本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種薄膜晶體管及其制作方法。

背景技術(shù)：

薄膜晶體管顯示器是目前使用比較廣泛的顯示器，其中，薄膜晶體管是開啟和關(guān)閉像素的電子轉(zhuǎn)化裝置，通過在玻璃基底上沉積薄膜，從而形成電子回路來控制顯示器中的像素。常用薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)中，包含有三端，即源極、漏極和柵極，通過利用施加在柵極的電壓來控制源、漏極間的電壓。

在薄膜晶體管中通常使用鋁作為電極材料，但是鋁互連線的抗電遷移能力較差，且鋁的電阻率也較大(約為2.66uω·cm)，因此在制作鋁線時(shí)，鋁線的寬度不能太小，否則會(huì)容易導(dǎo)致rc電路的延遲；但是如果鋁線的寬度太大，不利于制作高集成度的薄膜晶體管顯示器。

鑒于上述問題，目前通常的解決方法是：用銅代替鋁做薄膜晶體管中的電極，因?yàn)殂~具有相對(duì)較高的抗電子遷移能力和較低的電阻率。但是由于在薄膜晶體管中，一般采用含有硅原子的材料作為基底，而銅與硅之間粘附性較差，制作的銅薄膜很容易從基底上脫落；另外，銅與基底材料之間很容易發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，形成電活性的深能級(jí)雜質(zhì)，并且在銅與基底之間的界面處可能會(huì)形成缺陷，引起薄膜晶體管中的漏電流增大，甚至導(dǎo)致短路。

為解決上述銅與基底材料之間的粘附性差以及二者之間容易發(fā)生擴(kuò)散的問題，在銅薄膜與基底之間添加tin膜、w膜等作為緩沖層，雖然成功的解決了上述兩個(gè)問題，但是由于銅膜和緩沖層在制作晶體管時(shí)要采用濕法刻蝕的方法，而且銅膜和緩沖層需要采用不同的刻蝕液，因此無法在一次刻蝕中完成銅膜和緩沖層的刻蝕，制備工藝相對(duì)較為復(fù)雜，且制備tin膜時(shí)需要用到tin靶 材，而tin靶材的制作成本較高。1997年，美國(guó)的h.sirringhaus等人采用銅鉻合金作為緩沖層應(yīng)用在a-si薄膜晶體管的柵極結(jié)構(gòu)中，其中，銅鉻合金中的鉻的原子數(shù)百分?jǐn)?shù)為10～30at.％，該薄膜晶體管結(jié)構(gòu)同樣也解決了銅與基底材料之間的粘附性差以及二者之間容易發(fā)生擴(kuò)散的問題，但是銅鉻合金本身的電阻率不夠低(4.5uω·cm)。2005年，j.koiko等人采用銅錳合金作為銅薄膜的緩沖層，其中，銅錳合金中的錳的原子數(shù)百分?jǐn)?shù)為7.9at.％，同樣也解決了上述的兩個(gè)問題，但是銅錳合金經(jīng)過退火處理后電阻率仍然很高(4.8uω·cm)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種薄膜晶體管及其制作方法，在保證制作成本和電阻率低的情況下，用于解決銅薄膜與基底之間粘附性差和二者之間容易擴(kuò)散的問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種薄膜晶體管的制作方法，該方法包括：在玻璃基底上依次沉積第一銅鈣合金薄膜和第一銅薄膜，形成柵極；

在所述形成柵極的玻璃基底上依次沉積柵極絕緣層、有源層、歐姆接觸層，所述柵極絕緣層覆蓋所述柵極層；在所述歐姆接觸層上沉積第二銅鈣合金薄膜和第二銅薄膜，形成源極和漏極。

優(yōu)選地，所述在玻璃基底上依次沉積第一銅鈣合金薄膜和第一銅薄膜之后，所述方法還包括：

對(duì)所述第一銅鈣合金薄膜和第一銅薄膜進(jìn)行刻蝕和熱退火處理，所述熱退火的溫度為250～350℃，退火時(shí)間為30～60min。

優(yōu)選地，在所述歐姆接觸層上沉積第二銅鈣合金薄膜和第二銅薄膜之后，該方法還包括：

對(duì)所述第二銅鈣合金薄膜和第二銅薄膜進(jìn)行刻蝕和熱退火處理，所述熱退火的溫度為250～350℃，退火時(shí)間為30～60min。

優(yōu)選地，所述沉積第一銅鈣合金薄膜、第一銅薄膜、第二銅鈣合金薄膜和 第二銅薄膜的方法均采用磁控濺射法；其中，

在使用磁控濺射法沉積所述第一銅鈣合金薄膜和第二銅鈣合金薄膜時(shí)，使用的靶材均為銅鈣合金制作的靶材，所述靶材中的鈣的原子數(shù)百分比為1～4at.％。

優(yōu)選地，所述第一銅鈣合金薄膜和所述第二銅鈣合金薄膜的沉積厚度均為30nm。

優(yōu)選地，對(duì)所述銅鈣合金薄膜和銅薄膜進(jìn)行刻蝕包括：

采用相同的刻蝕液對(duì)所述銅鈣合金薄膜和銅薄膜進(jìn)行刻蝕。

優(yōu)選地，所述沉積第一銅鈣合金薄膜、第一銅薄膜、第二銅鈣合金薄膜和第二銅薄膜的方法均采用磁控濺射法具體包括：

在采用磁控濺射法沉積所述第一銅鈣合金薄膜和所述第二銅鈣合金薄膜時(shí)，通入2～3sccm的氧氣；

在采用磁控濺射法沉積所述第一銅薄膜和所述第二銅薄膜時(shí)，沉積溫度為100～120℃，且沉積過程中不需要通入氧氣。

優(yōu)選地，所述柵極絕緣層、有源層和歐姆接觸層分別為sinx、α-si和n⁺α-si。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種薄膜晶體管，該薄膜晶體管是由玻璃基底、柵極、柵極絕緣層、有源層、歐姆接觸層、源極和漏極組成；其中，

在所述玻璃基底上依次沉積第一銅鈣合金薄膜和第一銅薄膜，并對(duì)所述第一銅鈣合金薄膜和第一銅薄膜進(jìn)行刻蝕和熱退火處理，形成柵極；

在所述柵極上依次沉積柵極絕緣層、有源層、歐姆接觸層，在所述歐姆接觸層上沉積第二銅鈣合金薄膜和第二銅薄膜，并對(duì)所述第二銅鈣合金薄膜和第二銅薄膜進(jìn)行刻蝕和熱退火處理，形成源極和漏極。

應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例在制作薄膜晶體管的過程中，在第一銅薄膜與玻璃基底之間沉積第一銅鈣合金薄膜來制作柵極，并且在第二銅薄膜與歐姆接觸層之間沉積第二銅鈣合金薄膜來制作源極和漏極，獲得的有益效果如下：

1、銅鈣合金薄膜中的鈣與氧氣和基底中的硅可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且鈣與 氧氣和歐姆接觸層中的硅也可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終生成的氧化物使得銅制作的電極具有更好的電學(xué)性能，同時(shí)生成的氧化物可以阻擋銅與基底之間以及銅與歐姆接觸層之間發(fā)生擴(kuò)散，減少薄膜晶體管中界面的缺陷。

2、在使用磁控濺射法沉積銅鈣合金薄膜時(shí)，使用的靶材是銅鈣合金，可以避免金屬在濺射時(shí)互相污染，且銅鈣合金靶材的制作成本較低。另外，在刻蝕銅鈣合金薄膜使用的刻蝕液與刻蝕銅薄膜采用刻蝕液相同，因此可以在一次刻蝕中同時(shí)完成銅鈣合金薄膜和銅薄膜的刻蝕，使得刻蝕操作變得簡(jiǎn)單。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種薄膜晶體管的制作方法的具體流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2提供的一種薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2提供的在玻璃基底上沉積銅鈣合金薄膜和銅薄膜后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2中提供的柵極結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明具體實(shí)施例及相應(yīng)的附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明各實(shí)施例提供的技術(shù)方案。

實(shí)施例1

實(shí)施例1提供了一種薄膜晶體管的制作方法，用于解決在薄膜晶體管中銅作為電極與基底之間粘附性差和二者之間容易擴(kuò)散的問題。該方法的具體流程示意圖如圖1所示，另外，為了更清楚的說明本發(fā)明實(shí)施例，圖2提供了具體的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，圖3為圖2結(jié)構(gòu)中的柵極結(jié)構(gòu)的具體制備示意圖，圖4為圖2中的源極和漏極結(jié)構(gòu)的具體制備示意圖。該方法具體包括下述步驟：

步驟11：在玻璃基底上依次沉積第一銅鈣合金薄膜和第一銅薄膜，形成柵極。

在本步驟中，首先通過磁控濺射的方法在玻璃基底上沉積第一銅鈣合金薄膜(如圖3所示)，其中，濺射使用的靶材是銅鈣合金，且靶材中的鈣的原子數(shù)百分比為1～4at.％。這里直接使用銅鈣合金靶材獲得第一銅鈣合金薄膜，而不是將銅、鈣兩種靶材同時(shí)濺射獲得第一銅鈣合金薄膜，原因是后者在濺射過程中容易產(chǎn)生污染，例如，在磁控濺射過程中，采用電子束同時(shí)對(duì)上述兩種靶材進(jìn)行轟擊，在設(shè)備的腔體中會(huì)同時(shí)產(chǎn)生氣體銅原子和鈣原子，這樣在銅靶材上有可能會(huì)混入鈣原子，同理，鈣靶材上也可能混入銅原子，使得這兩種靶材不再是純金屬的靶材，影響了晶體管的性能，且銅鈣合金靶材的成本也比較低。

在濺射第一銅鈣合金薄膜時(shí)，在濺射設(shè)備中需要通入2～3sccm的氧氣。在玻璃基底上沉積第一銅鈣合金薄膜后，在該第一銅鈣合金薄膜上再沉積第一銅薄膜，沉積方法也是采用磁控濺射法，在濺射銅過程中，設(shè)備中不需要通入氧氣，且濺射溫度為100～120℃，因?yàn)樵诖藴囟认拢~與基底之間的粘附性比較好。

在第一銅鈣合金薄膜上沉積第一銅薄膜后，要對(duì)這兩層薄膜進(jìn)行刻蝕，從而形成薄膜晶體管中的柵極，這里通常使用的刻蝕方法是濕法刻蝕，即采用溶劑溶解的方式將薄膜刻蝕成規(guī)定的柵極形狀(如圖2中的柵極的形狀)，刻蝕銅薄膜使用的刻蝕液有很多種，例如，可以使用ito(氧化銦錫)刻蝕液；或者是采用曝光顯影等工藝，將第一銅薄膜刻蝕成柵極形狀。在本發(fā)明實(shí)施例中， 在刻蝕第一銅鈣合金薄膜和第一銅薄膜時(shí)，采用相同的刻蝕液對(duì)這兩層膜進(jìn)行刻蝕，原因是：第一銅鈣合金薄膜中的鈣的原子數(shù)百分?jǐn)?shù)很小，銅原子為該合金中的主要原子，因此在刻蝕掉銅的時(shí)候，就可以將鈣這種微小含量的原子同時(shí)刻蝕掉，這樣采用一次刻蝕的方法使刻蝕操作變得簡(jiǎn)單，同時(shí)也節(jié)約了成本。

另外，將第一銅鈣合金薄膜和第一銅薄膜刻蝕形成柵極后，要對(duì)刻蝕后的兩層膜進(jìn)行熱退火處理，其中，退火的溫度為250～350℃，退火的時(shí)間為30～60min，退火的目的是為了讓沉積的兩層膜更加致密，降低薄膜表面的缺陷，從而降低電阻率。

在上述步驟中，將第一銅鈣合金薄膜加在第一銅薄膜和玻璃基底之間取得有益效果是：第一銅鈣合金薄膜中的鈣是化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬原子，容易與空氣中的氧氣和基底中的硅原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成鈣的氧化物，例如：caox或caysiox，生成的這些氧化物因?yàn)榫哂辛己玫碾妼W(xué)特性和粘附性，所以可以進(jìn)一步的增加薄膜晶體管的導(dǎo)電性和界面之間的粘附性，而且這些氧化物可以阻擋銅與基底之間進(jìn)行擴(kuò)散，提高了薄膜晶體管的性能。

步驟12：在所述形成柵極的玻璃基底上依次沉積柵極絕緣層、有源層、歐姆接觸層，所述柵極絕緣層覆蓋所述柵極層。

在步驟11中，通過刻蝕沉積在玻璃基底上的第一銅鈣合金薄膜和第一銅薄膜，從而形成柵極，在本步驟中，在柵極上依次沉積柵極絕緣層、有源層和歐姆接觸層，沉積這幾層的方法有很多種，常用的方法同樣也是磁控濺射法。且構(gòu)成薄膜晶體管中各層的材料也有很多種，例如，制作有源層的材料可以是非晶硅(a-si)、多晶硅(p-si)、單晶硅(c-si)幾種。

為了更具體的說明本發(fā)明實(shí)施例，以圖2中的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)為例：柵極絕緣層采用是sinx，有源層采用的是α-si，歐姆接觸層采用的是n⁺α-si，其中，在給柵極通電壓時(shí)，在絕緣柵層sinx中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電場(chǎng)，并在絕緣柵層的表面上形成感應(yīng)電荷，隨著柵極間的電壓增大，有源層α-si表面將由耗盡層變?yōu)殡娮臃e累層，當(dāng)柵極中的電壓增大到一定程度時(shí)，源、漏電極之間就會(huì)產(chǎn) 生電壓。歐姆接觸層n⁺α-si的電阻要比有源層α-si的電阻小，這樣使得電荷在傳輸?shù)倪^程中不會(huì)停留銅薄膜和有源層α-si在界面處，而是在各層之間進(jìn)行傳輸，提高了電荷在薄膜晶體管中的利用率。

步驟13：在所述歐姆接觸層上沉積第二銅鈣合金薄膜和第二銅薄膜，形成源極和漏極。

在基底上沉積歐姆接觸層后，要在歐姆接觸層上再次沉積銅鈣合金薄膜和銅薄膜，這里銅鈣合金薄膜的沉積厚度也為30nm，且為了使得更加清楚的說明本方案，這里將歐姆接觸層上再次沉積的銅鈣合金薄膜和銅薄膜稱為第二銅鈣合金薄膜和第二銅薄膜。沉積的方法與步驟11中沉積銅鈣合金薄膜和銅薄膜的方法相同，且在沉積后也需要進(jìn)行刻蝕和退火，最終制備出源極和漏極，同樣，這里刻蝕和退火的方法與步驟11中對(duì)銅鈣合金薄膜和銅薄膜刻蝕和退火的方法相同或類似，為避免重復(fù)，這里不做贅述。

應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例在制作薄膜晶體管的過程中，在第一銅薄膜與玻璃基底之間沉積第一銅鈣合金薄膜來制作柵極，并且在第二銅薄膜與歐姆接觸層之間沉積第二銅鈣合金薄膜來制作源電極和漏電極，獲得的有益效果如下：

1、銅鈣合金薄膜中的鈣與氧氣和基底中的硅可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且鈣與氧氣和歐姆接觸層中的硅也可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終生成的氧化物使得銅制作的電極具有更好的電學(xué)性能和粘附性，可以增加薄膜晶體管的導(dǎo)電性和界面之間的粘附性，同時(shí)生成的氧化物可以阻擋銅與基底之間以及銅與歐姆接觸層之間發(fā)生擴(kuò)散，減少薄膜晶體管中界面的缺陷。

2、在使用磁控濺射法沉積銅鈣合金薄膜時(shí)，使用的靶材是銅鈣合金，可以避免金屬在濺射時(shí)互相污染，且銅鈣合金靶材的制作成本較低。另外，在刻蝕銅鈣合金薄膜時(shí)使用的刻蝕液與刻蝕銅薄膜采用刻蝕液相同，因此可以在一次刻蝕中同時(shí)完成銅鈣合金薄膜和銅薄膜的刻蝕，使得刻蝕操作變得簡(jiǎn)單。

實(shí)施例2

實(shí)施1提供了一種薄膜晶體管的制作方法，為了更清楚的說明本發(fā)明實(shí)施例，實(shí)施例2提供了基于實(shí)施例1提供的薄膜晶體管的制作方法制作而成的薄膜晶體管，如圖2所示為該薄膜晶體管的具體結(jié)構(gòu)示意圖，且圖2中的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)只是示例性的說明，并沒有對(duì)薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)做具體限定。所述薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)具體包括：

玻璃基底21、第一銅鈣合金薄膜22、第一銅薄膜23、柵極絕緣層24、有源層25、歐姆接觸層26、第二銅鈣合金薄膜27、第二銅薄膜28、第二銅鈣合金薄膜27'、第二銅薄膜28'；其中，第一銅鈣合金薄膜22和第一銅薄膜23合起來形成柵極，第二銅鈣合金薄膜27和第二銅薄膜28合起來形成源極，第二銅鈣合金薄膜27'和第二銅薄膜28'合起來形成漏極；柵極絕緣層24為sinx，有源層25為α-si，歐姆接觸層26為n⁺α-si。

上述柵極的制備過程如圖3所示：在玻璃基底21上依次沉積30nm第一銅鈣合金薄膜22'和第一銅薄膜23'，通過刻蝕方法將第一銅鈣合金薄膜22'和第一銅薄膜23'制備成如圖4中第一銅鈣合金薄膜22和第一銅薄膜23的形狀(即圖2所示的柵極結(jié)構(gòu))，這里第一銅鈣合金薄膜22作為第一銅薄膜23的緩沖層，增加了第一銅薄膜23與玻璃基底21的粘附性，且第一銅鈣合金薄膜22位于第一銅薄膜23和玻璃基底21之間，阻止了第一銅薄膜23與玻璃基底21之間的相互擴(kuò)散作用，減少了界面缺陷，提高薄膜晶體管的性能。

在上述制備的柵極結(jié)構(gòu)上依次沉積柵極絕緣層24、有源層25、歐姆接觸層26、銅鈣合金薄膜和銅薄膜，其中，有源層25、歐姆接觸層26是通過刻蝕的方法形成圖2中的薄膜形狀；這里銅鈣合金薄膜的厚度為30nm，銅鈣合金薄膜和銅薄膜同樣也經(jīng)過刻蝕方法，例如曝光顯影等工藝，形成如圖2中第二銅鈣合金薄膜27、第二銅薄膜28、第二銅鈣合金薄膜27'和第二銅薄膜28'的形狀。具體的制備過程與制備柵極結(jié)構(gòu)類似：在上述的歐姆接觸層26上再次沉積銅鈣合金薄膜和銅薄膜，然后經(jīng)過刻蝕形成用戶需要的源極和漏極的結(jié)構(gòu)，即圖2中的第二銅鈣合金薄膜27、第二銅薄膜28、第二銅鈣合金薄膜27' 和第二銅薄膜28'的結(jié)構(gòu)，且薄膜晶體管中的源極和漏極通常為對(duì)稱的兩個(gè)結(jié)構(gòu)。

需要說明的是：上述第二銅鈣合金薄膜27和第二銅鈣合金薄膜27'是同一銅鈣合金薄膜通過刻蝕技術(shù)形成的兩部分薄膜結(jié)構(gòu)，同理，第二銅薄膜28和第二銅薄膜28'也是同一銅薄膜通過刻蝕技術(shù)形成的兩部分結(jié)構(gòu)。

在圖2的薄膜晶體管中，第二銅鈣合金薄膜27和第二銅鈣合金薄膜27'分別作為第二銅薄膜28和第二銅薄膜28'的緩沖層，同樣增加了薄膜晶體管中歐姆接觸層26與第二銅薄膜28和第二銅薄膜28'之間的粘附性，且阻止了歐姆接觸層26與第二銅薄膜28和第二銅薄膜28'之間的相互擴(kuò)散，減少了界面缺陷，提高了薄膜晶體管的性能。

另外，在刻蝕柵極、源極和漏極中的銅鈣合金薄膜和銅薄膜時(shí)，因?yàn)殂~鈣合金薄膜中的鈣的原子數(shù)百分比較低，該銅鈣合金薄膜中主要的含量是銅原子，因此可以用相同的刻蝕液對(duì)銅鈣合金薄膜和銅薄膜進(jìn)行刻蝕，使得操作變得簡(jiǎn)單。而且，在沉積銅鈣合金薄膜時(shí)使用的濺射靶材是銅鈣合金，可以避免材料的污染，且銅鈣合金靶材的制作成本較低。

上述薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，通過加入銅鈣合金薄膜作為銅薄膜的緩沖層，解決了在薄膜晶體管中銅作為電極與基底之間粘附性差和二者之間容易擴(kuò)散的問題，同時(shí)，銅鈣合金薄膜的電阻率也較低(2.78uω·cm)。

以上僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。