專利名稱：蝕刻方法與應(yīng)用此蝕刻方法之薄膜晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種半導(dǎo)體元件的制造方法，且特別是有關(guān)于一種蝕刻方法與應(yīng)用此蝕刻方法之薄膜晶體管的制造方法的發(fā)明。
背景技術(shù)：
多媒體社會之急速進(jìn)步，多半受惠于半導(dǎo)體元件或人機(jī)顯示裝置的飛躍性進(jìn)步。就顯示器而言，陰極射線管(Cathode RayTube，CRT)因具有優(yōu)異的顯示質(zhì)量與其經(jīng)濟(jì)性，一直獨(dú)占近年來的顯示器市場。然而，對于個人在桌上操作多個終端機(jī)/顯示器裝置的環(huán)境，或是以環(huán)保的觀點(diǎn)切入，若以節(jié)省能源的潮流加以預(yù)測，陰極射線管因空間利用以及能源消耗上仍存在很多問題，而對于輕、薄、短、小以及低消耗功率的需求無法有效提供解決之道。因此，具有高畫面質(zhì)量、空間利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優(yōu)越特性之薄膜晶體管液晶顯示器(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display，TFT LCD)已逐漸成為市場之主流。
圖1A～1E為公知的薄膜晶體管之制造方法的流程剖面圖，而圖2為圖1A～1E之制造方法的流程圖。
請參照圖1A與圖2，公知的薄膜晶體管的制造方法先形成柵極110于基板100上，步驟S110。柵極(gate)110之形成方法以光刻(photolithography)與蝕刻(etching)的方式將金屬層圖形化而成。接著，于基板100上依次全面性地沉積(Deposition)絕緣層(insulating layer)120、非晶硅層(amorphous silicon)130與歐姆接觸層(ohmic contactlayer)140，以覆蓋住柵極110，步驟S120～S140。其中，歐姆接觸層140之材質(zhì)為n+摻雜非晶硅。之后，在歐姆接觸層140上形成圖形化光阻層10。
接著請參照圖1B與圖2，以圖形化光阻層10為掩膜，對歐姆接觸層140與非晶硅層130進(jìn)行各向同性之干式蝕刻(dryetching)，以移除未被圖形化光阻層10覆蓋之歐姆接觸層140與非晶硅層130，由此定義通道(channel)150，步驟S150。
接著請參照圖1C與圖2，公知的技術(shù)在對歐姆接觸層140與非晶硅層130進(jìn)行干式蝕刻之后，會施加氧等離子體(O2plasma)于各材料層上以進(jìn)行灰化(ashing)，其作用在清除干式蝕刻過程中所產(chǎn)生的殘留物(residuum)。但是，由于灰化過程中部分圖形化光阻層10也會被移除而暴露歐姆接觸層140，因此暴露于氧等離子體中之歐姆接觸層140的表面材質(zhì)就會氧化而形成二氧化硅。換言之，通道150之周圍會形成一圈二氧化硅。
接著請參照圖1D與圖2，形成源極/漏極(source/drain)160于通道150兩側(cè)，步驟S160。
最后請參照圖1E與圖2，以源極/漏極160為掩膜對歐姆接觸層140進(jìn)行各向同性之干式蝕刻，移除未被源極/漏極160所覆蓋之歐姆接觸層140。然而，在對歐姆接觸層140進(jìn)行干式蝕刻時，由于位于通道150周圍之歐姆接觸層140的材質(zhì)為二氧化硅，而其它部分之歐姆接觸層140的材質(zhì)為n+摻雜非晶硅，因此位于通道150周圍之歐姆接觸層140就會因蝕刻速率慢于n+摻雜非晶硅而殘留下來。
如此一來，在圖1E未表示之區(qū)域跨過信道150周圍的源極/漏極160，就會因殘留的歐姆接觸層140而互相導(dǎo)通，進(jìn)而導(dǎo)致液晶顯示器的不正常顯示。尤其是在液晶顯示器處于低頻狀態(tài)時，源極/漏極160的異常導(dǎo)通會更為明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種薄膜晶體管的制造方法，適于提高薄膜晶體管的合格率。
本發(fā)明的再一目的是提供一種蝕刻方法，適于解決表面材質(zhì)不同所造成的蝕刻速率差異。
本發(fā)明提出一種薄膜晶體管的制造方法。此薄膜晶體管的制造方法先形成柵極于基板上。接著，形成絕緣層于基板上，絕緣層覆蓋柵極。之后，形成半導(dǎo)體層于絕緣層上。然后，形成歐姆接觸層于半導(dǎo)體層上，歐姆接觸層之材質(zhì)為n+摻雜非晶硅。接著，圖形化半導(dǎo)體層與歐姆接觸層以形成通道于柵極上方。之后，形成源極/漏極于通道兩側(cè)。然后，轉(zhuǎn)變歐姆接觸層未覆蓋有源極/漏極之表層的材質(zhì)為二氧化硅。最后，移除歐姆接觸層未覆蓋有源極/漏極之部分。
本發(fā)明另提出一種蝕刻方法，適于制造薄膜晶體管。此蝕刻方法先提供材料層。材料層之表層的材質(zhì)至少包括第一材質(zhì)與第二材質(zhì)。接著，轉(zhuǎn)變第一材質(zhì)為第二材質(zhì)。然后，對材料層進(jìn)行蝕刻。
綜上所述，在本發(fā)明之蝕刻方法與應(yīng)用此蝕刻方法之薄膜晶體管的制造方法中，主要于進(jìn)行蝕刻步驟之前，將待蝕刻之材料層的表層轉(zhuǎn)換為相同材質(zhì)，以獲得理想的蝕刻效果與高合格率的薄膜晶體管。
為讓本發(fā)明之上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
具體實施例方式
圖3A～3H為本發(fā)明一實施例之薄膜晶體管的制造方法的流程剖面圖，而圖4為圖3A～3H之制造方法的流程圖。
請參照圖3A與圖4，如步驟S210～S240，本實施例之薄膜晶體管的制造方法先形成柵極210于基板200上。接著，形成絕緣層220于基板200上，絕緣層220覆蓋柵極210。之后，形成半導(dǎo)體層230于絕緣層220上。然后，形成歐姆接觸層240于半導(dǎo)體層230上。其中，歐姆接觸層240之材質(zhì)為n+摻雜非晶硅。此外，柵極210之材質(zhì)例如為鉻、鉬或其它導(dǎo)體材質(zhì)，絕緣層220之材質(zhì)例如為氮化硅(SiNx)，半導(dǎo)體層230之材質(zhì)例如為非晶硅。
接著請參照圖3B～3C與圖4，圖形化半導(dǎo)體層230與歐姆接觸層240以形成通道250于柵極210上方，步驟S250。形成通道250的方法例如先形成圖形化光阻層20于歐姆接觸層240上。接著，以圖形化光阻層20為掩膜，對半導(dǎo)體層230與歐姆接觸層240進(jìn)行蝕刻，此蝕刻例如為各向同性之干式蝕刻。之后，如圖3C所示進(jìn)行灰化步驟以清除各材料層上之雜質(zhì)，此灰化步驟例如為使用氧等離子體所進(jìn)行。由于灰化過程中部分圖形化光阻層20也會被移除而暴露歐姆接觸層240，因此暴露于氧等離子體中之歐姆接觸層240的表面材質(zhì)就會氧化而形成二氧化硅。換言之，以上述方法形成信道250時，信道250之周圍會形成一圈二氧化硅。最后，移除圖形化光阻層20。
接著請參照圖3D與圖4，形成源極/漏極260于通道250兩側(cè)，步驟S260。源極/漏極260之材質(zhì)例如為鉻、鉬或其它導(dǎo)體材質(zhì)。
接著請參照圖3E與圖4，轉(zhuǎn)變歐姆接觸層240未覆蓋有源極/漏極260之表層的材質(zhì)為二氧化硅，步驟S270。此時，歐姆接觸層240在形成通道250時未因灰化步驟而成為二氧化硅的區(qū)域，其材質(zhì)也會轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸?。其中，轉(zhuǎn)變歐姆接觸層240之表層的材質(zhì)為二氧化硅的方法例如為施加氧等離子體。
接著請參照圖3F與圖4，移除歐姆接觸層240未覆蓋有源極/漏極260之部分，其方法例如為干式蝕刻，步驟S280。由于歐姆接觸層240未覆蓋源極/漏極260之部分的材質(zhì)皆為二氧化硅，因此在進(jìn)行干式蝕刻時就不會有蝕刻速率上的差異，也就能夠達(dá)成均勻的蝕刻深度。
請參照圖3G～3H，例如還形成保護(hù)層(passivationlayer)270于基板200上，以覆蓋住源極/漏極260、通道250以及絕緣層220。此外，保護(hù)層270例如具有開口01，暴露部分源極/漏極260。如此一來，當(dāng)此薄膜晶體管應(yīng)用于液晶顯示器時，后續(xù)形成于保護(hù)層270上之像素電極(pixelelectrode)280即可填滿開口01，進(jìn)而電連接至源極/漏極260。
圖5為本發(fā)明一實施例之蝕刻方法的流程圖。本實施例之蝕刻方法主要應(yīng)用于薄膜晶體管的制造。請參照圖5，此蝕刻方法先提供材料層，步驟S310。此材料層之表層的材質(zhì)至少包括第一材質(zhì)與第二材質(zhì)。舉例而言，第一材質(zhì)可為n+摻雜非晶硅，而第二材質(zhì)可為第一材質(zhì)之氧化物，也就是二氧化硅。接著，轉(zhuǎn)變第一材質(zhì)為第二材質(zhì)，步驟S320。當(dāng)?shù)谝徊馁|(zhì)為n+摻雜非晶硅，而第二材質(zhì)為二氧化硅時，轉(zhuǎn)變第一材質(zhì)為第二材質(zhì)的方法例如是施加氧等離子體于材料層之表層。之后，才對材料層進(jìn)行蝕刻，步驟S330。蝕刻的方法例如是干式蝕刻或濕式蝕刻。由于在對材料層進(jìn)行蝕刻前，材料層之表層的材質(zhì)已全部轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗤牡诙馁|(zhì)，因此在進(jìn)行蝕刻時就不會有蝕刻速率的差異。如此一來，即可獲得深度均勻的蝕刻結(jié)果。
綜上所述，在本發(fā)明之蝕刻方法與應(yīng)用此蝕刻方法之薄膜晶體管的制造方法中，主要于進(jìn)行蝕刻步驟之前，將待蝕刻之材料層的表層轉(zhuǎn)換為相同材質(zhì)，以使材料層在進(jìn)行蝕刻步驟時不會因表層材質(zhì)不同而產(chǎn)生蝕刻速率的差異，進(jìn)而獲得理想的蝕刻效果與高合格率的薄膜晶體管。同時，本發(fā)明之薄膜晶體管的制造方法所產(chǎn)生的薄膜晶體管，不會在通道周圍殘留歐姆接觸層，也就可以提高薄膜晶體管的操作合格率，進(jìn)而提升液晶顯示器的顯示畫質(zhì)。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通專業(yè)人員，在不脫離本發(fā)明之思想和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動與改進(jìn)，因此本發(fā)明之保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。


圖1A～1E為公知的薄膜晶體管之制造方法的流程剖面圖。
圖2為圖1A～1E之制造方法的流程圖。
圖3A～3H為本發(fā)明一實施例之薄膜晶體管的制造方法的流程剖面圖。
圖4為圖3A～3H之制造方法的流程圖。
圖5為本發(fā)明一實施例之蝕刻方法的流程圖。
主要元件標(biāo)記說明10圖形化光阻層
100基板110柵極120絕緣層130非晶硅層140歐姆接觸層150通道160源極/漏極S110～S160、S180步驟20圖形化光阻層200基板210柵極220絕緣層230半導(dǎo)體層240歐姆接觸層250通道260源極/漏極
270保護(hù)層280像素電極01開口S210～S280、S310～S330步驟
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管的制造方法，其特征是至少包括形成柵極于基板上；形成絕緣層于該基板上，該絕緣層覆蓋該柵極；形成半導(dǎo)體層于該絕緣層上；形成歐姆接觸層于該半導(dǎo)體層上，該歐姆接觸層之材質(zhì)為n+摻雜非晶硅；圖形化該半導(dǎo)體層與該歐姆接觸層以形成通道于該柵極上方；形成源極/漏極于該通道兩側(cè)；轉(zhuǎn)變該歐姆接觸層未覆蓋有該源極/漏極之表層的材質(zhì)為二氧化硅；以及移除該歐姆接觸層未覆蓋有該源極/漏極之部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之薄膜晶體管的制造方法，其特征是轉(zhuǎn)變該歐姆接觸層之表層的材質(zhì)為二氧化硅的方法包括施加氧等離子體(O2plasma)于該歐姆接觸層之表層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之薄膜晶體管的制造方法，其特征是在移除該歐姆接觸層未覆蓋有該源極/漏極之部分后，還包括形成保護(hù)層于該基板上，以覆蓋住該源極/漏極、該通道以及該絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述之薄膜晶體管的制造方法，其特征是形成該通道的方法包括形成圖形化光阻層于該歐姆接觸層上；以該圖形化光阻層為掩膜，對該半導(dǎo)體層與該歐姆接觸層進(jìn)行蝕刻；進(jìn)行灰化(ashing)步驟，以清除各材料層上之雜質(zhì)；以及移除該圖形化光阻層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述之薄膜晶體管的制造方法，其特征是該灰化步驟包括施加氧等離子體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述之薄膜晶體管的制造方法，其特征是對該半導(dǎo)體層與該歐姆接觸層進(jìn)行蝕刻的方法包括干式蝕刻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述之薄膜晶體管的制造方法，其特征是移除該歐姆接觸層未覆蓋有該源極/漏極之部分的方法包括干式蝕刻。
8.一種蝕刻方法，適于制造薄膜晶體管，其特征是該蝕刻方法至少包括提供材料層，該材料層之表層的材質(zhì)至少包括第一材質(zhì)與第二材質(zhì)；轉(zhuǎn)變該第一材質(zhì)為該第二材質(zhì)；以及對該材料層進(jìn)行蝕刻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述之蝕刻方法，其特征是該第一材質(zhì)為n+摻雜非晶硅，而該第二材質(zhì)為二氧化硅，且轉(zhuǎn)變該第一材質(zhì)為該第二材質(zhì)的方法包括施加氧等離子體于該材料層之表層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述之蝕刻方法，其特征是對該材料層進(jìn)行蝕刻的方法包括干式蝕刻或濕式蝕刻。
全文摘要
薄膜晶體管的制造方法。此薄膜晶體管的制造方法先形成柵極于基板上。接著，形成絕緣層于基板上，絕緣層覆蓋柵極。之后，形成半導(dǎo)體層于絕緣層上。然后，形成歐姆接觸層于半導(dǎo)體層上，歐姆接觸層之材質(zhì)為n+摻雜非晶硅。接著，圖形化半導(dǎo)體層與歐姆接觸層以形成通道于柵極上方。之后，形成源極/漏極于通道兩側(cè)。然后，轉(zhuǎn)變歐姆接觸層未覆蓋有源極/漏極之表層的材質(zhì)為二氧化硅。最后，移除歐姆接觸層未覆蓋有源極/漏極之部分。
文檔編號H01L21/306GK1770409SQ200410088438
公開日2006年5月10日 申請日期2004年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月3日
發(fā)明者鄭勉仁, 許嘉哲, 張瑞宗 申請人:中華映管股份有限公司