底栅自对准薄膜晶体管及其制备方法技术

本公开提供一种底栅自对准薄膜晶体管，包括：第一介质层；栅极，栅极设置在第一介质层之上；栅极绝缘层，栅极绝缘层设置在栅极之上；有源层，有源层设置在栅极绝缘层之上，有源层包括：源区层；漏区层；沟道层，沟道层设置在源区层与漏区层之间；第二介质层，第二介质层设置在沟道层之上；源极，源极设置在第二介质层之上；漏极，漏极设置在第二介质层之上，其中，源区层与源极连接，漏区层与漏极连接，源极、漏极与栅极在第一介质层上的投影不相交。本公开还提供一种底栅自对准薄膜晶体管的制备方法。提供一种底栅自对准薄膜晶体管的制备方法。提供一种底栅自对准薄膜晶体管的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
底栅自对准薄膜晶体管及其制备方法


[0001]本公开涉及一种底栅自对准薄膜晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]薄膜晶体管在开关和驱动液晶显示器、有机发光二极管和微发光二极管显示器的子像素领域具有重要的用途，是平板显示领域内最重要的电子器件之一。
[0003]顶栅型薄膜晶体管需要不断调整栅介质在金属氧化物半导体或碳纳米管上的沉积条件来控制与改善其表面上的界面态密度，提升可靠与稳定性，工艺重复性，而采用底栅方式则避免了上述不足，改进了薄膜与界面的质量。
[0004]现有底栅薄膜晶体管的源漏电极和栅极的覆盖面在垂直方向上存在交集或交叠，因而产生较大的寄生电容(亦是栅重叠电容Cgs、Cgd)，则会限制RC充电时间，进一步阻碍驱动背板响应速度和刷新频率的提升，这会大大降低背板性能，影响用户体验。并且，现有底栅薄膜晶体管制程所需的掩膜版的数量也较多，生产复杂性较高，成本难以控制。
[0005]因此，在开发柔性基材薄膜晶体管的制程时，需要保证其具有寄生电容低的特点，才能实现快响应速度和高刷新频率的显示，且不能增加器件制程的复杂度，不能影响器件可靠与稳定性。
[0006]本专利技术针对现有技术不足，提出一种制程简便、寄生电容低的柔性基材底栅自对准薄膜晶体管。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种底栅自对准薄膜晶体管及其制备方法。本公开制备工艺简单，所制备的底栅自对准薄膜晶体管稳定性好、寄生电容低、导电性能稳定，并且减少了制程所需的掩膜版的数量，节省了制作成本。
[0008]根据本公开的一个方面，本公开提供了一种1.一种底栅自对准薄膜晶体管，包括：
[0009]第一介质层；
[0010]栅极，栅极设置在第一介质层之上；
[0011]栅极绝缘层，栅极绝缘层设置在栅极之上；
[0012]有源层，有源层设置在栅极绝缘层之上，有源层包括：
[0013]源区层；
[0014]漏区层；
[0015]沟道层，沟道层设置在源区层与漏区层之间；
[0016]第二介质层，第二介质层设置在沟道层之上；
[0017]源极，源极设置在第二介质层之上；
[0018]漏极，漏极设置在第二介质层之上，
[0019]其中，源区层与源极连接，漏区层与漏极连接，源极、漏极与栅极在第一介质层上的投影不相交。
[0020]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，第一介质层包括：
[0021]衬底层；
[0022]柔性基材层，柔性基材层设置在衬底层之上；
[0023]缓冲层，缓冲层设置在柔性基材层之上。
[0024]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，衬底层为硬质基底，并且衬底层的厚度为500
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900μm。
[0025]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，柔性基材层为耐高温塑料，并且柔性基材层的厚度为4
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20μm。
[0026]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，缓冲层为氧化硅层或者氮化硅层形成的单层结构，或者为氧化硅层和氮化硅层形成的叠层结构，并且缓冲层的厚度为100
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400nm。
[0027]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，栅极、源极、漏极均依次通过沉积、图案化及湿法刻蚀工艺进行图案化制备，或者均依次通过图案化、沉积及剥离工艺进行图案化制备。
[0028]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，栅极为单层金属薄膜或者多层金属薄膜，并且栅极、源极、漏极的厚度均为100
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2000nm。
[0029]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，栅极绝缘层为氧化硅层、氮化硅层、氧化铝层、氧化铪层或者氧化钇层形成的单层结构，或者为氧化硅层、氮化硅层、氧化铝层、氧化铪层、氧化钇层两种以上形成的多层结构，并且栅极的厚度为100
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2000nm。
[0030]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，有源层包括金属氧化物半导体材料、无定形硅、多晶硅、二维半导体或者碳纳米管，并且有源层的厚度为0.1
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200nm。
[0031]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，源极层的至少部分和漏极层的至少部分与沟道层在同一平面内或者同一近似平面内。
[0032]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，第二介质层包括光敏物质层，光敏物质层作为刻蚀阻挡层。
[0033]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，在沟道层之上沉积光敏物质层，通过绿光反向曝光自对准图案化光敏物质层作为刻蚀阻挡层，其中，光敏物质层由正性光刻胶组成。
[0034]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，第二介质层包括：
[0035]光敏物质层；
[0036]刻蚀阻挡层，刻蚀阻挡层设置于光敏物质层之上。
[0037]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，在沟道层之上依次沉积与绿光反向曝光自对准图案化光敏物质层，沉积刻蚀阻挡层，剥离刻蚀阻挡层，其中，光敏物质层由负性光刻胶组成。
[0038]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，光敏物质层与栅极在第一介质层上的投影不相交但是投影的轮廓重合。
[0039]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，第二介质层包括：
[0040]刻蚀阻挡层；
[0041]光敏物质层，光敏物质层设置于刻蚀阻挡层之上。
[0042]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，在沟道层之上依次沉积刻蚀阻挡层，沉积与绿光反向曝光自对准图案化光敏物质层，刻蚀刻蚀阻挡层，其中，光敏物质层由正性光刻胶组成。
[0043]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，光敏物质层与栅极在第一介质层上的投影相交并且投影的轮廓重合。
[0044]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，刻蚀阻挡层为光敏材料层、氧化硅层或者氮化硅层形成的单层结构，或者为光敏材料层、氧化硅层、氮化硅层两种以上形成的多层结构。
[0045]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，绿光从第一介质层远离光敏物质层的一侧向光敏物质层方向照射以实现反向曝光。
[0046]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，栅极作为底栅自对准掩膜版。
[0047]根据本公开至少一个实施方式的底栅自对准薄膜晶体管，薄膜晶体管为N型场效应晶体管，N型场效应晶体管的N型欧姆接触层为功函数小于4.5电子伏特的金属或者合金；或者，薄膜晶体管为P型场效应晶体管，P型场效应晶体管的P型欧姆接触层为为功函数大于4.5电子伏特的金属或者合金。
[0048]根据本公开的另一方面，本公开提供了一种底栅自对准本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种底栅自对准薄膜晶体管，其特征在于，包括：第一介质层；栅极，所述栅极设置在所述第一介质层之上；栅极绝缘层，所述栅极绝缘层设置在所述栅极之上；有源层，所述有源层设置在所述栅极绝缘层之上，所述有源层包括：源区层；漏区层；沟道层，所述沟道层设置在所述源区层与所述漏区层之间；第二介质层，所述第二介质层设置在所述沟道层之上；源极，所述源极设置在所述第二介质层之上；漏极，所述漏极设置在所述第二介质层之上，其中，所述源区层与所述源极连接，所述漏区层与所述漏极连接，所述源极、漏极与所述栅极在所述第一介质层上的投影不相交。2.如权利要求1所述的底栅自对准薄膜晶体管，其特征在于，所述第一介质层包括：衬底层；柔性基材层，所述柔性基材层设置在所述衬底层之上；缓冲层，所述缓冲层设置在所述柔性基材层之上，可选地，所述衬底层为硬质基底，并且所述衬底层的厚度为500
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900μm，可选地，所述柔性基材层为耐高温塑料，并且所述柔性基材层的厚度为4
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20μm，可选地，所述缓冲层为氧化硅层或者氮化硅层形成的单层结构，或者为氧化硅层和氮化硅层形成的叠层结构，并且所述缓冲层的厚度为100
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400nm，可选地，所述栅极、源极、漏极均依次通过沉积、图案化及湿法刻蚀工艺进行图案化制备，或者均依次通过图案化、沉积及剥离工艺进行图案化制备。3.如权利要求1至2中任一项所述的底栅自对准薄膜晶体管，其特征在于，所述栅极为单层金属薄膜或者多层金属薄膜，并且所述栅极、源极、漏极的厚度均为100
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2000nm，可选地，所述栅极绝缘层为氧化硅层、氮化硅层、氧化铝层、氧化铪层或者氧化钇层形成的单层结构，或者为氧化硅层、氮化硅层、氧化铝层、氧化铪层、氧化钇层两种以上形成的多层结构，并且所述栅极的厚度为100
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2000nm，可选地，所述有源层包括金属氧化物半导体材料、无定形硅、多晶硅、二维半导体或者碳纳米管，并且所述有源层的厚度为0.1
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200nm，可选地，所述源极层的至少部分和所述漏极层的至少部分与所述沟道层在同一平面内或者同一近似平面内，可选地，所述第二介质层包括光敏物质层，所述光敏物质层作为刻蚀阻挡层。4.如权利要求1至3中任一项所述的底栅自对准薄膜晶体管，其特征在于，在所述沟道层之上沉积所述光敏物质层，通过绿光反向曝光自对准图案化所述光敏物质层作为刻蚀阻挡层，其中，所述光敏物质层由正性光刻胶组成，可选地，所述第二介质层包括：光敏物质层；刻蚀阻挡层，所述刻蚀阻挡层设置于所述光敏物质层之上，
可选地，在所述沟道层之上依次沉积与绿光反向曝光自对准图案化所述光敏物质层，沉积所述刻蚀阻挡层，剥离所述刻蚀阻挡层，其中，所述光敏物质层由负性光刻胶组成，可选地，所述光敏物质层与所述栅极在所述第一介质层上的投影不相交但是投影的轮廓重合。5.如权利要求1至4中任一项所述的底栅自对准薄膜晶体管，其特征在于，所述第二介质层包括：刻蚀阻挡层...

【专利技术属性】
技术研发人员：何可，康佳昊，
申请(专利权)人：北京元芯碳基集成电路研究院北京华碳元芯电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：