JP6416128B2 - 薄膜トランジスターの製作方法 - Google Patents

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Description

本発明は、薄膜トランジスター及びその製作方法、表示装置に関する。
近年、表示技術の急速な発達につれて、画素を駆動、制御するための薄膜トランジスタターも発達して、アモルファスシリコン薄膜トランジスター及び低温ポリシリコン薄膜トランジスターから酸化物薄膜トランジスターに発展している。
酸化物薄膜トランジスターは、電子移動率、オン電流、スイッチング特性等の特性が優れる。また、酸化物薄膜トランジスターは、特性の不均一が少なく、材料と工程のコストが低く、工程温度が低く、コーティング工程を利用でき、透光率が高く、バンドが大きい等のメリットがある。酸化物薄膜トランジスターは、早い応答と大きい電流を要するディスプレイ、例えば、高周波、高解像度、大型の液晶ディスプレイ及びOLEDディスプレイ等に適用できる。
図1は、従来の酸化物薄膜トランジスターの断面概略図である。図1に示すように、従来の酸化物薄膜トランジスターは、基板1、ゲート電極2、ゲート絶縁層3、活性層4、オーミックコンタクト層5a,5b、エッチングストップ層6、ソース電極7a及びドレイン電極7bを備えている。オーミックコンタクト層5a,5bは、通常に、活性層上に導電性が活性層より優れる酸化物薄膜を蒸着してから、エッチング工程で形成される。オーミックコンタクト層5a,5bを形成することで、ソースドレイン電極と活性層との間のショットキー効果を減少させ、ソースドレイン電極と活性層との間の接触特性を改善できる。
しかし、酸化物薄膜トランジスターにおいて、活性層とオーミックコンタクト層の両方は酸化物材料で形成されるため、エッチング液を使ってオーミックコンタクト層を形成している酸化物薄膜をエッチングする際、エッチング過程を制御しにくい上、酸化物活性層がエッチング液からの悪影響を受けやすくなってしまう。
本発明は、ゲート電極、ゲート絶縁層、活性層、オーミックコンタクト層、ソース電極及びドレイン電極を備え、前記ソース電極とドレイン電極が前記オーミックコンタクト層を介して前記活性層に接続され、前記オーミックコンタクト層が前記活性層の側面に位置し、且つ、前記活性層の側面に接触されている薄膜トランジスターを提供する。
また、本発明は、前記薄膜トランジスターを備える表示装置を提供する。
また、本発明は、ゲート電極、ゲート絶縁層、活性層、オーミックコンタクト層、ソース電極及びドレイン電極を備え、注入法によって前記オーミックコンタクト層を形成するステップを含む薄膜トランジスターの製作方法を提供する。
以下、本発明の実施例の技術案をより明確に説明するために、実施例の図面を簡単に説明する。明らかに、以下の図面は本発明の部分的実施例に過ぎず、本発明に対する制限ではない。
図1は、従来の酸化物薄膜トランジスターの断面概略図である。 図2は、本発明の実施例1に係る薄膜トランジスターの製作方法の概略的なフローチャートである。 図3Aは、本発明の実施例1に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図3Bは、本発明の実施例1に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図3Cは、本発明の実施例1に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図3Dは、本発明の実施例1に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図3Eは、本発明の実施例1に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図3Fは、本発明の実施例1に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図3Gは、本発明の実施例1に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図3Hは、本発明の実施例1に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図3Iは、本発明の実施例1に係るアレイ基板の製作方法の実施過程概略図である。 図3Jは、本発明の実施例1に係るアレイ基板の製作方法の実施過程概略図である。 図4Aは、本発明の実施例2に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図4Bは、本発明の実施例2に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図4Cは、本発明の実施例2に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図4Dは、本発明の実施例2に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図4Eは、本発明の実施例2に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図4Fは、本発明の実施例2に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図4Gは、本発明の実施例2に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図4Hは、本発明の実施例2に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図4Iは、本発明の実施例2に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図4Jは、本発明の実施例2に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図4Kは、本発明の実施例2に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図4Lは、本発明の実施例2に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図4Mは、本発明の実施例2に係るアレイ基板の製作方法の実施過程概略図である。 図4Nは、本発明の実施例2に係るアレイ基板の製作方法の実施過程概略図である。 図5Aは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Bは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Cは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Dは、図5Cにおける符号Aが示す位置の拡大図である。 図5Eは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Fは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Gは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Hは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Iは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Jは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Kは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Lは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Mは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Nは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Oは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Pは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Qは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Rは、本発明の実施例3に係る薄膜トランジスターの製作方法の実施過程概略図である。 図5Sは、本発明の実施例3に係るアレイ基板の製作方法の実施過程概略図である。 図5Tは、本発明の実施例3に係るアレイ基板の製作方法の実施過程概略図である。
以下、本発明の実施例の目的、技術案及びメリットをより明確に説明するために、本発明の実施例の図面に基づいて、本発明の実施例の技術案を明確且つ完全に説明する。明らかに、以下に説明される実施例は本発明の部分的実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。この分野の従業者が説明される本発明の実施例に基づいて創造的な労働なく得られる全ての他の実施例は、全て本発明の保護範囲内に属するべきである。
本発明の実施例は、薄膜トランジスター及びその製作方法、アレイ基板及びその製作方法、表示装置を提供する。薄膜トランジスターの製作方法において、ゲート絶縁層に対してパターニング工程を行って、ゲート絶縁層にお互いに連通する第1溝部と第2溝部を形成し、第1溝部は活性層を形成すべき領域に対応し、且つ、形成すべき活性層と一致する形状を有し、第2溝部はオーミックコンタクト層を形成すべき領域に対応し、且つ、形成すべきオーミックコンタクト層と一致する形状を有し、その後、オーミックコンタクト層を形成する原料を第2溝部中に注入する。このようにして、エッチングをしなくても、所望の形状を有するオーミックコンタクト層を直接に形成できるため、工程を制御しやすく、且つ、エッチング液が活性層とオーミックコンタクト層に悪影響を与えることを避けることができる。
実施例1
本発明の実施例1は、ゲート電極、ゲート絶縁層、エッチングストップ層及びソースドレイン電極を形成するステップと、活性層およびオーミックコンタクト層を形成するステップとを含む薄膜トランジスターの製作方法を提供する。活性層およびオーミックコンタクト層を形成するステップは、パターニング工程を行ってゲート絶縁層にお互いに連通する第1溝部と第2溝部を形成し、第1溝部は活性層を形成すべき領域に対応し、且つ、形成すべき活性層と一致する形状を有し、第2溝部はオーミックコンタクト層を形成すべき領域に対応し、且つ、形成すべきオーミックコンタクト層と一致する形状を有するステップと、第1溝部中に活性層を、第2溝部中にオーミックコンタクト層を形成するステップと、を含む。
図2及び図3A−図3Jに示すように、本発明の実施例1に係る薄膜トランジスターの製作方法は、以下のようなステップを含む。
ステップS301:基板301を提供し、且つ、図3Aに示すように、前記基板301上にゲート電極302を形成する。
ステップS301において、前記基板301はガラス基板、石英基板等の無機材料の基板でもよく、有機材料の基板でもよい。
例えば、ゲート電極302は、モリブデン(Mo)、モリブデンニオブ合金(MoNb)、アルミニウム(Al)、アルミニウム・ネオジウム合金(AlNd)、チタン(Ti)および銅(Cu)中の一つまたは複数の材料により、単層にあるいは積層されて形成される。好ましくは、ゲート電極302は、Mo、Al、またはMo、Alを含む合金により、単層にあるいは積層されて形成される。ゲート電極302の厚さは、約100nm〜500nmでもよい。
ステップ302:図3Bに示すように、ステップ301を完了した基板上にゲート絶縁層303を形成する。
例えば、ゲート絶縁層303は、シリコンの酸化物(SiOx)、シリコンの窒化物(SiNx)、ハフニウムの酸化物(HfOx)、シリコンの窒酸化物(SiON)、AlOx中の一つまたは複数の材料により、単層にあるいは積層されて形成される。ゲート絶縁層303を形成する時、PECVD法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition、プラズマ強化化学気相蒸着法)を採用してもよい。なお、PECVD工程で形成された薄膜では、通常に多いシリコンのダングリングボンドが存在するため、薄膜中に多い欠陥が存在する。このため、水素原子を導入して、水素原子とシリコンのダングリングボンドとを結合することで、品質が優れた薄膜を形成する。例えば、水素含有量は1%よりも大きい。しかしながら、水素含有量が多過ぎると、薄膜の緻密度が不十分になるため、水素含有量が多過ぎでもいけない。よって、好ましくは、水素含有量は約10%以下に制御される。例えば、ゲート絶縁層303は、SiNxとSiOxとの積層構造でもよく、SiNx、SiONおよびSiOxの積層構造でもよい。ゲート絶縁層の全体厚さは、約300nm〜600nmでもよく、各層の厚さは実際状況によって調整できる。
ステップ303:図3Eに示すように、ゲート絶縁層303に対してパターニング工程を行って、ゲート絶縁層303上にお互いに連通する第1溝部311と第2溝部321を形成し、第1溝部311は活性層を形成すべき領域に対応し、第2溝部321はオーミックコンタクト層を形成すべき領域に対応し、第2溝部321は第1溝部311の外側に位置し、且つ、第1溝部311と連通する。
以下、ポジ型フォトレジストを例として、ステップS303を説明する。まず、ゲート絶縁層303上にフォトレジスト層310を形成し、マスク312によりフォトレジスト層310を対して露光と現像を行う。図3Cに示すように、前記マスク312は、透光領域312aと遮光領域312とを含む。露光および現像の後、図3Dに示すように、フォトレジスト完全保留領域330とフォトレジスト完全除去領域331を形成する。図3Eに示すように、フォトレジスト完全除去領域331におけるゲート絶縁層をエッチングして、お互いに連通する第1溝部311と第2溝部321を一回に形成する。
好ましくは、第1溝部311と第2溝部312とは、同じ深さを有する。
ステップ304:図3Fに示すように、第1溝部311中に活性層304を形成し、且つ、第2溝部321中にオーミックコンタクト層305aを形成する。
例えば、まず半導体材料層を形成し、そして、第1溝部311で活性層304を形成するように、当該半導体材料層に対してパターニングを行う。例えば、スパッタリング、エピタキシャル成長等の方式で当該半導体材料層を形成できる。
例えば、活性層304は、マスクスパッタリング方式やインクジェットプリントの注入法等で直接に形成してもよい。インクジェットプリント方式を採用する時、硬化及びアニーリング処理を行う必要があり、アニーリング温度は200〜500℃に設定してもよい。
活性層304は、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、ジンク(Zn)、スズ(Sn)等の元素を含む酸化物、例えば、IGZO(酸化インジウム・ガリウム・ジンク)、IZO(酸化インジウム・ジンク)、InSnO(酸化インジウム・スズ)、InGaSnO(酸化インジウム・ガリウム・スズ)等で形成される。好ましくは、活性層304は、IGZOまたはIZOで形成される。活性層304の厚さは、約10〜100nmでもよい。
オーミックコンタクト層を形成する原料を第2溝部321中に注入して、オーミックコンタクト層305aを形成する。
例えば、オーミックコンタクト層305aは、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、ジンク(Zn)、スズ(Sn)等の元素を含む酸化物、例えば、IGZO(酸化インジウム・ガリウム・ジンク)、IZO(酸化インジウム・ジンク)、InSnO(酸化インジウム・スズ)、InGaSnO(酸化インジウム・ガリウム・スズ)等で形成される。ソースドレイン電極と活性層との間の接触特性を改善するために、オーミックコンタクト層305aの導電性は活性層304よりも優れるべきである。例えば、オーミックコンタクト層305a中にAl(アルミニウム)、Li(リチウム)等の金属をドーピングして、導電性を改善する。好ましくは、オーミックコンタクト層の厚さと活性層の厚さは同じであり、例えば、約10〜100nmである。
以上のように、注入法によりオーミックコンタクト層を形成し、且つ、好ましくは、インクジェットプリントの方式でオーミックコンタクト層を形成する。これで、エッチング液でエッチングを行う必要がなく、活性層に与えるエッチング液からの悪影響も避けられる。インクジェットプリントの方式でオーミックコンタクト層を形成する時、硬化及びアニーリング処理を行う必要があり、アニーリング温度は200〜500℃に設定してもよい。
活性層とオーミックコンタクト層の両方を注入法により形成する時、オーミックコンタクト層を形成する原料と活性層を形成する原料とを一緒にそれぞれの溝部に注入してもよく、あるいは、別々に注入する方式を採用することで異なる原料たちのお互いの影響を防止してもよい。
好ましくは、活性層304の表面とオーミックコンタクト層305aの表面とは同一面に位置する。即ち、ソースドレイン電極と活性層との間のオーミックコンタクト特性を改善するように、活性層304とオーミックコンタクト層305aとは同一層に位置する。
例えば、オーミックコンタクト層305aは単一の導電性を有する。つまり、オーミックコンタクト層305a全体の導電率は同じである。
ステップ305:図3Gに示すように、活性層304上にエッチングストップ層306を形成する。
例えば、エッチングストップ層306は、SiOx、SiNx、HfOx、AlOx中の一つまたは複数の材料により、単層にまたは積層されて形成される。また、エッチングストップ層306の水素含有量は、低い範囲内に制御され、好ましくは、約1%〜10%に制御される。
ステップ306:図3Hに示すように、ソースドレイン電極金属層を蒸着して、パターニング工程を行うことで、ソース電極307aとドレイン電極307bとがそれぞれにオーミックコンタクト層305aに接触するように、ソース電極307aとドレイン電極307bを得る。
例えば、ソースドレイン金属層は、Mo、MoNb、Al、AlNd、Ti、Cu中の一つまたは複数の材料により、単層にまたは積層されて形成される。好ましくは、ソースドレイン電極金属層は、Mo、Al、あるいは、Mo、Alを含む合金により、単層にまたは積層されて形成される。
また、本実施例は、前記ステップS301〜S306を含むアレイ基板の製作方法を提供する。ステップ301において、さらにゲート電極302と同一層に設けられるゲートライン(図面で省略)を形成する。ステップ306において、さらに、ソース電極307a及びドレイン電極307bと同一層に設けられるデータライン(図面で省略)を形成する。
また、当該アレイ基板の製作方法は、以下のようなステップを含む。
ステップ307:図3Iに示すように、ソースドレイン電極上にパシベーション層308を形成し、且つ、パシベーション層308をパターニングしてビアホール308aを形成する。
例えば、パシベーション層308は、SiOx、SiNx、HfOx、AlOx中の一つまたは複数の材料により、単層にまたは積層されて形成される。パシベーション層308は、PECVD方法により形成されてもよい。また、パシベーション層308の水素含有量は、低い範囲内に制御され、好ましくは、約1%〜10%に制御される。
ステップ308:図3Jに示すように、パシベーション層308上に画素電極層を形成し、パターニング工程を行って画素電極309を形成する。
例えば、画素電極309は、ITO(酸化インジウム・スズ)等の透明な導電材料から形成される。画素電極層309は、スパッタリング方法により形成され、スパッタリングが完了した後、アニーリング処理を行う。画素電極の厚さは約20〜150nmでもよい。
画素電極309は、ビアホール308aを介してドレイン電極307bと接続される。
本実施例において、後に形成されるソースドレイン電極がオーミックコンタクト層を介して活性層と優れるオーミックコンタクトを実現するように、活性層とオーミックコンタクト層は、それぞれに、ゲート絶縁層におけるお互いに連通する第1溝部と第2溝部内に形成され、お互いに直接接触する。
本実施例において、ゲート絶縁層にお互いに連通する第1溝部と第2溝部を予め形成し、且つ、オーミックコンタクト層を形成する原料を第2溝部中に注入することで、所望の形状を有するオーミックコンタクト層を直接に形成できるため、オーミックコンタクト層をエッチングする必要がなく、酸化物活性層及びオーミックコンタクト層に対するエッチング液の影響を避けることができる。
実施例2
本発明の実施例2は他の薄膜トランジスターの製作方法を提供するが、デュアルトーンマスクによってゲート絶縁層をパターニングする点において、実施例1と差異が存在する。
例えば、本実施例において、以下のような方式で活性層とオーミックコンタクト層を形成する。
まず、ゲート絶縁層上にフォトレジスト層を形成し、デュアルトーンマスクによってフォトレジスト層を対して露光と現像を行うことで、フォトレジスト完全除去領域、フォトレジスト部分保留領域およびフォトレジスト完全保留領域を形成する。ここで、フォトレジスト完全除去領域は活性層を形成すべき領域に対応し、フォトレジスト部分保留領域はオーミックコンタクト層を形成すべき領域に対応し、フォトレジスト完全保留領域はほかの領域に対応する。
フォトレジスト完全除去領域のゲート絶縁層をエッチングして、第1溝部を形成し、その後、注入法により第1溝部内に活性層を形成する。
フォトレジスト部分保留領域のフォトレジスト除去し、且つ、当該領域のゲート絶縁層をエッチングして、第2溝部を形成し、その後、注入法により第2溝部内にオーミックコンタクト層を形成する。
最後に、フォトレジスト完全保留領域のフォトレジストを除去する。
図4A−図4Nに示すように、本実施例で提供される薄膜トランジスターの製作方法は以下のようなステップを含む。
ステップ401:図4Aに示すように、基板401上にゲート電極402を形成する。当該ステップは実施例1のステップ301と類似するので、ここではその説明を省略する。
ステップ402:図4Bに示すように、ステップ401を完了した基板上にゲート絶縁層403を形成する。当該ステップは実施例1のステップ302と類似するので、ここではその説明を省略する。
ステップ403:図4Jに示すように、ゲート絶縁層403をパターニングしてお互いに連通する第1溝部411と第2溝部421を形成し、第1溝部411中に活性層404を形成し、第2溝部421中にオーミックコンタクト層405aを形成する。第2溝部421は第1溝部411の外側に位置し、且つ、第1溝部411と連通される。
以下、同じくポジ型フォトレジストを例として、当該ステップを説明する。例えば、当該ステップは以下のステップをさらに含む。
ステップ4031:図4Dに示すように、ゲート絶縁層403上にフォトレジスト層410を形成し、デュアルトーンマスク412によりフォトレジストに対して露光および現像を行うことで、フォトレジスト完全除去領域431、フォトレジスト部分保留領域432およびフォトレジスト完全保留領域430を形成する。フォトレジスト完全除去領域431は第1溝部411を形成すべき領域に対応し、フォトレジスト部分保留領域432は第2溝部421を形成すべき領域に対応し、フォトレジスト完全保留領域430はほかの領域に対応する。
前記デュアルトーンマスク412は、ハーフトーンマスク或いはグレートーンマスクでもよい。図4Cに示すように、前記デュアルトーンマスク412は、透光領域412a、部分透光領域412b及び遮光領域を備える。
ステップ4032:図4Eに示すように、フォトレジスト完全除去領域431におけるゲート絶縁層をエッチングして第1溝部411を形成する。
ステップ4033:図4Fに示すように、第1溝部411中に活性層404を形成する。
例えば、インクジェットプリントの注入法を採用して第1溝部中に活性層404を形成する。
もちろん、まず半導体層を形成してから、パターニング工程を行う方式で、第1溝部411中に活性層404を形成してもよい。
ステップ4034:図4Gに示すように、アッシング工程によってフォトレジスト部分保留領域432のフォトレジストを除去して、当該領域のゲート絶縁層を露出する。
ステップ4035:図4Hに示すように、露出されたゲート絶縁層をエッチングして第2溝部を形成する。第2溝部はオーミックコンタクト層を形成すべき領域に対応し、且つ、形成すべきオーミックコンタクト層と一致する形状を有する。
例えば、ドライエッチングによってゲート絶縁層をエッチングする。
ステップ4036:図4Iに示すように、オーミックコンタクト層を形成する原料を第2溝部に注入して、オーミックコンタクト層405aを形成する。
例えば、オーミックコンタクト層405aは単一の導電性を有する。即ち、オーミックコンタクト層405a全体の導電率は同じである。
ステップ4037:図4Jに示すように、残りのフォトレジスト層を除去する。
ステップ404:図4Kに示すように、活性層404上にエッチングストップ層406を形成する。
ステップ405:図4Lに示すように、エッチングストップ層406上にソース電極407aおよびドレイン電極407bを形成する。
また、本実施例は、前記ステップS401〜S405を含むアレイ基板の製作方法を提供する。ステップ401において、さらにゲート電極402と同一層に設けられるゲートライン(図面で省略)を形成する。ステップ407において、さらに、ソース電極407a及びドレイン電極407bと同一層に設けられるデータライン(図面で省略)を形成する。
また、当該アレイ基板の製作方法は、以下のようなステップを含む。
ステップ406:図4Mに示すように、ソースドレイン電極上にパシベーション層408を形成し、且つ、パターニング工程を行ってビアホール408aを形成する。
ステップ407:図4Nに示すように、パシベーション層408上に画素電極層を形成し、パターニング工程を行って画素電極409を形成する。画素電極409は、ビアホール408aを介してドレイン電極407bに接続される。
本実施例において、ゲート電極402、ゲート絶縁層403、活性層404、オーミックコンタクト層405a、エッチングストップ層406、ソースドレイン電極407a、407b、パシベーション層408および画素電極409の材料は、実施例1と類似するため、ここではその説明を省略する。
本実施例によれば、前記実施例1と同じ効果を得られる。そのほか、本実施例において、オーミックコンタクト層は活性層と別に形成されるため、工程の操作性を向上できる。
実施例3
本実施例は、さらに他の薄膜トランジスターの製作方法を提供するが、オーミックコンタクト層の導電性が均一ではなく、活性層からソースドレイン電極への方向において徐々に高まるという点において、実施例1と差異が存在する。
例えば、本実施例において、前記オーミックコンタクト層は、活性層からソースドレイン電極への方向においてお互いに接触する少なくとも二つのサブオーミックコンタクト層を備え、前記少なくとも二つのサブオーミックコンタクト層の導電性は、活性層からソースドレイン電極への方向において徐々に高まる。本実施例におけるオーミックコンタクト層によれば、活性層とソースドレイン電極との間のオーミックコンタクト特性をもっとよく改善し、電子移動率を向上できる。
例えば、本実施例において、以下の方式で活性層とオーミックコンタクト層を形成する。
ゲート絶縁層上にフォトレジスト層を形成し、
マルチトーンマスクによってフォトレジスト層に対して露光及び現像を行って、フォトレジスト完全除去領域、第1〜第nフォトレジスト部分保留領域およびフォトレジスト完全保留領域を形成し、ここで、nは2以上であり、第1フォトレジスト部分保留領域から第nフォトレジスト部分保留領域までフォトレジストの厚さは順次に増加し、フォトレジスト完全除去領域は活性層を形成すべき領域に対応し、第1〜第nフォトレジスト部分保留領域はオーミックコンタクト層を形成すべき領域に対応し、フォトレジスト完全保留領域は他の領域に対応し、
フォトレジスト完全除去領域のゲート絶縁層をエッチングして第1溝部を形成し、その後、注入法によって第1溝部内に活性層を形成し、
第1フォトレジスト部分保留領域のフォトレジストを除去し、且つ、当該領域に対応するゲート絶縁層をエッチングして第2溝部の第1部分を形成し、その後、注入法によって当該第2溝部の第1部分内に第1サブオーミックコンタクト層を形成し、
第2フォトレジスト部分保留領域のフォトレジストを除去し、且つ、当該領域に対応するゲート絶縁層をエッチングして第2溝部の第2部分を形成し、その後、注入法によって当該第2溝部の第2部分内に第2サブオーミックコンタクト層を形成し、
このように、第nフォトレジスト部分保留領域までのフォトレジストを除去し、且つ、当該領域に対応するゲート絶縁層をエッチングして第2溝部の第n部分を形成し、その後、注入法によって当該第2溝部の第n部分内に第nサブオーミックコンタクト層を形成し、
フォトレジスト完全保留領域のフォトレジストを除去する。
前記第1サブオーミックコンタクト層は活性層に接触し、前記第nサブオーミックコンタクト層はソースドレイン電極に接触する。前記オーミックコンタクト層の導電性は、第1サブオーミックコンタクト層から第nサブオーミックコンタクト層で徐々に高まる。例えば、導電性の異なる材料で第1サブオーミックコンタクト層から第nサブオーミックコンタクト層までを製作する。
以下、3つのお互いに接触するサブオーミックコンタクト層からなるオーミックコンタクト層が形成されている場合を例として説明する。以下、活性層とオーミックコンタクト性を形成するステップについて説明する。他の部分を形成するステップ(図5A,5B、5R及び5Sに示すように)は、実施例1、2と同じであるため、その説明を省略する。
例えば、図5Tに示すように、オーミックコンタクト層は、第1サブオーミックコンタクト層505a−1、第3サブオーミックコンタクト層505a−3、およびこれらの間に位置する第2サブオーミックコンタクト層505a−2を備え、第1サブオーミックコンタクト層505a−1は活性層504に接触し、第3サブオーミックコンタクト層505a−3はソース電極507aまたはドレイン電極507bに接触する。第1サブオーミックコンタクト層505a−1の導電性は第2サブオーミックコンタクト層505a−2の導電性よりも低く、第2サブオーミックコンタクト層505a−2の導電性は第3サブオーミックコンタクト層505a−3の導電性よりも低い。
例えば、第2溝部は、3回に渡って形成された第2溝部の第1部分、第2溝部の第2部分、第2溝部の第3部分からなり、第2溝部の第1部分、第2溝部の第2部分及び第2溝部の第3部分は、お互いに連通する。
図5Cと図5Dに示すように、ゲート絶縁層503上にフォトレジスト層510を形成し、完全露光領域512a、2分の一の露光領域512c―3、3分の一の露光領域512c−2および5分の一の露光領域512c―1を有するマスク512によって、フォトレジスト層510に対して露光処理を行い、露光後のフォトレジスト層510を現像して、図5Eに示すように、フォトレジスト完全保留領域530、フォトレジスト完全除去領域531、第1フォトレジスト部分保留領域532、第2フォトレジスト部分保留領域533および第3フォトレジスト部分保留領域534を形成する。図5Fに示すように、フォトレジスト完全除去領域531におけるゲート絶縁層503をエッチングして第1溝部511を形成する。図5Gに示すように、当該第1溝部511中に活性層504を形成する原料を注入して活性層504を形成する。もちろん、まず半導体層を形成してから、パターニングする方式で第1溝部511中に活性層504を形成してもよい。
活性層504を形成した後、図5Hに示すように、第1フォトレジスト部分保留領域532におけるフォトレジストをアッシングして除去する。図5Iに示すように、当該第1フォトレジスト部分保留領域532におけるゲート絶縁層503をエッチングして第2溝部の第1部分521―1を形成する。図5Jに示すように、当該第2溝部の第1部分521―1中に第1サブオーミックコンタクト層505a―1を形成する。図5Kに示すように、第2フォトレジスト部分保留領域533におけるフォトレジストを除去する。図5Lに示すように、当該第2フォトレジスト部分保留領域533におけるゲート絶縁層503をエッチングして第2溝部の第2部分521―2を形成する。図5Mに示すように、当該第2溝部の第2部分521―2中に第2サブオーミックコンタクト層505a―2を形成する。図5Nに示すように、第3フォトレジスト部分保留領域534におけるフォトレジストを除去する。図5Oに示すように、当該第3フォトレジスト部分保留領域534におけるゲート絶縁層503をエッチングして第2溝部の第3部分521―3を形成する。図5Pに示すように、当該第2溝部の第3部分521―3中に第3サブオーミックコンタクト層505a―3を形成する。最後に残りのフォトレジスト層4を剥離して、図5に示すような構造を形成する。
前記第1サブオーミックコンタクト層、第2サブオーミックコンタクト層、第3サブオーミックコンタクト層において、前記第1サブオーミックコンタクト層の導電性が最も低く、前記第3サブオーミックコンタクト層の導電性が最も高く、前記第2サブオーミックコンタクト層の導電性は前記第1サブオーミックコンタクト層と前記第3サブオーミックコンタクト層との間にある。
本実施例で提供されるオーミックコンタクト層を含む薄膜トランジスターの製作方法において、ソース電極およびドレイン電極に近づくオーミックコンタクト層の導電性が最も高く、活性層に近づくオーミックコンタクト層の導電性が最も低く、且つ、オーミックコンタクト層の最低の導電性がやはり活性層の導電性よりも優れている。これによって、活性層とソースドレイン電極との間のオーミックコンタクト特性をもっとよく改善し、電子移動率を向上できる。
前記実施例1、2、3のそれぞれはともにポジ型フォトレジストを例として説明をしたが、ネガ型フォトレジストを採用してもよい。ネガ型フォトレジストを採用する場合、製作するパターンに対応するマスクのパターンを調整する必要がある。
実施例4
本実施例は、前記実施例の製作方法によって製作された薄膜トランジスターを提供する。当該酸化物薄膜トランジスターは、ゲート電極、ゲート絶縁層、活性層、オーミックコンタクト層、エッチングストップ層およびソースドレイン電極を備える。ゲート絶縁層は、活性層の形状と一致する形状を有する第1溝部と、オーミックコンタクト層の形状と一致する形状を有する第2溝部とを備える。第1溝部と第2溝部はお互いに連通する。活性層は第1溝部に形成され、オーミックコンタクト層は第2溝部に形成される。
好ましくは、活性層の表面とオーミックコンタクト層の表面とは同一面に位置する。
オーミックコンタクト層は単一の導電性を有してもよい。また、活性層とソースドレイン電極との間のオーミックコンタクト特性がよりよく改善され、電子移動率が向上されるように、オーミックコンタクト層は段階的に変化する導電性を有してもよい。
図3H、図4L及び図5Rに示すように、本発明の実施例4で提供される薄膜トランジスターは、前記実施例に係る製作方法により形成された薄膜トランジスターと同じ構造を有するため、ここでその説明を省略する。
実施例5
本実施例は、前記薄膜トランジスターを備える表示装置を提供する。例えば、当該表示装置は、アレイ基板、液晶パネル、電子ペーパー、OLEDパネル、液晶テレビ、液晶ディスプレイ、ディジタルフォトフレーム、携帯電話、タブレットコンピュータ等の表示機能を有するいかなる製品または部品であってもよい。
本発明の実施例は、同一面内に活性層とオーミックコンタクト層を設けることで、ソースドレイン電極と活性層との間のオーミックコンタクト特性をよく改善できる薄膜トランジスター及びその製作方法、表示装置を提供する。活性層とオーミックコンタクト層がゲート絶縁層のパターン内に嵌め込まれるため、後のソースドレイン電極は活性層との優れた接触を実現でき、先のパターン変化から受ける影響が少なくなる。酸化物オーミックコンタクト層は、例えばインクジェットプリントの注入法により実現されるため、活性層とオーミックコンタクト層に対するエッチング液の影響を避けることができる。
前記実施例に係る膜層の形成方法は、蒸着、コーティング、スパッタリング、プリント等を含み、係るパターニング工程は、フォトレジストのコーティング、露光現像、エッチング、アッシング及びフォトレジスト除去等の操作を含む。
なお、前記具体的な実施例は本発明の基本原理を説明するためであり、本発明を限定するものではない。例えば、活性層はスパッタリング方法により実現してもよく、オーミックコンタクト層のインクジェットプリント法に対しても他の変更をすることができる。また、ゲート絶縁層をパターニングする時、デュアルトーンマスクとマルチトーンマスクを採用する以外、異なる通常のマスクで複数回に渡って露光する方法によって実現してもよく、或いは、ほかのパターニング工程を採用してもよい。
以上の説明は、本発明を制限するものではなく、本発明の示範的な実施例に過ぎない。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲によって決められる。
1 基板
2 ゲート電極
3 ゲート絶縁層
4 活性層
5a,5b オーミックコンタクト層
6 エッチングストップ層
7a ソース電極
7b ドレイン電極
301 基板
302 ゲート電極
303 ゲート絶縁層
304 活性層
305a オーミックコンタクト層
306 エッチングストップ層
307a ソース電極
307b ドレイン電極
308 パシベーション層
308a ビアホール
309 画素電極
310 フォトレジスト層
311 第1溝部
312 マスク
312a 透光領域
321 第2溝部
330 フォトレジスト完全保留領域
331 フォトレジスト完全除去領域
401 基板
402 ゲート電極
403 ゲート絶縁層
404 活性層
405a オーミックコンタクト層
406 エッチングストップ層
407a ソース電極
407b ドレイン電極
408 パシベーション層
408a ビアホール
409 画素電極
410 フォトレジスト層
411 第1溝部
412 デュアルトーンマスク
412a 透光領域
412b 部分透光領域
421 第2溝部
430 フォトレジスト完全保留領域
431 フォトレジスト完全除去領域
432 フォトレジスト部分保留領域
501 基板
502 ゲート電極
503 ゲート絶縁層
504 活性層
505a−1 第1サブオーミックコンタクト層
505a−2 第2サブオーミックコンタクト層
505a−3 第3サブオーミックコンタクト層
507a ソース電極
507b ドレイン電極
510 フォトレジスト層
511 第1溝部
512 マスク
512a 完全露光領域
512c 露光領域
512c−1 5分の一の露光領域
512c−2 3分の一の露光領域
512c−3 2分の一の露光領域
521−1 第2溝部の第1部分
521−2 第2溝部の第2部分
521−3 第2溝部の第3部分
530 フォトレジスト完全保留領域
531 フォトレジスト完全除去領域
532 第1フォトレジスト部分保留領域
533 第2フォトレジスト部分保留領域
534 第3フォトレジスト部分保留領域

Claims (8)

  1. ゲート電極、ゲート絶縁層、活性層、オーミックコンタクト層、ソース電極およびドレイン電極を備える薄膜トランジスターの製作方法であって、
    前記ゲート絶縁層上にお互いに連通する第1溝部と第2溝部とを形成し、前記第1溝部と前記活性層との形状が一致し、前記第2溝部と前記オーミックコンタクト層との形状が一致し、
    前記活性層を前記第1溝部内に形成し、
    インクジェットプリント法によって前記オーミックコンタクト層を前記第2溝部内に形成することを特徴とする薄膜トランジスターの製作方法。
  2. 前記オーミックコンタクト層が単一の導電性を有する請求項に記載の薄膜トランジスターの製作方法。
  3. 前記オーミックコンタクト層の導電性が非単一であり、前記薄膜トランジスターの製作方法が、
    ゲート絶縁層上にフォトレジスト層を形成し、
    前記フォトレジスト層に対して露光および現像を行って、フォトレジスト完全除去領域、第1〜第nフォトレジスト部分保留領域およびフォトレジスト完全保留領域を形成し、ここで、nは2以上であり、第1フォトレジスト部分保留領域から第nフォトレジスト部分保留領域までフォトレジストの厚さが順次に増加し、フォトレジスト完全除去領域が活性層を形成すべき領域に対応し、第1〜第nフォトレジスト部分保留領域がオーミックコンタクト層を形成すべき領域に対応し、フォトレジスト完全保留領域が他の領域に対応し、
    フォトレジスト完全除去領域のゲート絶縁層をエッチングして第1溝部を形成し、その後、第1溝部内に活性層を形成し、
    第1フォトレジスト部分保留領域のフォトレジストを除去し、且つ、当該領域に対応するゲート絶縁層をエッチングして第2溝部の第1部分を形成し、その後、インクジェットプリント法によって当該第2溝部の第1部分内に第1サブオーミックコンタクト層を形成し、
    第2フォトレジスト部分保留領域のフォトレジストを除去し、且つ、当該領域に対応するゲート絶縁層をエッチングして第2溝部の第2部分を形成し、その後、インクジェットプリント法によって当該第2溝部の第2部分内に第2サブオーミックコンタクト層を形成し、
    前記第1サブオーミックコンタクト層および前記第2サブオーミックコンタクト層の形成と同じように他のサブオーミックコンタクト層を形成していき、最後に、第nフォトレジスト部分保留領域までのフォトレジストを除去し、且つ、当該領域に対応するゲート絶縁層をエッチングして第2溝部の第n部分を形成し、その後、インクジェットプリント法によって当該第2溝部の第n部分内に第nサブオーミックコンタクト層を形成し、
    フォトレジスト完全保留領域のフォトレジストを除去することを特徴とする請求項に記載の薄膜トランジスターの製作方法。
  4. 前記第1サブオーミックコンタクト層、第2サブオーミックコンタクト層、…、第nサブオーミックコンタクト層が同一層に位置することを特徴とする請求項に記載の薄膜トランジスターの製作方法。
  5. 前記第2溝部が前記第1溝部の外側に位置することを特徴とする請求項に記載の薄膜トランジスターの製作方法。
  6. 前記第1溝部と前記第2溝部とが同じ深さを有することを特徴とする請求項に記載の薄膜トランジスターの製作方法。
  7. 前記活性層と前記オーミックコンタクト層とが同一層に位置することを特徴とする請求項に記載の薄膜トランジスターの製作方法。
  8. 前記活性層がインクジェットプリント法によって形成されることを特徴とする請求項のいずれの1項に記載の薄膜トランジスターの製作方法。
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