[发明专利]制作薄膜晶体管的方法

说明书

一种用于制作底栅顶接触金属氧化物半导体薄膜晶体管的方法，该方法包括：‑在基板上形成栅电极；‑提供覆盖栅电极的栅介电层；‑在栅介电层上沉积金属氧化物半导体层；‑在金属氧化物半导体层上沉积金属层；‑对所述金属层进行图案化以形成源极和漏极接触，其中对金属层进行图案化包括对该金属层进行干法蚀刻；以及然后对金属氧化物半导体层进行图案化。

发明领域

本发明技术涉及制作金属氧化物半导体薄膜晶体管的方法，更具体涉及制作金属氧化物半导体底栅顶接触(bottom-gate top-contact)薄膜晶体管的方法，还涉及由此获得的薄膜晶体管。

技术背景

因为金属氧化物半导体能够在低加工温度下实现极佳的电性质，所以已发现可应用于薄膜电子设备例如大面积显示器和电路中。例如，已经证明了使用无定形镓-铟-锌-氧化物(a-GIZO)作为活性层的薄膜晶体管(TFT)。对于在显示器中使用无定形金属氧化物半导体TFT底板来成功地替代传统的无定形Si TFT底板而言，实现优良的迁移率(μ)和优良的阈值电压(V_TH)控制是重要参数。

在用于制作底栅顶接触(BGTC)金属氧化物半导体薄膜晶体管的工艺中，经常使用蚀刻停止层在进一步加工过程中保护金属氧化物半导体层免受等离子体破坏。在这样的工艺中，在基板上提供栅极和栅介电层之后，在栅介电层上沉积金属氧化物半导体层并图案化。接下来在金属氧化物半导体层上沉积蚀刻停止层，随后对该蚀刻停止层进行图案化。然后沉积金属层并通过干法等离子体蚀刻进行图案化从而形成源极和漏极接触。在这种为了限定源极和漏极接触而进行的图案化过程中，蚀刻停止层保护下方的金属氧化物半导体层免受金属蚀刻加工可能导致的破坏。

在另一种工艺流程中，可通过采用湿法蚀刻工艺对金属氧化物半导体层顶上的金属层进行图案化来避免使用蚀刻停止层。但是，要找到能在金属层和金属氧化物半导体层之间提供优良的蚀刻选择性的蚀刻剂是一项挑战，这限制了能使用的材料组合。

发明概述

本发明的一个方面涉及制作优良的金属氧化物半导体薄膜晶体管的方法，其中通过干法蚀刻对金属氧化物半导体层上的源极和漏极接触进行图案化，并且不需要使用蚀刻停止层。

本发明的一个方面涉及制作底栅顶接触金属氧化物半导体薄膜晶体管的方法，其中该方法包括在基板上形成栅电极，提供覆盖栅电极的栅介电层以及在栅介电层上沉积金属氧化物半导体层。该方法还可包括：在金属氧化物半导体层上沉积金属层或金属层层叠；以及对金属层或金属层层叠进行图案化以形成薄膜晶体管的源极和漏极接触，其中对金属层或金属层层叠进行的图案化包括对金属层或金属层层叠进行干法蚀刻；以及然后(例如随后直接)对金属氧化物半导体层进行图案化。所述方法还可包括额外的加工，例如沉积钝化层和/或退火。退火步骤优选适宜于固化破坏，所述固化破坏可能是在器件制作和/或为获得优良钝化的过程中因为等离子体加工而导致的。

金属氧化物半导体层可例如是无定形IGZO(铟镓锌氧化物)层。但是，本发明并不限于此，可使用其他金属氧化物半导体层，例如InZnO、HfInZnO、SiInZnO、ZnO、CuO或SnO层。

在根据本发明一个方面的方法中，在对金属氧化物半导体层上的金属层或金属层层叠进行了图案化之后(即，在限定了源极和漏极接触之后)再对金属氧化物半导体层进行图案化。采用这种工艺步骤顺序的优点是，与通过干法(等离子体)蚀刻在对金属层或金属层层叠进行图案化之前先对金属氧化物半导体层进行图案化的工艺顺序相比，在金属干法蚀刻过程中例如在薄膜晶体管的沟道区中破坏金属氧化物半导体层的风险可显著降低。

根据本发明一个方面的方法的优点是，不需要提供蚀刻停止层并对其进行图案化，因此减少了所需的掩模数量，从而减少了工艺步骤数量并降低了制造成本。