CN102569416A - 薄膜晶体管、薄膜晶体管基板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种薄膜晶体管及其制造方法。该薄膜晶体管设置在一基材上，包含有闸极、闸介电层、图案化半导体层、源极、覆盖有防蚀导电层的汲极、图案化保护层与透明导电层。防蚀导电层含有氧化铟锡或氧化铟锌，用以防止在蚀刻保护层制程中对汲极造成过蚀刻。在此亦提供一种薄膜晶体管的制造方法。

Description

薄膜晶体管、薄膜晶体管基板及其制造方法

技术领域

本发明是有关于一种薄膜晶体管及其制造方法。

背景技术

液晶显示器主要由薄膜晶体管基板、彩色滤光片基板及位于两基板间的液晶分子层所构成。薄膜晶体管基板上配置多个薄膜晶体管，每一薄膜晶体管主要由闸极、闸介电层、源极、汲极及画素电极所组成。通常会在源极与汲极上设置保护层以保护下方的薄膜晶体管。保护层可经图案化制程而露出一部分的汲极。画素电极可设置于保护层上并与汲极电性连接。

在上述图案化保护层的制程中，通常需要使用蚀刻剂来蚀刻保护层。若蚀刻时间控制不当，则可能会破坏保护层下方的汲极，而会影响到汲极与其他材料层之间的电性连接。在更严重的情形中，可能造成薄膜晶体管失效。

因此，需要一种改良的薄膜晶体管及其制造方法，以期能改善上述问题。

发明内容

本发明的一态样是在提供一种薄膜晶体管，俾能有效改善习知技术中薄膜晶体管的汲极被不当蚀刻的问题。

根据本发明一实施方式，该薄膜晶体管设置在一基材上，包含有闸极、闸介电层、图案化半导体层、源极、汲极、防蚀导电层、图案化保护层与透明导电层。闸极位于基材上，闸介电层覆盖闸极，图案化半导体层位于闸介电层上，源极及汲极位于图案化半导体层上，防蚀导电层位于汲极的上表面。图案化保护层覆盖源极、防蚀导电层及图案化半导体层。图案化保护层具有接触窗，露出汲极上方的防蚀导电层的一部分。透明导电层位于图案化保护层上，且透明导电层经由接触窗接触防蚀导电层的该部分。

根据本发明一实施方式是在提供一种薄膜晶体管基板，该薄膜晶体管基板包含一基材、一闸极、一闸线垫、一第一防蚀导电层、一闸介电层、一图案化半导体层、一源极及一汲极、一第二防蚀导电层、一图案化保护层以及一透明导电层。闸极与门线垫位于基材上。第一防蚀导电层位于闸线垫的上表面。闸介电层覆盖闸极及第一防蚀导电层，且闸介电层具有一第一开口露出第一防蚀导电层的一部分。图案化半导体层位于闸介电层上。源极及汲极位于图案化半导体层上。第二防蚀导电层位于汲极的上表面。图案化保护层覆盖源极、第二防蚀导电层、图案化半导体层与门介电层。图案化保护层具有一第一接触窗及一第二开口，第一接触窗露出第二防蚀导电层的一部分，第二开口位于第一开口上方，使第一防蚀导电层的该部分暴露出。透明导电层位于图案化保护层上，且透明导电层分别接触第二防蚀导电层的露出部分及第一防蚀导电层的露出部分。

本发明的另一态样是在提供一种薄膜晶体管的制造方法。根据本发明一实施方式，该制造方法包含下列步骤：形成闸极于基材上；形成闸介电层覆盖闸极。形成图案化半导体层于闸介电层上；依序沈积金属层及防蚀导电材料于图案化半导体层与门介电层上；图案化防蚀导电材料及金属层，以形成源极、汲极及防蚀导电层；防蚀导电层位于汲极上；形成图案化保护层覆盖源极、防蚀导电层及图案化半导体层。图案化保护层具有接触窗，露出汲极上方的防蚀导电层的一部分。形成透明导电层于图案化保护层上，且透明导电层接触防蚀导电层的该部分。

根据本发明一实施方式，一种薄膜晶体管基板的制造方法包含下列步骤：依序沈积一第一金属层及一第一防蚀导电材料于基材上；图案化第一防蚀导电材料及第一金属层，以形成一闸极、一闸线垫及一第一防蚀导电层；第一防蚀导电层位于闸线垫上；形成一闸介电层覆盖闸极及第一防蚀导电层；形成一图案化半导体层于闸介电层上；依序沈积一第二金属层及一第二防蚀导电材料于图案化半导体层与门介电层上；图案化第二防蚀导电材料及第二金属层，以形成一源极、一汲极及一第二防蚀导电层；第二防蚀导电层位于汲极上；形成一保护层，覆盖源极、第二防蚀导电层、图案化半导体层与门介电层；形成一第一接触窗贯穿保护层，以露出第二防蚀导电层的一部分，以及形成一第二接触窗贯穿保护层以与门介电层，以露出第一防蚀导电层的一部分；然后，形成透明导电层于保护层上，其中透明导电层分别经由第一接触窗接触第二防蚀导电层的露出部分及经由第二接触窗接触第一防蚀导电层的露出部分。

由上述可知，本发明利用在汲极的上表面设置一层防蚀导电层，可在蚀刻保护层制程中，防止汲极被不当蚀刻。

附图说明

 为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

图1绘示本发明一实施方式的薄膜晶体管的制造方法的流程图。

图2A-2D是绘示依照本发明一实施方式的薄膜晶体管的制造方法的各制程阶段剖面示意图。

图3绘示本发明一实施方式的薄膜晶体管基板的制造方法的流程图。

图4A-4F是绘示依照本发明一实施方式的薄膜晶体管基板的制造方法的各制程阶段剖面示意图。

【主要组件符号说明】

100、300：方法

102、104、106、108、110、112、114、302、304、306、308、310、312、314、316、318：步骤

115：基材

120：第一金属层

122：闸极

125：第一防蚀导电材料

125a：第一防蚀导电层

125b：第三防蚀导电层

127：图案化光阻层

130：闸介电层

140：图案化半导体层

150：第二金属层

152：源极

154：汲极

155：第二防蚀导电材料

155a：第二防蚀导电层

155b：第四防蚀导电层

160：保护层

162：图案化保护层

160a：第一接触窗

170：透明导电层

200：薄膜晶体管

222：闸线垫

260a：第二接触窗

270a：第一开口

280a：第二开口

400：薄膜晶体管基板。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的复数个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单示意的方式绘示之。

本发明的一态样是在提供一种薄膜晶体管的制造方法。图1绘示本发明一实施方式的薄膜晶体管的制造方法100的流程图。图2A-2D是绘示制造方法100中各制程阶段的剖面示意图。

在步骤102中，形成闸极122于基材115上，如图2A所示。基材115可例如为玻璃基材或石英基材。可利用任何习知的方法来形成闸极122。例如，可以物理气相沈积制程形成一层金属层在基材115上，然后利用微影蚀刻制程来形成闸极122。

在步骤104中，形成闸介电层130覆盖闸极122，如图2A所示。闸介电层130的材料可为氧化硅或氮化硅。例如可使用化学气相沈积法来形成闸介电层130。

在步骤106中，形成图案化半导体层140于闸介电层130上，如图2A所示。图案化半导体层140位于闸极122的上方，以于后续制程中形成薄膜晶体管的通道层。图案化半导体层140可例如为非晶硅、多晶硅或其他半导体材料所制成。在一实施例中，可使用化学气相沈积法毯覆式地沈积一层半导体层，然后再利用微影蚀刻制程来形成图案化半导体层140。

在步骤108中，依序沈积第二金属层150与第二防蚀导电材料155于图案化半导体层140与门介电层130上，如图2B所示。在一实施方式中，第二金属层150包含钼金属或钼合金，钼合金可例如为钼钽(MoTa)合金、钼钨(MoW)合金或钼铝(MoAl)合金。第二防蚀导电材料155可包含氧化铟锡或氧化铟锌，可藉由物理气相沈积制程来形成第二金属层150与第二防蚀导电材料155。

在步骤110中，图案化第二防蚀导电材料155及第二金属层150，以形成源极152、汲极154与第二防蚀导电层155a，如图2C所示。在一实施方式中，可先形成图案化光阻层(未绘示)于第二防蚀导电材料155上。然后，藉由蚀刻制程移除未被图案化光阻层覆盖的部分，而形成源极152、汲极154与第二防蚀导电层155a。第二防蚀导电层155a位于汲极154上，且第二防蚀导电层155a与汲极154具有相同的一上视图案。在一实施例中，可使用草酸溶液蚀刻第二防蚀导电材料155，然后使用铝酸溶液蚀刻第二金属层150。铝酸溶液可包含有磷酸、硝酸及醋酸。在第二金属层150包含钼金属或钼合金的实施方式中，汲极154也包含有钼金属或钼合金。在第二防蚀导电材料155包含氧化铟锡或氧化铟锌的实施方式中，第二防蚀导电层155a也包含氧化铟锡或氧化铟锌。

在一实施方式中，于图案化第二防蚀导电材料155及第二金属层150时，可同时形成第四防蚀导电层155b于源极152上。第四防蚀导电层155b与源极152具有相同的一上视图案。

在步骤112中，形成图案化保护层162覆盖源极152、第二防蚀导电层155a及图案化半导体层140，如图2D所示。图案化保护层162具有第一接触窗160a，露出第二防蚀导电层155a的一部分。图案化保护层162的材料可为氧化硅或氮化硅。具体而言，可先使用例如化学气相沈积法毯覆式地形成一层保护层，然后进行微影蚀刻制程以形成第一接触窗160a。在蚀刻制程中通常会使用六氟化硫(SF₆)作为蚀刻剂。但是，诸如SF₆等的蚀刻剂除了能够蚀刻保护层的外，还会与含有钼的汲极154发生化学反应。若SF₆对汲极154造成蚀刻，将严重影响到汲极154与其他层的接触电阻，而使最终的薄膜晶体管失效。因此，于汲极154上设置第二防蚀导电层155a，可有效地防止在形成接触窗时汲极154被蚀刻。

在步骤114中，形成透明导电层170于图案化保护层162上，如第2D图所示。透明导电层170可包含有氧化铟锡、铟锌氧化物或其他透明导电金属氧化物。透明导电层170接触第二防蚀导电层155a的露出部分。换言之，透明导电层170经由第一接触窗160a电性连接汲极154。由于不会发生汲极154被蚀刻的状况，因此透明导电层170与汲极154间的接触阻抗可不受影响。可以使用任何的习知制程来形成透明导电层170。

图3绘示本发明一实施方式的薄膜晶体管基板的制造方法300的流程图。图4A-4F是绘示制造方法300中的各制程阶段剖面示意图。

在步骤302中，依序沈积第一金属层120与第一防蚀导电材料125于基材115上，如图4A所示。在一实施方式中，第一金属层120包含钼金属或钼合金，钼合金可例如为钼钽(MoTa)合金、钼钨(MoW)合金或钼铝(MoAl)合金。第一防蚀导电材料125包含氧化铟锡或氧化铟锌。可利用物理气相沈积制程来分别形成第一金属层120与第一防蚀导电材料125。

在步骤304中，图案化第一防蚀导电材料125及第一金属层120，以形成闸极122、闸线垫222及第一防蚀导电层125a，如图4B所示。在一实施方式中，可先形成图案化光阻层(未绘示)于第一防蚀导电材料125上。然后，藉由蚀刻制程移除未被图案化光阻层覆盖的部分，而形成闸极122、闸线垫222及第一防蚀导电层125a。第一防蚀导电层125a位于闸线垫222上，且第一防蚀导电层125a与闸线垫222具有相同的一图案。在一实施例中，可使用草酸溶液蚀刻第一防蚀导电材料125。然后，使用铝酸溶液蚀刻第一金属层120。铝酸溶液可包含有磷酸、硝酸及醋酸。在第一金属层120包含钼金属或钼合金的实施方式中，闸线垫222亦包含钼金属或钼合金。

在一实施方式中，于图案化第一防蚀导电材料125及第一金属层120时，可同时形成第三防蚀导电层125b于闸极122上，如图4B所示。

在步骤306中，形成闸介电层130覆盖闸极122、闸线垫222、第一防蚀导电层125a及第三防蚀导电层125b，如图4C所示。闸介电层130的材料及具体实施方式可与方法100中的步骤104相同。

在步骤308中，形成图案化半导体层140于闸介电层130上，如图4C所示。步骤308的具体实施方式及特征可与方法100中的步骤106相同。

在步骤310中，依序沈积第二金属层150及第二防蚀导电材料155于图案化半导体层140与门介电层130上，如图4D所示。步骤310的具体实施方式及特征可与方法100中的步骤108相同。

在步骤312中，图案化第二防蚀导电材料155及第二金属层150，以形成源极152、汲极154及第二防蚀导电层155a，如图4E所示。步骤312的具体实施方式及特征可与方法100中的步骤110相同。

在一实施方式中，用以形成第一防蚀导电层125a、第二防蚀导电层155a以及第三防蚀导电层125b的第一防蚀导电材料125及第二防蚀导电材料155是不会与SF₆发生化学反应的导电材料，例如氧化铟锡或氧化铟锌。第一防蚀导电层125a以及第二防蚀导电层155a可用以避免闸极线或数据线的断路问题。因为在形成金属层时，可能会有异物位于金属层中。经图案化制程后，可能形成线路断开的闸极线或资料线。在本发明实施方式的制造方法中，第一防蚀导电材料125与第二防蚀导电材料155分别覆盖第一金属层120与第二金属层150。因此，即使第一金属层120或第二金属层150中有异物，第一防蚀导电材料125与第二防蚀导电材料155仍可导电。换言之，第一金属层120或第二金属层150中的异物不会影响到线路的电性，而可解决上述问题。

在步骤314中，形成保护层160覆盖源极152、汲极154、闸线垫222、第二防蚀导电层155a、第四防蚀导电层155b、第三防蚀导电层125a、图案化半导体层140与闸介电层130，如图4E所示。例如可使用化学气相沈积法来形成保护层160。

在步骤316中，形成第一接触窗160a贯穿保护层160以及形成第二接触窗260a贯穿保护层160以与门介电层130，如图4F所示。第一接触窗160a露出第二防蚀导电层155a的一部分，第二接触窗260a露出第一防蚀导电层125a的一部分。具体地说，形成第二接触窗260a是在保护层160中形成第二开口280a，并在其下方的闸介电层130中形成第一开口270a。换言之，第二接触窗260a为由第一开口270a与第二开口280a构成。当使用SF₆进行蚀刻制程来形成第一接触窗160a及第二接触窗260a时，第一防蚀导电层125a与第二防蚀导电层155a可分别用以防止闸线垫222及汲极154被SF₆蚀刻。

在步骤318中，形成透明导电层170于保护层160上，如图4F所示。可以任何习知制程来形成透明导电层170。透明导电层170接触第二防蚀导电层155a的露出部分及第一防蚀导电层125a的露出部分。换言之，透明导电层170分别经由第一接触窗160a与第二接触窗260a电性连接汲极154与闸线垫222。由于不会发生汲极154被蚀刻的情况，因此透明导电层170与汲极154间接触阻抗可不受影响。

本发明的另一态样在提供一种薄膜晶体管。在一实施方式中，如图2D所示，薄膜晶体管200配置于一基材115上，其包含有闸极122、闸介电层130、图案化半导体层140、源极152、汲极154、第二防蚀导电层155a、图案化保护层162与透明导电层170。

闸极122位于基材115上。闸介电层130覆盖闸极122。图案化半导体层140位于闸介电层130上。源极152及汲极154位于图案化半导体层140上。第二防蚀导电层155a位于汲极154的上表面。第二防蚀导电层155a包含氧化铟锡或氧化铟锌。图案化保护层162覆盖源极152、第二防蚀导电层155a及图案化半导体层140。图案化保护层162具有第一接触窗160a，露出第二防蚀导电层155a的一部分。透明导电层170位于图案化保护层162上，且透明导电层170经由第一接触窗160a接触第二防蚀导电层155a的该部分。

在一实施方式中，如图4F所示，薄膜晶体管基板400包含基材115、闸极122、闸线垫222、第一防蚀导电层125a、闸介电层130、图案化半导体层140、源极152、汲极154、第二防蚀导电层155a、图案化保护层162与透明导电层170。

基材115、闸极122、图案化半导体层140、第二防蚀导电层155a、源极152与汲极154的位置及其他特征可与上述薄膜晶体管200相同。闸线垫222位于基材115上。第一防蚀导电层125a位于闸线垫222的上表面。闸介电层130覆盖闸极122及第一防蚀导电层125a。闸介电层130具有第一开口270a露出第一防蚀导电层125a的一部分。图案化保护层162具有第一接触窗160a及第二开口280a。第一接触窗160a露出第二防蚀导电层155a的一部分。第二开口280a位于第一开口270a上方，使第一防蚀导电层125a的该部分露出。第一防蚀导电层125a及第二防蚀导电层155a的材料可包含氧化铟锡或氧化铟锌。透明导电层170位于图案化保护层162上，且透明导电层170分别接触第二防蚀导电层155a的该部分及第一防蚀导电层125a的该部分。

由上述可知，于含钼的电极上设置防蚀导电层，可解决蚀刻保护层制程中，电极会被SF₆蚀刻的问题。此外，防蚀导电层还可避免金属层中异物所导致的断路问题。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。 

Claims (14)

1.一种薄膜晶体管，其特征在于，包含：

一闸极，位于一基材上；

一闸介电层，覆盖该闸极；

一图案化半导体层，位于该闸介电层上；

一源极及一汲极，位于该图案化半导体层上；

一防蚀导电层，位于该汲极的一上表面；

一图案化保护层，覆盖该源极、该防蚀导电层及该图案化半导体层，该图案化保护层具有一接触窗露出该防蚀导电层的一部分；以及

一透明导电层，位于该图案化保护层上，且该透明导电层经由该接触窗接触该防蚀导电层的该部分。

2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于：其中该防蚀导电层与该汲极具有大致相同的一图案，且该汲极包含钼。

3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于：其中该防蚀导电层为含氧化铟锡或氧化铟锌。

4.一种薄膜晶体管基板，其特征在于，包含：

一基材；

一闸极及一闸线垫，位于该基材上；

一第一防蚀导电层位于该闸线垫的上表面；

一闸介电层，覆盖该闸极及该第一防蚀导电层，其中该闸介电层具有一第一开口露出该第一防蚀导电层的一部分；

一图案化半导体层，位于该闸介电层上；

一源极及一汲极，位于该图案化半导体层上；

一第二防蚀导电层位于该汲极的上表面；

一图案化保护层，覆盖该源极、该第二防蚀导电层、该图案化半导体层及该闸介电层，其中该图案化保护层具有一第一接触窗及一第二开口，该第一接触窗露出该第二防蚀导电层的一部分，该第二开口位于该第一开口上方，使该第一防蚀导电层的该部分露出；以及

一透明导电层，位于该图案化保护层上，且该透明导电层分别接触该第二防蚀导电层的该部分及该第一防蚀导电层的该部分。

5.根据权利要求4所述的薄膜晶体管基板，其特征在于：其中该第一防蚀导电层与该闸线垫具有相同的一图案，该第二防蚀导电层与该汲极具有相同的一图案，且该闸线垫及该汲极包含钼。

6.根据权利要求4所述的薄膜晶体管基板，其特征在于：其中该第一防蚀导电层及该第二防蚀导电层为氧化铟锡或氧化铟锌。

7.一种薄膜晶体管的制造方法，其特征在于：包含：

形成一闸极于一基材上；

形成一闸介电层覆盖该闸极；

形成一图案化半导体层于该闸介电层上；

依序沈积一金属层及一防蚀导电材料于该图案化半导体层及该闸介电层上；

图案化该防蚀导电材料及该金属层，以形成一源极、一汲极及一防蚀导电层，该防蚀导电层位于该汲极上；

形成一图案化保护层覆盖该源极、该防蚀导电层及该图案化半导体层，其中该图案化保护层具有一接触窗露出该汲极上方的防蚀导电层的一部分；以及

形成透明导电层于该图案化保护层上，且该透明导电层接触该防蚀导电层的该部分。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：其中该汲极包含钼。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：其中该防蚀导电层为氧化铟锡或氧化铟锌。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：图案化该防蚀导电材料及该金属层的步骤包含使用一草酸溶液蚀刻该防蚀导电材料。

11.一种薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，包含：

依序沈积一第一金属层及一第一防蚀导电材料于一基材上；

图案化该第一防蚀导电材料及该第一金属层，以形成一闸极、一闸线垫及一第一防蚀导电层，该第一防蚀导电层位于该闸线垫上；

形成一闸介电层覆盖该闸极及该第一防蚀导电层；

形成一图案化半导体层于该闸介电层上；

依序沈积一第二金属层及一第二防蚀导电材料于该图案化半导体层及该闸介电层上；

图案化该第二防蚀导电材料及该第二金属层，以形成一源极、一汲极及一第二防蚀导电层，该第二防蚀导电层位于该汲极上； 

形成一保护层，覆盖该源极、该第二防蚀导电层、该图案化半导体层及该闸介电层；

形成一第一接触窗贯穿该保护层，以露出该第二防蚀导电层的一部分，以及形成一第二接触窗贯穿该保护层以及该闸介电层，以露出该第一防蚀导电层的一部分；以及

形成透明导电层于该保护层上，其中该透明导电层分别经由该第一接触窗接触该第二防蚀导电层的该部分及经由该第二接触窗接触该第一防蚀导电层的该部分。

12.根据权利要求11所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于：其中该闸线垫及该汲极包含钼。

13.根据权利要求11所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于：其中该第一防蚀导电层及第二防蚀导电层为氧化铟锡或氧化铟锌。

14. 根据权利要求11所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于：图案化该第一防蚀导电材料及该第一金属层的步骤包含使用一草酸溶液蚀刻该第一防蚀导电材料。

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