包含遮光层的薄膜晶体管及其制备方法技术

本申请公开了一种薄膜晶体管，包括衬底；形成在所述衬底上的经图形化的遮光层，其中所述遮光层采用绝缘非金属遮光材料；形成在所述遮光层以上的有源层，所述有源层包括所述晶体管的沟道、源区和漏区；形成在所述有源层上的栅介质层和形成在所述栅介质层上的栅电极；以及形成在所述有源层和所述栅电极上的钝化层。本申请还提供了制备这种薄膜晶体管的方法。

Thin film transistors containing shading layer and their preparation methods

The invention discloses a thin film transistor includes a substrate; a light shielding layer formed by patterning on the substrate, wherein the light shielding layer adopts insulated non-metallic shading material; formed in the light shielding layer above the active layer, the active layer of the transistor includes a channel, a source region and the drain region; a gate dielectric layer is formed on the active layer and a gate electrode formed on the gate dielectric layer; and a passivation layer formed on the active layer and the gate electrode. This application also provides a method for preparing such a thin film transistor.

【技术实现步骤摘要】
包含遮光层的薄膜晶体管及其制备方法
本申请涉及薄膜晶体管制备技术，特别是涉及一种包含遮光层的薄膜晶体管及其制备方法。
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，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。随着显示器分辨率、帧频的不断提高，甚至采用TFT实现外围驱动，对TFT的驱动能力要求越来越高，高迁移率氧化物TFT的研究越来越多的受到关注。另一方面，当TFT用于有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)等新型显示时，对其在栅极应力下的长期稳定性要求更高，此时制备高稳定性的器件尤为重要。从器件结构而言，目前TFT通常采用底栅和顶栅两种结构。对底栅结构而言，栅极与源/漏之间的交叠将引入较大的寄生电容，从而限制其在快速电路中的应用。相对于底栅结构器件，顶栅自对准结构的薄膜晶体管，以其具有工艺简单、能有效减小寄生电容的影响、便于器件尺寸小型化等特点，让人们眼前一亮，受到了广泛关注。对于自对准顶栅结构器件而言，其存在的一个亟待解决的问题为：其受环境光的影响大，器件的基本电学特性在有环境光辐照下变化较大，同时，器件的可靠性及功耗也会受到环境光的影响。针对这个问题，当前采用的主要方法为，在衬底上方淀积一层金属作为遮光层，再在遮光层上方淀积一层栅介质层作为金属隔离层，此金属隔离层为绝缘介质用于将遮光层与有源层隔开。这样的方法虽然在一定程度上解决了环境光对器件的影响，但也由于金属遮光层具有导电特性，需将其接一个固定电位。如果不接固定电位，则增加浮空节点，引入电容耦合，造成电路不稳定；如果增加该固定电位，则会增加电路的复杂程度和功耗。
技术实现思路
本申请提供了一种薄膜晶体管，包括衬底；形成在所述衬底上的经图形化的遮光层，其中所述遮光层采用绝缘非金属遮光材料；形成在所述遮光层以上的有源层，所述有源层包括所述晶体管的沟道、源区和漏区；形成在所述有源层上的栅介质层和形成在所述栅介质层上的栅电极；以及形成在所述有源层和所述栅电极上的钝化层。特别的，该薄膜晶体管还包括形成在所述遮光层和所述有源层之间的绝缘的隔离层。特别的，所述绝缘非金属材料包括非氢化非晶硅、有色一元/复合金属氧化物和/或黑色有机材料。特别的，所述非氢化非晶硅材料的厚度为50nm～200nm，所述有色一元/复合金属氧化物材料的厚度为50nm～200nm，所述黑色有机材料的厚度为0.5～3μm。特别的，所述隔离层包括氧化硅、氮化硅、氧化铝和/或聚酰亚胺。本申请还提供了一种薄膜晶体管，包括衬底；形成在所述衬底上的栅电极；形成在所述栅电极和所述衬底上的栅介质层；形成在所述栅介质层上的有源层，所述有源层包括所述晶体管的沟道、源区和漏区；形成在所述有源层上的源/漏接触电极；形成在所述源/漏接触电极和所述有源层上的钝化层；以及形成在所述钝化层上的经图形化的遮光层，其中所述遮光层采用绝缘非金属遮光材料。特别的，所述绝缘非金属遮光材料包括非氢化非晶硅、有色一元/复合金属氧化物和/或黑色有机材料。特别的，所述非氢化非晶硅材料的厚度为50nm～200nm，有色一元/复合金属氧化物材料的厚度为50nm～200nm，所述黑色有机材料的厚度为0.5～3μm。本申请还提供了一种制备薄膜晶体管的方法，包括在衬底上形成遮光层并对其进行图形化，其中所述遮光层采用绝缘非金属遮光材料；在所述遮光层以上形成有源层；在所述有源层上依次淀积栅介质层和栅电极；在所述栅电极两侧的所述有源层中形成源区和漏区；以及在所述有源层和所述栅电极上形成钝化层。特别的，该方法还包括在所述遮光层和所述有源层之间形成绝缘的隔离层。本申请还提供了一种制备薄膜晶体管的方法，包括在衬底上形成栅电极层并对其进行图形化以形成栅电极；在所述栅电极上形成栅介质层；在所述栅介质层上形成有源层；在所述有源层上形成源/漏接触电极；在所述源/漏接触电极和所述有源层上形成钝化层；以及在所述钝化层上形成遮光层并对其图形化，其中所述遮光层采用绝缘非金属遮光材料。本申请提出的采用绝缘非金属材料特别是非氢化非晶硅作为遮光层的方案，无论是针对顶栅器件还是底栅器件，既能有效隔离环境光，又不像金属遮光层那样需要引出至固定电位，这样一来减少了开孔进行引出的光刻步骤，相对于采用金属遮光层的工艺来说可以提高20％的效率。同时，针对顶栅器件来说，隔离层的引入也降低了后续工艺步骤中遮光层对器件带来的污染。这种方法与当下采用的金属隔离层结构相比制备工艺步骤简单，在不影响器件性能的前提下有效降低了环境光对薄膜晶体管的影响。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1a至图1k为根据本申请一个实施例的制备薄膜晶体管的工艺流程示意图；图2为根据本申请一个实施例的制备薄膜晶体管的方法的流程图。图3a至图3g为根据本申请另一实施例的制备薄膜晶体管的工艺流程示意图；图4为根据本申请另一实施例的制备薄膜晶体管的方法的流程图；以及图5为不同厚度的非氢化非晶硅透光率随波长的变化示意图。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，而不是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，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。从材料而言，薄膜晶体管可采用氧化物半导体、多晶硅或者其他材料作为有源层。采用氧化物半导体作为有源层的时候，氧化物半导体可以包括氧化锌基和氧化铟基材料，包括氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)、铝参杂氧化锌(AZO)、硼掺杂氧化锌(BZO)、镁掺杂氧化锌(MZO)、氧化铟镓锌(IGZO)、氧化镓锌(GZO)、氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnO2)、氧化亚锡(SnO)和氧化亚铜(Cu2O)等。本申请提供了一种薄膜晶体管以及制备该半导体薄膜晶体管的方法。下面结合附图和实施例对本专利技术申请进行详细的描述。图1a至图1k为根据本申请一个实施例的制备顶栅薄膜晶体管的工艺流程示意图。如图1k所示，该薄膜晶体管具有衬底102，形成在衬底102上的遮光层104，形成在遮光层104上的隔离层106，形成在隔离层106上的有源层108(包括源极区域1082和漏极区域1084)，顺序形成在有源层108上的栅介质层110和112(当然也可以是一层栅介质)和栅电极114，形成在有源层108和栅电极114上的钝化层120，以及接触电极开孔122、124本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，包括：衬底；形成在所述衬底上的经图形化的遮光层，其中所述遮光层采用绝缘非金属遮光材料；形成在所述遮光层以上的有源层，所述有源层包括所述晶体管的沟道、源区和漏区；形成在所述有源层上的栅介质层和形成在所述栅介质层上的栅电极；以及形成在所述有源层和所述栅电极上的钝化层。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管，包括：衬底；形成在所述衬底上的经图形化的遮光层，其中所述遮光层采用绝缘非金属遮光材料；形成在所述遮光层以上的有源层，所述有源层包括所述晶体管的沟道、源区和漏区；形成在所述有源层上的栅介质层和形成在所述栅介质层上的栅电极；以及形成在所述有源层和所述栅电极上的钝化层。2.如权利要求1所述的薄膜晶体管，还包括形成在所述遮光层和所述有源层之间的绝缘的隔离层。3.如权利要求1或2所述的薄膜晶体管，其中所述绝缘非金属材料包括非氢化非晶硅、有色一元/复合金属氧化物和/或黑色有机材料。4.如权利要求3所述的薄膜晶体管，其中，所述非氢化非晶硅材料的厚度为50nm～200nm，所述有色一元/复合金属氧化物材料的厚度为50nm～200nm，所述黑色有机材料的厚度为0.5～3μm。5.如权利要求2所述的薄膜晶体管，其中，所述隔离层包括氧化硅、氮化硅、氧化铝和/或聚酰亚胺。6.一种薄膜晶体管，包括：衬底；形成在所述衬底上的栅电极；形成在所述栅电极和所述衬底上的栅介质层；形成在所述栅介质层上的有源层，所述有源层包括所述晶体管的沟道、源区和漏区；形成在所述有源层上的源/漏接触电极；形成在所述源/漏接触电极和所述有源层上的钝化层；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：张盛东，梁婷，周晓梁，卢慧玲，张晓东，王刚，
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