CN101043006A

CN101043006A - 薄膜电晶体的制造方法

Info

Publication number: CN101043006A
Application number: CN 200610065828
Authority: CN
Inventors: 苏大荣; 高金字; 许嘉哲
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2007-09-26

Abstract

本发明是有关于一种薄膜电晶体的制造方法，是在形成一源极结构、一汲极结构、一通道结构后，不去除一第一光阻层，而直接于该第一光阻层上形成一第二光阻层，并藉以形成一半导体结构，并且，采用n型掺杂的非晶硅、多晶硅层或有机金属化合物取代金属作为该源极结构及该汲极结构的材料，以减少薄膜电晶体的制程步骤，因此可有效的提升阵列制程的制造良率，并进而降低液晶显示器的制造成本。

Description

薄膜电晶体的制造方法

技术领域

本发明涉及一种电晶体的制造方法，特别是涉及一种薄膜电晶体的制造方法。

背景技术

随着科技的发展，显示器的体积日渐轻薄，传统的阴极射线管显示器虽然有其优点，然而其体积大并且耗电，因此，液晶显示器、电浆显示器及电致发光显示器等平面显示器已渐渐成为主流，其中液晶显示器由于具有低操作电压、无辐射线、重量轻及体积小等优点，更是蓬勃的发展。

液晶显示器的制造过程中，微影制程是高成本而且需要高精密度控制的关键步骤，特别是在液晶显示器的微影制程中，阵列制程是最关键的步骤，因为众多微小的薄膜电晶体要同时形成在一块基板上，因此，降低薄膜电晶体的制程步骤可以有效的提升液晶显示器的制造良率以及降低其制造成本。

请参阅图1A至图1G，图1A至图1G所示是一习知制程中薄膜电晶体的结构剖面图，其中，请参阅图1A，首先，提供一基板11，该基板11可采用一玻璃基板11，之后，形成一第一金属层12于该基板11之上，并利用一第一光罩(图中未示)定义出一闸极结构12a，且蚀刻该第一金属层12以形成该闸极结构12a。请参阅图1B，于该闸极结构12a与该基板11之上形成一第一绝缘层13。请参阅图1C，形成一半导体层15于该第一绝缘层13之上，利用掺杂制程使该半导体层15的表层形成一n型掺杂半导体层15a，并利用一第二光罩(图中未示)定义出一半导体结构15b，且蚀刻该半导体层15及该n型掺杂半导体层15a以形成该半导体结构15b。请参阅图1D，形成一第二金属层16于该半导体结构15b及该第一绝缘层13之上，并利用一第三光罩(图中未示)定义出一源极结构16a及一汲极结构16b，且蚀刻该第二金属层16以形成该源极结构16a及该汲极结构16b。请参阅图1E，接着，以该第三光罩作为遮罩，蚀刻该n型掺杂半导体层15a，再剥除光阻以形成一通道结构15c。请参阅图1F，形成一第二绝缘层17于该源极结构16a、该汲极结构16b、该通道结构15c及该第一绝缘层13之上，并利用一第四光罩(图中未示)定义出一接触窗结构17a，且蚀刻该第二绝缘层17以形成该接触窗结构17a。请参阅图1G，形成一透明金属层18于该汲极结构16b及该第二绝缘层17之上，并利用一第五光罩(图中未示)定义出一画素电极结构18a，且蚀刻该透明金属层18以形成该画素电极结构18a。

请参阅图2，图2所示是图1A至图1G中习知薄膜电晶体的制造流程步骤图，首先，提供一基板，该基板之上具有一闸极结构，且该闸极结构与该基板之上具有一第一绝缘层(步骤S20)，其中该闸极结构是将一第一金属层经蚀刻制程形成；之后，形成一半导体层及一n型掺杂半导体层于该第一绝缘层之上(步骤S21)；之后，形成一第一光阻层于该半导体层及该n型掺杂半导体层之上(步骤S22)；之后，蚀刻该半导体层及该n型掺杂半导体层，形成一半导体结构(步骤S23)；之后，去除该第一光阻层(步骤S24)；之后，形成一第二金属层于该半导体结构及该第一绝缘层之上(步骤S25)；之后，形成一第二光阻层于该第二金属层之上(步骤S26)；之后，蚀刻该第二金属层，形成一源极结构及一汲极结构(步骤S27)；之后，蚀刻该n型掺杂半导体层，形成一通道结构(步骤S28)；最后，去除该第二光阻层(步骤S29)。

减少习知薄膜电晶体的制造流程步骤，即可有效的提升阵列制程的制造良率以及降低其制造成本，此对于液晶显示器的生产制造，是一重要课题。

由此可见，上述现有的薄膜电晶体的制造方法在制造方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决薄膜电晶体的制造方法存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的薄膜电晶体的制造方法，便成了当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的薄膜电晶体的制造方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的薄膜电晶体的制造方法，能够改进一般现有的薄膜电晶体的制造方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的薄膜电晶体的制造方法存在的缺陷，而提供一种新型的薄膜电晶体的制造方法，所要解决的技术问题是使其减少薄膜电晶体的制造流程步骤，以提升阵列制程的制造良率，进而降低液晶显示器的制造成本，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种薄膜电晶体的制造方法，其包括下列步骤：提供一基板，该基板之上具有一闸极结构，且该闸极结构与该基板之上具有一第一绝缘层；形成一半导体层及一欧姆接触层于该第一绝缘层之上；形成一第一光阻层于该欧姆接触层之上；蚀刻该半导体层及该欧姆接触层，使该欧姆接触层形成一源极结构及一汲极结构，并使该半导体层形成一通道结构；形成一第二光阻层于该第一光阻层及该半导体层之上；蚀刻该半导体层，使该半导体层形成一半导体结构；以及去除该第一光阻层及该第二光阻层。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的薄膜电晶体的制造方法，其中所述的闸极结构的材料是选自于铝(Al)、铜(Cu)、钨(W)或铬(Cr)及其合金所组成的群组。

前述的薄膜电晶体的制造方法，其中所述的第一绝缘层的材料包括氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)。

前述的薄膜电晶体的制造方法，其中所述的半导体层的材料为硅(Si)。前述的薄膜电晶体的制造方法，其中所述的欧姆接触层的材料是n型掺杂半导体。

前述的薄膜电晶体的制造方法，其中所述的欧姆接触层的材料是多晶硅(Poly Silicon；P-Si)。

前述的薄膜电晶体的制造方法，其中所述的欧姆接触层的材料是有机金属化合物。

前述的薄膜电晶体的制造方法，其包括形成一第二绝缘层于该源极结构、该汲极结构、该通道结构及该第一绝缘层上方的步骤。

前述的薄膜电晶体的制造方法，其中所述的第二绝缘层的材料为氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)。

前述的薄膜电晶体的制造方法，其包括形成一接触窗结构于该第二绝缘层的步骤。

前述的薄膜电晶体的制造方法，其包括形成一透明导电层于该汲极结构及该第二绝缘层的上方的步骤。

前述的薄膜电晶体的制造方法，其中所述的透明导电层的材料为铟锡氧化物(Indium Tin Oxide)或铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide)。

前述的薄膜电晶体的制造方法，其包括形成一画素电极结构于该透明导电层的步骤。

前述的薄膜电晶体的制造方法，其中所述的蚀刻该半导体层及该欧姆接触层是采用一干式蚀刻技术。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为了达到上述目的，本发明提供了一种一种薄膜电晶体的制造方法，其包括下列步骤：提供一基板，该基板上具有一闸极结构，且该闸极结构与该基板之上具有一第一绝缘层；形成一半导体层及一欧姆接触层于该第一绝缘层之上；形成一第一光阻层于该欧姆接触层之上；蚀刻该半导体层及该欧姆接触层，使该欧姆接触层形成一源极结构及一汲极结构，并使该半导体层形成一通道结构；形成一第二光阻层于该第一光阻层及该半导体层之上；蚀刻该半导体层，使该半导体层形成一半导体结构；及去除该第一光阻层及该第二光阻层等步骤。

本发明的薄膜电晶体的制造方法，于形成该源极结构、该汲极结构、该通道结构后，不去除该第一光阻层，而直接于该第一光阻层上形成该第二光阻层，藉以形成该半导体结构，并且，采用n型掺杂的非晶硅、多晶硅层或有机金属化合物取代金属作为该源极结构及该汲极结构的材料，以减少薄膜电晶体的制程步骤，进而提升液晶显示器的制造良率并降低其制造成本。

借由上述技术方案，本发明薄膜电晶体的制造方法至少具有下列优点：减少了薄膜电晶体的制程步骤，因此可有效的提升阵列制程的制造良率，并进而降低液晶显示器的制造成本。

综上所述，本发明新颖的薄膜电晶体的制造方法。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在制造方法或功能上皆有较大改进，在技术上有较大进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的薄膜电晶体的制造方法具有增进的多项功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1A至图1G是一习知制程中薄膜电晶体的结构剖面图。

图2是图1A至图1G中习知薄膜电晶体的制造流程步骤图。

图3A至图3H是本发明制程中薄膜电晶体的结构剖面图。

图4是本发明的薄膜电晶体结构图。

图5是图4中本发明的薄膜电晶体的制造流程步骤图。

11：基板 12：第一金属层

12a：闸极结构 13：第一绝缘层

15：半导体层 15a：n型掺杂半导体层

15b：半导体结构 15c：通道结构

16：第二金属层 16a：源极结构

16b：汲极结构 17：第二绝缘层

17a：接触窗结构 18：透明金属层

18a：画素电极结构 30：基板

31：金属层 31a：闸极结构

32：第一绝缘层 33：半导体层

33a：通道结构 33b：半导体结构

34：欧姆接触层 34a：源极结构

34b：汲极结构 35：第一光阻层

35a：第一光阻结构 35b：第二光阻结构

36：第二光阻层 36a：第三光阻结构

37：第二绝缘层 37a：接触窗结构

38：透明导电层 38a：画素电极结构

步骤S20：提供一基板，该基板之上具有一闸极结构，且该闸极结构与该基板之上具有一第一绝缘层

步骤S21：形成一半导体层及一n型掺杂半导体层于该第一绝缘层之上

步骤S22：形成一第一光阻层于该半导体层及该n型掺杂半导体层之上

步骤S23：蚀刻该半导体层及该n型掺杂半导体层，形成一半导体结构

步骤S24：去除该第一光阻层

步骤S25：形成一第二金属层于该半导体结构及该第一绝缘层之上

步骤S26：形成一第二光阻层于该第二金属层之上

步骤S27：蚀刻该第二金属层，形成一源极结构及一汲极结构

步骤S28：蚀刻该n型掺杂半导体层，形成一通道结构

步骤S29：去除该第二光阻层

步骤S51：提供一基板，该基板之上具有一闸极结构，且该闸极结构与该基板之上具有一第一绝缘层

步骤S52：形成一半导体层及一欧姆接触层于该第一绝缘层之上

步骤S53：形成一第一光阻层于该欧姆接触层之上

步骤S54：蚀刻该半导体层及该欧姆接触层，使该欧姆接触层形成一源极结构及一汲极结构，并使该半导体层形成一通道结构

步骤S55：形成一第二光阻层于该第一光阻层及该半导体层之上

步骤S56：蚀刻该半导体层，使该半导体层形成一半导体结构

步骤S57：去除该第一光阻层及该第二光阻层

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的薄膜电晶体的制造方法其具体实施方式、结构、制造方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

请参阅图3A至图3H，图3A至图3H所示是本发明制程中薄膜电晶体的结构剖面图，其中，请参阅图3A，首先，提供一基板30，该基板30可采用一玻璃基板，之后，形成一金属层31于该基板30之上，该第一金属层31可采用铝(Al)、铜(Cu)、钨(W)、铬(Cr)等金属或其合金，并以溅镀制程形成于该基板30之上，之后，利用一第一光罩(图中未示)定义出一闸极结构31a，且蚀刻该金属层31以形成该闸极结构31a。请参阅图3B，于该闸极结构31a与该基板30之上形成一第一绝缘层32及一半导体层33，该第一绝缘层32可采用氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)，该半导体层33可采用非晶硅(a-Si)，之后，形成一欧姆接触层34于该半导体层33之上，该欧姆接触层34的形成可采用数种方式，例如，可利用掺杂制程使该半导体层33的表层形成一n型掺杂半导体层33，以增加其导电性，此外，该欧姆接触层34亦可采用一多晶硅层(Poly Silicon；P-Si)，该多晶硅层可利用准分子雷射退火(Excimer Laser Anneal；ELA)将该半导体层33表层的非晶硅转换为多晶硅，以增加其导电性，此外，该欧姆接触层34亦可采用一有机金属化合物层，例如该半导体层33以一化学气相沉积制程形成后，于同一化学气相沉积制程采用六羰基化钨气体(tungsten hexacarbonyl，W(CO)₆)为材料形成于该半导体层33之上，而后，形成一第一光阻层35于该半导体层33之上，并利用一第二光罩(图中未示)使该第一光阻层35形成一第一光阻结构35a及一第二光阻结构35b。请参阅图3C，以干式蚀刻技术蚀刻该第一光阻结构35a及该第二光阻结构35b以外的该欧姆接触层34，并蚀刻一部分厚度的该半导体层33，如此可利用该欧姆接触层34形成一源极结构34a及一汲极结构34b，并于该半导体层33形成一通道结构33a。请参阅图3D，形成一第二光阻层36于该第一光阻结构35a、该第二光阻结构35b及该半导体层33之上，并利用一第三光罩(图中未示)使该第二光阻层36形成一第三光阻结构36a。请参阅图3E，以干式蚀刻技术蚀刻该第一光阻结构35a、该第二光阻结构35b及该第三光阻结构36a以外的该半导体层33，如此可使该半导体层33形成一半导体结构33b。请参阅图3F，去除该第一光阻层35及该第二光阻层36，使该源极结构34a、该汲极结构34b及该通道结构33a暴露于外界环境。请参阅图3G，形成一第二绝缘层37于该源极结构34a、该汲极结构34b、该通道结构33a及该第一绝缘层32之上，该第二绝缘层37可采用氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)，之后，利用一第四光罩(图中未示)使该第二绝缘层37形成一接触窗结构37a，该接触窗结构37a是位于该汲极结构34b上方。请参阅图3H，形成一透明导电层38于该汲极结构34b及该第二绝缘层37之上，该透明导电层38为铟锡氧化物(IndiumTin Oxide；ITO)或铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide；IZO)，并以溅镀制程形成，之后，利用一第五光罩(图中未示)定义出一画素电极结构38a，且蚀刻该透明导电层38以形成该画素电极结构38a，该画素电极结构38a可透过该接触窗结构37a与该汲极结构34b电性连接。

请参阅图4所示是本发明的薄膜电晶体结构图，其是于一基板30上形成一闸极结构31a、一第一绝缘层32、一半导体结构33b、一源极结构34a及一汲极结构34b，其中，该基板30可采用一玻璃基板30，该闸极结构31a的材料可采用铝、铜、钨、铬等金属或其合金，并以溅镀制程形成于该基板30之上，该第一绝缘层32的材料可采用氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)，形成于该闸极结构31a与该基板30之上，该半导体结构33b的材料可采用非晶硅，形成于该第一绝缘层32之上，该源极结构34a及该汲极结构34b的材料可采用n型掺杂的非晶硅、多晶硅层或有机金属化合物，形成于该半导体结构33b之上。

请参阅图5所示是图4中本发明的薄膜电晶体的制造流程步骤图，首先，提供一基板，该基板之上具有一闸极结构，且该闸极结构与该基板之上具有一第一绝缘层(步骤S51)，其中，该基板可采用一玻璃基板，该闸极结构的材料可采用铝、铜、钨、铬等金属或其合金，该第一绝缘层的材料可采用氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)；之后，形成一半导体层及一欧姆接触层于该第一绝缘层之上(步骤S52)，其中，该半导体层的材料可采用非晶硅，该欧姆接触层的材料可采用n型掺杂半导体；之后，形成一第一光阻层于该欧姆接触层之上(步骤S53)；之后，蚀刻该半导体层及该欧姆接触层，使该欧姆接触层形成一源极结构及一汲极结构，并使该半导体层形成一通道结构(步骤S54)，此蚀刻步骤可采用干式蚀刻技术；之后，形成一第二光阻层于该第一光阻层及该半导体层之上(步骤S55)；之后，蚀刻该半导体层，使该半导体层形成一半导体结构(步骤S56)，此蚀刻步骤亦可采用干式蚀刻技术；最后，去除该第一光阻层及该第二光阻层(步骤S57)。与图2所示习知薄膜电晶体的制造流程步骤相较，本发明的薄膜电晶体的制造流程步骤减少了去除该第一光阻层(步骤S24)、形成一第二金属层于该半导体结构及该第一绝缘层之上(步骤S25)及蚀刻该第二金属层，形成一源极结构及一汲极结构(步骤S27)等三个制程步骤。

如上所述，相较于习知技术，本发明的薄膜电晶体的制造方法，在形成该源极结构、该汲极结构、该通道结构后，不去除该第一光阻层，而直接于该第一光阻层上形成该第二光阻层，藉以形成该半导体结构，并且，采用n型掺杂的非晶硅、多晶硅层或有机金属化合物取代金属作为该源极结构及该汲极结构的材料，具有制造流程步骤较少的优点，因此可有效的提升阵列制程的制造良率，并进而降低液晶显示器的制造成本。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1、一种薄膜电晶体的制造方法，其特征在于其包括下列步骤：

提供一基板，该基板之上具有一闸极结构，且该闸极结构与该基板之上具有一第一绝缘层；

形成一半导体层及一欧姆接触层于该第一绝缘层之上；

形成一第一光阻层于该欧姆接触层之上；

蚀刻该半导体层及该欧姆接触层，使该欧姆接触层形成一源极结构及一汲极结构，并使该半导体层形成一通道结构；

形成一第二光阻层于该第一光阻层及该半导体层之上；

蚀刻该半导体层，使该半导体层形成一半导体结构；以及

去除该第一光阻层及该第二光阻层。

2、根据权利要求1所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于其中所述的闸极结构的材料是选自于铝(Al)、铜(Cu)、钨(W)或铬(Cr)及其合金所组成的群组。

3、根据权利要求1所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于其中所述的第一绝缘层的材料包括氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)。

4、根据权利要求1所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于其中所述的半导体层的材料为硅(Si)。

5、根据权利要求1所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于其中所述的欧姆接触层的材料是n型掺杂半导体。

6、根据权利要求1所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于其中所述的欧姆接触层的材料是多晶硅(Poly Silicon；P-Si)。

7、根据权利要求1所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于其中所述的欧姆接触层的材料是有机金属化合物。

8、根据权利要求1所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于其包括形成一第二绝缘层于该源极结构、该汲极结构、该通道结构及该第一绝缘层上方的步骤。

9、根据权利要求8所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于其中所述的第二绝缘层的材料为氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)。

10、根据权利要求8所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于其包括形成一接触窗结构于该第二绝缘层的步骤。

11、根据权利要求10所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于其包括形成一透明导电层于该汲极结构及该第二绝缘层的上方的步骤。

12、根据权利要求11所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于其中所述的透明导电层的材料为铟锡氧化物(Indium Tin Oxide)或铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide)。

13、根据权利要求11所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于其包括形成一画素电极结构于该透明导电层的步骤。

14、根据权利要求1所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于其中所述的蚀刻该半导体层及该欧姆接触层是采用一干式蚀刻技术。