体管及其制备方法以及薄膜晶体管驱动背板技术

技术编号:18459915 阅读:36 留言:0更新日期:2018-07-18 13:09
一种薄膜晶体管及其制备方法以及薄膜晶体管驱动背板,该种薄膜晶体管的制备工艺在使用自对准曝光方法制备刻蚀阻挡层的基础上,采用溶液级法代替plasma处理法制备导电薄膜,避免了plasma处理后带来的沟道短路或导电性能下降的问题,本发明专利技术的制备工艺简单,所制备的薄膜晶体管稳定性好、寄生电容低、导电性能稳定,可实现薄膜晶体管驱动背板高规格、高精细化、低成本制作。

Thin film transistor and preparation method thereof and thin film transistor driving backplane

A thin film transistor and its preparation method and thin film transistor driving backboard. The preparation process of this kind of thin film transistor is based on the preparation of an etching barrier by the self aligned exposure method, using the solution grade method instead of the plasma process to prepare the conductive film, avoiding the channel short circuit or electrical conductivity caused by the plasma. The preparation process of the invention is simple, the prepared thin film transistor is stable, the parasitic capacitance is low, and the conductive performance is stable, and the thin film transistor driving backboard can be made with high specification, high precision and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜晶体管及其制备方法以及薄膜晶体管驱动背板
本专利技术涉及半导体
,尤其涉及一种抑制寄生电容产生的金属氧化物薄膜晶体管及其制备方法以及薄膜晶体管驱动背板。
技术介绍
薄膜晶体管(TFT,ThinFilmTransistor)是一种电学开关薄膜器件,主要应用于控制和驱动液晶显示器(LCD,LiquidCrystalDisplay)、有机发光二极管(OLED,OrganicLight-EmittingDiode)显示器的子像素,是平板显示领域中最重要的电子器件之一。底栅型薄膜晶体管膜层由下至上主要包括:栅极、栅极绝缘层、有源层、刻蚀阻挡层、源漏电极,以及后续的钝化层、引线等等。源漏电极和栅极的覆盖面如果在垂直方向上存在交集或者重叠,就容易产生寄生电容,影响薄膜晶体管所构成的驱动阵列的RC充电时间,进而影响提高驱动背板刷新频率。因此,抑制寄生电容产生的手段一般是避免栅极和源漏电极的重叠。中国专利CN103094205B公开了一种处理方式,如专利说明书图5~图7所示,在制备完刻蚀阻挡层06之后,涂覆一层正性光刻胶10,通过栅极自对准的方式,从下至上进行紫外线照射,只有在垂直方向上和栅极03重叠的光刻胶得以保留,接下来对没有光刻胶覆盖的刻蚀阻挡层进行刻蚀,如此一来,刻蚀阻挡层06在垂直方向上的图形完全和栅极03重叠。接下来,对有源层05进行等离子体(plasma)处理,被刻蚀阻挡层遮挡的部分保持原样,暴露出来的部分转化成高导薄膜,之后继续制备钝化层和引出电极。高导薄膜理论上与栅极没有垂直方向上的图形重叠,因此可以有效的抑制寄生电容产生。目前,金属氧化物薄膜晶体管驱动背板主要使用的结构为刻蚀阻挡层结构和背沟道刻蚀结构。使用等离子体掺杂提高金属氧化物导电率的方式通常分为两种机制:1.通过离子掺杂,在氧化物中引入施主缺陷,提高薄膜的载流子浓度,进而降低电阻率。这种方法,由于掺杂的离子多为H、F等较轻的元素,容易在氧化物沟道中扩散。容易导致沟道短路;2.中国专利CN103094205B等的通过等离子体轰击效益,引入更多的氧空位,而氧空位作为施主缺陷,提供更多的载流子,但是所形成的氧空位有可能在加热或是光照等外部条件下,发生自修复,进而电导性下降,失去作为源漏电极的作用,同时等离子体的轰击也可能会导致短沟道器件性能劣化,无法实现高规格显示背板。综上,针对金属氧化物薄膜晶体管器件,急需一种新的降低寄生电容的器件结构和制备方法。因此,针对现有技术不足,提供了一种工艺简单、稳定性高、寄生电容低、导电性能稳定的薄膜晶体管及其制备方法,本专利技术同时提供一种高稳定性薄膜晶体管驱动背板。
技术实现思路
本专利技术目的之一是提供了一种抑制寄生电容产生的金属氧化物薄膜晶体管的制备方法,该制备方法具有制造工艺简单、所制备的薄膜晶体管具有稳定性高及寄生电容低的特点。本专利技术的上述目的通过如下技术手段实现。一种薄膜晶体管的制备方法,依次包括如下步骤:a.在衬底上沉积并图形化金属导电层作为栅极金属层;b.在所述栅极金属层上沉积第一绝缘薄膜作为栅极绝缘层;c.在所述栅极绝缘层上沉积金属氧化物薄膜作为有源层;d.在在所述有源层上沉积第二绝缘薄膜;e.使用自对准曝光方法图形化所述第二绝缘薄膜作为刻蚀阻挡层;具体是:在所述第二绝缘薄膜上覆盖与所述栅极金属层形状一致的正性光刻胶;使用栅极金属层作为自对准光刻掩模板;将紫外光由衬底一侧入射,对所述正性光刻胶进行曝光;经显影后,得到与栅极金属层形状一致的正性光刻胶;利用正性光刻胶作为掩膜,使用刻蚀的方法图形化第二绝缘薄膜作为刻蚀阻挡层;f.采用溶液级法在有源层表面制备导电薄膜,之后去除光刻胶;g.将有源层和导电薄膜同时图形化,形成有源层区域和导电增强层区域;h.在刻蚀阻挡层上沉积第三绝缘薄膜,并图形化形成保护层,保护层留有用于源漏电极信号连接的接触区域;i.在保护层上制备并图形化金属薄膜层,作为源漏电极的连接导线,完成薄膜晶体管的制备。优选的,上述步骤f中的溶液级法为旋涂法、刮涂法、喷涂法或者喷墨打印法中的一种或两种以上的任意组合;所述步骤f中制备的导电薄膜的材料为银纳米线、碳纳米管、金纳米颗粒或者ZnAlO、InZnO、ZnSnO或者GaZnO中的至少一种。优选的,上述步骤g具体是使用黄光将有源层和导电薄膜同时图形化,形成有源层区域和导电增强层区域。优选的,上述的薄膜晶体管的制备方法,导电薄膜的电阻率小于0.1Ω·cm;导电薄膜的厚度为5~500nm。优选的,步骤d在有源层上沉积第二绝缘薄膜后,还包括对第二绝缘膜疏水性处理得到具有疏水性层的第二绝缘膜,使得第二绝缘膜具备疏水性后再进入步骤e。优选的,上述的薄膜晶体管的制备方法,对第二绝缘膜疏水性处理具体是使用旋涂方法,在第二绝缘膜上旋涂F系聚合物Cytop得到疏水性层,疏水性层的厚度为5-20nm。优选的,F系聚合物Cytop为全氟化聚合物Cytop或者氟碳聚合物Cytop或者AF环化氟碳聚合物Cytop中的至少一种。优选的,上述步骤f中制备导电薄膜具体使用银纳米溶液进行,银纳米溶液为采用1wt%的AgNWs原溶液作为溶质,IPA溶液作为溶剂;其中AgNWs的直径为50~60um,长度为10~20um;喷涂工艺采用喷头频率45kHz、雾化粒径35um、喷头与基板距离6cm,进行喷涂法制备;喷涂完成后将AgNWs薄膜置于快速退火炉进行退火,其中退火条件为:在O2环境下,于150℃保温10min。优选的,上述薄膜晶体管的制备方法中,所述刻蚀阻挡层的厚度为50~2000nm;所述刻蚀阻挡层为二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化镱、聚酰亚胺、光刻胶、苯丙环丁烯或聚甲基丙烯酸甲酯构成的单层薄膜,或是由以上绝缘材料构成的多层薄膜。优选的,上述步骤a中在沉积所述栅极金属层之前,可预先沉积一层缓冲层。进一步的,上述缓冲层为二氧化硅或氮化硅。进一步的,上述步骤a中的衬底为透明的刚性或者柔性的衬底;所述在衬底上沉积并图形化的金属导电层所使用的金属为铝、铜、钼、钛、银、金、钽、钨、铬单质或铝合金中的一种或两种以上的任意组合;所述金属导电层为单层铝薄膜、铜薄膜、钼薄膜、钛薄膜、银薄膜、金薄膜、钽薄膜、钨薄膜、铬薄膜或铝合金薄膜,或者是由以上单层金属薄膜构成的两层以上的薄膜;所述金属导电层厚度为100~2000nm;所述金属层导电层作为电信号导线,薄膜晶体管栅极以及像素电路储存电容下电极的载体层。进一步的,上述步骤b中的栅极绝缘层的厚度为50~500nm;所述栅极绝缘层为二氧化硅、氮化硅、氧化铝、五氧化二钽或氧化镱单层绝缘薄膜或由两种以上所述单层绝缘薄膜构成的多层绝缘薄膜;所述步骤c中的有源层厚度为20~200nm;构成所述有源层的半导体材料是金属氧化物(In2O3)x(MO)y(ZnO)z,其中0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1,且x+y+z=1,M为镓、锡、硅、铝、镁、钽、铪、镱、镍、锆或镧系稀土元素中的一种或两种以上的任意组合;所述步骤d中的刻蚀阻挡层厚度为50~2000nm;所述刻蚀阻挡层是二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化镱、聚酰亚胺、光刻胶、苯丙环丁烯或聚甲基丙烯酸甲酯构成的单层薄膜,或是由以上绝缘材料构成的多层薄膜;所述步骤f中的导电薄膜厚度为5~500nm;所述步骤h中本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,依次包括如下步骤:a.在衬底上沉积并图形化金属导电层作为栅极金属层;b.在所述栅极金属层上沉积第一绝缘薄膜作为栅极绝缘层;c.在所述栅极绝缘层上沉积金属氧化物薄膜作为有源层;d.在所述有源层上沉积第二绝缘薄膜;e.使用自对准曝光方法图形化所述第二绝缘薄膜作为刻蚀阻挡层;具体是:在所述第二绝缘薄膜上覆盖正性光刻胶;使用栅极金属层作为自对准光刻掩模板;将紫外光由衬底一侧入射,对所述正性光刻胶进行曝光;经显影后,得到与栅极金属层形状一致的正性光刻胶;利用正性光刻胶作为掩膜,使用刻蚀的方法图形化第二绝缘薄膜作为刻蚀阻挡层;f.采用溶液级法在有源层表面制备导电薄膜,之后去除光刻胶;g.将有源层和导电薄膜同时图形化,形成有源层区域和导电增强层区域;h.在刻蚀阻挡层上沉积第三绝缘薄膜,并图形化形成保护层,保护层留有用于源漏电极信号连接的接触区域;i.在保护层上制备并图形化金属薄膜层,作为源漏电极的连接导线,完成薄膜晶体管的制备。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,依次包括如下步骤:a.在衬底上沉积并图形化金属导电层作为栅极金属层;b.在所述栅极金属层上沉积第一绝缘薄膜作为栅极绝缘层;c.在所述栅极绝缘层上沉积金属氧化物薄膜作为有源层;d.在所述有源层上沉积第二绝缘薄膜;e.使用自对准曝光方法图形化所述第二绝缘薄膜作为刻蚀阻挡层;具体是:在所述第二绝缘薄膜上覆盖正性光刻胶;使用栅极金属层作为自对准光刻掩模板;将紫外光由衬底一侧入射,对所述正性光刻胶进行曝光;经显影后,得到与栅极金属层形状一致的正性光刻胶;利用正性光刻胶作为掩膜,使用刻蚀的方法图形化第二绝缘薄膜作为刻蚀阻挡层;f.采用溶液级法在有源层表面制备导电薄膜,之后去除光刻胶;g.将有源层和导电薄膜同时图形化,形成有源层区域和导电增强层区域;h.在刻蚀阻挡层上沉积第三绝缘薄膜,并图形化形成保护层,保护层留有用于源漏电极信号连接的接触区域;i.在保护层上制备并图形化金属薄膜层,作为源漏电极的连接导线,完成薄膜晶体管的制备。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制备方法,其特征在于:所述步骤f中的溶液级法为旋涂法、刮涂法、喷涂法或者喷墨打印法中的一种或两种以上的任意组合;所述步骤f中制备的导电薄膜的材料为银纳米线、碳纳米管、金纳米颗粒或者ZnAlO、InZnO、ZnSnO或者GaZnO中的至少一种。3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管的制备方法,其特征在于:所述步骤g具体是使用黄光工艺将有源层和导电薄膜同时图形化,形成有源层区域和导电增强层区域。...

【专利技术属性】
技术研发人员:李民徐苗张伟周雷庞佳为王磊邹建华陶洪彭俊彪
申请(专利权)人:广州新视界光电科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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