薄膜场效应晶体管器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种薄膜场效应晶体管器件及其制备方法，该方法包括：对SOI衬底的绝缘薄膜层上面的单晶硅薄膜层进行光刻和刻蚀，以刻蚀后的单晶硅薄膜层作为沟道；在制备出单晶硅沟道的SOI衬底的上面制备栅极绝缘层；制备栅极，以及制备漏电极和源电极。采用SOI衬底上的单晶硅薄膜作为沟道材料，提高了薄膜场效应晶体管器件的均匀性和载流子迁移率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤指一种。
技术介绍
传统的薄膜场效应晶体管(Thin Film Transistor, TFT)开关器件一般是在玻璃衬底上沉积非晶硅薄膜作为沟道材料，或在后续工艺中继续采用准分子激光晶化(ELA)、金属诱导(MIC)或固相晶化(SPC)等工艺手段使其结晶制作沟道区。采用非晶硅薄膜作为沟道材料时，由于非晶硅的本征载流子的迁移率很低，一般小于Icm2W1iT1 (平方厘米/伏/秒)，不能够满足目前迅速发展的有机发光显示的要求。 因而目前也广泛采用多晶硅以及微晶硅等载流子迁移率相对较高的硅薄膜，来取代非晶硅薄膜作为TFT器件的沟道材料，但是多晶硅薄膜往往存在晶化不均匀性而导致的TFT器件性能不均匀的问题。进一步的，会大大地影响TFT器件的基础上制备的有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode, OLED)的良率。可见，现有技术中采用载流子迁移率较低的非晶硅、多晶硅、微晶硅作为沟道材料制备TFT器件以及制备TFT-0LED，由于沟道材料的载流子迁移率低或者所制备的TFT器件和TFT-OLED均匀性不良，良率低。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种，用以解决现有技术中存在由于沟道材料的载流子迁移率低或者TFT器件均匀性不良，良率低的问题。—种薄膜场效应晶体管器件制备方法，包括对SOI衬底(Silicon-On-Insulator, SOI)的绝缘薄膜层上面的单晶娃薄膜层进行刻蚀，以刻蚀后的单晶硅薄膜层作为沟道；在制备出单晶硅沟道的SOI衬底的上面制备栅极绝缘层；制备栅极，以及制备漏电极和源电极。一种薄膜场效应晶体管器件，包括SOI衬底，所述SOI衬底包括单晶硅衬底、绝缘薄膜层和单晶硅薄膜层，所述单晶硅薄膜层刻蚀后形成沟道；所述SOI衬底上覆盖的栅极绝缘层；制备的栅极、源电极和漏电极。本专利技术有益效果如下本专利技术实施例提供的，对SOI衬底的绝缘薄膜层上面的单晶硅薄膜层进行光刻并刻蚀，以刻蚀后的单晶硅薄膜层作为沟道；在刻蚀后的SOI衬底的上面制备栅极绝缘层；并制备栅极、源电极和漏电极。采用SOI衬底上的单晶硅薄膜层制作沟道，以单晶硅作为沟道材料，采用改进的制作工艺，制作得到的薄膜场效应晶体管器件，具有很闻的载流子迁移率，且使器件的整体均勻性得到提闻，从而进一步提闻了 TFT器件的良率。附图说明图Ia为本专利技术实施例中薄膜场效应晶体管器件制备方法的流程图；图Ib为本专利技术实施例中薄膜场效应晶体管器件制备方法的具体流程图；图2为本专利技术实施例一中薄膜场效应晶体管器件制备方法的流程图；图3为本专利技术实施例一中SOI衬底的结构示意图； 图4为本专利技术实施例一中SOI衬底光刻和刻蚀后的结构不意图；图5为本专利技术实施例一中SOI衬底上制备栅极绝缘层后的结构示意图；图6为本专利技术实施例一中SOI衬底上制备栅极金属层后的结构示意图；图7为本专利技术实施例一中SOI衬底上光刻和刻蚀得到金属栅极后的结构示意图；图8为本专利技术实施例一中SOI衬底上制备钝化层后的结构示意图；图9为本专利技术实施例一中SOI衬底上的钝化层上光刻和刻蚀出沉积孔后的结构示意图；图10为本专利技术实施例一中制备源、漏电极后的薄膜场效应晶体管器件的结构示意图；图11为本专利技术实施例二中薄膜场效应晶体管器件制备方法的流程图；图12为本专利技术实施例二中薄膜场效应晶体管器件的结构示意图。具体实施例方式为了改善现有技术中薄膜场效应晶体管TFT器件载流子迁移率低、均匀性不佳的问题，本专利技术实施例提供一种。本专利技术实施例提供的薄膜场效应晶体管器件制备方法，其流程如图Ia所示，包括如下步骤步骤SI :对SOI衬底的绝缘薄膜层上面的单晶硅薄膜层进行光刻和刻蚀，以刻蚀后的单晶硅薄膜层作为沟道。其中绝缘衬底上的硅(Silicon-On-Insulator，SOI)，也称SOI衬底是向普通单晶硅硅片中注入氧元素，形成一层深埋的绝缘层，将两侧的单晶硅隔开。包括单晶硅衬底层、绝缘薄膜层和单晶硅薄膜层，对单晶硅薄膜层进行光刻和刻蚀，以刻蚀后的单晶硅薄膜层作为沟道。SOI衬底包括的单晶硅衬底层的厚度为100 500微米，绝缘薄膜层的厚度为5纳米 4微米，单晶硅薄膜层的厚度为5 1500nm。步骤S2 :在刻蚀后的SOI衬底的上面制备栅极绝缘层。在制备出单晶硅沟道的SOI衬底的上面制备栅极绝缘层，栅极绝缘层可以是氮化硅或氧化硅，栅极绝缘层的厚度为I 250纳米。步骤S3 :制备栅极、源电极和漏电极。制备沟道和栅极绝缘层后，再制备栅极、源电极和漏电极，得到薄膜场效应晶体管器件。本专利技术实施例提供的薄膜场效应晶体管器件制备方法的具体流程如图Ib所示，其中具体说明了如何制备栅极、源电极和漏电极，该方法具体包括如下步骤步骤Sll :对SOI衬底的绝缘薄膜层上面的单晶硅薄膜层进行光刻和刻蚀，以刻蚀后的单晶硅薄膜层作为沟道。参见步骤SI。步骤S12 :在刻蚀后的SOI衬底的上面制备栅极绝缘层。参见步骤S2。步骤S13 :在栅极绝缘层上制备的金属栅极或以SOI衬底包含的绝缘薄膜层下面的单晶硅衬底层作为栅极。金属栅极的栅极金属可以包括Mo、Al或Cr等导电技术材料或合金或其他复合材料，喷溅形成的金属栅极的厚度为30 1000纳米。步骤S14 :在栅极绝缘层与金属栅极上或在栅极绝缘层上覆盖的钝化层。钝化层可以是氧化硅、氮化硅或有机材料等绝缘物质。例如可以采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方式沉积的氮化硅，钝化层的厚度为30 1500纳米。步骤S15 :在钝化层上的选定位置处，制备贯穿栅极绝缘层和钝化层后与单晶硅薄层接触的漏电极和源电极。源电极和漏电极的电极金属可以包括Mo、Al或Cr等导电技术材料或合金或其他复合材料，源电极和漏电极的厚度为30 1000纳米。步骤S13-S15实现了步骤S3所述的制备栅极、源电极和漏电极的过程，除上述的方式外，还可以采用现有任意的方式制备栅极、源电极和漏电极。本专利技术的关键在于用SOI衬底的绝缘薄膜层上面的单晶硅薄膜层制备沟道。下面通过具体的实施例分别描述在栅极绝缘层上制备的金属栅极或以SOI衬底包含的绝缘薄膜层下面的单晶硅衬底层作为栅极的具体制备流程及其制备得到的薄膜场效应晶体管器件。实施例一本专利技术实施例一提供的薄膜场效应晶体管器件制备方法，在栅极绝缘层上制备的金属栅极制备得到薄膜场效应晶体管器件。该方法流程如图2所示，执行步骤如下步骤SlOl :在SOI衬底的单晶硅薄膜层上涂覆光刻胶并通过光刻工艺在需要制备沟道的区域外的区域的进行曝光和显影。SOI衬底的结构如图3所示，包括单晶硅衬底层11、绝缘薄膜层12和表面的单晶硅薄膜层13。涂覆光刻胶时在SOI衬底的单晶硅薄膜层一侧旋涂，可以采用AZ系列光刻胶，通过曝光和显影将需要刻蚀掉的单晶硅薄膜层上的光刻胶去除，以便对单晶硅薄膜层进行刻蚀。单晶硅衬底层的厚度为100 500微米，优选的，可以是100 300微米；绝缘薄膜层的厚度为5纳米 4微米，优选的，可以是30 500纳米；单晶硅薄膜层的厚度为5 1500nm，优选的，可以是5 500纳米。SOI衬底包括的单晶硅衬底层11和单晶硅薄膜层13同为η型或同为ρ型硅材料，其电阻率一般为I X10_4Qcm (欧姆 厘米) 100Qcm。在实际应用中S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种薄膜场效应晶体管器件制备方法，其特征在于，包括 对SOI衬底的绝缘薄膜层上面的单晶硅薄膜层进行刻蚀，以刻蚀后的单晶硅薄膜层作为沟道； 在制备出单晶硅沟道的SOI衬底的上面制备栅极绝缘层； 制备栅扱，以及制备漏电极和源电极。2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述制备栅极，以及制备漏电极和源电极，具体包括 在所述栅极绝缘层上制备的金属栅极或以所述SOI衬底包含的绝缘薄膜层下面的单晶硅衬底层作为栅极； 在所述栅极绝缘层与金属栅极上或在所述栅极绝缘层上覆盖的钝化层； 在所述钝化层上的选定位置处，制备贯穿所述栅极绝缘层和钝化层后与所述单晶硅薄层接触的漏电极和源电极。3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述对SOI衬底的绝缘薄膜层上面的单晶硅薄膜层进行刻蚀，以刻蚀后的单晶硅薄膜层作为沟道，具体包括 在SOI衬底的单晶硅薄膜层上涂覆光刻胶，在需要制备沟道的区域外的区域进行曝光和显影，将曝光和显影后裸露出的单晶硅薄膜层刻蚀棹，以刻蚀后的单晶硅薄膜层作为沟道。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述单晶硅衬底层的厚度为100 500微米，所述绝缘薄膜层的厚度为5纳米 4微米，所述单晶硅薄膜层的厚度为5 1500nm。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述SOI衬底包括的单晶硅衬底层和单晶硅薄膜层同为η型或同为P型硅材料。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括对单晶硅薄膜层的表面层的η型硅或P型硅材料进行掺杂，将其转变为P型硅或η型硅材料。7.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述在刻蚀后的SOI衬底的上方制备栅极绝缘层，包括 在刻蚀后的SOI衬底上沉积氧化硅，得到栅极绝缘层；或 对刻蚀后的SOI衬底进行热氧化，得到栅极绝缘层，其中，热氧化的温度为400 1500°C，环境为氧环境；或 在刻蚀后的SOI衬底上沉积氮化硅，得到栅极绝缘层。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述栅极绝缘层的厚度为I 250纳米。9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述栅极绝缘层上制备的金属栅极，具体包括 在大气压不大于IOPa的真空条件下，在栅极绝缘层上喷溅栅极金属，形成栅极金属层； 在栅极金属层上涂覆光刻胶，在需要制备金属栅极的区域之外的区域进行曝光和显影，将曝光和显影后裸露出的栅极金属层刻蚀棹，以刻蚀后的栅极金属层作为金属栅极。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，喷溅的栅极金属为Mo、Al或Cr，喷溅形成的金属栅极层的厚度为30 1000纳米。11.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述栅极绝缘层与金属栅极上或在所述栅极绝缘层上覆盖的钝化层，具体包括 采用等离子体增强化学气相沉积的方式在所述栅极绝缘层与金属栅极上或在所述栅极绝缘层上沉积氮化硅，得到钝化层。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述钝化层的厚度为30 1500纳米。13.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述钝化层上的选定位置处，制备贯穿所述栅极绝缘层和钝化层后与所述单晶硅薄层接触的漏电极和源电极，具体包括 在所述钝化层上涂覆光刻胶，在需要制备源电极和漏电极的区域进行曝光和显影，在曝光和显影后裸露出的钝化层上刻蚀出贯穿 所述栅极绝缘层和钝化层的源电极和漏电极的沉积孔； 在所述沉积孔中溅射沉积电极金属，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：李延钊，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：