.1282180 14690twf.doc/g 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域] 本發明是有關於一種半導體元件及其製作方法,且特 別是有關於一種薄膜電晶體及其製作方法以及晝素結構之 製作方法。 【先前技術】 顯示器為人與資訊的溝通界面,目前以平面顯示器為 發展之趨勢。平面顯示器主要有以下幾種··有機電激發光 顯示為(Organic Electro-Luminescence Display,〇ELD)、電 漿顯示器(Plasma Display Pane卜PDP)以及薄膜電晶體液晶 顯示器等(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display, TFT-LCD)。其中,又以薄膜電晶體液晶顯示器的應用最為 廣泛。 薄膜電晶體液晶顯示器主要由薄膜電晶體陣列基 板、彩色濾光陣列基板和液晶層所構成,其中薄膜電晶體 陣列基板是由多個以陣列方式排列的畫素單元(pixel unit) 所組成。其中,每一畫素單元係由薄膜電晶體以及與薄膜 電晶體電性連接之資料配線、掃瞄配線及畫素電極(pixd electrode)所組成。上述之薄膜電晶體係包括閘極、通道 層、源極/汲極,且薄膜電晶體係用來作為晝素單元(pixd unit)的開關元件。 圖1A〜1E繪示為習知一種薄膜電晶體的製作流程剖 面示意圖。請參照圖1A,首先在基板no上形成閘極12〇。 接著在基板110上繼續形成如圖1B所繪示之閘絕緣層13〇 1282180 14690twf.doc/g
以覆蓋閘極120。请繼績參照圖i c,繼之,在間極12〇卜 方之閘絕緣層130上形成通道層140與歐姆接觸材料層 150。之後,在歐姆接觸材料層150上形成如圖id所示之 導體材料層160,再繼續對於導體材料層16〇以及歐姆接 觸材料層150進行背通道蝕刻(Back Channd玢比丨叩, BCE)之製程,以定義出如圖1E所繪示之源極/汲極層 170。至此,閘極120、通道層14〇以及源極/汲極層17〇 係構成一薄膜電晶體1〇〇。 上述習知的薄膜電晶體1 〇 〇之製作過程係先將歐姆接 觸材料層150與導體材料層160依序形成於通道層14〇上 後,再利用微影蝕刻的方式將歐姆接觸材料層15〇與導體 材料層160加以回蝕,而形成源極/汲極層17〇。然而,在 以上述‘私‘作主動式顯示元件之薄膜電晶體陣列(TFT array)基板時’必須使每一個薄膜電晶體刚如飯歐姆 接觸^料層150的製程中均能完全暴露出通道層14〇,以 2薄膜電晶體1GG的源極/汲極層!7()之源極層與没極層 月bTL王刀離。但疋’由於陣列中各個薄膜電晶體⑽的歐 姆接觸材料層150厚度不—定均等,所以往往會在歐姆接 觸材料層150較薄的薄膜電晶體刚巾對通道層14〇造成 ,度姓刻(·__)的情形,因而影響 電性表現。 【發明内容】 6 1282180 14690twf.doc/g 電性表現。 本發明的另-目的是提供一種薄膜電晶體 =之薄膜電晶體製作方法製作而成,可具有較佳之= 本發明的再一目的是提供一種晝素結 法,以製作出包括上述具有較佳帝 衣作方 金辛壯表現之溥膜電晶體的 旦素…構進而如升畫素結構的操作特性。 本發明提出-種薄膜電晶體的製 trr間極。接著,在基板上形成乂 ^ 皿⑽、,,k之m緣層上形成―源極/汲極層,且此 極/及極層絲露出閘極上方之部分舰緣層。之後,在間 極上方之部分閘絕緣層上形成一通道層。 、依…、本發明的較佳實施例所述之薄膜電晶體的製作 方法’上述之形成源極/汲極層的步驟例如為先在閘絕緣層 i =成:歐姆接觸層,且歐姆接觸層係暴露出間極上方‘ 部分間絕緣層。繼之,在歐姆接觸層上形成—源極級 體層。 、依照本發明的較佳實施例所述之薄膜電晶體的製作 方法上述之形成源極/没極層的步驟例如為依序在閘絕緣 層上形成一歐姆接觸材料層以及一導體材料層。繼之,依 序圖^化導體材料層及歐姆接觸材料層,以暴露出閘極上 方之部分閘絕緣層。其中圖案化導體材料層的方法包括濕 式姓刻或乾式蝕刻,而圖案化歐姆接觸材料層的方法包括 濕式姓刻或乾式蝕刻。 7 1282180 14690twf.doc/g 依=發明,佳實施例所述之薄膜電晶體的製作 / &之閘絕緣層之材質包括氮化石夕或氧化石夕。 依=發明的較佳實施例所述之薄膜電晶體的製作 方 奴通這層之材質包括非晶錢多晶石夕。 芦賴電晶體,包括—閘極、一閘絕緣 曰祕/雜層與_通道層。其中,閘極係配置在一芙
=展:Γ緣層係配置於基板上’並覆蓋住閘極。源‘ 上方:邱”絕緣層上’且源極/汲極層係暴露出閘極 絕緣層it閘絕緣層。通道層係配置於閘極上方之部分閘 依,¾本發明的触實施綱狀軸電晶體,上述之 Λ、° /及極層包括一歐姆接觸層與一源極/汲極導體層,歐 層舰置於閘絕緣層上,且歐姆接觸層係暴露出間 _^之部分閘絕緣層。而雜/汲極導體層係配置於歐姆 接觸層上。 依“?、本發明的較佳實施例所述之薄膜電晶體,上 閘絕緣層之材質包括氮切或氧化石夕。 、…依“?、本發明的較佳實施例所述之薄膜電晶體,上述之 通道層之材質包括非晶矽或多晶矽。 ;本發明提出—種晝素結構的製作方法,魏,在基板 ^成閘極與掃目苗配線,且閘極係連接掃瞄配線。接著, 在$板上形成閘絕緣層以覆蓋閘極及掃瞄配線。繼之,在 、閑、巴、’彖層上形成第一源極/汲極層、第二源極/汲極層與資 料配線,其中第一源極/汲極層與第二源極/汲極層分別位 1282180 14690twf.doc/g 於閘缸方之閘絕緣層之兩側,且第一源極/没極層係電性 連接至貧料配線。之後,在閘極上方之閘絕緣層上形成通 道層,其中閘極、通道層、第—源極/汲極層以及第二源極 Λ及極層係構成-薄膜電晶體。再來,在基板上形成保講層 以覆蓋上述之薄膜電晶體及資料配線。而且,保護層= 有開口而暴露出部分第二源極/汲極層。之後,在保^層^ 形成畫素電極,且晝素電極係填入開口而與第二源極極 層電性連接。 依照本發_較佳實關所狀畫素結構的製作方 法,上述之形成第-源極/汲極層與第二源極/汲極層的步 驟=如為係先在閘絕緣層上形成一歐姆接觸層,且歐姆接 上方之部分間絕緣層。繼之,在歐姆接 觸層上形成一源極/汲極導體層 依照本發_較佳實施騎述之畫素結構的製作方 法’上述之形成第一源極/汲極層與^ 雜例如為依序在間絕緣層上 二:層的步 , k姆接觸材料層以及一 ,to /、¥。▲之,依序圖案化導體材 料廣’以暴露出閉極上方之部分間絕緣層 體材料層的方法包括濕式餘刻或乾 =中圖木化蜍 接觸材觸的方法包括濕式韻刻或乾式飿刻圖案化歐姆 依妝本發明的較佳實施例所述之書辛&Μ ^制& + 法緣層之材質包括氮化残氧= 法,上述之通道層之材質包括非㈣❹^構的衣作方 1282180 14690twf.d〇c/g 依照本發明的較佳實施例所述之 依^本务明的較佳實施例所述之金 法,上述之晝素電極之材質包括鋼锡氧作方 本發明因為先形成源極/汲極層再形成二 =匕物。 貝^,升_電晶體與畫素結構的製作良率。 為讓本發明之上述和其他目的 易懂’下文特舉較較減、A k點此更明顯 明如下。 从心例,亚配合所_式,作詳細說 【實施方式】 圖2A〜2E繪示為本發明較佳實施 體的製作流程剖面示意圖。首先,請參照圖2=-210上形成間極220。在一實施例中,形成閘極22〇之方法 例如為先於基板210上沈積一層導體層⑷會示),之後 再利用光罩(未緣示)§&合微影似彳製程間案化導體層, 以在基板210上形成閘極220。上述之微影蝕刻步驟為一 般的半導體製程’因此關於這些步驟之詳細内容為熟習該 項技術者所週知,於此不再贅述。 ,著,請參照圖2B,在基板21〇上形成閘絕緣層23Q 以復盍閘極220。形成閘絕緣層230之方法例如為物理氣 相沈積(physical vapordep〇siti〇n,pvD)或化學氣相沈積 法(chemical vapor deposition, CVD ),且閘絕緣層 230 之 材質例如為氮化矽或氧化矽。 1282180 1469〇tWf.doc/g 繼之,請參照圖2C與圖2D,在閘絕緣層23〇上形成 一源極/沒極層240a’且源極/汲極層240a係暴露出閘極220 上方之部分閘絕緣層230。在一實施例中,形成源極/汲極 層240a之方法例如為下列步驟所述。 首先’清爹如圖2C,依序在閘絕緣層230上形成歐 姆接觸材料層242以及導體材料層244,在一實施例中, 歐姆接觸材料層242以及導體材料層244之形成方法例如 為物理氣相沈和或化學氣相沈積法。接著,依序圖案化導 體材料層244及歐姆接觸材料層242,以形成如圖2D所示 之源極/汲極層黯,且此祕級極層2他縣露出間極 220上方之部分閘絕緣層23〇。在一實施例中,圖案化導體 材料層244的方法例如為濕式餘刻或乾式飯刻,而圖案化 歐姆接觸材料層242的方法例如為濕式㈣或乾式姓刻。 在-較佳實關巾’其例如係先以—_化光阻層(未繪 不)為罩幕對導體材制244進行__ 曰 沒極導體層⑽。接著,再以相同的圖案化光阻層(未絡 不)為罩幕’對歐姆接觸材料層242進行 ㈣ ==層、而與源極/錄導體層-德 之後’請參照圖2E,在閘極 23。上形成一通道層25〇a。絕緣層 通道層篇之形成方法例如之·;= 實施例中, 沈積於閘絕緣層23G上 ^;材枓層(未给示) 此通道材料層進行衫細雜層黯,再對 仃U衫蝕刻,以形成圖2E所示之 1282180 14690twf.doc/g 250a。其中,通道層250a之材質例如為非晶矽或多晶矽。 當然,在上述定義出通道層250a的微影製程中,也可 以將源極/汲極層240a上的通道材料層移除,以使通道層 250a僅位於閘極220上方之部分閘絕緣層23〇上,如圖3 所示。由此可知,本發明並不限定通道層25〇a是否覆蓋住 源極/汲極層240a。 以下將詳細說明本發明依據上述製程製作而成的薄膜 電晶體。 ' 刀請繼續參照圖2E,薄膜電晶體200包括閘極22〇、閘 絕緣層230、源極/汲極層24〇a與通道層25加。其中,閘 極220係配置在基板21〇上,而閘絕緣層係配置於基 =210上亚覆蓋住閘極22〇。源極/汲極層24加係配置在閘 巴、彖層230上,且源極/汲極層24〇a係暴露出閘極上 =之口Pi閘絕緣層230。通道層25()a則係配置於閘極22〇 上方之部分閘絕緣層230上。 牧一敉仫貫轭例中,上述之源極/汲極層24〇&包括 =妾觸層242a與源極/汲極導體層池,其中歐姆接 2a係配置於閘絕緣層23()上,且歐姆 ^ 220 230 〇 242a^° ^ 2;〇 4::=:幾切,而通細一 由於本發明係先形成源極/沒極 250a’因糾贱奴層挪在職雜如 12 進而使通道層250a可具有 首先,明同吟芩照圖4與圖5A,在基板31〇上形成 :;二與掃猫配線330,且閉極32〇係連接掃瞒配線 。接者,請茶照圖4與圖5B,在基板31〇上形成間絕 =層34㈣覆蓋閘極32()及掃晦配線33()。形成間絕緣層 之方法例如為物理氣相沈積法或化學氣相沈積法,且 閘絕緣層·之材質例如為氮切或氧化石夕。
1282180 14690twf.doc/g 過程中因過度蝕刻而受到損壞, 較佳電性表現。 圖、、’曰示為本發明之一種晝素結構的上視示意圖,圖 5A〜5E繪示為圖4中Λ ^ 甲〜者A-A剖面線所視之一種畫素結 構的製作流程剖面示意圖。 #繼之、,請參照圖4與圖5C,在間絕緣層34◦上形成 第源極//及極層352、第二源極/沒極層354與資料配線 鳩,其中第一源極/没極層352與第二源極/汲極層354係 分別位於閘極320㉟側上方的閘絕緣層34〇上,且第一源 極/汲極層352係電性連接至資料配線36〇。在本發明之一 較佳實施例巾,形成第—雜級極層352與第二源極/没 極層354的步驟與上述薄膜電晶體中所述之形成源極/ 汲極層240a之步驟相同或類似,在此將不再予以贅述。 之後,請同時參照圖4與圖犯,在閘極32〇上方之 閘絕緣層340上形成通道層別,在—實施例中,通道層 370之形成方法例如係以先將通道材料層(未繪示)沈積 於閘絕緣層340上,並覆蓋住第一源極/汲極層352與第二 源極/汲極層354,再對此通道材料層進行微影姓刻,以在 13 1282180 14690twf.doc/j 閘極320上方之部分閘絕緣層340上形成通道層。其 中,通道層370之材質例如為非晶矽或多晶矽。在此,閘 '極320、通道層370、第一源極/汲極層352以及第二源極/ 汲極層354係構成上述實施例中之薄膜電晶體2〇〇。 ' 接著,請參照圖4與圖5E’在基板31〇上形成保護層 380 ’且保護層380係具有開口 382以暴露出部分第二^^ /没極層354。其巾,保護層之材質例如為氮化石夕或氧 •切,且其形权方法例如是先以物理氣相沈積法或化學 氣相沈積法全面地沈積在基板310上,再進行一微影 製程,以於保護層38G中形成開口 382,以暴露部分之第 二源極/汲極層354。 之後,請繼續參照圖4與圖5E,在保護層38〇上 畫素電極390 ’且晝素電極39〇係填入開^ 382而一 源極/沒極層354電性連接。其中,晝素電極綱之材= 如為銦錫氧化物(Indium Tin 0xide,ΙΤ〇)或 貝
Undium Zinc 0xide,ΙΖ0),且其形成之方 ^物 至此步驟完成後,乃形成一晝素結構3〇〇。 為濺鍍。 上述之晝素結構300的製作方法係調整 没極層352和第二源極/没極層⑽與通道層3制作順 因此可避免通道層37Q在形成第—源極/汲極層3f 第一源極/汲極層354的蝕刻製程中受到損掠。曰 和 明可製作具有較佳雜纽之畫素結構3ϋ〇"。。㈣,本發 綜上所述,本發明具有下列優點: ⑴本發_先形成祕/汲極騎形麵道層,因 14 1282180 14690twf.doc/g 1=道層在形成源極極層之過程中因過度-刻 ⑵本發明之通道層因不會被 明之薄膜電晶體具有較佳之電性表現。 所以本發 (^)本發明之畫素結構、薄膜電晶體及其製作方 可提升薄膜電晶體與畫素結構之製作良率。 彳 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以 限^本發明’任何熟習此技藝者’在不脫離本發明之精神 和耗圍内,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之 範圍當視制之_料繼圍所界定者轉。 口又 【圖式簡單說明】
,1A〜1E繪示為習知一種薄膜電晶體的製作流程 面示意圖。 W 圖2A〜2E繪示為本發明之較佳實施例中 種薄膜電 晶體的製作流程剖面示意圖 囡、’、曰示為本發明之實施例中另一種薄膜電晶體& 面示意圖。 兒日日版的剖 圖4繪不為本發明之-種畫素結構的上視示意圖。 種 圖5A〜5EI會示為圖*中沿著AA,剖面線所視 畫素結構的製賴料面示意圖。 【主要元件符號說明】 100 :薄膜電晶體 110 ·基板 120 ·間極 15 1282180 14690twf.doc/g 130 :閘絕緣層 140 :通道層 150 :歐姆接觸材料層 ' 160 :導體材料層 - 170 :源極/汲極層 200 :薄膜電晶體 210 :基板 φ 220 :閘極 230 :閘絕緣層 240a :源極/汲極層 242 :歐姆接觸材料層 242a :歐姆接觸層v/ 244 :導體材料層 244a :源極/汲極導體層 250a :通道層 300 :晝素結構 • 310 :基板 320 :閘極 , 330 :掃瞄配線 340 :閘絕緣層 352 ··第一源極/汲極層 354 :第二源極/汲極層 360 :資料配線 370 :通道層 16 1282180 14690twf.doc/g 380 : 382 : 390 : A-A, 保護層 開口 晝素電極 :剖面線