[发明专利]金属氧化物薄膜晶体管的制备方法及其结构

说明书

技术领域

本发明涉及显示器件制程技术领域，尤其涉及一种金属氧化物薄膜晶体管的制备方法及其结构。

背景技术

平面显示装置具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛地应用。现有的平面显示装置主要包括液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)及有机发光二极管显示器(Organic Light Emitting Display，OLED)。

薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)是平面显示装置的重要组成部分。薄膜晶体管可形成在玻璃基板或塑料基板上，通常作为开关部件和驱动部件用在诸如LCD、OLED等显示面板上。

采用金属氧化物作为沟道层材料的薄膜晶体管技术是目前面板领域研究的热点。以铟镓锌氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)作为沟道层材料是当今金属氧化物薄膜晶体管的一种主流技术，采用该技术可以使LCD显示面板的功耗接近OLED显示面板的功耗，但成本更低，LCD显示面板的厚度也只比OLED显示面板的厚度只高出25％，且分辨率可以达到1920×1080P的全高清程度，甚至4k×2k的超高清程度。

现行的金属氧化物薄膜晶体管一般采用物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)工艺制备IGZO作为沟道层。由于单纯的IGZO与栅极绝缘层的界面存在缺陷态，IGZO沟道中存在非化学计量比的缺陷，包括氧空位、锌(Zn)填隙子等，这些缺陷作为失主提供了沟道中的自由电子，导致沟道层存在较高的载流子浓度，会引发薄膜晶体管出现阈值电压漂移、亚阈值摆幅恶化、和偏压不稳定等现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属氧化物薄膜晶体管的制备方法，能够减少金属氧化物沟道层内的氧空位数量，降低金属氧化物沟道层内以及金属氧化物沟道层与栅极绝缘层界面处的陷阱密度，改善薄膜晶体管的电性。

本发明的另一目的在于提供一种金属氧化物薄膜晶体管结构，其金属氧化物沟道层内的氧空位数量较少，金属氧化物沟道层内以及金属氧化物沟道层与栅极绝缘层界面处的陷阱密度较低，电性较好。

为实现上述目的，本发明首先提供一种金属氧化物薄膜晶体管的制备方法，包括向金属氧化物沟道层掺杂氮元素的步骤。

可选的，所述向金属氧化物沟道层掺杂氮元素的步骤在制备金属氧化物沟道层之后进行，采用对金属氧化物沟道层进行离子注入或等离子体掺杂的方式掺杂氮元素。

所述金属氧化物薄膜晶体管的制备方法包括：

提供衬底基板，在所述衬底基板上沉积第一金属层，对第一金属层进行刻蚀，形成栅极；

在所述衬底基板与栅极上沉积、覆盖栅极绝缘层；

在所述栅极绝缘层上制备一层金属氧化物薄膜作为金属氧化物沟道层；

对金属氧化物沟道层进行离子注入或等离子体掺杂，以向所述金属氧化物沟道层掺杂氮元素；

在掺杂了氮元素的金属氧化物沟道层上沉积第二金属层，对第二金属层进行刻蚀，形成源极、与漏极；

在源极、漏极、及掺杂了氮元素的金属氧化物沟道层上沉积、覆盖钝化层。

可选的，所述向金属氧化物沟道层掺杂氮元素的步骤与制备金属氧化物沟道层同时进行，采用向金属氧化物沟道层通入氮气的方式掺杂氮元素。

所述金属氧化物薄膜晶体管的制备方法，包括：

提供衬底基板，在所述衬底基板上沉积第一金属层，对第一金属层进行刻蚀，形成栅极；

在所述衬底基板与栅极上沉积、覆盖栅极绝缘层；

在所述栅极绝缘层上制备一层金属氧化物薄膜作为金属氧化物沟道层，在制备金属氧化物薄膜的同时通入氮气，以向所述金属氧化物沟道层掺杂氮元素；

在掺杂了氮元素的金属氧化物沟道层上沉积第二金属层，对第二金属层进行刻蚀，形成源极、与漏极；

在源极、漏极、及掺杂了氮元素的金属氧化物沟道层上沉积、覆盖钝化层。

通过磁控溅射工艺制备金属氧化物薄膜作为金属氧化物沟道层；通过化学气相沉积工艺沉积栅极绝缘层及钝化层。

所述金属氧化物薄膜的材料为铟镓锌氧化物；所述第一金属层与第二金属层的材料均为钼、铝、铜中的一种或至少两种的层叠；所述栅极绝缘层与钝化层的材料均为氧化硅。

本发明还提供一种金属氧化物薄膜晶体管结构，包括金属氧化物沟道层，且所述金属氧化物沟道层内掺杂有氮元素。

所述金属氧化物薄膜晶体管结构还包括衬底基板、栅极、栅极绝缘层、源极、漏极、及钝化层；