專利名稱:薄膜晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及公開了一種薄膜晶體管的制造方法，更具體地，本發(fā)明涉及一種能提高成品率和接觸可靠性的一種薄膜晶體管及其制造方法，和一種液晶顯示器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
和常規(guī)材料相比，納米結(jié)構(gòu)的材料通常具有不同的物理和化學(xué)特性。納米結(jié)構(gòu)或納米尺寸的材料是至少在一維尺度上有納米級(10-9m)。由于它們的表面與質(zhì)量之比較大，例如，這些納米尺寸的材料可以用于表面化學(xué)反應(yīng)為主要作用的光催化應(yīng)用中，或者由表面缺陷決定其光學(xué)性能的光電器件里等。
碳化硅(SiC)納米棒和納米線是直徑極小，一般為幾個到幾十個納米，高寬比為10∶10,000的圓柱形材料。納米棒和納米線的主要成分是C和Si的化合物碳化硅。根據(jù)其制造方法的不同，納米棒和納米線通常用幾個到幾十個納米的非晶SiC覆蓋。由于SiC納米棒和納米線具有高強度、高的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的導(dǎo)電能力，它們可以用在高溫和高電壓環(huán)境中。例如，場發(fā)射尖端(FETs)必須在低真空和高溫下維持穩(wěn)定的場發(fā)射性能。從這一點來說，由于SiC納米棒和納米線在工作環(huán)境下具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，它將有可能被用作下一代場發(fā)射的材料。而且，SiC納米棒和納米線也可用作提高機械強度的增強劑。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的納米線薄膜晶體管的截面圖。
參照圖1，柵金屬設(shè)置在基板10上。然后，根據(jù)光刻工序通過曝光、顯影并且蝕刻柵金屬形成柵極1。接著，在形成有柵極1的基板10上設(shè)置SiO2/Si絕緣層3。沉積并蝕刻源/漏金屬層以形成源極5a和漏極5b。
形成源極5a和漏極5b后，通過將硅納米線或碳納米線分散在如乙醇和IPA的酒精溶液里，并將這些分散液沉積在基板10上的方法，可以在基板10上涂覆硅納米線或碳納米線。用這種方法可以制得在源極5a和漏極5b之間具有納米線7的薄膜晶體管。
但是，現(xiàn)有技術(shù)制造納米線晶體管的方法存在如下問題。
首先，當(dāng)納米線被分散在酒精溶液里并涂覆在基板10上，從而納米線7設(shè)置在源極5a和漏極5b之間時，納米線7有可能不能準(zhǔn)確地設(shè)置在源極5a和漏極5b之間，因而降低成品率。
當(dāng)納米線7是碳納米管(CNT)時，它很難均勻地合成納米線并且肖特基電阻很大，導(dǎo)致器件性能降低。
另外，當(dāng)納米線7是硅納米線時，它很難均勻地合成硅納米線，并且成品率低。從而，很難將硅納米線用在制造工藝中。

發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管及其制造方法，其能基本上克服由于現(xiàn)有技術(shù)的局限和缺點帶來的一個或多個問題。本發(fā)明還涉及一種液晶顯示器件及其制造方法。通過利用納米線薄膜晶體管作為開關(guān)元件可提高其顯示器件的響應(yīng)速度和性能。
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管包括柵極；設(shè)置在柵極下的多孔區(qū)，以及在多孔區(qū)兩側(cè)形成的源極和漏極。該多孔區(qū)含有半導(dǎo)體材料。
本發(fā)明還涉及一種薄膜晶體管的制造方法。提供基板，以及在基板上沉積第一金屬層并對該第一金屬層進行蝕刻形成金屬阻擋層。接著在金屬阻擋層上形成絕緣層，并且蝕刻金屬阻擋層以形成多孔區(qū)和漏極。在形成有多孔區(qū)和漏極的基板上沉積第二金屬層并對其蝕刻形成源極和柵極。利用源極和漏極作電沉積電極在該多孔區(qū)內(nèi)形成多條納米線。
此外，本發(fā)明還涉及一種液晶顯示器件，其包括基板；在基板上彼此交叉以限定像素區(qū)域的的柵線和數(shù)據(jù)線；在柵線和數(shù)據(jù)線交叉區(qū)域內(nèi)且具有納米線溝道層的薄膜晶體管；以及在像素區(qū)域內(nèi)形成的像素電極。
本發(fā)明還涉及一種液晶顯示器件的制造方法。在基板上沉積第一金屬層并對第一金屬層進行蝕刻以形成金屬阻擋層，并且在金屬阻擋層上形成絕緣層。蝕刻金屬阻擋層以形成多孔區(qū)和漏極；以及在形成有多孔區(qū)和漏極的金屬阻擋層的基板上沉積第二金屬層，并蝕刻第二金屬層形成源極。在形成有源極的基板上形成絕緣層，并且在絕緣層上形成柵極。利用源極和柵極作為電沉積電極在多孔區(qū)內(nèi)形成多條納米線。在形成有納米線的基板上形成鈍化層，并形成接觸孔以暴露出部分漏極。在形成有接觸孔的基板上形成透明材料層，并對該透明材料層蝕刻形成像素電極。
應(yīng)該理解，上面的概括性描述和下面的詳細描述都是示意性和解釋性的，意欲對本發(fā)明的權(quán)利要求
提供進一步的解釋。
圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)納米線TFT的截面圖；圖2A到2D所示為根據(jù)本發(fā)明制造納米線TFT的方法的示意性截面圖；圖3所示為根據(jù)現(xiàn)有本發(fā)明具有納米線TFT的LCD的像素結(jié)構(gòu)的示意性平面圖；以及圖4所示為沿圖3中線I-I’提取的截面圖。
具體實施方式現(xiàn)在具體描述本發(fā)明的多種優(yōu)選實施方式，它們的實施例示于附圖中。在整個附圖中，盡可能用同一標(biāo)號來表示相同或類似的部件。
圖2A到2D示出了根據(jù)本發(fā)明制造納米線TFT的方法的示意性截面圖。
參照圖2A，在透明絕緣基板50上形成金屬層。然后，按照光刻工序通過曝光、顯影和蝕刻金屬層形成金屬阻擋層51。該金屬阻擋層51可以由如Al組成。
在絕緣基板50上形成金屬阻擋層51后，接著在金屬阻擋層51上形成絕緣層(SiO2)52。
參照圖2B，通過兩道蝕刻工序，形成多孔區(qū)53和漏極62。這時，在多孔區(qū)53里形成多個隧道54。
通過蝕刻部分金屬阻擋層形成多孔區(qū)53，該多孔區(qū)53里的隧道54將在以后的工序中被納米線填滿。
現(xiàn)在描述在多孔區(qū)53里形成隧道54的方法。對金屬阻擋層的一側(cè)采用第一級蝕刻工序使在金屬阻擋層里形成多個凹槽。
然后，在金屬阻擋層另一側(cè)采用第二級蝕刻工序。這時，與其它區(qū)域相比，第一級蝕刻工序形成的凹槽位置被快速蝕刻，從而形成隧道54。通過氧化工序在隧道54里形成Al2O3，其余的金屬阻擋層成為漏極62。
在多孔區(qū)53里形成隧道54后，在隧道54里的漏極62上形成用于納米線生長的金屬催化劑60。金Au、鋁Al、或者鎳Ni可以作為金屬催化劑60。
參照圖2C，在隧道54里形成金屬催化劑60后，接著在絕緣基板50上沉積金屬層并蝕刻形成源極61，該源極61在多孔區(qū)53入口處正對著漏極62。然后，在絕緣層52上形成柵極63。
參照圖2D，形成柵極63和源極61后，將絕緣基板50浸泡在用于電沉積工序的且含有金屬離子如Zn2+的電解液中。采用源極61和漏極62作為電沉積電極，在形成于多孔區(qū)53內(nèi)的隧道里生長出納米線65(如ZnO納米線)。
由于金屬催化劑(圖2C中60)的作用，納米線65在隧道里快速生長。這時，納米線65與在隧道兩端的源極61和漏極62電路相連。利用具有小于4eV能隙的半導(dǎo)體材料通過施加預(yù)定電壓可以作為半導(dǎo)體器件的特點，舉例來說，具有能隙為約3.2eV的ZnO可以作為半導(dǎo)體器件。
其它可能的材料的實施例包括TiO2(能隙3eV)，WO3(能隙2.5eV)，和SnO2(能隙3.5eV)。該納米線可以用與ZnO一樣的示例性材料形成。也可以使用其它半導(dǎo)體材料。
在納米線65形成后，可以用熱處理方法使源極61和漏極62中的Al元素擴散。從而，在納米線65與源極61和漏極62之間形成歐姆接觸層66。
由于納米線TFT通過電沉積工序形成，可以在源極61和漏極62之間準(zhǔn)確地形成納米線。
而且，由于歐姆接觸層可以形成在已長好的納米線和電極之間，可以避免納米線和電極之間的接觸不良。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明具有納米線TFT的LCD的像素結(jié)構(gòu)示意性平面圖。
參照圖3，通過柵線101施加控制信號，通過數(shù)據(jù)線103施加數(shù)據(jù)信號。柵線101和數(shù)據(jù)線103交叉以限定單位像素區(qū)域。具有納米線溝道層的TFT設(shè)置在柵線101和數(shù)據(jù)線103的交叉區(qū)域。
像素電極109設(shè)置在像素區(qū)域中。該像素電極109在平行數(shù)據(jù)線103的方向與TFT的漏極電路接觸。
因為納米線能夠正確地連接到源極和漏極，該TFT可以具有比非晶硅或多晶硅晶體管更快的響應(yīng)速度。
圖4是沿圖3中I-I’線提取的截面圖。
參照圖4，金屬層設(shè)置在絕緣基板100上。然后，按照光刻工序通過曝光、顯影和蝕刻形成金屬阻擋層。接著，在金屬阻擋層上形成絕緣層112。該金屬層可以由如Al構(gòu)成，以及絕緣層112可以由如基于SiO2的材料構(gòu)成。
按照上述參考圖2B描述的工序，同時形成多孔區(qū)114和漏極106b。
這時，在多孔區(qū)114上形成生長納米線的多個隧道。
在形成多孔區(qū)114和漏極106b后，在絕緣基板110上沉積金屬層，并且對該金屬層進行蝕刻在多孔區(qū)114的一端形成源極106a和數(shù)據(jù)線103。
在形成源極106a和數(shù)據(jù)線103后，在絕緣基板100上形成絕緣中間層117，然后在形成多孔區(qū)的絕緣層112上沉積金屬層并對其進行蝕刻形成柵極111和數(shù)據(jù)線。
如參照圖2C和2D所述，在形成柵極111后，利用源極61和漏極62，絕緣基板100浸泡在含有金屬離子如Zn2+的電解液里。用這種方法，可以在多孔區(qū)114內(nèi)形成的隧道里形成納米線115(例如ZnO納米線)。
納米線115在金屬催化劑的作用下快速填滿隧道。該納米線與源極106a和漏極106b電連接。
在形成納米線115線后，通過熱處理使源極106a和漏極106b的Al元素擴散，從而在納米線115和源極106a、漏極106b之間形成歐姆接觸層116。
然后，在絕緣基板100上形成鈍化層118并且形成接觸孔120使漏極106b部分露出。
在絕緣基板100上形成接觸孔120后，沉積透明材料層并蝕刻以形成像素電極109，它的一側(cè)與漏極106b電連接。
通過用納米線溝道層形成的TFT，將提高LCD的響應(yīng)速度和成品率。
如上所述，通過用源極和漏極電沉積納米線的方法可以減少或解決TFT的接觸電阻問題。
另外，使用具有納米線的TFT作為開關(guān)元件可以提高LCD的響應(yīng)速度和性能。
很明顯，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對本發(fā)明做出修改和變型。因此，本發(fā)明意欲覆蓋落入本發(fā)明權(quán)利要求
及其等效物范圍內(nèi)的各種修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管，包括設(shè)置在源極和漏極之間的多孔區(qū)，該多孔區(qū)包含半導(dǎo)體材料；以及位于多孔區(qū)上的柵極。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的薄膜晶體管，其特征在于，還包括位于柵極和多孔區(qū)之間的絕緣層。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述多孔區(qū)還包括多個其中沉積有半導(dǎo)體材料的隧道，所述半導(dǎo)體材料含有納米線。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述半導(dǎo)體材料選自ZnO、TiO2、WO3和SnO2。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的薄膜晶體管，其特征在于，還包括位于源極和漏極與半導(dǎo)體材料相接觸的區(qū)域內(nèi)的歐姆接觸層。
6.一種薄膜晶體管的制造方法，包括提供基板；在基板上設(shè)置第一金屬層并蝕刻第一金屬層以形成金屬阻擋層；在金屬阻擋層上形成絕緣層；蝕刻金屬阻擋層形成多孔區(qū)和漏極；在形成有多孔區(qū)和漏極的基板上沉積第二金屬層并蝕刻第二金屬層以形成源極和柵極；以及通過用源極和漏極作為電沉積電極在多孔區(qū)內(nèi)形成多條納米線。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其特征在于，還包括在形成納米線后，在源極和漏極與納米線相接觸的區(qū)域內(nèi)形成歐姆接觸層。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的方法，其特征在于，所述歐姆接觸層通過熱處理形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其特征在于，所述多孔區(qū)通過兩道蝕刻工序形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其特征在于，在多孔區(qū)里形成多個隧道。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的方法，其特征在于，在多孔區(qū)的隧道內(nèi)形成Al2O3。
12.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的方法，其特征在于，在多孔區(qū)隧道內(nèi)形成金屬催化劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求
書12所述的方法，其特征在于，所述金屬催化劑是Au、Al、Ni中之一。
14.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其特征在于，所述納米線由選自ZnO、TiO2、WO3和SnO2中的材料形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的方法，其特征在于，在多孔區(qū)的隧道內(nèi)形成所述納米線。
16.一種液晶顯示器件，包括基板；在基板上彼此交叉以限定像素區(qū)域的柵線和數(shù)據(jù)線；在柵線和數(shù)據(jù)線交叉區(qū)域且具有納米溝道層的薄膜晶體管；以及在像素區(qū)域內(nèi)形成的像素電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述納米線由選自ZnO、TiO2、WO3和SnO2中的材料形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述薄膜晶體管的納米溝道層由電沉積形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述納米線溝道層位于在薄膜晶體管的源極和漏極之間的多孔區(qū)內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述像素電極與數(shù)據(jù)線平行設(shè)置。
21.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述像素電極與薄膜晶體管漏電極電接觸。
22.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的液晶顯示器件，其特征在于，還包括在納米溝道層與薄膜晶體管的源極和漏極相接觸的區(qū)域內(nèi)的歐姆接觸層。
23.一種液晶顯示器件的制造方法，包括在基板上沉積第一金屬層并蝕刻第一金屬層以形成金屬阻擋層；在金屬阻擋層上形成絕緣層；蝕刻金屬阻擋層以形成多孔區(qū)和漏極；在形成多孔區(qū)和漏極的基板上沉積第二金屬層并蝕刻第二金屬層以形成源極；在形成有源極的基板上形成絕緣層，并在絕緣層上形成柵極；通過使用源極和漏極作為電沉積電極在多孔區(qū)內(nèi)形成多條納米線；在形成有納米線的基板上形成鈍化層，并形成暴露出部分漏極的接觸孔；以及在形成有接觸孔的基板上形成透明材料層，并蝕刻透明材料層以形成像素電極。
24.根據(jù)權(quán)利要求
23所述的方法，其特征在于，還包括在形成納米線后，在源極和漏極與納米線相接觸的區(qū)域內(nèi)形成歐姆接觸層。
25.根據(jù)權(quán)利要求
24所述的方法，其特征在于，通過熱處理形成歐姆接觸層。
26.根據(jù)權(quán)利要求
23所述的方法，其特征在于，通過兩道蝕刻工序形成多孔區(qū)。
27.根據(jù)權(quán)利要求
書23所述的方法，其特征在于，在多孔區(qū)內(nèi)形成多個隧道。
28.根據(jù)權(quán)利要求
27所述的方法，其特征在于，在所述多孔區(qū)的隧道內(nèi)形成Al2O3。
29.根據(jù)權(quán)利要求
27所述的方法，其特征在于，在所述多孔區(qū)的隧道內(nèi)形成金屬催化劑。
30.根據(jù)權(quán)利要求
23所述方法，其特征在于，所述金屬催化劑是Au、Al和Ni中之一。
31.根據(jù)權(quán)利要求
23所述的方法，其特征在于，所述納米線由選自ZnO、TiO2、WO3和SnO2中的材料形成。
32.根據(jù)權(quán)利要求
27所述的方法，其特征在于，在多孔區(qū)的隧道內(nèi)形成所述納米線。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種液晶顯示器件，其包括基板、在基板上彼此交叉以限定像素區(qū)域的柵線和數(shù)據(jù)線、在柵線和數(shù)據(jù)線交叉區(qū)域內(nèi)且具有納米溝道層的薄膜晶體管，以及在像素區(qū)域中形成的像素電極。
文檔編號G02F1/133GK1992349SQ200610087274
公開日2007年7月4日 申請日期2006年6月14日
發(fā)明者樸美暻, 蔡基成 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan