CN103187451B - 薄膜晶体管 - Google Patents
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Abstract
一种薄膜晶体管，包括基板，设置在基板上的栅极，覆盖所述栅极的栅绝缘层以及覆盖在栅绝缘层表面的活性层，活性层包括沟道层，源极和漏极。源极和漏极分别设置在沟道层的相对两侧并与其对应的源极电极和漏极电极电连接。沟道层的表面依次设置有第一蚀刻阻挡层和第二蚀刻阻挡层。第二蚀刻阻挡层中部形成有凹槽以暴露第一蚀刻阻挡层。所述凹槽将第二蚀刻阻挡层分成第一区域和第二区域。所述源极电极从源极的表面延伸至覆盖第一区域，所述漏极电极从漏极的表面延伸至覆盖第二区域。上述结构可有效防止源极电极或漏极电极的金属原子发生扩散或电子迁移而对沟道层的导电性能造成影响，提高了其可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄膜晶体管。
背景技术
随着工艺技术的进步，薄膜晶体管已被大量应用在显示器之中，以适应显示器的薄型化和小型化等需求。薄膜晶体管一般包括栅极、漏极、源极以及沟道层等组成部分，其通过控制栅极的电压来改变沟道层的导电性，使源极和漏极之间形成导通或者截止的状态。
一般地，薄膜晶体管经常使用铜或者铝等作为源极电极或漏极电极的制作材料。然而，铜或铝等材料容易在使用过程中扩散或发生电子迁移。当铜或铝等金属原子扩散至沟道层时，将会对薄膜晶体管的工作性能造成影响，严重时甚至会造成薄膜晶体管短路。因此，上述的薄膜晶体管可靠性较差。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可靠性较好的薄膜晶体管。
一种薄膜晶体管，包括基板，设置在基板上的栅极，覆盖所述栅极的栅绝缘层以及覆盖在栅绝缘层表面的活性层，活性层包括沟道层，源极和漏极。源极和漏极分别设置在沟道层的相对两侧并与其对应的源极电极和漏极电极电连接。沟道层的表面依次设置有第一蚀刻阻挡层和第二蚀刻阻挡层。第二蚀刻阻挡层中部形成有凹槽以暴露第一蚀刻阻挡层。所述凹槽将第二蚀刻阻挡层分成第一区域和第二区域。所述源极电极从源极的表面延伸至覆盖第一区域，所述漏极电极从漏极的表面延伸至覆盖第二区域。
在本发明提供的薄膜晶体管中，由于源极电极或漏极电极与沟道层之间具有第一蚀刻阻挡层及第二蚀刻阻挡层，该第一蚀刻阻挡层及第二蚀刻阻挡层可有效防止源极电极或漏极电极的金属原子发生扩散或电子迁移以致对沟道层的导电性能造成影响，从而提高了薄膜晶体管的可靠性。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的薄膜晶体管的结构示意图。
图2是本发明第二实施例提供的薄膜晶体管的结构示意图。
主要元件符号说明
| 薄膜晶体管 | 100、200 |
| 基板 | 110 |
| 栅极 | 120 |
| 栅绝缘层 | 130 |
| 沟道层 | 140 |
| 源极 | 141 |
| 漏极 | 142 |
| 源极电极 | 150 |
| 漏极电极 | 160 |
| 本体部 | 151、161 |
| 第一延伸部 | 152、162 |
| 第二延伸部 | 153、163 |
| 第一蚀刻阻挡层 | 170 |
| 第二蚀刻阻挡层 | 180 |
| 凹槽 | 181 |
| 第一区域 | 182 |
| 第二区域 | 183 |
| 第一透明导电层 | 191 |
| 第二透明导电层 | 192 |
| 第一开孔 | 210 |
| 第二开孔 | 220 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参见图1，本发明第一实施例提供的薄膜晶体管100包括基板110，栅极120，栅绝缘层130，沟道层140，源极141，漏极142，源极电极150，漏极电极160，第一蚀刻阻挡层170以及第二蚀刻阻挡层180。其中，基板110的制作材料选自玻璃、石英、硅晶片、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或金属箔。
栅极120设置在基板110的表面。在本实施例中，所述栅极120设置在基板110的中心区域。栅极120的制作材料选自铜、铝、镍、镁、铬、钼、钨及其合金。
栅绝缘层130覆盖在栅极120的表面。在本实施例中，所述栅绝缘层130延伸至与基板110相接触。栅绝缘层130的制作材料包括硅的氧化物SiOx，硅的氮化物SiNx或者是硅的氮氧化物SiONx，或是其他高介电常数的绝缘材料，如Ta2O5或HfO2。
活性层包括沟道层140，源极141和漏极142。沟道层140设置在栅绝缘层130的表面。所述沟道层140采用氧化物半导体材料制成。所述氧化物半导体材料包括氧化铟镓锌（IGZO）、氧化铟锌（IZO）、氧化铝锌（AZO）、氧化镓锌（GZO）、氧化铟锡（ITO）、氧化镓锡（GTO）、氧化铝锡（ATO）、氧化钛（TiOx）或者氧化锡（ZnO）。可以理解的是，活性层时与沟道层140相同材料，或是上述氧化物半导体材料混合或叠层所形成。
源极141和漏极142分别设置在沟道层140的相对两侧并与源极电极150和漏极电极160电连接。在本实施例中，所述源极电极150具有本体部151、第一延伸部152以及第二延伸部153。源极电极150的本体部151覆盖在源极141的表面，其第一延伸部152自本体部151向下延伸并与栅绝缘层130相接触。同样地，所述漏极电极160具有本体部161、第一延伸部162以及第二延伸部163。漏极电极160的本体部161覆盖在漏极142的表面，其第一延伸部162自本体部161向下延伸并与栅绝缘层130相接触。所述源极电极150和漏极电极160的制作材料选自铜、铝、镍、镁、铬、钼、钨及其合金。
第一蚀刻阻挡层170和第二蚀刻阻挡层180依次设置在沟道层140的表面且形成在栅极120的上方。第一蚀刻阻挡层170形成在第二蚀刻阻挡层180与沟道层140之间。第二蚀刻阻挡层180的中部形成有一个凹槽181以暴露出第一蚀刻阻挡层170的部分表面。所述凹槽181将第二蚀刻阻挡层180分成第一区域182和第二区域183。优选地，所述凹槽181形成在栅极120的上方，且凹槽181的宽度小于或等于栅极120的宽度。所述第一区域182和第二区域183分别形成在第一蚀刻阻挡层170的表面的相对两侧。源极电极150的第二延伸部153自其本体部151向漏极电极160方向延伸并覆盖在第一区域182的上表面。漏极电极160的第二延伸部163自其本体部161向源极电极150方向延伸并覆盖在第二区域183的上表面。在本实施例中，所述第一蚀刻阻挡层170由氧化物制成。所述第二蚀刻阻挡层180由氮化物制成。具体地，第二蚀刻阻挡层180的制作材料为SiNx，第一蚀刻阻挡层170的制作材料选自SiOx、AlOx、HfOx和YOx其中之一。可以理解地，第一蚀刻阻挡层170和第二蚀刻阻挡层180可采用介电常数不同或折射率不同的材料制作。
在薄膜晶体管100的工作过程中，通过在栅极120上施加不同的电压以控制是否在沟道层140上形成导电通道，从而控制薄膜晶体管100的导通或者截止。在上述工作过程中，由于源极电极150和漏极电极160与沟道层140之间间隔有第一蚀刻阻挡层170和第二蚀刻阻挡层180，源极电极150和漏极电极160的金属原子不容易通过扩散或电子迁移而扩散至沟道层140。因此，薄膜晶体管100的电性能不容易受到源极电极150或漏极电极160的金属原子扩散或电子迁移的影响。并且，由于第二蚀刻阻挡层180的中间部分通过蚀刻而去除，从而形成凹槽181。因此，第二蚀刻阻挡层180所产生的应力不会作用到沟道层140而对沟道层140的导电性能造成影响。
根据需要，上述薄膜晶体管100还可以进一步包括第一透明导电层191和第二透明导电层192。第一透明导电层191设置在源极150的底部且位于源极电极150与源极141之间，从而提高源极电极150与源极141之间的电学接触性能。第二透明导电层192设置漏极电极160的底部且位于漏极电极160与漏极142之间，从而提高漏极电极160与漏极142之间的电学接触性能。在本实施例中，所述第一透明导电层191进一步延伸至源极电极150与第二蚀刻阻挡层180之间，所述第二透明导电层192进一步延伸至漏极电极160与第二蚀刻阻挡层180之间。
本发明的薄膜晶体管并不限于上述实施方式。请参见图2，本发明第二实施例所提供的薄膜晶体管200中，所述第一蚀刻阻挡层170完全覆盖沟道层140的上表面且延伸至与栅绝缘层130相接触。第二蚀刻阻挡层180的第一区域182形成在源极电极150与沟道层140之间，第二蚀刻阻挡层180的第二区域183形成在漏极电极160与沟道层140之间。一第一开孔210穿过第一区域182和第一蚀刻阻挡层170而延伸至源极141，一第二开孔220穿过第二区域183和第一蚀刻阻挡层170而延伸至漏极142。源极电极150穿过第一开孔210而与源极141形成电连接，漏极电极160穿过第二开孔220而与漏极142形成电连接。相应地，在设置有透明导电层时，第一透明导电层191设置在源极电极150的底部且穿过所述第一开孔210与源极141相接触。第二透明导电层192设置在漏极电极160的底部且穿过所述第二开孔220与漏极142相接触。在本实施例中，由于源极电极150与沟道层140之间的大部分区域为第一区域182和第一蚀刻阻挡层170所隔绝，而只留下第一开孔210以供源极电极150穿过而与源极141形成电连接。因此，上述结构可降低源极电极150的金属原子因扩散或者电子迁移而对薄膜晶体管200的电学性能造成影响。同样地，由于漏极电极160与沟道层140之间的大部分区域为第二区域183和第一蚀刻阻挡层170所隔绝，而只留下第二开孔220以供漏极电极160穿过而与漏极142形成电连接。上述结构可降低漏极电极160的金属原子因扩散或者电子迁移而对薄膜晶体管200的电学性能造成影响。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种像应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种薄膜晶体管，包括基板，设置在基板上的栅极，覆盖所述栅极的栅绝缘层以及覆盖在栅绝缘层表面的沟道层，源极和漏极分别设置在沟道层的相对两侧并与源极电极和漏极电极电连接，其特征在于，沟道层的表面依次设置有第一蚀刻阻挡层和第二蚀刻阻挡层，第二蚀刻阻挡层中部形成有凹槽以暴露第一蚀刻阻挡层，所述凹槽将第二蚀刻阻挡层分成第一区域和第二区域，所述源极电极从源极的表面延伸至覆盖第一区域，所述漏极电极从漏极的表面延伸至覆盖第二区域。
2.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第一蚀刻阻挡层由氧化物制成，所述第二蚀刻阻挡层由氮化物制成。
3.如权利要求2所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第一蚀刻阻挡层选自SiOx、AlOx、HfOx和YOx其中之一，所述第二蚀刻阻挡层为SiNx。
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