TWI462183B - 薄膜電晶體之製造方法 - Google Patents

薄膜電晶體之製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI462183B
TWI462183B TW098124483A TW98124483A TWI462183B TW I462183 B TWI462183 B TW I462183B TW 098124483 A TW098124483 A TW 098124483A TW 98124483 A TW98124483 A TW 98124483A TW I462183 B TWI462183 B TW I462183B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
thin film
film transistor
manufacturing
transistor according
substrate
Prior art date
Application number
TW098124483A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201104753A (en
Inventor
Cheng Wei Chou
Wei Tsung Chen
Hsiao Wen Zan
Chuang Chuang Tsai
Original Assignee
Univ Nat Chiao Tung
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Nat Chiao Tung filed Critical Univ Nat Chiao Tung
Priority to TW098124483A priority Critical patent/TWI462183B/zh
Priority to KR1020090092909A priority patent/KR20110009003A/ko
Publication of TW201104753A publication Critical patent/TW201104753A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI462183B publication Critical patent/TWI462183B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02345—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light
    • H01L21/02348—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light treatment by exposure to UV light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Description

薄膜電晶體之製造方法
本發明係有關於一種薄膜電晶體之製造方法，特別是一種以紫外波段光源照射方式進行光退火製程之薄膜電晶體的製造方法及其結構。
薄膜電晶體(thin-film transistors，TFT)可應用於液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)之驅動元件，例如應用於主動式液晶顯示器的驅動上，或是應用於靜態隨機存取記憶體(static random access memory，SRAM)內做為主動負載。以氧化物薄膜電晶體製作出來的光電元件具有製造簡易及複合式功能的特性，例如全透明元件、可撓、輕巧、製程環保、及可大面積製造與整合等優點。氧化物薄膜電晶體的特性已接近一般多晶矽電晶體的特性，並且具有非常高的穩定性，致使氧化物薄膜電晶體可運用於製作各種光電元件。
一般來說，液晶顯示器之氧化物薄膜電晶體於低溫沉積之後，其氧化物薄膜內部存在有一定程度之缺陷，進而影響光電元件的電特性。為了使液晶顯示器(LCD)能夠達到高畫質、高亮度、及高解析度的要求，目前習用的技術係將氧化物薄膜電晶體以整批(batch)方式送入退火爐內進行常規熱退火(regular thermal annealing)製程，藉以消除氧化物薄膜電晶體的內部缺陷；或者是，對氧化物薄膜電晶體進行快速熱退火(rapid thermal annealing)製程，藉以消除氧化物薄膜電晶體的內部缺陷。
常規熱退火製程或是快速熱退火製程的處理時間雖然不同，但皆係對氧化物薄膜電晶體進行全面的高溫加 熱。由於過高的熱退火溫度造成習用液晶顯示器之基板於材質的選用上多所限制，因此無法使用熔點較低的玻璃基板或是塑膠基板，相對侷限了液晶顯示器的日後發展。
鑒於以上的問題，本發明提供一種薄膜電晶體之製造方法及其結構，藉以改良習用氧化物薄膜電晶體所採用之熱退火製程的處理溫度過高，所導致之材料特性劣化及基板之材質的選用受到熱退火製程的侷限等問題。
本發明所揭露之薄膜電晶體的製造方法及其結構，其製造方法的步驟包括有：首先提供一基板，並且形成一介電層於基板的一側面上，以及形成一氧化物薄膜於介電層上，以做為主動層。接著，對氧化物薄膜照射紫外波段光源以執行一光退火製程，而氧化物薄膜吸收此一紫外波段光源後產生一熱能，以最佳化薄膜鍵結型態、修正薄膜可能存在之不穩定鍵結、或減少懸浮鍵結，以達修復低溫成長所得之氧化物薄膜內部之缺陷。最後，執行一光罩製程，於氧化物薄膜上形成源極與汲極，以構成薄膜電晶體結構。
本發明之薄膜電晶體的製造方法及其結構，係藉由紫外波段光源照射方式以對氧化物薄膜執行光退火製程，取代習用薄膜電晶體係採用爐管熱退火或是快速熱退火的方式，以修復氧化物薄膜在低溫成長下的缺陷，得到具有高效能的薄膜電晶體元件，同時薄膜電晶體之基板的材質選擇亦不受退火製程而有所限制，本發明的製程方法相當適合應用於製造以可撓性材料做為基板的薄膜電晶體。
以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
步驟100‧‧‧提供一基板
步驟200‧‧‧形成介電層於基板之側面上
步驟300‧‧‧形成氧化物薄膜於介電層上
步驟400‧‧‧對氧化物薄膜照射紫外波段光源
步驟500‧‧‧執行光罩製程，以於氧化物薄膜上形成源極與汲極
600‧‧‧薄膜電晶體
610‧‧‧基板
611‧‧‧側面
620‧‧‧介電層
630‧‧‧氧化物薄膜
640‧‧‧源極
650‧‧‧汲極
第1圖為本發明一實施例之步驟流程圖；第2圖為本發明一實施例之結構示意圖；以及第3圖為本發明一實施例之波長-紫外波段光源吸收率之光譜圖。
根據本發明所揭露之自我對準薄膜電晶體，可應用於薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)面板及靜態隨機存取記憶體等裝置，而本發明係以薄膜電晶體液晶顯示器做為實施例的說明，但並不以此為限。
「第1圖」為本發明一實施例之步驟流程圖，以及「第2圖」為本發明一實施例之結構示意圖。如「第1圖」所示，並請配合「第2圖」一併參酌，本發明所揭露之薄膜電晶體之製造方法，首先係提供一基板610(步驟100)，且基板610具有一側面611(即基板610的頂表面)。其中，本發明所揭露之基板610的材質可為矽(Si)元素、玻璃材料、或是塑膠材料，以分別製成矽基板、玻璃基板、或是塑膠基板，但並不以此為限。值得注意的是，若基板610為玻璃基板或是塑膠基板，則必須於基板610上再形成一層透明電極(圖中未示)，然此一技術手段已為目前半導體製造技術中所知悉之手段，故不贅敘。
接著，形成介電層(dielectric layer)620於基板610的側面611上(步驟200)，其中本發明之介電層620的材質為氮化矽(SiNx)材料或是氧化矽(SiO2)材料，但並不以此為限。並且，本發明之介電層620係藉由化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，CVD)方式形成於基板610的側面611上，但並不以此為限，且介電層620的厚度約為1000埃(Å)。
接著，形成一氧化物薄膜(oxide thin film)630於介電層620上(步驟300)，而氧化物薄膜630係做為主動層 (active layer)。其中，氧化物薄膜630的材質可為氧化鋅(ZnO)材料、銦鋅氧化物(IZO)材料、或銦鎵鋅氧化物(IGZO)材料，以分別製成氧化鋅(ZnO)薄膜、銦鋅氧化物(IZO)薄膜、或銦鎵鋅氧化物(IGZO)薄膜，但並不以此為限，且本發明之氧化物薄膜630的厚度約為70奈米(nm)。
請繼續參閱「第1圖」及「第2圖」，於形成氧化物薄膜630(步驟300)之後，接著對氧化物薄膜630照射紫外波段光源(步驟400)，且照射時間為1小時至2小時，以執行一光退火製程。「第3圖」所示為本發明之氧化物薄膜的光譜圖，由圖式中可得知，本發明之氧化物薄膜630在波長約200奈米至300奈米之間的波段具備有高吸收性的特性，即本發明之氧化物薄膜630在可見光波長區段之間係為完全透光，而在紫外波段光源的波長區段之間卻具備有高吸收的特性(亦即低穿透的特性)。而於本發明之照射紫外波段光源的步驟中，所選用的紫外波段光源之波長約介於172奈米至308奈米之間，因此氧化物薄膜630吸收所照射之紫外波段光源，並且將紫外波段光源的光子能量轉換為熱能，氧化物薄膜630藉由熱能的驅動以使氧化物薄膜630之鍵結型態達到最佳化，並且修正氧化物薄膜630可能存在的不穩定鍵結，或是減少懸浮鍵結，藉此修復低溫成長所得之氧化物薄膜630原本存在於其中的缺陷(defect)(例如為點缺陷、線缺陷、或是面缺點)，藉以大幅提高氧化物薄膜630的材料特性。
另外，本發明所揭露之光退火製程，亦可採用準分子雷射(excimer laser)，例如為銣-雅鉻(Nd-Yag)雷射，對氧化物薄膜630進行照射，以執行光退火製程。然，若是採用雷射退火製程，其照射時間僅須數個奈秒(10-9秒，ns)即可。
請繼續參閱「第1圖」及「第2圖」，接著執行一光罩製程，以於氧化物薄膜630上形成源極640與汲極650(步驟500)。其中，源極640與汲極650的材質可為鈦(Ti) 金屬或是鉬(Mo)金屬，但並不以此為限，且本發明之源極640與汲極650的厚度約為1000奈米(nm)。
藉由上述的製程步驟，以完成如「第2圖」所示之本發明的薄膜電晶體600，其包括有基板610及依序設置於基板610上之介電層620、氧化物薄膜630、源極640、與汲極650。
本發明所揭露之薄膜電晶體的製造方法及其結構，其氧化物薄膜係透過紫外波段光源照射而進行光退火，取代習用的爐管熱退火製程方式或是快速熱退火製程，使得氧化物薄膜的缺陷獲得修復而得到更良好的材料特性，以大幅提高薄膜電晶體的運作效能。
同時，本發明薄膜電晶體之基板的材質選擇亦不受光退火製程而有所限制，因此本發明之製程步驟相當適合應用於製造以可撓性材料做為基板的薄膜電晶體。
雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及精神當可做些許之變更，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
步驟100‧‧‧提供一基板
步驟200‧‧‧形成介電層於基板之側面上
步驟300‧‧‧形成氧化物薄膜於介電層上
步驟400‧‧‧對氧化物薄膜照射紫外波段光源
步驟500‧‧‧執行光罩製程，以於氧化物薄膜上形成源極與汲極

Claims (10)

  1. 一種薄膜電晶體之製造方法，包括以下步驟：提供一基板，該基板具有一側面；形成一介電層於該基板之該側面上；形成一主動層於該介電層上；對該主動層照射一紫外波段光源，該紫外波段光源為非雷射光源，且該紫外波段光源之照射時間為1小時以上，該主動層吸收該紫外波段光源並產生一熱能，以修正該主動層中之不穩定鍵結，藉以修復該主動層之缺陷；以及執行一光罩製程，以於該主動層上形成一源極與一汲極。
  2. 如請求項1所述之薄膜電晶體之製造方法，其中該基板係以一矽元素、一玻璃材料、或是一塑膠材料所製成。
  3. 如請求項1所述之薄膜電晶體之製造方法，其中該介電層係以一氮化矽(SiNx)材料或一氧化矽(SiO2)材料所製成。
  4. 如請求項1所述之薄膜電晶體之製造方法，其中該介電層係藉由一化學氣相沉積方式而形成於該基板之該側面上。
  5. 如請求項1所述之薄膜電晶體之製造方法，其中該介電層之厚度為1000埃。
  6. 如請求項1所述之薄膜電晶體之製造方法，其中該主動層係以一氧化鋅(ZnO)材料、一銦鋅氧化物(IZO)材料、或一銦 鎵鋅氧化物(IGZO)材料所製成。
  7. 如請求項1所述之薄膜電晶體之製造方法，其中該主動層之厚度為70奈米。
  8. 如請求項1所述之薄膜電晶體之製造方法，其中該源極與該汲極係以一鈦金屬或一鉬金屬製成。
  9. 如請求項1所述之薄膜電晶體之製造方法，其中該源極與該汲極之厚度分別為1000奈米。
  10. 如請求項1所述之薄膜電晶體之製造方法，其中該紫外波段光源之波長介於172奈米(nm)至308奈米(nm)。
TW098124483A 2009-07-20 2009-07-20 薄膜電晶體之製造方法 TWI462183B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW098124483A TWI462183B (zh) 2009-07-20 2009-07-20 薄膜電晶體之製造方法
KR1020090092909A KR20110009003A (ko) 2009-07-20 2009-09-30 박막 트랜지스터 및 이의 구조의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW098124483A TWI462183B (zh) 2009-07-20 2009-07-20 薄膜電晶體之製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201104753A TW201104753A (en) 2011-02-01
TWI462183B true TWI462183B (zh) 2014-11-21

Family

ID=43614930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098124483A TWI462183B (zh) 2009-07-20 2009-07-20 薄膜電晶體之製造方法

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20110009003A (zh)
TW (1) TWI462183B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130043944A (ko) * 2011-10-21 2013-05-02 제일모직주식회사 박막 트랜지스터 배열 기판 및 그 제조방법
WO2014113032A1 (en) * 2013-01-21 2014-07-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Thin film stack
CN106033731B (zh) * 2015-03-13 2019-11-05 联华电子股份有限公司 半导体元件及其制作方法
CN116804270B (zh) * 2023-08-29 2023-11-10 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 二氧化硅薄膜的低温沉积方法及器件制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6376290B1 (en) * 1997-07-16 2002-04-23 Sony Corporation Method of forming a semiconductor thin film on a plastic substrate
JP2009099847A (ja) * 2007-10-18 2009-05-07 Canon Inc 薄膜トランジスタとその製造方法及び表示装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6376290B1 (en) * 1997-07-16 2002-04-23 Sony Corporation Method of forming a semiconductor thin film on a plastic substrate
JP2009099847A (ja) * 2007-10-18 2009-05-07 Canon Inc 薄膜トランジスタとその製造方法及び表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110009003A (ko) 2011-01-27
TW201104753A (en) 2011-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4827276B2 (ja) レーザー照射装置、レーザー照射方法及び半導体装置の作製方法
CN101740499B (zh) 包括薄膜晶体管的阵列基板及其制造方法
JP3254072B2 (ja) 半導体装置の作製方法
JP3318285B2 (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JP2005202398A (ja) フレキシブルディスプレイおよびその製造方法
JP2002231628A (ja) 半導体薄膜の形成方法及び半導体装置の製造方法、これらの方法の実施に使用する装置、並びに電気光学装置
JP2007005508A (ja) 薄膜トランジスタの製造方法および表示装置の製造方法
KR101015844B1 (ko) 박막트랜지스터, 그의 제조방법 및 그를 구비하는유기전계발광표시장치의 제조방법
JP2010145984A (ja) 有機電界発光表示装置及びその製造方法
TWI462183B (zh) 薄膜電晶體之製造方法
CN102732941B (zh) 一种低温多晶硅薄膜制造方法
US20210343543A1 (en) Manufacturing method of thin film transistor
CN106128940A (zh) 一种低温多晶硅薄膜的制备方法
JP6040438B2 (ja) 薄膜形成基板及び薄膜形成方法
JP2009290168A (ja) 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタアレイ基板、及びそれらの製造方法、並びに表示装置
JP2013161963A (ja) 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、及び表示装置
KR100782769B1 (ko) 정렬키, 정렬키 형성 방법 및 이를 이용한 레이저 결정화방법
JP4558140B2 (ja) 半導体装置の作製方法
KR101457705B1 (ko) 전자 디바이스의 제조방법
JP5063461B2 (ja) Ｅｌ表示装置
JP4780860B2 (ja) 半導体装置の作製方法
JP4239744B2 (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JP2010040869A (ja) 結晶化装置
JP2010040674A (ja) レーザアニール装置
Rosenfeld Flash Lamp Annealed LTPS TFTs with ITO Bottom-gate Structures

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees