專利名稱：薄膜晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體元件及其制造方法，且特別是涉及一種薄膜晶體管及其制
造方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著光電技術(shù)與半導體制造技術(shù)的日益成熟，平面顯示器便蓬勃發(fā)展起 來，其中液晶顯示器基于其低電壓操作、無輻射線散射、重量輕以及體積小等優(yōu)點，更逐漸 取代傳統(tǒng)的陰極射線管顯示器而成為近年來顯示器產(chǎn)品的主流。 一般而言，液晶顯示器可 分為非晶硅薄膜晶體管(amorphoussilicon thin film transistor)液晶顯示器及低溫多 晶硅薄膜晶體管(lowtemperature poly-silicon thin film transistor)液晶顯不器等 兩種。 圖1A為一種現(xiàn)有薄膜晶體管的剖面示意圖。請參照圖1A，薄膜晶體管100配置于 基板101上，薄膜晶體管100包括柵極110、圖案化非晶硅層(即通道層)120、源極130以及 漏極132，其中源極130以及漏極132會各別通過歐姆接觸層140與通道層120連接。當薄 膜晶體管100被開啟時，柵極100會被施加高電壓，以使通道層120呈現(xiàn)導通的狀態(tài)，進而 使源極130與漏極132相互導通。然而，在薄膜晶體管100未被開啟時，雖然柵極110未被施 加高電壓，但是通道層120常會受到外界的光線的照射而產(chǎn)生漏電流(leakagecurrent)， 并因此而影響薄膜晶體管100的元件信賴性(reliability)。為了抑制漏電流，已有現(xiàn)有 技術(shù)提出在薄膜晶體管100的制作工藝中增加一道等離子體處理(Plasma treatment)的 改善方法。圖1B為現(xiàn)有的等離子體處理示意圖。請參照圖IB，一般而言，等離子體處理會 在歐姆接觸層140及光致抗蝕劑層150圖案化之后以及形成源極130及漏極132的第二金 屬層沉積之前進行，且等離子體處理所使用的等離子體160可以為氧等離子體(02-plasma) 或氬氣等離子體(Ar-plasma)。在等離子體處理后，通道層120的側(cè)面121及123會形成一 層材質(zhì)為氧化硅(Si-Ox)的薄膜，以抑制漏電流。 圖1C為一種現(xiàn)有薄膜晶體管的剖面示意圖。請參照圖1A及圖IC，其不同之處在 于薄膜晶體管102的源極170、漏極172及歐姆接觸層180利用同一道光罩制作工藝來制 作，因此源極170與漏極172會與歐姆接觸層180具有相同的圖案。然而，在圖1C的薄膜 晶體管，漏電流的問題仍然無法獲得有效的解決。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種薄膜晶體管及其制造方法，可降低漏電流。 本發(fā)明提出一種薄膜晶體管的制造方法，其包括下列步驟。在基板上形成柵極。在
基板上形成柵絕緣層，以覆蓋柵極。在柵絕緣層上依序形成通道材料層、歐姆接觸材料層及
圖案化光致抗蝕劑層，其中圖案化光致抗蝕劑層位于柵極上方。以圖案化光致抗蝕劑層為
掩模，圖案化通道材料層及歐姆接觸材料層，以形成通道層及位于通道層與圖案化光致抗
蝕劑層之間的歐姆接觸層。在圖案化光致抗蝕劑層、通道層的側(cè)面、歐姆接觸層的側(cè)面及柵
4絕緣層上形成介電層。移除圖案化光致抗蝕劑層及與圖案化光致抗蝕劑層接觸的部分介電 層，以使歐姆接觸層被暴露。在部分介電層及部分歐姆接觸層上形成源極及漏極，并將未被 源極及漏極覆蓋的歐姆接觸層移除。 在本發(fā)明的一實施例中，薄膜晶體管的制造方法更包括形成保護層，以覆蓋源極、 漏極、部分介電層及部分通道層。 本發(fā)明另提出一種薄膜晶體管的制造方法，其包括下列步驟。在基板上依序形成 通道材料層、歐姆接觸材料層及圖案化光致抗蝕劑層。以圖案化光致抗蝕劑層為掩模，圖案 化通道材料層及歐姆接觸材料層，以形成通道層及位于通道層與圖案化光致抗蝕劑層之間 的歐姆接觸層。在圖案化光致抗蝕劑層、通道層的側(cè)面及歐姆接觸層的側(cè)面上形成介電層。 移除圖案化光致抗蝕劑層及與圖案化光致抗蝕劑層接觸的部分介電層，以使歐姆接觸層被 暴露。在部分介電層及部分歐姆接觸層上形成源極及漏極，并將未被源極及漏極覆蓋的歐 姆接觸層移除。在基板上形成柵絕緣層，以覆蓋源極、漏極、部分介電層及部分通道層。在 柵絕緣層上形成柵極，其中柵極位于通道層上方。 在本發(fā)明的一實施例中，上述的移除圖案化光致抗蝕劑層及與圖案化光致抗蝕劑 層接觸的部分介電層的方法包括掀離制作工藝(lift-off process)。 在本發(fā)明的一實施例中，上述的在圖案化光致抗蝕劑層被移除之后，介電層與歐 姆接觸層的側(cè)面連接，且介電層與歐姆接觸層不重疊。 在本發(fā)明的一實施例中，薄膜晶體管的制造方法更包括形成保護層，以覆蓋柵極 及柵絕緣層。 在本發(fā)明的一實施例中，上述的介電層更包括覆蓋于基板的部分區(qū)域上。 在本發(fā)明的一實施例中，在形成通道材料層之前，薄膜晶體管的制造方法更包括
在基板上形成緩沖層，并且上述的介電層更包括覆蓋于緩沖層的部分區(qū)域上。 本發(fā)明也提出一種薄膜晶體管，適于配置于基板上。薄膜晶體管包括通道層、歐姆
接觸層、介電層、源極、漏極、柵極及柵絕緣層。通道層具有上表面以及側(cè)面。歐姆接觸層配
置于通道層的上表面的部分區(qū)域上。介電層配置于通道層的側(cè)面上，且介電層與歐姆接觸
層不重疊。源極及漏極配置于歐姆接觸層及介電層的部分區(qū)域上，而介電層的部分區(qū)域未
被源極及漏極所覆蓋。柵極位于通道層上方或下方。柵絕緣層配置于柵極與通道層之間。 在本發(fā)明的一實施例中，當柵極位于通道層下方，柵絕緣層配置于基板上以覆蓋
柵極，且介電層從通道層的側(cè)面延伸至基板上。 在本發(fā)明的一實施例中，薄膜晶體管更包括保護層，以覆蓋源極、漏極、部分介電 層及部分通道層。 在本發(fā)明的一實施例中，當柵極位于通道層上方，柵絕緣層覆蓋源極、漏極、部分 介電層及部分通道層。 在本發(fā)明的一實施例中，薄膜晶體管更包括保護層，以覆蓋柵極及柵絕緣層。
在本發(fā)明的一實施例中，薄膜晶體管更包括緩沖層，其位于介電層與基板之間以 及通道層與基板之間。 基于上述，本發(fā)明的薄膜晶體管及其制造方法可有效地抑制漏電流，進而提升信 賴性。 為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附附圖3 作詳細說明如下。
圖1A為一種現(xiàn)有薄膜晶體管的剖面示意圖； 圖IB為現(xiàn)有的等離子體處理示意圖； 圖1C為一種現(xiàn)有薄膜晶體管的剖面示意圖； 圖2A至圖2H為本發(fā)明的第一實施例的薄膜晶體管的制造流程剖面示意圖； 圖3A至圖31為本發(fā)明的第二實施例的薄膜晶體管的制造流程剖面示意圖。 主要元件符號說明 101、210、310 :基板 100、102、220、320 :薄膜晶體管 110、222、338 :柵極 120、226a、324a :通道層 121、123:側(cè)面 130、170、234、332 :源極 132、172、236、334 :漏極 140、180、228a、326a :歐姆接觸層 150 、230 、328 :光致抗蝕劑層 160 :等離子體 224、 336 :柵絕緣層 226、324 :通道材料層 228 、326 :歐姆接觸材料層 232、330:介電層 238 、340 :保護層 322 :緩沖層
具體實施方式
第一實施例 圖2A至圖2H為本發(fā)明的第一實施例的薄膜晶體管的制造流程剖面示意圖。請參 照圖2A，本實施例的薄膜晶體管220的制造方法包括下列步驟。首先，在基板210上形成柵 極222，并且在柵極222可通過第一道光刻蝕刻制作工藝(1st Photolithography and Etch Process, 1st PEP)所形成。其中，基板210的材質(zhì)可以是無機透明材質(zhì)(例如玻璃、石英、 其它適合材料及其組合)、有機透明材質(zhì)(例如聚烯類、聚酼類、聚醇類、聚酯類、橡膠、熱塑 性聚合物、熱固性聚合物、聚芳香烴類、聚甲基丙醯酸甲酯類、聚碳酸酯類、其它合適材料、 上述的衍生物及其組合)、無機不透明材質(zhì)(例如硅片、陶瓷、其它合適材料或上述的組合) 或上述的組合。 請參照圖2B，接著，在基板210上形成柵絕緣層224，以覆蓋柵極222與基板210。 舉例而言，柵絕緣層224的材質(zhì)例如是氧化硅(Si0x)或氮化硅(SiNx)等無機材質(zhì)。請參照 圖2C，接著，在柵絕緣層224上依序形成通道材料層226、歐姆接觸材料層(ohmic contact
6material layer) 228及圖案化光致抗蝕劑層230，其中圖案化光致抗蝕劑層230位于柵極 222上方，而圖案化光致抗蝕劑層230的材質(zhì)可以為光致抗蝕劑(Photo resist, PR)、金屬 或可移除的物質(zhì)，歐姆接觸材料層228的材質(zhì)可以為N型摻雜的半導體材料，如N型摻雜的 非晶硅(n+a-Si)，而通道材料層226的材質(zhì)可以為非晶硅(a_Si)。 請參照圖2D，接著，以圖案化光致抗蝕劑層230為掩模，以移除未被圖案化光致抗 蝕劑層230覆蓋的歐姆接觸材料層228及部分通道材料層226，進而形成圖案化的通道層 226a及介于通道層226a與光致抗蝕劑層230之間的歐姆接觸層228a。
請參照圖2E，在圖案化光致抗蝕劑層230、通道層226a的側(cè)面、歐姆接觸層228a 的側(cè)面及柵絕緣層224上形成介電層232，并且介電層232的沉積方式可以為物理氣相沉 禾只(physical vapor deposition,PVD)、化學氣相沉禾只(chemical vapor deposition, CVD) 或溶液旋轉(zhuǎn)涂布(Spin-Coating)。其中介電層232的材質(zhì)可以為氧化硅(Si0x)、氮化硅 (SiNx)或氮氧化硅(SiON)，并且物理氣相沉積例如為濺射法(sputtering)，化學氣相沉積 例如為等離子體化學氣相沉積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor D印osition， PECVD)。
請參照圖2F，接著移除圖案化光致抗蝕劑層230以及與圖案化光致抗蝕劑層 230接觸的部分介電層232，以使歐姆接觸層228a被暴露。其中，移除圖案化光致抗蝕劑 層230及與圖案化光致抗蝕劑層230接觸的部分介電層232的方法可以為掀離制作工藝 (lift-off process)。并且，在圖案化光致抗蝕劑層230被移除之后，介電層232與歐姆接 觸層228a的側(cè)面連接，且介電層232與歐姆接觸層228a不重疊。 請參照圖2G，接著，在部分介電層232及部分歐姆接觸228a層上形成源極234及 漏極236，并將未被源極234及漏極236覆蓋的歐姆接觸層228a移除。如圖2G所示，源極 234以及漏極234是通過第三道光刻蝕刻制作工藝(yd PEP)所形成，且此光刻蝕刻制作工 藝為半調(diào)式光刻蝕刻制作工藝(HTMprocess)、灰階式光刻蝕刻制作工藝(GM process)或 狹縫式光刻蝕刻制作工藝(SM process)，因此本實施例可以進一步降低所使用的光刻蝕刻 制作工藝的數(shù)量，進而降低制造成本與工時。請參照圖2H，最后，形成覆蓋源極234、漏極 236、部分介電層232及部分通道層226a的保護層238，以保護薄膜晶體管220。
如圖2H所示，薄膜晶體管220為底柵極(bottom-gate)薄膜晶體管，并且具有柵 極222、柵絕緣層224、通道層226a、歐姆接觸層228a、介電層232、源極234、漏極236及保護 層238。柵極222位于通道層226a的下方。柵絕緣層224配置于柵極222與通道層226a 之間。歐姆接觸層228a配置于通道層226a的上表面的部分區(qū)域上。介電層232配置于通 道層226a的側(cè)面上，且介電232層與歐姆接觸層228a相互接觸但不重疊。源極234及漏 極236配置于歐姆接觸層228a及介電層232的部分區(qū)域上，并且介電層232的部分區(qū)域未 被源極234及漏極236所覆蓋。保護層238覆蓋源極234、漏極236、部分介電層232及部 分通道層226a。
第二實施例 圖3A至圖31為本發(fā)明的第二實施例的薄膜晶體管的制造流程剖面示意圖。請參 照圖3A，本實施例的薄膜晶體管320的制造方法包括下列步驟。首先，在基板310上形成 322，其中緩沖層322的材質(zhì)可以為氧化硅、氮化硅等介電材質(zhì)。 請參照圖3B至圖3D，接著，在緩沖層322上依序形成通道材料層324、歐姆接觸材 料層326及圖案化光致抗蝕劑層328，其中通道材料層324的材質(zhì)可以為非晶硅或多晶硅(poly-Si)。同樣地，以圖案化光致抗蝕劑層328為掩模，圖案化通道材料層324及歐姆接 觸材料326層，以形成通道層324a及介于通道層324a與圖案化光致抗蝕劑層328之間的 歐姆接觸層326a。接著，在圖案化光致抗蝕劑層328、通道層324a的側(cè)面、歐姆接觸層326a 的側(cè)面上及緩沖層322的部分區(qū)域上形成介電層330。 請參照圖3E至圖3F，接著，移除圖案化光致抗蝕劑層328及與圖案化光致抗蝕劑 層328接觸的部分介電層330，以使歐姆接觸層326a被暴露，其中在圖案化光致抗蝕劑層 328被移除之后，介電層330與歐姆接觸層326a的側(cè)面連接，且介電層330與歐姆接觸層 326a不重疊。然后，在部分的介電層330及部分歐姆接觸層326a上形成源極332及漏極 334，并將未被源極332及漏極334覆蓋的歐姆接觸層326a移除。 請參照圖3G至圖31，接下來，在基板310上形成柵絕緣層336，以覆蓋源極332、漏 極324、部分介電層330及部分通道層326a。之后，在柵絕緣層336上形成柵極338，其中柵 極338位于通道層324a上方。最后，形成保護層340以覆蓋柵極338及柵絕緣層336。
如圖31所示，薄膜晶體管320為頂柵極(top-gate)薄膜晶體管，并且具有緩沖層 322、通道層324a、歐姆接觸層326a、介電層330、源極332、漏極334、柵極338及保護層340。 緩沖層322介于介電層330與基板310之間，以及介于通道層324a與基板310之間。歐姆 接觸層326a配置于通道層324a的上表面的部分區(qū)域上。介電層330配置于通道層324a 的側(cè)面上，且介電330層與歐姆接觸層326a相互接觸但不重疊。源極332及漏極334配置 于歐姆接觸層326a及介電層330的部分區(qū)域上，并且介電層330的部分區(qū)域未被源極332 及漏極334所覆蓋。柵極338位于通道層324a的上方。柵絕緣層336配置于柵極338與 通道層324a之間，并且覆蓋源極332、漏極334、部分介電層330及部分通道層324a。保護 層340覆蓋柵極338及柵絕緣層336。 值得一提的是，當通道層324a的材質(zhì)為非晶硅時，則薄膜晶體管320的結(jié)構(gòu)中可 省略緩沖層332，亦即可忽略形成緩沖層332的步驟而在基板310上直接形成通道層324a， 并且部分介電層330會覆蓋于基板310上。 綜上所述，本發(fā)明實施例的薄膜晶體管及其制造方法可以有效地抑制漏電流。此
外，由于介電層的圖案化可經(jīng)由掀離制作工藝來完成，因此可降低制造成本與工時。 雖然結(jié)合以上實施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)
領(lǐng)域中熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明
的保護范圍應(yīng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準。
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權(quán)利要求
一種薄膜晶體管的制造方法，包括在一基板上形成一柵極；在該基板上形成一柵絕緣層，以覆蓋該柵極；在該柵絕緣層上依序形成一通道材料層、一歐姆接觸材料層及一圖案化光致抗蝕劑層，其中該圖案化光致抗蝕劑層位于該柵極上方；以該圖案化光致抗蝕劑層為掩模，圖案化該通道材料層及該歐姆接觸材料層，以形成一通道層及一位于該通道層與該圖案化光致抗蝕劑層之間的歐姆接觸層；在該圖案化光致抗蝕劑層、該通道層的側(cè)面、該歐姆接觸層的側(cè)面及該柵絕緣層上形成一介電層；移除該圖案化光致抗蝕劑層及與該圖案化光致抗蝕劑層接觸的部分該介電層，以使該歐姆接觸層被暴露；以及在部分該介電層及部分該歐姆接觸層上形成一源極及一漏極，并將未被該源極及該漏極覆蓋的該歐姆接觸層移除。
2. 如權(quán)利要求l所述的薄膜晶體管的制造方法，其中移除該圖案化光致抗蝕劑層及與該圖案化光致抗蝕劑層接觸的部分該介電層的方法包括掀離制作工藝(lift_offprocess)。
3. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其中在該圖案化光致抗蝕劑層被移除之后，該介電層與該歐姆接觸層的側(cè)面連接，且該介電層與該歐姆接觸層不重疊。
4. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，還包括形成一保護層，以覆蓋該源極、該漏極、部分該介電層及部分該通道層。
5. —種薄膜晶體管的制造方法，包括在一基板上依序形成一通道材料層、一歐姆接觸材料層及一圖案化光致抗蝕劑層；以該圖案化光致抗蝕劑層為掩模，圖案化該通道材料層及該歐姆接觸材料層，以形成一通道層及一位于該通道層與該圖案化光致抗蝕劑層之間的歐姆接觸層；在該圖案化光致抗蝕劑層、該通道層的側(cè)面及該歐姆接觸層的側(cè)面上形成一介電層；移除該圖案化光致抗蝕劑層及與該圖案化光致抗蝕劑層接觸的部分該介電層，以使該歐姆接觸層被暴露；在部分該介電層及部分該歐姆接觸層上形成一源極及一漏極，并將未被該源極及該漏極覆蓋的該歐姆接觸層移除；在該基板上形成一柵絕緣層，以覆蓋該源極、該漏極、部分該介電層及部分該通道層；以及在該柵絕緣層上形成一柵極，其中該柵極位于該通道層上方。
6. 如權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管的制造方法，其中移除該圖案化光致抗蝕劑層及與該圖案化光致抗蝕劑層接觸的部分該介電層的方法包括掀離制作工藝(lift-offprocess)。
7. 如權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管的制造方法，其中在該圖案化光致抗蝕劑層被移除之后，該介電層與該歐姆接觸層的側(cè)面連接，且該介電層與該歐姆接觸層不重疊。
8. 如權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管的制造方法，還包括形成一保護層，以覆蓋該柵極及該柵絕緣層。
9. 如權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管的制造方法，其中該介電層還包括覆蓋于該基板的部分區(qū)域上。
10. 如權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管的制造方法，在形成該通道材料層之前，還包括在該基板上形成一緩沖層。
11. 如權(quán)利要求io所述的薄膜晶體管的制造方法，其中該介電層還包括覆蓋于該緩沖層的部分區(qū)域上。
12. —種薄膜晶體管，適于配置于一基板上，該薄膜晶體管包括通道層，具有一上表面以及一側(cè)面；歐姆接觸層，配置于該通道層的該上表面的部分區(qū)域上；介電層，配置于該通道層的該側(cè)面上，且該介電層與該歐姆接觸層不重疊；源極及一漏極，配置于該歐姆接觸層及該介電層的部分區(qū)域上，而該介電層的部分區(qū)域未被該源極及該漏極所覆蓋；柵極，位于該通道層上方或下方；以及柵絕緣層，配置于該柵極與該通道層之間。
13. 如權(quán)利要求12所述的薄膜晶體管，其中當該柵極位于該通道層下方，該柵絕緣層配置于該基板上以覆蓋該柵極，且該介電層從該通道層的該側(cè)面延伸至該基板上。
14. 如權(quán)利要求13所述的薄膜晶體管，還包括一保護層，以覆蓋該源極、該漏極、部分該介電層及部分該通道層。
15. 如權(quán)利要求12所述的薄膜晶體管，其中當該柵極位于該通道層上方，該柵絕緣層覆蓋該源極、該漏極、部分該介電層及部分該通道層。
16. 如權(quán)利要求15所述的薄膜晶體管，還包括一保護層，以覆蓋該柵極及該柵絕緣層。
17. 如權(quán)利要求15所述的薄膜晶體管，還包括一緩沖層，位于該介電層與該基板之間以及該通道層與該基板之間。
全文摘要
本發(fā)明公開一種薄膜晶體管及其制造方法。薄膜晶體管包括通道層、歐姆接觸層、介電層、源極、漏極、柵極及柵絕緣層。通道層具有上表面以及側(cè)面。歐姆接觸層配置于通道層的上表面的部分區(qū)域上。介電層配置于通道層的側(cè)面上，且介電層與歐姆接觸層不重疊。源極及漏極配置于歐姆接觸層及介電層的部分區(qū)域上，而介電層的部分區(qū)域未被源極及漏極所覆蓋。柵極位于通道層上方或下方。柵絕緣層配置于柵極與通道層之間。
文檔編號H01L29/786GK101794713SQ20101014328
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者沈光仁, 陳俊雄, 陳培銘, 黃偉明 申請人:友達光電股份有限公司