[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体元件及其制造方法，且尤其涉及一种薄膜晶体管及其制造方法。

背景技术

以目前最为普及的液晶显示器为例，其主要是由薄膜晶体管数组基板、彩色滤光基板以及夹设于二者之间的液晶层所构成。在现有的薄膜晶体管数组基板上，多采用非晶硅(a-Si)薄膜晶体管或低温多晶硅薄膜晶体管作为各个子像素的切换元件。近年来，已有研究指出氧化物半导体(oxide semiconductor)薄膜晶体管相较于非晶硅薄膜晶体管，具有较高的载子移动率(mobility)，而氧化物半导体薄膜晶体管相较于低温多晶硅薄膜晶体管，则具有大面积低成本生产的优势。因此，氧化物半导体薄膜晶体管有潜力成为下一代平面显示器的关键元件。

然而，在氧化物半导体薄膜晶体管中，易受外在水气以及保护层中的氢气扩散而影响到元件稳定性。目前量产的元件保护层大都以等离子增强型化学气相沉积(PECVD)工艺为主，但其在等离子解离的过程中，已经对氧化物半导体掺杂氢，导致临界电压偏移过大。如以物理气相沉积(PVD)工艺所成长的无氢薄膜，确有镀膜速度慢影响产能以及高介电常数所引发金属间的电容耦合效应，甚至在蚀刻过程中，保护层易与下方栅极绝缘层形成开洞底切(via undercut)现象，导致后续像素电极的铟锡氧化物(ITO)桥接出现断线问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种薄膜晶体管，具有较佳的稳定度。

本发明另提供一种薄膜晶体管的制造方法，具有较短的工艺时间、降低电容耦合效应、预防开洞底切现象与较稳定的元件特性。

本发明提出一种薄膜晶体管。薄膜晶体管包括一基板、一栅极、一栅绝缘层、一源极与一漏极、一通道层、一第一图案化保护层以及一第二图案化保护层。栅极配置于基板上。栅绝缘层配置于栅极上。源极与漏极配置于栅绝缘层上。通道层位于源极与漏极上方或下方，其中通道层的一部分暴露于源极与漏极之间。第一图案化保护层配置于通道层的部分上，其中第一图案化保护层的材料包括一金属氧化物，且第一图案化保护层的厚度为50埃至300埃。第二图案化保护层覆盖第一图案化保护层、栅绝缘层以及源极与漏极。

其中，该金属氧化物包括氧化铝、氧化钛、氧化铪或氧化钽。

其中，更包括一第二图案化保护层，覆盖该第一图案化保护层、该栅绝缘层以及该源极与该漏极，其中该第二图案化保护层的材料包括一有机绝缘材料。

其中，该有机绝缘材料包括丙烯酸聚合物、环烯烃聚合物、环氧树脂、硅氧烷、氟聚合物或其组合。

其中，该第二图案化保护层的厚度为0.2微米至3微米。

其中，该通道层的材料包括氧化铟镓锌、氧化锌、氧化锡或二氧化锡。

其中，该通道层位于该源极与该漏极上方，且位于该第一图案化保护层与该源极与该漏极之间。

其中，该通道层位于该源极与该漏极下方，且位于该栅绝缘层与该源极与该漏极之间。

本发明另提出一种薄膜晶体管的制造方法。于一基板上形成一栅极。于栅极上形成一栅绝缘层。于栅绝缘层上形成一源极与一漏极。形成一通道层，且通道层位于源极与漏极上方或下方，其中通道层的一部分暴露于源极与漏极之间。于通道层的部分上形成一第一图案化保护层，其中第一图案化保护层的材料包括一金属氧化物，且第一图案化保护层的厚度为50埃至300埃。形成一第二图案化保护层，以覆盖第一图案化保护层、栅绝缘层以及源极与漏极。

其中，该通道层与该第一图案化保护层的形成方法包括：于该源极与该漏极上形成该通道层；以及于该通道层上形成该第一图案化保护层。

其中，该通道层与该第一图案化保护层的形成方法包括：于该源极与该漏极上形成一通道材料层；于该通道材料层上形成一第一保护材料层；于该第一保护材料层上形成一掩膜层；以及

以该掩膜层为掩膜，图案化该通道材料层与该第一保护材料层，以形成该通道层与该第一图案化保护层。

其中，该通道层、该源极与该漏极以及该第一图案化保护层的形成方法包括：于该栅绝缘层上形成该通道层；于该通道层上形成该源极与该漏极；以及于该通道层的该部分上形成该第一图案化保护层。

其中，该金属氧化物包括氧化铝、氧化钛、氧化铪或氧化钽。

其中，该第一图案化保护层的厚度为100埃。

其中，该通道层的材料包括氧化铟镓锌。

其中，更包括形成一第二图案化保护层，以覆盖该第一图案化保护层、该栅绝缘层以及该源极与该漏极，其中该第二图案化保护层的材料包括一有机绝缘材料。