氧化物半導(dǎo)體晶體管的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種氧化物半導(dǎo)體晶體管，包括：基板；形成在基板上的氧化物半導(dǎo)體層；形成在氧化物半導(dǎo)體層上的柵電極絕緣層；形成在氧化物半導(dǎo)體層上的替代功能層；形成在替代功能層上，位于柵電極絕緣層兩側(cè)的源/漏電極。其通過在氧化物半導(dǎo)體層上制備替代功能層，代替氧化物半導(dǎo)體層作為引線使用，有效減小了源/漏電極與氧化物半導(dǎo)體層間的接觸電阻，并通過自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，減小了柵電極與源/漏電極之間的寄生電容，實(shí)現(xiàn)了頂柵結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體晶體管的應(yīng)用。
【專利說明】氧化物半導(dǎo)體晶體管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，特別是涉及一種氧化物半導(dǎo)體晶體管。

【背景技術(shù)】
[0002]驅(qū)動(dòng)有源矩陣顯示基板，包括非晶硅晶體管、低溫多晶硅晶體管和氧化物半導(dǎo)體晶體管；非晶娃晶體管主要應(yīng)用于中低分辨率的LCD (Liquid Crystal Display,液晶顯示面板)顯示領(lǐng)域,低溫多晶硅晶體管主要應(yīng)用于中高分辨率的IXD顯示領(lǐng)域和AMOLED (ActiveMatrix Organic Light Emitting D1de,有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極體面板)顯示領(lǐng)域,氧化物半導(dǎo)體晶體管則主要應(yīng)用于中大尺寸的中高分辨率的LCD顯示領(lǐng)域和中大尺寸的AMOLED顯示領(lǐng)域。
[0003]其中，氧化物半導(dǎo)體晶體管由于具有較高的遷移率和較好的面內(nèi)均勻性，目前已得到廣泛的研究與應(yīng)用，通常，氧化物半導(dǎo)體晶體管的結(jié)構(gòu)為底柵結(jié)構(gòu)，如圖1所示，由于底柵結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體晶體管中柵電極與源/漏電極的重疊面積較大，導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體晶體管的寄生電容和晶體管尺寸均相對較大，從而限制其應(yīng)用。相對于底柵結(jié)構(gòu)，具有頂柵結(jié)構(gòu)的晶體管則具有更小的寄生電容和晶體管尺寸，但是，頂柵結(jié)構(gòu)的LIPS (LowTemperature Poly-silicon,低溫多晶娃技術(shù))工藝可以通過離子注入的方式，降低LIPS作為晶體管引線的電阻，而氧化物半導(dǎo)體晶體管的頂柵結(jié)構(gòu)，則還沒有有效的方式降低氧化物半導(dǎo)體層作為引線的電阻，從而限制了氧化物半導(dǎo)體晶體管采用頂柵結(jié)構(gòu)的制作方式。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]基于此，有必要針對不能有效降低氧化物半導(dǎo)體層作為引線的電阻，從而限制氧化物半導(dǎo)體晶體管采用頂柵結(jié)構(gòu)的制作方式的問題，提供一種氧化物半導(dǎo)體晶體管。
[0005]一種氧化物半導(dǎo)體晶體管，包括:
[0006]基板；
[0007]形成在所述基板上的氧化物半導(dǎo)體層；
[0008]形成在所述氧化物半導(dǎo)體層上的柵電極絕緣層；
[0009]形成在所述氧化物半導(dǎo)體層上的替代功能層；
[0010]形成在所述替代功能層上，位于所述柵電極絕緣層兩側(cè)的源/漏電極。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述替代功能層為自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括:
[0013]形成在所述柵電極絕緣層上的柵電極；
[0014]其中，所述柵電極上形成有所述替代功能層。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述替代功能層的材料為鑰、鈦、鑰合金、或鈦合金。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括:
[0017]形成在所述基板與所述氧化物半導(dǎo)體層之間的襯底；
[0018]其中，所述襯底為無機(jī)層。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述氧化物半導(dǎo)體層中的氧化物半導(dǎo)體為IGZ0。
[0020]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述柵電極絕緣層的結(jié)構(gòu)為氮化硅、或/和氧化硅單層或多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0021 ] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述柵電極絕緣層形狀為倒梯形。
[0022]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述柵電極的結(jié)構(gòu)為鑰、銅、鋁、鑰合金、銅合金、或鋁合金形成的單層或疊層結(jié)構(gòu)。
[0023]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述源/漏電極的結(jié)構(gòu)均為鑰、銅、或鋁金屬形成的單層或疊層結(jié)構(gòu)。
[0024]本實(shí)用新型提供的氧化物半導(dǎo)體晶體管，通過在氧化物半導(dǎo)體層上制備替代功能層，以替代功能層代替氧化物半導(dǎo)體層作為引線使用，有效地減小了頂柵結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體晶體管中，源/漏電極與氧化物半導(dǎo)體層間的接觸電阻，解決了不能有效降低氧化物半導(dǎo)體層作為引線的電阻的問題，使得氧化物半導(dǎo)體晶體管采用頂柵結(jié)構(gòu)的制作方式不再受到限制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為底柵結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體晶體管截面圖；
[0026]圖2A為本實(shí)用新型氧化物半導(dǎo)體晶體管的截面圖；
[0027]圖2B為本實(shí)用新型氧化物半導(dǎo)體晶體管的俯視圖；
[0028]圖3A為本實(shí)用新型氧化物半導(dǎo)體晶體管的生長氧化物半導(dǎo)體層后的截面圖；
[0029]圖3B為本實(shí)用新型氧化物半導(dǎo)體晶體管的生長氧化物半導(dǎo)體層后的俯視圖；
[0030]圖4A為本實(shí)用新型氧化物半導(dǎo)體晶體管的生長柵電極后的截面圖；
[0031]圖4B為本實(shí)用新型氧化物半導(dǎo)體晶體管的生長柵電極后的俯視圖；
[0032]圖5A為本實(shí)用新型氧化物半導(dǎo)體晶體管的生長替代功能層后的截面圖；
[0033]圖5B為本實(shí)用新型氧化物半導(dǎo)體晶體管的生長替代功能層后的俯視圖；
[0034]圖6A為本實(shí)用新型氧化物半導(dǎo)體晶體管的生長層間絕緣層后的截面圖；
[0035]圖6B為本實(shí)用新型氧化物半導(dǎo)體晶體管的生長層間絕緣層后的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]為使本實(shí)用新型方案更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0037]參見圖2A至圖6B，一種氧化物半導(dǎo)體晶體管200，包括:
[0038]基板210;
[0039]形成在基板210上的氧化物半導(dǎo)體層220 ；
[0040]形成在氧化物半導(dǎo)體層220上的柵電極絕緣層230 ；
[0041]形成在氧化物半導(dǎo)體層220上的替代功能層250 ；
[0042]形成在替代功能層250上，位于柵電極絕緣層230兩側(cè)的源/漏電極260。
[0043]本實(shí)用新型提供的氧化物半導(dǎo)體晶體管200，在氧化物半導(dǎo)體層220上，采用物理氣相沉積制備替代功能層250，以替代功能層250代替氧化物半導(dǎo)體層220作為引線使用，有效地減小了頂柵結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體晶體管中，源/漏電極與氧化物半導(dǎo)體層220間的接觸電阻，解決了不能有效降低氧化物半導(dǎo)體層220作為引線的電阻的問題，使得氧化物半導(dǎo)體晶體管采用頂柵結(jié)構(gòu)的制作方式不再受到限制，同時(shí)，還提高了氧化物半導(dǎo)體晶體管的遷移率。
[0044]較佳地，替代功能層250為自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，即柵電極240分別與源/漏電極260對準(zhǔn)，其有效減小了柵電極240與源/漏電極260之間的寄生電容，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了不需要掩膜板即可生長替代功能層250的目的。
[0045]作為一種可實(shí)施方式,替代功能層250的材料為鑰、鈦、鑰合金、或鈦合金。
[0046]作為一種可實(shí)施方式，本實(shí)用新型的氧化物半導(dǎo)體晶體管200還包括:
[0047]形成在基板210與氧化物半導(dǎo)體層220之間的襯底270，其中，襯底270為無機(jī)層?；?10可為硅類半導(dǎo)體基板、玻璃或塑料類絕緣基板、或金屬基板；首先，在基板210上，通過化學(xué)氣相沉積(Chemical vapor deposit1n, CVD)或離子束反應(yīng)派射(Reactive1n-beam sputtering, RIBS)沉積形成一層無機(jī)層作為襯底270,用來阻擋水汽和離子，防止了生長氧化物半導(dǎo)體層220時(shí)被污染的現(xiàn)象；需要說明的是，該襯底270不需要進(jìn)行任何圖形的加工。
[0048]參見圖3A至圖3B，作為一種可實(shí)施方式，氧化物半導(dǎo)體層220中的氧化物半導(dǎo)體為銦稼鋅氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide, IGZO)。在基板210上沉積一層無機(jī)層作為襯底270后，采用濺射或溶液法在襯底270上制備氧化物半導(dǎo)體層220，再通過曝光刻蝕工藝，或者卷對卷涂布和退火方式形成所需氧化物半導(dǎo)體層的圖形。
[0049]參見圖4A至圖4B，較佳地，作為一種可實(shí)施方式，柵電極絕緣層230的結(jié)構(gòu)為氮化硅、或/和氧化硅單層或多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。其次，通過CVD或射頻濺射方法，在形成所需圖形的氧化物半導(dǎo)體層220生長柵電極絕緣層230，并采用物理氣相沉積在柵電極絕緣層230及氧化物半導(dǎo)體層220原位生長一層金屬，對該層金屬進(jìn)行曝光刻蝕至氧化物半導(dǎo)體層220后，獲得柵電極240 ;其中，刻蝕采用干法、濕法或兩者相結(jié)合的方法，刻蝕傾角大于90°。
[0050]在此，需要說明的是，本實(shí)用新型的氧化物半導(dǎo)體晶體管200還包括:
[0051]形成在柵電極絕緣層230上的柵電極240 ;其中，柵電極240上形成有替代功能層250 ;通過曝光刻蝕方式刻蝕替代功能層250時(shí)，只刻蝕掉沉積在基板210或襯底270表面的替代功能層250即可。
[0052]參見圖5A至圖5B，較佳地，柵電極絕緣層230形狀為倒梯形。隨后，在刻蝕完成柵電極240后的基板210上,米用物理氣相沉積方法沉積替代功能層250,然后同樣米用曝光刻蝕方式刻蝕掉除氧化物半導(dǎo)體層220表面之外的替代功能層250，控制柵電極絕緣層230形狀為倒梯形(或微倒梯形)，以確保該替代功能層250與柵電極240斷開；為了確保所有區(qū)域的替代功能層250與柵電極240斷開，可以采用等向刻蝕方式輕微刻蝕即可；同時(shí)，控制柵電極絕緣層230形狀為倒梯形(或微倒梯形)，有利于在制備替代功能層250時(shí)，使得替代功能層250具有自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，從而有效減小柵電極240與源/漏電極260之間的寄生電容，實(shí)現(xiàn)不需要掩膜板即可生長替代功能層250的目的。
[0053]需要說明的是，柵電極240的結(jié)構(gòu)為鑰、銅、鋁、鑰合金、銅合金、或鋁合金形成的單層或疊層結(jié)構(gòu)；即生長柵電極240所采用的金屬可以為鑰、銅、鋁中的一種或其中任一種金屬的合金，結(jié)構(gòu)為單層金屬/合金，或多層金屬/合金疊加結(jié)構(gòu)。
[0054]在此，需要說明，所制備的替代功能層250具有光罩作用，可以遮擋來自氧化物半導(dǎo)體晶體管200上方斜射進(jìn)的光，以及基板210和襯底270的發(fā)射光，有利于氧化物半導(dǎo)體晶體管200性能更加穩(wěn)定。
[0055]參見圖6A至圖6B，在沉積完成替代功能層250的基板210上，采用CVD、RIBS、射頻濺射或玻璃體上硅工藝(Silicon on glass, S0G)沉積無機(jī)氧化層作為層間絕緣層280，對層間絕緣層280進(jìn)行曝光刻蝕，在柵電極絕緣層230兩側(cè)形成接觸過孔281后，采用磁控濺射及曝光刻蝕制備源/漏電極260，源/漏電極260通過接觸過孔281與替代功能層250接觸。
[0056]值的說明的是，源/漏電極260的結(jié)構(gòu)均為鑰、銅、或鋁金屬形成的單層或疊層結(jié)構(gòu)。
[0057]本實(shí)用新型實(shí)施例的氧化物半導(dǎo)體晶體管，通過在氧化物半導(dǎo)體層上制備替代功能層，以替代功能層代替氧化物半導(dǎo)體層作為引線使用，有效地減小了頂柵結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體晶體管中，源/漏電極與氧化物半導(dǎo)體層間的接觸電阻，解決了不能有效降低氧化物半導(dǎo)體層作為引線的電阻的問題，使得氧化物半導(dǎo)體晶體管采用頂柵結(jié)構(gòu)的制作方式不再受到限制。
[0058]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種氧化物半導(dǎo)體晶體管，其特征在于，包括: 基板； 形成在所述基板上的氧化物半導(dǎo)體層； 形成在所述氧化物半導(dǎo)體層上的柵電極絕緣層； 形成在所述氧化物半導(dǎo)體層上的替代功能層； 形成在所述替代功能層上，位于所述柵電極絕緣層兩側(cè)的源/漏電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物半導(dǎo)體晶體管，其特征在于，所述替代功能層為自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物半導(dǎo)體晶體管，其特征在于，還包括: 形成在所述柵電極絕緣層上的柵電極； 其中，所述柵電極上形成有所述替代功能層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的氧化物半導(dǎo)體晶體管，其特征在于，所述替代功能層的材料為鑰、鈦、鑰合金、或鈦合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物半導(dǎo)體晶體管，其特征在于，還包括: 形成在所述基板與所述氧化物半導(dǎo)體層之間的襯底； 其中，所述襯底為無機(jī)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氧化物半導(dǎo)體晶體管，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體層中的氧化物半導(dǎo)體為IGZO。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氧化物半導(dǎo)體晶體管，其特征在于，所述柵電極絕緣層的結(jié)構(gòu)為氮化硅、或/和氧化硅單層或多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氧化物半導(dǎo)體晶體管，其特征在于，所述柵電極絕緣層形狀為倒梯形。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化物半導(dǎo)體晶體管，其特征在于，所述柵電極的結(jié)構(gòu)為鑰、銅、鋁、鑰合金、銅合金、或鋁合金形成的單層或疊層結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化物半導(dǎo)體晶體管，其特征在于，所述源/漏電極的結(jié)構(gòu)均為鑰、銅、或鋁金屬形成的單層或疊層結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01L29/786GK203859117SQ201320842722
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】劉玉成, 蔡世星, 袁波 申請人:昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司, 昆山國顯光電有限公司