本發(fā)明屬于薄膜晶體管及其制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬氧化物薄膜晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，我們看到平板電視變得越來(lái)越大且功能不斷提升。全高清(HD)屏幕分辨率(1920x1080像素)已成為標(biāo)準(zhǔn)配置，諸多面板制造商紛紛開(kāi)始展示或推出更大的超清分辨率屏幕。與此同時(shí)，刷新率也在不斷提高，為移動(dòng)影像和3D電視帶來(lái)了更加出色的畫質(zhì)。

如今，有大量的大屏幕可供消費(fèi)者選擇，這些屏幕畫質(zhì)非常清晰，細(xì)節(jié)一覽無(wú)遺，刷新率達(dá)到了極高的水平。最近，大屏幕OLED電視已開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。然而，這些高性能顯示的制造卻給面板制造商帶來(lái)了重大挑戰(zhàn)，因?yàn)橹圃焐虃冃枰业娇尚械霓k法，以足夠快的速度和足夠低的功耗來(lái)驅(qū)動(dòng)集成于超大面積內(nèi)的所有這些像素。驅(qū)動(dòng)這些像素的是由數(shù)百萬(wàn)個(gè)薄膜晶體管(TFT)構(gòu)成的陣列，稱之為背板。多年來(lái)，非晶硅薄膜晶體管(a-Si TFT)背板一直是顯示行業(yè)的中流砥柱。但是，非晶硅存在天生的局限性，難以提供驅(qū)動(dòng)高分辨率、高性能顯示所需要的開(kāi)關(guān)特性。非晶硅晶體管速度太慢、無(wú)法勝任：在這種材料中，電子和空穴遷移速度過(guò)慢，我們將這種特性稱為遷移率。

能夠克服非晶硅薄膜晶體管遷移率障礙的多種技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)。其中，金屬氧化物薄膜晶體管技術(shù)似乎最受青睞，現(xiàn)有的薄膜晶體管制造工廠采用該技術(shù)并不困難，因?yàn)榻饘傺趸锿ǔＪ怯靡呀?jīng)廣為人知的物理氣相沉積(PVD)工藝沉積的?？紤]使用的材料在沉積時(shí)不受尺寸限制，而且具有足夠高的遷移率，能夠制造出適用于高分辨率、高刷新率純平顯示的背板。金屬氧化物薄膜晶體管已取得長(zhǎng)足進(jìn)展。有源層的最佳材料是銦鎵鋅氧化物(IGZO)，其遷移率比非晶硅高出10到20倍。

IGZO通常用一種被稱為磁控濺射的PVD技術(shù)進(jìn)行沉積，該技術(shù)同時(shí)采用了磁場(chǎng)和電場(chǎng)來(lái)移除陰極的材料并沉積到背板上。在金屬氧化物薄膜晶體管成熟、量產(chǎn)之前，還有諸多困難需要克服，尤其是在制造OLED電視背板方面。主要改進(jìn)領(lǐng)域?yàn)槠骷环€(wěn)定性。若任一效應(yīng)強(qiáng)烈到肉眼可見(jiàn)，將會(huì)影響消費(fèi)者的視覺(jué)體驗(yàn)。

IGZO具有高遷移率、適用于大面積生產(chǎn)、與a-Si制程相似等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為目前顯示技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)。但I(xiàn)GZO-TFT的IGZO層對(duì)于工藝和環(huán)境非常敏感，因此常常需要采用ESL結(jié)構(gòu)，對(duì)IGZO層進(jìn)行保護(hù)，增加了一道Mask，不利于制程成本的降低。且由于IGZO的禁帶寬度(約為3.4eV)與UV光的禁帶寬度(高于3.1eV)相近，IGZO對(duì)UV光有很好的吸收作用，IGZO層在UV光的照射下，價(jià)帶電子等易吸收能量躍遷至導(dǎo)帶，使TFT的閾值電壓偏移，使顯示器顯示效果不穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有IGZO-TFT器件成本高，IGZO有源層的穩(wěn)定性易受UV光和外界污染物影響的問(wèn)題。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種金屬氧化物薄膜晶體管及制備方法。

根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種金屬氧化物薄膜晶體管，其包括：

柵電極層，其位于靠近玻璃基板一側(cè)的上表面；

柵絕緣層，其位于所述柵電極層上表面以及未被所述柵電極層覆蓋的玻璃基板上表面；

有源層，其位于靠近玻璃基板一側(cè)的柵絕緣層上表面；

源漏極層，其位于所述有源層上表面以及靠近玻璃基板一側(cè)的未被所述有源層覆蓋的柵絕緣層上表面；

保護(hù)層，其位于所述源漏極層上表面以及未被所述源漏極層覆蓋的柵絕緣層上表面；

TiO₂薄膜層，其位于所述保護(hù)層上表面；

平坦化層，其位于所述TiO₂薄膜層上表面；所述平坦化層設(shè)有接觸孔，所述接觸孔的位置靠近玻璃基板的另一側(cè)，所述接觸孔從所述平坦化層的上表面延伸到所述源漏極層的上表面；

陽(yáng)極層，其形成于所述平坦化層的接觸孔內(nèi)以及覆蓋接觸孔的平坦化層的上表面；

像素定義區(qū)有機(jī)層，其位于所述陽(yáng)極層上靠近玻璃基板兩側(cè)的上表面以及未被所述陽(yáng)極層覆蓋的平坦化層上表面。

根據(jù)本發(fā)明，所述柵電極層所用材料為鈦(Ti)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鉬(Mo)或銅(Cu)。

根據(jù)本發(fā)明，所述柵絕緣層為氮化硅層、氧化硅層或氮氧化硅層。

根據(jù)本發(fā)明，所述有源層所用材料為銦鎵鋅氧化物。

根據(jù)本發(fā)明，所述保護(hù)層所用材料為氧化硅。

根據(jù)本發(fā)明，所述TiO₂薄膜層的厚度為5nm～60nm。

根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種金屬氧化物薄膜晶體管的制備方法，其包括以下步驟：

a)采用物理氣相沉積在靠近玻璃基板一側(cè)的上表面沉積柵電極層，然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝，形成所需的柵電極圖案；

b)采用化學(xué)氣相沉積在所述柵電極層上表面以及未被所述柵電極層覆蓋的玻璃基板上表面沉積柵絕緣層；

c)采用物理氣相沉積在靠近玻璃基板一側(cè)的柵絕緣層上表面沉積有源層，通過(guò)涂覆光刻膠、曝光、顯影、刻蝕工藝，形成所需的有源層圖案；

d)采用物理氣相沉積在所述有源層上表面以及靠近玻璃基板一側(cè)的未被所述有源層覆蓋的柵絕緣層上表面沉積源漏極層，然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝，形成所需的源漏極圖案；

e)采用化學(xué)氣相沉積在所述源漏極層上表面以及未被所述源漏極層覆蓋的柵絕緣層上表面沉積保護(hù)層；

f)采用化學(xué)氣相沉積或溶膠凝膠法在所述保護(hù)層上表面沉積致密的納米TiO₂薄膜層；

g)在所述TiO₂薄膜層上表面涂覆平坦化層并形成連通平坦化層、TiO₂薄膜層以及源漏極層上表面上的保護(hù)層的接觸孔，然后通過(guò)曝光、顯影、刻蝕工藝，形成接觸孔圖案；

h)采用物理氣相沉積在所述平坦化層上的接觸孔內(nèi)以及覆蓋接觸孔的平坦化層的上表面沉積形成陽(yáng)極層；

i)在所述陽(yáng)極層上靠近玻璃基板兩側(cè)的上表面以及未被所述陽(yáng)極層覆蓋的平坦化層上表面涂覆像素定義區(qū)有機(jī)層，定義像素區(qū)，得到所述金屬氧化物薄膜晶體管。

根據(jù)本發(fā)明方法，所述柵電極層所用材料為鈦、鉻、鋁、鉬或銅。

根據(jù)本發(fā)明方法，所述柵絕緣層為氮化硅層、氧化硅層或氮氧化硅層。

根據(jù)本發(fā)明方法，所述有源層所用材料為銦鎵鋅氧化物。

根據(jù)本發(fā)明方法，所述保護(hù)層所用材料為氧化硅。

根據(jù)本發(fā)明方法，所述TiO₂薄膜層的厚度為5nm～60nm。

本發(fā)明所述用語(yǔ)“一側(cè)”均指玻璃基板的同一側(cè)；“另一側(cè)”是與“一側(cè)”相對(duì)的一側(cè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述方案中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種BCE結(jié)構(gòu)的IGZO-TFT器件，在IGZO有源層的上方加一層納米TiO₂薄膜，起到屏蔽UV光和外界污染物如金屬離子等的作用，防止其對(duì)IGZO有源層的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，在不增加光罩的基礎(chǔ)上提高了器件的穩(wěn)定性，此薄膜晶體管在液晶顯示器和OLED顯示器中均可適用。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例金屬氧化物薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例用于制備金屬氧化物薄膜晶體管的方法的流程示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中在玻璃基板上形成柵電極層后的示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中在柵電極層上形成柵絕緣層和有源層后的示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中在有源層上形成源漏極層后的示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例中在源漏極上形成保護(hù)層并在保護(hù)層上沉積TiO₂薄膜層后的示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例中在TiO₂薄膜層上表面涂覆平坦化層并形成連通平坦化層、TiO₂薄膜層以及源漏極層上表面上的保護(hù)層的接觸孔后的示意圖；

圖8是在平坦化層上的接觸孔內(nèi)以及覆蓋接觸孔的平坦化層的上表面沉積形成陽(yáng)極層后的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說(shuō)明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

實(shí)施例1

為解決現(xiàn)有IGZO-TFT器件成本高，IGZO有源層的穩(wěn)定性易受UV光和外界污染物影響，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種金屬氧化物薄膜晶體管。

本發(fā)明實(shí)施例提供的金屬氧化物薄膜晶體管。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例金屬氧化物薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例的金屬氧化物薄膜晶體管包括：

柵電極層11，其位于靠近玻璃基板10的a側(cè)的上表面；

柵絕緣層12，其位于所述柵電極層11上表面以及未被所述柵電極層11覆蓋的玻璃基板10上表面；

有源層13，其位于靠近玻璃基板10的a側(cè)的柵絕緣層12上表面；

源漏極層14，其位于所述有源層13上表面以及靠近玻璃基板10的a側(cè)的未被所述有源層13覆蓋的柵絕緣層12上表面；

保護(hù)層15，其位于所述源漏極層14上表面以及未被所述源漏極層14覆蓋的柵絕緣層12上表面；

TiO₂薄膜層16，其位于所述保護(hù)層15上表面；

平坦化層17，其位于所述TiO₂薄膜層16上表面；所述平坦化層17設(shè)有接觸孔20，所述接觸孔20的位置靠近玻璃基板10的b側(cè)，所述接觸孔20從所述平坦化層17的上表面延伸到所述源漏極層14的上表面；

陽(yáng)極層19，其形成于所述平坦化層17的接觸孔20內(nèi)以及覆蓋接觸孔20的平坦化層17的上表面；

像素定義區(qū)有機(jī)層18，其位于所述陽(yáng)極層19上靠近玻璃基板10兩側(cè)的上表面以及未被所述陽(yáng)極層19覆蓋的平坦化層17上表面。

所述柵電極層11所用材料為Mo。

所述柵絕緣層12為氧化硅層。

所述有源層13所用材料為銦鎵鋅氧化物。

所述源漏極層14所用材料為Mo。

所述保護(hù)層15所用材料為氧化硅。

所述TiO₂薄膜層16的厚度為40nm。

實(shí)施例2

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中制備金屬氧化物薄膜晶體管的方法的流程示意圖。本實(shí)施例的制備方法主要包括步驟101至步驟107。

在步驟101中，采用物理氣相沉積在靠近玻璃基板10的a側(cè)的上表面沉積柵電極層11，然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝，形成所需的柵電極圖案，得到如圖3所示的結(jié)構(gòu)。柵電極層11所用材料為Mo。

在步驟102中，采用化學(xué)氣相沉積在所述柵電極層11上表面以及未被所述柵電極層11覆蓋的玻璃基板10上表面沉積柵絕緣層12；再采用物理氣相沉積在靠近玻璃基板10的a側(cè)的柵絕緣層11上表面沉積有源層13，通過(guò)涂覆光刻膠、曝光、顯影、刻蝕工藝，形成所需的有源層圖案，得到如圖4所示的結(jié)構(gòu)。柵絕緣層12為氧化硅層。

在步驟103中，采用物理氣相沉積在所述有源層13上表面以及靠近玻璃基板10的a側(cè)的未被所述有源層13覆蓋的柵絕緣層12上表面沉積源漏極層14，然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝，形成所需的源漏極圖案，得到如圖5所示的結(jié)構(gòu)。源漏極層14的材料為Mo。

在步驟104中，采用化學(xué)氣相沉積在所述源漏極層14上表面以及未被所述源漏極層14覆蓋的柵絕緣層12上表面沉積保護(hù)層15；再采用化學(xué)氣相沉積或溶膠凝膠法在所述保護(hù)層15上表面沉積致密的納米TiO₂薄膜層16，得到如圖6所示的結(jié)構(gòu)。保護(hù)層15所用材料為氧化硅。TiO₂薄膜層的厚度為40nm。

在步驟105中，在所述TiO₂薄膜層16上表面涂覆平坦化層17并形成連通平坦化層17、TiO₂薄膜層16以及源漏極層14上表面上的保護(hù)層15的接觸孔20，然后通過(guò)曝光、顯影、刻蝕工藝，形成接觸孔圖案，得到如圖7所示的結(jié)構(gòu)。

在步驟106中，采用物理氣相沉積在所述平坦化層17上的接觸孔20內(nèi)以及覆蓋接觸孔20的平坦化層17的上表面沉積形成陽(yáng)極層19，得到如圖8所示的結(jié)構(gòu)。

在步驟107中，在所述陽(yáng)極層19上靠近玻璃基板10兩側(cè)的上表面以及未被所述陽(yáng)極層19覆蓋的平坦化層17上表面涂覆像素定義區(qū)有機(jī)層18，定義像素區(qū)，得到如圖1所示的金屬氧化物薄膜晶體管。完成后續(xù)液晶顯示器和OLED顯示器的制程，獲得穩(wěn)定性佳的顯示裝置。

本實(shí)施例在IGZO有源層的上方加一層納米TiO₂薄膜，起到屏蔽UV光和外界污染物如金屬離子等的作用，防止其對(duì)IGZO有源層的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，在不增加光罩的基礎(chǔ)上提高了器件的穩(wěn)定性。

雖然本發(fā)明所公開(kāi)的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所公開(kāi)的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。