一种自对准薄膜晶体管及其制备方法
【专利摘要】发明公开了一种自对准薄膜晶体管及其制备方法，包括以下步骤：将淀积了有源层、栅介质和栅电极的衬底置于电解液中，其中栅介质覆盖有源层的一部分，栅电极至少覆盖栅介质的一部分，对暴露在电解液中的有源层通过电解水的方法进行掺氢处理；通过光刻和刻蚀有源层，形成包含源区、漏区和沟道区的有源区；沟道区位于栅介质正下方，源区和漏区均由经过电化学掺氢处理的有源层经光刻和刻蚀之后余下的部分组成，并分别位于沟道区两侧；形成覆盖衬底、栅电极、源区和漏区的一层绝缘介质层，并且形成分别与源区和漏区接触的源区金属接触电极和漏区金属接触电极。
【专利说明】
一种自对准薄膜晶体管及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及薄膜晶体管，尤其涉及一种自对准薄膜晶体管及其制备方法。【背景技术】
[0002]薄膜晶体管(TFT)技术是平板显示中的核心技术，任何有源矩阵寻址方式的平板显示如液晶显示(IXD)、有机发光二极管显示(0LED)都依赖于TFT的控制和驱动。以TFT-1XD 为例，每一个像素点上都至少有一个薄膜晶体管电控开关，每个像素就是一个小的液晶显示器，每个像素的亮暗都是由这个开关来控制。
[0003]非晶硅(a-S1:H)TFT技术为当前LCD显示的主流技术，低温多晶硅(LTPS)TFT主要面向中小尺寸0LED和IXD屏。a-S1:H TFT技术具有工艺温度低、均匀性好、低成本的优点。因此可以在玻璃基底上实现大面积彩色显示。但其缺点是载流子迀移率低至〇.5cm2/Vs，不能满足电路驱动，特别是高清显示驱动电路的速度要求，也不能满足0LED电流型驱动显示屏的要求。同时，由于依赖于H的钝化作用，S1-H的键能较低，器件的长期可靠性差，不能适应驱动电路工作的要求。LTPS TFT器件的载流子迀移率比传统的a-S1:H TFT高两个数量级， 容易获得高开口率，实现显示系统的高分辨和快速响应。基于高迀移率的LTPS TFT，可以同时制备有源矩阵和周边驱动电路。然而，当前主流的LTPS技术存在均匀性问题，无法应用于大屏幕显示。当前应用主要面向中小尺寸0LED和LCD屏，另外工艺步骤复杂，制作成本高也是制约LTPS TFT应用的关键因素。
[0004]以IGZ0为代表的氧化物半导体材料，具有禁带宽度大和载流子迀移率可以达到 10cm2/Vs的优点，由于其为非晶结构，均匀性好，泄漏电流低。同时，IGZ0的淀积工艺为直流或者高频磁控溅射，该技术与现有产业界工艺兼容。此外，IGZO TFT的制作工艺温度较低， 因此可以使用柔性塑料衬底，实现柔性显示。
[0005]金属氧化物薄膜晶体管采用的沟道层材料主要有氧化锌(ZnO)、氧化铟(ln203)、氧化铟镓锌(IGZ0)、氧化锌锡(ZT0)、氧化铟锌(IZ0)、氧化铟锌锡(TIZ0)、氧化锡(Sn〇2)，氧化亚锡(SnO)和氧化亚铜(Cu20)等。金属氧化物薄膜晶体管最常采用的结构是非自对准的底栅堆叠结构，其中又分为了刻蚀阻挡层结构(ESL)和背沟道刻蚀结构(BCE)。为了使氧化物半导体背界面特性不受源/漏刻蚀工艺的破坏，工业界最常采用的是刻蚀阻挡层结构。由于传统的ESL结构中，源/漏区和栅电极是非自对准的，而且源/漏区和刻蚀阻挡层也是非自对准的。非自对准的结构导致晶体管存在大的寄生电容，而且大的套刻容差限制了小尺寸晶体管(IXlOwn)的制备。而自对准结构能够有效减小寄生电容。为了实现自对准结构，常用的是对源/漏区进行等离子体处理，提高源/漏区的电导率。但是，等离子体处理需要复杂昂贵的真空设备，且难以保证大面积生产的均匀性。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种自对准薄膜晶体管及其制备方法，该制备方法具有减少晶体管寄生电容、提高源/漏区的电导率和简化制备工艺的优点。
[0007]—种自对准薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤:
[0008]将淀积了有源层、栅介质和栅电极的衬底置于电解液中，其中栅介质覆盖有源层的一部分，栅电极至少覆盖栅介质的一部分，对暴露在电解液中的有源层通过电解水的方法进行掺氢处理；
[0009]通过光刻和刻蚀有源层，形成包含源区、漏区和沟道区的有源区；沟道区由未经过电化学掺氢处理的有源层组成，沟道区位于栅介质正下方，源区和漏区均由经过电化学掺氢处理的有源层经光刻和刻蚀之后余下的部分组成，并分别位于沟道区两侧；
[0010]形成覆盖衬底、栅电极、源区和漏区的一层绝缘介质层，并且形成分别与源区和漏区接触的源区金属接触电极和漏区金属接触电极。
[0011]进一步地，步骤1)中，衬底为玻璃衬底或柔性塑料衬底。
[0012]进一步地，步骤1)中，有源层为氧化娃、氮化娃、氧化铟、氧化锌、氧化铟锡和氧化铟锌中的至少一种，有源层厚度为5nm?200nm。
[0013]进一步地，步骤2)中，栅介质层为氧化硅、氮化硅、高介电常数金属氧化物介质和有机介质中的至少一种，其厚度为5nm?800nm〇
[0014]进一步地，步骤8)中，金属层采用钼、铜、铝、钛和铬中的单质或合金构成单一金属层或复合金属层，金属层的厚度为l〇nm?800nm〇[〇〇15] 进一步地，包括以下步骤:
[0016]1)在衬底上生长一层氧化物半导体薄膜，作为有源层；
[0017]2)在有源层上生长一层绝缘介质，作为栅介质层；
[0018]3)在栅介质层上生长一层金属薄膜或透明导电薄膜，作为栅电极层；
[0019]4)光刻和刻蚀栅电极层和栅介质层，形成栅电极和栅介质；
[0020]5)在常压和室温下将淀积了有源层、栅介质和栅电极的衬底置于电解液中，对暴露在电解液中的有源层通过电解水的方法进行掺氢处理；
[0021]6)通过光刻和刻蚀有源层，形成包含源区、漏区和沟道区的有源区；沟道区由未经过电化学掺氢处理的有源层组成，沟道区位于栅介质正下方，源区和漏区均由经过电化学掺氢处理的有源层组成并分别位于沟道区两侧；
[0022]7)在衬底、栅电极、源区和漏区上覆盖一层绝缘介质层，在绝缘介质层上位于源区一侧和漏区一侧采用光刻和刻蚀，形成电极的两个接触孔；
[0023]8)在绝缘介质层、暴露的源区和漏区的上表面淀积一层金属膜，采用光刻和刻蚀制成源区金属接触电极和漏区金属接触电极。
[0024]进一步地，步骤4)中，栅电极和栅介质的制备方法为:在整个栅电极层上旋涂光刻胶，通过一次曝光，显影，连续刻蚀栅电极层和位于栅电极层下的栅介质层，形成栅电极和栅介质，栅电极和栅介质的光刻图形相同，栅介质位于栅电极的正下方。
[0025]进一步地，步骤5)是在常压和室温下的双电极电解池中进行的，电解液采用水、含电解质的水溶液或者水和有机溶液的混合液，有源层与外部电源的负极相连，作为阴极，电解液中的水电解形成氢离子，向有源层移动并进入暴露在电解液中的有源层。
[0026]进一步地，步骤4)?步骤5)中，光刻和刻蚀栅电极层和栅介质层，形成栅电极和栅介质，除去刻蚀后覆盖在栅电极表面的光刻胶后，再进行掺氢处理。
[0027]进一步地，步骤4)?步骤5)中，光刻和刻蚀栅电极层和栅介质层，形成栅电极和栅介质，保留刻蚀后覆盖在栅电极表面的光刻胶后，再进行掺氢处理，掺氢处理后除去覆盖在栅电极表面的光刻胶。
[0028]进一步地，步骤1)?步骤3)中，衬底上依次连续淀积有源层、栅介质层和栅电极层。[〇〇29] 一种自对准薄膜晶体管，包括:
[0030]衬底；
[0031]有源层，有源层生成于衬底上，有源层为氧化物半导体薄膜，有源层包括经掺氢处理、光刻和刻蚀后得到的源区、漏区和沟道区；
[0032]栅介质，栅介质生成于有源层上，栅介质层通过光刻和刻蚀绝缘介质得到；
[0033]栅电极层，栅电极层生成于栅介质上，栅电极层通过光刻和刻蚀金属薄膜或透明导电薄膜得到；
[0034]绝缘介质层，覆盖于衬底、栅电极、源区和漏区上；
[0035]源区金属接触电极和漏区金属接触电极，源区金属接触电极与源区和绝缘介质层接触，漏区金属接触电极与漏区和绝缘介质层接触，源区金属接触电极和漏区金属接触电极均由金属膜材料制成。
[0036]对比现有技术，本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点:
[0037]1、由于采用对暴露在电解液中的有源层进行阴极掺氢处理，掺入的氢离子在有源层中提供载流子，提高了有源层的载流子浓度，降低了有源层的电阻，使其作为器件的源区和漏区。采用此处理方法，沟道区和源区、漏区由一步淀积工艺形成，不需要另加源/漏金属层工艺，简化了晶体管的制备工艺；[〇〇38]2、本发明采用电化学工艺进行掺氢处理，只需在常压、室温环境下进行，无需采用昂贵复杂的真空设备，因此，设备便宜，操作简单，降低了晶体管的生产成本；[〇〇39]3、衬底可以选用不耐高温的柔性材料，从而有利于在柔性显示中得到应用；
[0040]本发明提供的自对准薄膜晶体管的制备方法，使晶体管的源/漏区与栅极形成自对准，减小了寄生效应。基于以上优点，本发明可以广泛在薄膜晶体管领域中应用。【附图说明】
[0041]图1至图7示出了本发明实施例一的薄膜晶体管的主要制作工艺步骤，其中:[0〇42]图1是淀积有源层的不意图；[0〇43]图2是淀积概介质层的不意图；[0〇44]图3是淀积概极层的不意图；
[0045]图4是形成栅电极和栅介质的示意图；
[0046]图5是对暴露在电解液中的有源层进行掺氢处理的示意图；[0〇47]图6是形成源区和漏区的不意图；
[0048]图7是淀积绝缘介质层并光刻和刻蚀后形成电极的接触孔的示意图；
[0049]图8是本发明实施例一中的自对准薄膜晶体管剖面示意图；
[0050]图9至图15示出了本发明实施例二的薄膜晶体管的主要制作工艺步骤，其中:[0〇51]图9是淀积有源层的不意图；[0〇52]图10是淀积概介质层的不意图；[0〇53 ]图11是淀积栅极层的示意图；
[0054]图12是形成栅电极和栅介质的示意图；
[0055]图13是保留覆盖在栅电极上的光刻胶，对暴露在电解液中的有源层进行掺氢处理的不意图；
[0056]图14是制作源区和漏区的示意图；
[0057]图15是淀积绝缘介质层并光刻和刻蚀后形成电极的接触孔的示意图；[〇〇58]图16是本发明实施例二中的自对准薄膜晶体管的剖面示意图。【具体实施方式】
[0059]下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0060]本发明提供一种自对准薄膜晶体管及其制备方法，该制备方法利用电化学方法在位于源区和漏区的氧化物半导体有源层进行掺氢处理，使晶体管的源/漏区与栅极形成自对准，制得自对准结构的薄膜晶体管。
[0061]实施例一:
[0062]请参见图8,本发明的薄膜晶体管包括衬底1、沟道区2、栅介质3、栅电极4、源区5、 漏区6、绝缘介质层7、源区接触电极8和漏区接触电极9。其中，沟道区2在衬底1上，栅介质3 在沟道区2上，栅电极4在栅介质3上，源区5和漏区6都在衬底1上，且分别在沟道区2两侧，绝缘介质层7覆盖在衬底1、栅电极4、源区5和漏区6上，源区接触电极8的底端连接源区5,其两侧连接绝缘介质层7,漏区接触电极9的底端连接漏区6,其两侧连接绝缘介质层7。[〇〇63]本实施例中，衬底1采用玻璃衬底或聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等柔性塑料材料。采用柔性塑料材料制作的衬底1可应用于柔性显示领域中。沟道区2为金属氧化物半导体材料，如含有氧化锌基或氧化铟基的氧化物半导体材料，其厚度为5nm?200nm。栅介质3采用氮化娃、氧化娃等绝缘介质，也可采用氧化错、氧化钽或氧化铪等金属氧化物高K介质，也可以采用有机介质。栅介质3的厚度为5nm?800nm。栅电极4可以采用钼、铜、铝、钛和铬等金属材料中的至少一种，也可以采用氧化铟锡、铝掺杂氧化锌和硼掺杂氧化锌等透明导电薄膜材料，其厚度为30nm?300nm。绝缘介质层7采用氧化硅、氮化娃、氧化错等无机介质或有机介质中的一种或多种的组合，其厚度为50nm?1000nm〇
[0064]请参见图1至图7,示出了一种自对准薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤:
[0065]如图1所示，选取衬底1，在衬底1上生长一层氧化物半导体薄膜材料，作为有源层 20。有源层20可以采用氧化铟、氧化锌、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌锡、氧化铟镓锌、氧化铟锌锡等中的至少一种，可作为单层、双层或多层材料，并通过磁控溅射或溶液法等方法形成。[〇〇66]如图2所示，在有源层20上生长一层绝缘介质，作为栅介质层30;栅介质层30可以采用氧化硅、氮化硅等绝缘介质，并通过等离子体增强化学气相淀积方法形成。也可以采用氧化铝、氧化铪、氧化钽等高介电常数介质，并通过原子层淀积、阳极氧化、磁控溅射等方法形成。也可以采用有机介质材料并通过旋涂方法形成。栅介质层可以是由单层、双层或多层不同的材料组成。[〇〇67]如图3所示，在栅介质层30上生长一层栅极层40,栅极层40为金属材料或透明导电薄膜材料，可以是金属材料或透明导电薄膜材料中的至少一种，可形成单层、双层或多层材料。金属材料如钼、铜、铝、钛和铬等单质或合金，并通过磁控溅射、电子束蒸发或者热蒸发等方法形成，也可以采用氧化铟锡、铝掺杂氧化锌、硼掺杂氧化锌等透明导电膜，并通过磁控溅射等方法形成。
[0068]如图4所示，在整个栅极层40 (图3)上旋涂光刻胶，通过一次曝光，显影，形成光刻胶图形，连续刻蚀栅极层40和位于栅极层40下的栅介质层30(图3)，形成栅电极4和栅介质 3，栅电极4和栅介质3的光刻图形完全一样，栅介质3位于栅电极4的正下方。刻蚀完成后，去除覆盖在栅电极4上的光刻胶。
[0069]图5所示，将淀积了有源层20(图3)、栅介质3和栅电极4的衬底1置于电解液中，对暴露在电解液中的有源层20进行电化学掺氢处理，形成源区5、漏区6和沟道区2。源区5、漏区6与沟道区2两端的相连处正好与栅电极4两端对齐，因此，源区5、漏区6与栅电极4自对准。源区5和漏区6为有源层20经过电化学处理掺入了氢离子的材料，沟道区2为未经过电化学处理的氧化物半导体材料。采用此处理方法，沟道区2和源区5、漏区6由一步淀积工艺形成，不需要另加源/漏金属层工艺，简化了晶体管的制备工艺，提高生产效率。掺入氢离子是在双电极电解池中进行的，电解液采用水、含电解质的水溶液或者水和有机溶液的混合液。 其中有源层20作为阴极，电解液中的水电解形成氢离子，氢离子向作为阴极的有源层20移动，并进入暴露在电解液中的有源层20,降低了有源层20的电阻率。由于本发明采用的电化学处理是在常压和室温下进行，因此是一种操作简单、低成本的低温工艺。
[0070]如图6所示，采用光刻和刻蚀工艺制作源区5和漏区6,形成包含源区5、漏区6和沟道区2的有源区。源区5及漏区6为有源层20(如图4)经过电化学掺氢处理后的材料，位于沟道区2的两端且与沟道区2相连，并且都位于衬底1上。由于在栅介质3下方的沟道区2被栅介质3保护，在电化学处理过程中不与电解液接触，因此没有掺入氢离子。
[0071]如图7所示，生长一层绝缘介质层7,该绝缘介质层7覆盖在衬底1、栅介质3、栅电极 4、源区5和漏区6的表面，然后在绝缘介质层7上位于源区5和漏区6都采用光刻和刻蚀以形成电极的两个接触孔。绝缘介质层7可以采用氧化硅、氮化硅等绝缘介质，并通过等离子体增强化学气相淀积方法形成，也可以采用氧化铝、氧化铪和氧化钽等高介电常数介质并通过原子层淀积和磁控溅射等方法形成，也可以采用有机介质材料并通过旋涂方法形成。
[0072]如图8所示，在整个器件的上表面采用磁控溅射方法淀积一层金属薄膜材料，然后光刻和刻蚀分别制成薄膜晶体管电极的源区金属接触电极8和漏区金属接触电极9,源区金属接触电极8和漏区金属接触电极9将薄膜晶体管的各电极引出，完成金属氧化物薄膜晶体管制备。其中，金属薄膜材料可采用如钼、铜、铝、钛和铬等单质或合金，可为前述材料的单层、双层或多层材料组成，并通过磁控溅射、电子束蒸发或者热蒸发等方法形成。[〇〇73] 实施例二:[〇〇74]请参见图16,图16示出了本发明实施例二的薄膜晶体管。图16中的薄膜晶体管与实施例一中的薄膜晶体管的结构相同，不同在于其制备方法。
[0075]请参见图9至图15,示出了一种自对准薄膜晶体管的制备方法。本实施例中公开的自对准薄膜晶体管利记博彩app与实施例一中公开的方法类似，图9?11及图14?15的工艺制备方法分别与实施例一图1?3及图6?7相同。其不同之处为图12和图13的工艺制备方法， 具体如下:
[0076]如图9所示，选取衬底1，在衬底1上生长一层氧化物半导体薄膜材料，作为有源层20。有源层20可以采用氧化铟、氧化锌、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌锡、氧化铟镓锌、氧化铟锌锡等中的至少一种，可作为单层、双层或多层材料，并通过磁控溅射或溶液法等方法形成。[〇〇77]如图10所示，在有源层20上生长一层绝缘介质，作为栅介质层30;栅介质层30可以采用氧化硅、氮化硅等绝缘介质，并通过等离子体增强化学气相淀积方法形成。也可以采用氧化铝、氧化铪、氧化钽等高介电常数介质，并通过原子层淀积、阳极氧化、磁控溅射等方法形成。也可以采用有机介质材料并通过旋涂方法形成。栅介质层可以是由单层、双层或多层不同的材料组成。[〇〇78]如图11所示，在栅介质层30上生长一层栅极层40，栅极层40为金属材料或透明导电薄膜材料，可以是金属材料或透明导电薄膜材料中的至少一种，并可以是单层、双层或多层材料。金属材料如钼、铜、铝、钛和铬等单质或合金，并通过磁控溅射、电子束蒸发或者热蒸发等方法形成，也可以采用氧化铟锡、铝掺杂氧化锌、硼掺杂氧化锌等透明导电膜，并通过磁控溅射等方法形成。[〇〇79]如图12所示，在整个栅电极层上旋涂光刻胶，通过一次曝光，显影，形成光刻胶图形，连续刻蚀栅极层40(图11)和位于栅极层40下的栅介质层30(图11)，形成栅电极4和栅介质3,栅电极4和栅介质3的光刻图形完全一样，栅介质3位于栅电极4的正下方。刻蚀完成后， 保留覆盖在栅电极4上的光刻胶41。
[0080]图13所示，将淀积了有源层20 (图11 )、栅介质30 (图11 )、栅电极40 (图11)和覆盖着光刻胶41的衬底1置于电解液中，对暴露在电解液中的有源层20进行电化学掺氢处理，形成源区5、漏区6和沟道区2。源区5、漏区6与沟道区2两端的相连处正好与栅电极4两端对齐，因此，源区5、漏区6与栅电极4自对准。源区5和漏区6为有源层20经过电化学处理掺入了氢离子的材料，沟道区2为未经过电化学处理的氧化物半导体材料。采用此处理方法，沟道区和源区、漏区由一步淀积工艺形成，不需要另加源/漏金属层工艺，简化了晶体管的制备工艺， 提高生产效率。掺入氢离子的具体方法是在双电极电解池中进行的，电解液采用水、含电解质的水溶液或者水和有机溶液的混合液。其中有源层20 (如图12)作为阴极，电解液中的水电解形成氢离子，氢离子向作为阴极的有源层20移动，并进入暴露在电解液中的有源层20， 降低了有源层20的电阻率。电化学处理完成后，去除覆盖在栅电极3上的光刻胶41。
[0081]如图14所示，采用光刻和刻蚀工艺制作源区5和漏区6,形成包含源区5、漏区6和沟道区2的有源区。源区5及漏区6为有源层20(如图12)经过电化学掺氢处理后的材料，位于沟道区2的两端且与沟道区2相连，并且都位于衬底1上。由于在栅介质3下方的沟道区2被栅介质3保护，在电化学处理过程中不与电解液接触，因此没有掺入氢离子。
[0082]如图15所示，生长一层绝缘介质层7,该绝缘介质层7覆盖在衬底1、栅介质3、栅电极4、源区5和漏区6的表面，然后在绝缘介质层7上位于源区5和漏区6都采用光刻和刻蚀以形成电极的两个接触孔。绝缘介质层7可以采用氧化硅、氮化硅等绝缘介质，并通过等离子体增强化学气相淀积方法形成，也可以采用氧化铝、氧化铪和氧化钽等高介电常数介质并通过原子层淀积和磁控溅射等方法形成，也可以采用有机介质材料并通过旋涂方法形成。
[0083]如图16所示，在整个器件的上表面采用磁控溅射方法淀积一层金属薄膜材料，然后光刻和刻蚀分别制成薄膜晶体管电极的源区金属接触电极8和漏区金属接触电极9,源区金属接触电极8和漏区金属接触电极9将薄膜晶体管的各电极引出，完成金属氧化物薄膜晶体管制备。其中，金属薄膜材料可采用如钼、铜、铝、钛和铬等单质或合金，可为前述材料的单层、双层或多层材料组成，并通过磁控溅射、电子束蒸发或者热蒸发等方法形成。
[0084]以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种自对准薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:将淀积了有源层、栅介质和栅电极的衬底置于电解液中，其中所述栅介质覆盖所述有 源层的一部分，所述栅电极至少覆盖所述栅介质的一部分，对暴露在所述电解液中的所述 有源层通过电解水的方法进行掺氢处理;通过光刻和刻蚀所述有源层，形成包含源区、漏区 和沟道区的有源区；所述沟道区由未经过电化学掺氢处理的所述有源层组成，所述沟道区 位于栅介质正下方，所述源区和所述漏区均由经过电化学掺氢处理的有源层经所述光刻和 刻蚀之后余下的部分组成，并分别位于所述沟道区两侧;形成覆盖所述衬底、所述栅电极、 所述源区和所述漏区的一层绝缘介质层，并且形成分别与所述源区和漏区接触的源区金属 接触电极和漏区金属接触电极。2.如权利要求1所述的一种自对准薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:所述衬底为玻 璃衬底或柔性塑料衬底。3.如权利要求1所述的一种自对准薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:所述有源层为 氧化硅、氮化硅、氧化铟、氧化锌、氧化铟锡和氧化铟锌中的至少一种，所述有源层厚度为5 nm?200 nm;所述栅介质为氧化娃、氮化娃、高介电常数金属氧化物介质和有机介质中的至 少一种，其厚度为5 nm?800 nm。4.如权利要求1所述的一种自对准薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步 骤:1)在衬底上生长一层氧化物半导体薄膜，作为有源层；2 )在所述有源层上生长一层绝缘介质，作为栅介质层；3)在所述栅介质层上生长一层金属薄膜或透明导电薄膜，作为栅电极层；4)光刻和刻蚀所述栅电极层和所述栅介质层，形成栅电极和栅介质；5)在常压和室温下将淀积了所述有源层、所述栅介质和所述栅电极的衬底置于电解液 中，对暴露在所述电解液中的所述有源层通过电解水的方法进行掺氢处理；6)通过光刻和刻蚀所述有源层，形成包含源区、漏区和沟道区的有源区；所述沟道区由 未经过电化学掺氢处理的所述有源层组成，所述沟道区位于栅介质正下方，所述源区和所 述漏区均由经过电化学掺氢处理的所述有源层组成并分别位于所述沟道区两侧；7)在所述衬底、所述栅电极、所述源区和所述漏区上覆盖一层绝缘介质层，在所述绝缘 介质层上位于所述源区一侧和所述漏区一侧采用光刻和刻蚀，形成电极的两个接触孔；8)在所述绝缘介质层、暴露的所述源区和所述漏区的上表面淀积一层金属膜，采用光 刻和刻蚀制成源区金属接触电极和漏区金属接触电极。5.如权利要求4所述的一种自对准薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:所述步骤4) 中，所述栅电极和所述栅介质的制备方法为:在整个所述栅电极层上旋涂光刻胶，通过一次 曝光，显影，连续刻蚀所述栅电极层和位于所述栅电极层下的所述栅介质层，形成所述栅电 极和所述栅介质，所述栅电极和所述栅介质的光刻图形相同，所述栅介质位于所述栅电极 的正下方。6.如权利要求4所述的一种自对准薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:所述步骤5)是 在常压和室温下的双电极电解池中进行的，所述电解液采用水、含电解质的水溶液，或者水 和有机溶液的混合液，所述有源层与外部电源的负极相连，作为阴极，电解液中的水电解形 成氢离子，向所述有源层移动并进入暴露在所述电解液中的所述有源层。7.如权利要求4所述的一种自对准薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:所述步骤4)? 步骤5)中，光刻和刻蚀所述栅电极层和所述栅介质层，形成所述栅电极和所述栅介质，除去 刻蚀后覆盖在所述栅电极表面的光刻胶后，再进行掺氢处理。8.如权利要求4所述的一种自对准薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:所述步骤4)? 步骤5)中，光刻和刻蚀所述栅电极层和所述栅介质层，形成所述栅电极和所述栅介质，保留 刻蚀后覆盖在所述栅电极表面的光刻胶，再进行掺氢处理，掺氢处理后除去覆盖在所述栅 电极表面的所述光刻胶。9.如权利要求4所述的一种自对准薄膜晶体管的制备方法，其特征在于:所述步骤1)? 步骤3)中，所述衬底上依次连续淀积所述有源层、所述栅介质层和所述栅电极层。10.—种自对准薄膜晶体管，其特征在于，包括:衬底；有源层，所述有源层生成于所述衬底上，所述有源层为氧化物半导体薄膜，所述有源层 包括经掺氢处理、光刻和刻蚀后得到的源区、漏区和沟道区；栅介质，所述栅介质生成于所述有源层上，所述栅介质层通过光刻和刻蚀绝缘介质得 到；栅电极，所述栅电极生成于所述栅介质上，所述栅电极通过光刻和刻蚀金属薄膜或透 明导电薄膜得到；绝缘介质层，覆盖于所述衬底、所述栅电极、所述源区和所述漏区上；源区金属接触电极和漏区金属接触电极，所述源区金属接触电极与所述源区和所述绝 缘介质层接触，所述漏区金属接触电极与所述漏区和所述绝缘介质层接触，所述源区金属 接触电极和所述漏区金属接触电极均由金属膜材料制成。
【文档编号】H01L21/34GK105977306SQ201610451662
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】张盛东, 邵阳, 肖祥, 周晓梁
【申请人】北京大学深圳研究生院