CN1770409A - 蚀刻方法与应用此蚀刻方法之薄膜晶体管的制造方法 - Google Patents

Abstract

薄膜晶体管的制造方法。此薄膜晶体管的制造方法先形成栅极于基板上。接着，形成绝缘层于基板上，绝缘层覆盖栅极。之后，形成半导体层于绝缘层上。然后，形成欧姆接触层于半导体层上，欧姆接触层之材质为n+掺杂非晶硅。接着，图形化半导体层与欧姆接触层以形成通道于栅极上方。之后，形成源极/漏极于通道两侧。然后，转变欧姆接触层未覆盖有源极/漏极之表层的材质为二氧化硅。最后，移除欧姆接触层未覆盖有源极/漏极之部分。

Description

蚀刻方法与应用此蚀刻方法之薄膜晶体管的制造方法

技术领域

本发明是关于一种半导体元件的制造方法，且特别是有关于一种蚀刻方法与应用此蚀刻方法之薄膜晶体管的制造方法的发明。

背景技术

多媒体社会之急速进步，多半受惠于半导体元件或人机显示装置的飞跃性进步。就显示器而言，阴极射线管(Cathode RayTube，CRT)因具有优异的显示质量与其经济性，一直独占近年来的显示器市场。然而，对于个人在桌上操作多个终端机/显示器装置的环境，或是以环保的观点切入，若以节省能源的潮流加以预测，阴极射线管因空间利用以及能源消耗上仍存在很多问题，而对于轻、薄、短、小以及低消耗功率的需求无法有效提供解决之道。因此，具有高画面质量、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性之薄膜晶体管液晶显示器(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display，TFT LCD)已逐渐成为市场之主流。

图1A～1E为公知的薄膜晶体管之制造方法的流程剖面图，而图2为图1A～1E之制造方法的流程图。

请参照图1A与图2，公知的薄膜晶体管的制造方法先形成栅极110于基板100上，步骤S110。栅极(gate)110之形成方法以光刻(photolithography)与蚀刻(etching)的方式将金属层图形化而成。接着，于基板100上依次全面性地沉积(Deposition)绝缘层(insulating layer)120、非晶硅层(amorphous silicon)130与欧姆接触层(ohmic contactlayer)140，以覆盖住栅极110，步骤S120～S140。其中，欧姆接触层140之材质为n+掺杂非晶硅。之后，在欧姆接触层140上形成图形化光阻层10。

接着请参照图1B与图2，以图形化光阻层10为掩膜，对欧姆接触层140与非晶硅层130进行各向同性之干式蚀刻(dryetching)，以移除未被图形化光阻层10覆盖之欧姆接触层140与非晶硅层130，由此定义通道(channel)150，步骤S150。

接着请参照图1C与图2，公知的技术在对欧姆接触层140与非晶硅层130进行干式蚀刻之后，会施加氧等离子体(O2plasma)于各材料层上以进行灰化(ashing)，其作用在清除干式蚀刻过程中所产生的残留物(residuum)。但是，由于灰化过程中部分图形化光阻层10也会被移除而暴露欧姆接触层140，因此暴露于氧等离子体中之欧姆接触层140的表面材质就会氧化而形成二氧化硅。换言之，通道150之周围会形成一圈二氧化硅。

接着请参照图1D与图2，形成源极/漏极(source/drain)160于通道150两侧，步骤S160。

最后请参照图1E与图2，以源极/漏极160为掩膜对欧姆接触层140进行各向同性之干式蚀刻，移除未被源极/漏极160所覆盖之欧姆接触层140。然而，在对欧姆接触层140进行干式蚀刻时，由于位于通道150周围之欧姆接触层140的材质为二氧化硅，而其它部分之欧姆接触层140的材质为n+掺杂非晶硅，因此位于通道150周围之欧姆接触层140就会因蚀刻速率慢于n+掺杂非晶硅而残留下来。

如此一来，在图1E未表示之区域跨过信道150周围的源极/漏极160，就会因残留的欧姆接触层140而互相导通，进而导致液晶显示器的不正常显示。尤其是在液晶显示器处于低频状态时，源极/漏极160的异常导通会更为明显。

发明内容

本发明的目的就是提供一种薄膜晶体管的制造方法，适于提高薄膜晶体管的合格率。

本发明的再一目的是提供一种蚀刻方法，适于解决表面材质不同所造成的蚀刻速率差异。

本发明提出一种薄膜晶体管的制造方法。此薄膜晶体管的制造方法先形成栅极于基板上。接着，形成绝缘层于基板上，绝缘层覆盖栅极。之后，形成半导体层于绝缘层上。然后，形成欧姆接触层于半导体层上，欧姆接触层之材质为n+掺杂非晶硅。接着，图形化半导体层与欧姆接触层以形成通道于栅极上方。之后，形成源极/漏极于通道两侧。然后，转变欧姆接触层未覆盖有源极/漏极之表层的材质为二氧化硅。最后，移除欧姆接触层未覆盖有源极/漏极之部分。

本发明另提出一种蚀刻方法，适于制造薄膜晶体管。此蚀刻方法先提供材料层。材料层之表层的材质至少包括第一材质与第二材质。接着，转变第一材质为第二材质。然后，对材料层进行蚀刻。

综上所述，在本发明之蚀刻方法与应用此蚀刻方法之薄膜晶体管的制造方法中，主要于进行蚀刻步骤之前，将待蚀刻之材料层的表层转换为相同材质，以获得理想的蚀刻效果与高合格率的薄膜晶体管。

为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

具体实施方式

图3A～3H为本发明一实施例之薄膜晶体管的制造方法的流程剖面图，而图4为图3A～3H之制造方法的流程图。

请参照图3A与图4，如步骤S210～S240，本实施例之薄膜晶体管的制造方法先形成栅极210于基板200上。接着，形成绝缘层220于基板200上，绝缘层220覆盖栅极210。之后，形成半导体层230于绝缘层220上。然后，形成欧姆接触层240于半导体层230上。其中，欧姆接触层240之材质为n+掺杂非晶硅。此外，栅极210之材质例如为铬、钼或其它导体材质，绝缘层220之材质例如为氮化硅(SiN_x)，半导体层230之材质例如为非晶硅。

接着请参照图3B～3C与图4，图形化半导体层230与欧姆接触层240以形成通道250于栅极210上方，步骤S250。形成通道250的方法例如先形成图形化光阻层20于欧姆接触层240上。接着，以图形化光阻层20为掩膜，对半导体层230与欧姆接触层240进行蚀刻，此蚀刻例如为各向同性之干式蚀刻。之后，如图3C所示进行灰化步骤以清除各材料层上之杂质，此灰化步骤例如为使用氧等离子体所进行。由于灰化过程中部分图形化光阻层20也会被移除而暴露欧姆接触层240，因此暴露于氧等离子体中之欧姆接触层240的表面材质就会氧化而形成二氧化硅。换言之，以上述方法形成信道250时，信道250之周围会形成一圈二氧化硅。最后，移除图形化光阻层20。

接着请参照图3D与图4，形成源极/漏极260于通道250两侧，步骤S260。源极/漏极260之材质例如为铬、钼或其它导体材质。

接着请参照图3E与图4，转变欧姆接触层240未覆盖有源极/漏极260之表层的材质为二氧化硅，步骤S270。此时，欧姆接触层240在形成通道250时未因灰化步骤而成为二氧化硅的区域，其材质也会转变为二氧化硅。其中，转变欧姆接触层240之表层的材质为二氧化硅的方法例如为施加氧等离子体。

接着请参照图3F与图4，移除欧姆接触层240未覆盖有源极/漏极260之部分，其方法例如为干式蚀刻，步骤S280。由于欧姆接触层240未覆盖源极/漏极260之部分的材质皆为二氧化硅，因此在进行干式蚀刻时就不会有蚀刻速率上的差异，也就能够达成均匀的蚀刻深度。

请参照图3G～3H，例如还形成保护层(passivationlayer)270于基板200上，以覆盖住源极/漏极260、通道250以及绝缘层220。此外，保护层270例如具有开口01，暴露部分源极/漏极260。如此一来，当此薄膜晶体管应用于液晶显示器时，后续形成于保护层270上之像素电极(pixelelectrode)280即可填满开口01，进而电连接至源极/漏极260。

图5为本发明一实施例之蚀刻方法的流程图。本实施例之蚀刻方法主要应用于薄膜晶体管的制造。请参照图5，此蚀刻方法先提供材料层，步骤S310。此材料层之表层的材质至少包括第一材质与第二材质。举例而言，第一材质可为n+掺杂非晶硅，而第二材质可为第一材质之氧化物，也就是二氧化硅。接着，转变第一材质为第二材质，步骤S320。当第一材质为n+掺杂非晶硅，而第二材质为二氧化硅时，转变第一材质为第二材质的方法例如是施加氧等离子体于材料层之表层。之后，才对材料层进行蚀刻，步骤S330。蚀刻的方法例如是干式蚀刻或湿式蚀刻。由于在对材料层进行蚀刻前，材料层之表层的材质已全部转变为相同的第二材质，因此在进行蚀刻时就不会有蚀刻速率的差异。如此一来，即可获得深度均匀的蚀刻结果。

综上所述，在本发明之蚀刻方法与应用此蚀刻方法之薄膜晶体管的制造方法中，主要于进行蚀刻步骤之前，将待蚀刻之材料层的表层转换为相同材质，以使材料层在进行蚀刻步骤时不会因表层材质不同而产生蚀刻速率的差异，进而获得理想的蚀刻效果与高合格率的薄膜晶体管。同时，本发明之薄膜晶体管的制造方法所产生的薄膜晶体管，不会在通道周围残留欧姆接触层，也就可以提高薄膜晶体管的操作合格率，进而提升液晶显示器的显示画质。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何发明所属技术领域的普通专业人员，在不脱离本发明之思想和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求书所界定者为准。

附图说明

图1A～1E为公知的薄膜晶体管之制造方法的流程剖面图。

图2为图1A～1E之制造方法的流程图。

图3A～3H为本发明一实施例之薄膜晶体管的制造方法的流程剖面图。

图4为图3A～3H之制造方法的流程图。

图5为本发明一实施例之蚀刻方法的流程图。

主要元件标记说明

10：图形化光阻层

100：基板

110：栅极

120：绝缘层

130：非晶硅层

140：欧姆接触层

150：通道

160：源极/漏极

S110～S160、S180：步骤

20：图形化光阻层

200：基板

210：栅极

220：绝缘层

230：半导体层

240：欧姆接触层

250：通道

260：源极/漏极

270：保护层

280：像素电极

01：开口

S210～S280、S310～S330：步骤

Claims (10)

1.一种薄膜晶体管的制造方法，其特征是至少包括：

形成栅极于基板上；

形成绝缘层于该基板上，该绝缘层覆盖该栅极；

形成半导体层于该绝缘层上；

形成欧姆接触层于该半导体层上，该欧姆接触层之材质为n+掺杂非晶硅；

图形化该半导体层与该欧姆接触层以形成通道于该栅极上方；

形成源极/漏极于该通道两侧；

转变该欧姆接触层未覆盖有该源极/漏极之表层的材质为二氧化硅；以及

移除该欧姆接触层未覆盖有该源极/漏极之部分。

2.根据权利要求1所述之薄膜晶体管的制造方法，其特征是转变该欧姆接触层之表层的材质为二氧化硅的方法包括施加氧等离子体(O₂ plasma)于该欧姆接触层之表层。

3.根据权利要求1所述之薄膜晶体管的制造方法，其特征是在移除该欧姆接触层未覆盖有该源极/漏极之部分后，还包括形成保护层于该基板上，以覆盖住该源极/漏极、该通道以及该绝缘层。

4.根据权利要求1所述之薄膜晶体管的制造方法，其特征是形成该通道的方法包括：

形成图形化光阻层于该欧姆接触层上；

以该图形化光阻层为掩膜，对该半导体层与该欧姆接触层进行蚀刻；

进行灰化(ashing)步骤，以清除各材料层上之杂质；以及

移除该图形化光阻层。

5.根据权利要求4所述之薄膜晶体管的制造方法，其特征是该灰化步骤包括施加氧等离子体。

6.根据权利要求4所述之薄膜晶体管的制造方法，其特征是对该半导体层与该欧姆接触层进行蚀刻的方法包括干式蚀刻。

7.根据权利要求1所述之薄膜晶体管的制造方法，其特征是移除该欧姆接触层未覆盖有该源极/漏极之部分的方法包括干式蚀刻。

8.一种蚀刻方法，适于制造薄膜晶体管，其特征是该蚀刻方法至少包括：

提供材料层，该材料层之表层的材质至少包括第一材质与第二材质；

转变该第一材质为该第二材质；以及

对该材料层进行蚀刻。

9.根据权利要求8所述之蚀刻方法，其特征是该第一材质为n+掺杂非晶硅，而该第二材质为二氧化硅，且转变该第一材质为该第二材质的方法包括施加氧等离子体于该材料层之表层。

10.根据权利要求8所述之蚀刻方法，其特征是对该材料层进行蚀刻的方法包括干式蚀刻或湿式蚀刻。

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