TWI270987B - Thin film transistor and fabricating method thereof - Google Patents

Description

I2709?5L. ί .doc/006 95.1.3 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD)的結構及製造方法，且特別是有關於一種薄 膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)的結構及其製造方法。 【先前技術】 自從第一台以陰極射線管(Cathode Ray Tube, CRT)為 工作模式的黑白電視機發明以來，顯示技術便以飛快的速 度=斷演進。然而，由於此種以陰極射線管模式工作的顯 不器具有體積大、重量重及輻射量高等缺點，因此不斷地 開發出^新的平面顯示器。在這些平面顯示技術中，又以具 if薄短小、省電、無細、全彩及枝鮮等優點的液 術最為純熟且普及化。舉凡手機、語言翻譯機、 r j： J :數位，影機、個人數位助理(PDA)、筆記型電 _四於桌上型顯示器都有其應用範圍。 最讓使用者在乎的箪 液晶顯示器的成像品質==示器的成像品質，而 關。因此，薄膜電日其中的_電晶體特性息息相 目前女P+ 體可以說是液晶顯示器的核心元件。 體(a-Si TFT)作為示面板都採用非晶矽薄膜電晶 (可見光、晶體對於光線 中背光模組的光線破^。也就是說’在液晶顯示器 情形，因此-般會使用_=電晶體容易發生漏電流的 電晶體照光後漏電流的門梢作為遮光層，來解決薄膜 09§z 37twfl.doc/006 95.1.3 …但為了降低成本，且業界為了避免底電極結構之薄膜 電晶體(bottom gate TFT)受到背光源照射產生光漏電流，因 此在光罩設計時，會將半導體區域的面積縮小於閘極金屬 之内’以利用閘極金屬來避免背光源直接照射在半導體區 ，如此-來，便可以解決照光後薄膜電晶體的漏電流問 心然而，將半導體區域縮小於_金屬_料，在覆 盖源極電極與祕電極的製程作業時，非晶料側壁合直 極與汲極電極接觸，乃然會使薄膜電：體 ，生漏电流的情形’因而降低薄膜電晶 。 【發明内容】 本發明的目的就是在提供一種薄膜 膜電晶體漏電流之情形。 、^日體’以改善涛 法，的再—目的是提供—種相電晶體的製造方 法以柃尚溥膜電晶體之開關特性。 為達上述或其他目的，本發明提出一曰 此薄膜電晶體包括一基底、一閘極電種，曰曰體， 一内…士错Γη. + 雜电極、-閘極絕緣層、 円島狀、Μ冓dsland-m Structure)、1 極、 極以及一重摻雜半導體層。其中， /極书 且閘極絕緣層覆蓋於閘極電極之上。另：極=底上： 設於閘極絕緣層上，且内島狀結構 構係 . 167洋貝小於閘極電極的 面知°此㈣狀結構包括-通道相及—包覆 ^ 壁的絕緣間隙壁(spacer)。此外，源極電極與汲極電^ 1 位於通這層相對兩侧之上方，且源極電㈣汲^雨 逍層互不接觸。另外，一重摻雜半 ^ 本/、通 菔層位於源極電極與 I2709?5737tw wf2.doc/〇〇6 95-10-4 通道層之·^祕電極麵道層之間。 姑所較佳實施例所述，上述之絕緣m、壁之 材質例如包括氧化矽(Si0)、筒 、土之 (麵)、氧化I卿3)或氮化;;3。；者== 摻雜，之材質例如包括非晶二二二:重 而通齡咖轉、彳獅° 声例^ΐ Γ較佳實施例所述，上述之重摻雜半導體 縣==：；=料随更包純覆於重推 ，發明另提出一種薄膜電晶體的製造方法。 =成閘極電極，再於閘極電極上覆蓋閘極絕緣/ 之後’於閘極絕緣層±形成通道層，再^ 摻雜半導體層，然後於通道層之側壁；^=成重 :絕緣間隙壁與通道層所組成的面積小 ，虽’其中源極電極、沒極電極與通道極與 农後’以源極電極與没極電 二=接觸。 摻雜半導體層。 _作巧卓綦去除暴露出的重 之牛的較佳實施例所述，上述形成絕緣間_ 例如疋先於基底上形成絕緣層，且絕緣層覆J ” 二重摻雜半導體層，然後___^二二道 料體層之部分側壁上亦可形成前述絕 於^參雜 12709¾ 437twfl.doc/006 95.1.3 源極電極與汲極電極之步_如是先於基底上形成金屬 層，此金屬層覆蓋重摻雜半導體層與絕緣間隙壁，然後定 義金屬層。 ,,、由於本發明至少於通道層之側壁上形成有一絕緣間 隙壁，因此可以改善薄膜電晶體漏電流之情形，並提升薄 膜電晶體之開關特性。 ' #為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯

易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 、U 【實施方式】 ”本發明係提出一種薄膜電晶體及其製造方法，以改善 習知之薄膜電晶體漏電流的情形。以下將舉實施例以說明 本發明，但其並非用以限定本發明，熟習此技藝者可依照 本，明之精神對下述實⑯例猶做修飾，惟其仍屬於本發= /刀別蹲不符个I切之薄膜電晶體的萝作 法流程圖。如圖1Α所示，首先提供—基底⑽，並 ，110上形成一閘極電極120，然後於閘極電極12〇上承 盍一層閘極絕緣層130。之後，於閘極絕緣層13〇上形2 一通道層140,此通道層140之材質例如是非晶矽、微曰 石夕或是多㈣。然後’於通道層14〇上形成 =

體”0。其中，重摻雜半導體層15〇之材質例：是非J 石^微晶發或衫晶吩。此外’重摻雜半導體層^ : 包括η+非晶矽層。 u 12709¾ 5437twfl.doc/〇〇6 95.1.3 接下來請同時參考圖IB及圖lc，在上 與重摻雜半導體層150之上沈積— 層140 層⑽之材質例如是氧化石夕、氮。I。:此絕緣 =氮化紹，以覆蓋通道層14〇及重摻雜半平導體層、二化 再回制此絕緣層⑽，以在通道層14()之側辟上 形成-、％緣_壁162,其中絕緣間_⑹與 1 所組成:的_掃閘極電極12。的面積。此外，曰 導=150之部分側壁上形成絕緣間隙壁 鍾ί貫 糊絕緣層⑽的方法例如是呈有 非等向蝕刻性質的電漿乾式蝕刻法。 /、有 =注意的是，上述之電漿乾柄刻法僅 :緣層16。的方式，熟習此技藝者 其他較適當的製程方法。 “ 而廷擇 一牵請參考® 1D，以沈積方式於基底110上形成 设盖重4雜半導體層15G與絕緣 繪示之制關錢純難如絲^屬^ 道層電極172、汲極電極174與通 作為:n::: :ε，㈣極電極172與汲極電極174 成太於，“後去除恭露出的重摻雜半導體層150，以形 成本兔明—較佳實施例之薄膜電晶體1〇〇。 值得注意的是，為讓本發明之特徵與功效更為明顯， 12709¾ 437twfl.doc/〇〇6 95.1.3 :二將對由本發明之薄膜電晶 膜電晶體100谁弁％日日，品# 衣k出的缚 勢迭方、、f 轉電晶體刚之各個元件的 、圖j 4實施例中詳細說明，以τ將不再贅述。 圖。；同發明一較佳實施例之薄膜電晶體的上視 L°= ’圖2及圖1E ’其中圖騎示的薄膜電晶 m m 狀、、、°構―源極電極172與—汲極電極 美麻nn #雜半導體層15G。其中，閘極電極120設於 基底no上’且閘極絕緣層130覆蓋於閘極電極12〇之上。 另外’内島狀結構180係設於閘極絕緣層13〇之上，且内 =,180的面積小於閘極電極12〇的面積。内島狀結 構180包括-通道層140以及一包覆通道層14〇之侧壁的 ^緣間隙壁⑹，此絕緣間隙壁162的功用在於避免源極 屯極172與汲極電極174直接與通道層14〇接觸。因此， 源極電極172與汲極電極174雖然分別位於通道層14〇相 對兩，之上方’但源極電極172、汲極電極174與通道層 140三者之間互相不接觸。另外，重摻雜半導體層15〇位 於源極電極172與通道層140之間並位於汲極電極174與 通道層140之間。 f本實施例中，絕緣間隙壁162的材質例如是氧化 石夕、氮切、含氧氮切、氧化|g或氮化铭，或是其他絕 緣材料。通逼層140白令材質則例如是非晶石夕、微晶石夕或多 晶石夕。而重摻雜半導體層15〇的材質例如是非晶矽、微晶 12709¾ 437twfl.doc/006 95.1.3 石夕或多晶石夕，且此重摻雜半導體層15_如包括奸非晶石夕 層。值得注意的是，在本發明之薄膜電晶體刚中，内島 狀結構180白勺面積小於閘極電極12〇的面積，以達到屏蔽 效果、。如此-來，在液晶顯示器巾的賴電晶體便可以避 免因為X到背光源的照射而產生漏電流的情形。 更特別的是，在本發明之一種薄膜電晶體1〇〇中，絕 緣間㈣壁162更可以包覆於部分之重摻雜半導體層15〇的 側J ’以避免由於製程中的不小心、，而造成源極電極口〕 或汲，電極174與通道層14〇有互相接觸之情形。 、、综上所述，在本發明之薄膜電晶體中，於半導體層與 源極私極及及極電極之間加人絕緣_壁結構，以避免通 道層與源極電極及汲極電極的直接接觸。如此—來，便可 ^改善薄膜電晶體漏電流的情形。此外，由於本發明之薄 2電晶體的製造方法巾，絕緣間随的形成僅需要沈積盥 餘刻兩個㈣，因輯於生產成本㈣㈣得#。、 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 ^本發明，任何熟習此技藝者，在不麟本發明之精神 :乾圍内’當可作些許之更動與賴，因此本發明 軏圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 ,、 【圖式簡單說明】 圖1A〜1E分別繪示為本發明之薄膜電晶體的製造方 法流程圖。 圖。圖2綠示為本發明—較佳實施例之薄膜電晶體的上視 I2709fc twfl.doc/006 95.1.3 【主要元件符號說明】 100 :薄膜電晶體 ’ 110 :基底 120 ··閘極電極 _ 130 :閘極絕緣層 * 140 :通道層 150 :重摻雜半導體層 160 :絕緣層 162 ··絕緣間隙壁 ® 172 :源極電極 174 :汲極電極 180 :内島狀結構

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Claims (1)

12709¾ 7twf2sdoc/004-, 95-l〇_4 、申請專利範圍 1 · 一種薄膜電 一基底； 晶體，包括： 一問極電極’設於該基底上； 一閘極絕緣層，覆蓋於該閘極電極上； 一内島狀結構，設於該閘極絕緣層上，且該内島狀处 構的面積小於該閘極電極的面積，其中該内島狀結構包括: 一通道層；以及 一 -絕緣間隨，包覆該通道層之側壁； 2極電極與—祕電極，分職於該通道層相對兩 角貝蜀之以及且挪極電極與紐極電極與誠道層互不接 、Wfr於> = 半‘版層，位於該源極電極與該通道層之間 亚位於该汲極電極與該通道層之間。 二二:t利觸1項所述之薄膜電晶體，其中該 絶緣^、壁之材質包括氧切(Si〇2)、氮 氮化石夕⑸⑽）、氧她(A购錢錄(Al2N ) 乳 3·如申請專利範圍第丨項所述之薄膜^ 重捧雜半導體之材f包括非㈣、微料^日中該 通道4層==圍曰第1項所述之薄膜電晶：，其中該 通 之材貝包括非晶矽、微晶矽或多晶矽。 5·如申明專利範圍第i項所述之薄 重摻雜半導體層包括n+非晶石夕層。 包曰曰體〃中该 6.如申請專利範圍第1JM所曰述之薄膜電晶體，其中該 13 127091 ;wf2.doc/0Qi 95-l〇>4 絕緣間壁蔓包括包覆於該重摻雜半 7·-種薄膜電晶體的製造方法，包之側壁。 於一基底形成一閘極電極； 於該閘極電極上覆蓋一閘極絕緣層； 於該閘極絕緣層上形成一通道層； 於該通道層上形成一重摻雜半導體,· 於該通道層之側壁上形成一絕二辟▲ 隙壁與該通道層所喊的面積小於 、=’ _絕緣間 於該通道層相對兩側之上方分:成==積； 沒極電極，其中該源極電極、該沒= 與- 接觸；以及 包枝與该通道層互不 以該源極電極與該汲極電極作 該重摻雜半導體層。 〜幕，去除暴露出的 8·如申請專利範圍第7項所述 法，其+形成該絕緣間隙壁之步驟包趙的製造方 半：基f覆蓋該通道層與該重換雜 回蝕刻該絕緣層。 方、/ 2凊專利範圍第8項所述之薄膜電晶體的制1 方法，其中祕刻該絕緣層之方法包括電漿 = 請專利範圍第8項所述之_電㈣二二 =’ 〃中⑽_絕緣層更包括於該重摻雜 厂 口Ρ刀側壁上形成該絕緣間隙壁。 、—g之 η.如申睛專利範圍第7項所述之薄膜電晶體的製造 14 12709¾. :wG.doc/Q版 :·:丨 95-KM 方法，其中形成該馳電極* 於該基底上形成-金屬層步驟包括： 該絕緣間隙壁；以及 设'^该重摻雜半導體層病 疋義该金屬層，以於該通道芦相料, 成該源極電極與該汲極電極。9 +兩側之上方分別用 12·如申請專利範圍第7 “ 5法’其中該絕緣間隙壁之材質電晶體的製造 氧氡切、氧尬魏她料切、氮切、含

13·如申請專利範圍第7 其中該重掺雜半導體層之晶體的製造 或多晶矽。 何貝包括非晶矽、微晶矽 方法14·::請專利範圍第7項所述之薄臈電晶體的製造 “中该重摻雜半導體層包括n+非晶矽屑。 =如申請專職㈣7項所述之_^體的製造 、中该通道層之材質包括非晶秒、微晶碎或多晶石夕。

15 95.1.3 I2709?J— electrode are located on the two sides of the channel layer oppositely. The source electrode, the drain electrode and the channel layer are not contact with each other. Furthermore, the heavily doped semiconductor layer is located between the source electrode and the channel layer and between the drain electrode and the channel layer. 七、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：圖（IE )。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 100 :薄膜電晶體 110 :基底 120 :閘極電極 130 :閘極絕緣層 140 :通道層 150 ·重摻雜半導體層 162 :絕緣間隙壁 172 :源極電極 174 :汲極電極 以〇 :内島狀結構 i化有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵 益0 ο、、