氧化物半導體薄膜晶體管及其制造方法技術

本發明專利技術提供一種氧化物半導體薄膜晶體管，包括基板、形成于基板上的柵極層、柵極絕緣層、有源層、源漏極層以及鈍化層，所述源漏極層包括所述氧化物半導體薄膜晶體管的源極和漏極，所述柵極絕緣層的內部或與有源層相鄰的柵極絕緣層的表層含有阻止氫與有源層中的氧結合的氫捕獲元素，和/或有源層的表層或內部含有阻止氫與有源層中的氧結合的氫捕獲元素，和/或鈍化層的內部或與源漏極層相鄰的鈍化層的表層含有阻止氫與有源層中的氧結合的氫捕獲元素。該氧化物半導體薄膜晶體管能防止氫與有源層中的氧結合形成氧空位，防止氧化物半導體薄膜晶體管性能劣化的現象發生。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體器件制造領域，特別是涉及一種。
技術介紹
隨著信息時代的到來，顯示器件正加速向平板化、節能化的方向發展，其中以薄膜晶體管(TFT, thin film transistor)為開關元件的有源陣列驅動顯示器件成為眾多平板顯示技術中的佼佼者。TFT是一種場效應半導體器件，包括襯底、半導體溝道層、絕緣層、柵極、源極和漏極等幾個重要組成部分。其中半導體溝道層對器件性能和制造工藝有至關重要的影響。在近十幾年時間，以硅材料(非晶硅和多晶硅)TFT為驅動單元的液晶顯示器件以其體積小、重量輕、品質高等優點獲得了迅速發展，并成為主流的信息顯示終端。然而，非晶硅存在場效應遷移率低、光敏性強以及材料不透明等缺點，而多晶硅TFT大面積制作工藝復雜、低溫工藝難以實現。在這樣的情況下，人們發現IGZO (銦鎵鋅氧化物)等氧化物半導體取代硅基作為薄膜晶體管的有源層的氧化物半導體薄膜晶體管。由于其對TFT的原有結構設計改變較小，且其余結構對應的工藝流程基本不變更，因此設備改造相對簡單；最為重要的，基于IGZO等氧化物半導體的薄膜晶體管性能得到了明顯提高，引起了顯示領域的關注。氧化物半導體薄膜晶體管也慢慢取代硅基薄膜晶體管而成為下一代的主流技術。然而，氧化物半導體薄膜晶體管通常也有自己的弱點。例如，氧化物半導體薄膜晶體管對氫敏感，器件中的氫易游走，并滲透至器件的有源層中與有源層中的氧結合形成氧空位，導致氧化物半導體薄膜晶體管性能劣化。傳統氧化物半導體薄膜晶體管的柵極絕緣層、鈍化層和蝕刻阻擋層基本采用SiNx、S1x, S1xNy或者SiNx/S1x、S1x/S1xN、SiNx/S1xN、SiNx/S1x/S1xN復合膜層，這些膜層中氫的含量可高達10%_25%，這樣容易形成氧空位，導致氧化物半導體薄膜晶體管性能劣化。
技術實現思路
基于此，有必要提供一種，其能夠防止氧化物半導體薄膜晶體管中的氫與有源層中的氧結合形成氧空位，導致氧化物半導體薄膜晶體管性能劣化的現象發生。一種氧化物半導體薄膜晶體管，包括基板、形成于基板上的柵極層、柵極絕緣層、有源層、源漏極層以及鈍化層，所述源漏極層包括所述氧化物半導體薄膜晶體管的源極和漏極，所述柵極絕緣層的內部或與有源層相鄰的柵極絕緣層的表層含有阻止氫與有源層中的氧結合的氫捕獲元素，和/或有源層的表層或內部含有阻止氫與有源層中的氧結合的氫捕獲元素，和/或鈍化層的內部或與源漏極層相鄰的鈍化層的表層含有阻止氫與有源層中的氧結合的氫捕獲元素。在其中一個實施例中，所述氫捕獲元素包括C、B、N、P、S、F、Cl。在其中一個實施例中，所述源漏極層和所述有源層之間設有刻蝕阻擋層。在其中一個實施例中，所述刻蝕阻擋層的內部或與有源層相鄰的刻蝕阻擋層的表層含有阻止氫與有源層中的氧結合的氫捕獲元素。在其中一個實施例中，所述氧化物半導體薄膜晶體管為頂柵結構或底柵結構的氧化物半導體薄膜晶體管。一種氧化物半導體薄膜晶體管制造方法，包括在基板上形成柵極層、柵極絕緣層、有源層、源漏極層以及鈍化層的過程，所述源漏極層包括氧化物半導體薄膜晶體管的源極和漏極，所述氧化物半導體薄膜晶體管制造方法還包括在所述柵極絕緣層的內部或與有源層相鄰的柵極絕緣層的表層、和/或有源層的表層或內部、和/或鈍化層的內部或與源漏極層相鄰的鈍化層的表層注入阻止氫與有源層中的氧結合的氫捕獲元素的過程。在其中一個實施例中，所述氫捕獲元素包括C、B、N、P、S、F、Cl。在其中一個實施例中，所述在所述柵極絕緣層的內部或與有源層相鄰的柵極絕緣層的表層、有源層的表層或內部、鈍化層的內部或與源漏極層相鄰的鈍化層的表層注入阻止氫與有源層中的氧結合的氫捕獲元素的步驟是采用離子注入、等離子體處理、摻雜或共濺射方法進行的。在其中一個實施例中，所述形成有源層的步驟和形成源漏極層的步驟之間還包括在所述源漏極層和所述有源層之間形成刻蝕阻擋層的步驟。在其中一個實施例中，所述在所述源漏極層和所述有源層之間形成刻蝕阻擋層的步驟之后還包括在所述刻蝕阻擋層的內部或與有源層相鄰的刻蝕阻擋層的表層注入阻止氫與有源層中的氧結合的氫捕獲元素的步驟。上述在柵極絕緣層的內部或與有源層相鄰的柵極絕緣層的表層、有源層的表層或內部、鈍化層的內部或與源漏極層相鄰的鈍化層的表層含有阻止氫與有源層中的氧結合的氫捕獲元素，這樣就能防止氫與有源層中的氧結合形成氧空位，防止氧化物半導體薄膜晶體管性能劣化的現象發生。【附圖說明】圖1為本專利技術的實施例1的氧化物半導體薄膜晶體管的結構示意圖；圖2為圖1所示氧化物半導體薄膜晶體管制造流程示意圖；圖3?6為圖2所示氧化物半導體薄膜晶體管制造流程所對應的氧化物半導體薄膜晶體管的結構示意圖；圖7為本專利技術的實施例2的氧化物半導體薄膜晶體管的結構示意圖；圖8為本專利技術的實施例3的氧化物半導體薄膜晶體管的結構示意圖；圖9為本專利技術的實施例4的氧化物半導體薄膜晶體管的結構示意圖；圖10為本專利技術的實施例5的氧化物半導體薄膜晶體管的結構示意圖；圖11為本專利技術的實施例6的氧化物半導體薄膜晶體管的結構示意圖。【具體實施方式】為使本專利技術的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本專利技術的【具體實施方式】做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本專利技術。但是本專利技術能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本專利技術內涵的情況下做類似改進，因此本專利技術不受下面公開的具體實施例的限制。需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本專利技術的
的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本專利技術的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本專利技術。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。實施例1請參考圖1，本專利技術的實施例1提供一種氧化物半導體薄膜晶體管100。該氧化物半導體薄膜晶體管100包括基板110、形成于基板110上的柵極層120、柵極絕緣層130、有源層140、刻蝕阻擋層150、源漏極層160以及鈍化層170。其中，源漏極層160包括該氧化物半導體薄膜晶體管100的源極和漏極。此處也可以不設置刻蝕阻擋層150。該氧化物半導體薄膜晶體管100的與有源層140相鄰的柵極絕緣層130的表層含有阻止氫與有源層140中的氧結合的氫捕獲元素。由于該氧化物半導體薄膜晶體管100的柵極絕緣層130的表層含有阻止氫與有源層140中的氧結合的氫捕獲元素，所以柵極絕緣層130能防止氫進入到有源層140中，這樣就防止氫與有源層140中的氧結合形成氧空位，從而防止該氧化物半導體薄膜晶體管100性能劣化的現象發生。在該實施例中，柵極絕緣層130的表層的氫捕獲元素為碳，柵極絕緣層130的表層即為含碳柵極絕緣層131。在其它實施例中，氫捕獲元素也可以為硼(B)、氮(N)、磷(P)、硫(S)、氟(F)、氯(Cl)等元素或者這些元素的組合。含碳柵極絕緣層131中的碳可以以碳原子的形式存在、也可以為化合物的形式存在。有源層1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氧化物半導體薄膜晶體管，包括基板、形成于基板上的柵極層、柵極絕緣層、有源層、源漏極層以及鈍化層，所述源漏極層包括所述氧化物半導體薄膜晶體管的源極和漏極，其特征在于，所述柵極絕緣層的內部或與有源層相鄰的柵極絕緣層的表層含有阻止氫與有源層中的氧結合的氫捕獲元素，和/或有源層的表層或內部含有阻止氫與有源層中的氧結合的氫捕獲元素，和/或鈍化層的內部或與源漏極層相鄰的鈍化層的表層含有阻止氫與有源層中的氧結合的氫捕獲元素。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉勝芳，平山秀雄，
申請(專利權)人：昆山工研院新型平板顯示技術中心有限公司，昆山國顯光電有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32