本發(fā)明關(guān)于一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制作方法，尤指一種利用兩道蝕刻制程分別對導(dǎo)電層的不同區(qū)域蝕刻以形成源極與汲極的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制作方法。

背景技術(shù)：

近年來，各種平面顯示器的應(yīng)用發(fā)展迅速，各類生活用品例如電視、移動電話、汽機車、甚至是冰箱，都可見與平面顯示器互相結(jié)合的應(yīng)用。在平面顯示器技術(shù)中，薄膜晶體管(thinfilmtransistor,tft)為一種被廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體組件，例如應(yīng)用在液晶顯示器(liquidcrystaldisplay,lcd)、有機發(fā)光二極管(organiclightemittingdiode,oled)顯示器及電子紙(electronicpaper,e-paper)等顯示器中。薄膜晶體管利用來提供電壓或電流的切換，以使得各種顯示器中的顯示畫素可呈現(xiàn)出亮、暗以及灰階的顯示效果。

目前顯示器業(yè)界使用的薄膜晶體管可根據(jù)使用的半導(dǎo)體層材料來做區(qū)分，包括非晶硅薄膜晶體管(amorphoussilicontft,a-sitft)、多晶硅薄膜晶體管(polysilicontft)以及氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管(metaloxidesemiconductortft)。氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管具有電子遷移率較非晶硅薄膜晶體管高以及制程較多晶硅薄膜晶體管簡化等優(yōu)點，故被視為有機會可取代目前主流的非晶硅薄膜晶體管。然而，氧化物半導(dǎo)體層的材料特性容易受到環(huán)境或其他制程因素而影響其電性。例如于一般傳統(tǒng)的背通道蝕刻(backchanneletch,bce)結(jié)構(gòu)下，使用干蝕刻(dryetching)制程時，氧化物半導(dǎo)體層可能會受到電漿破壞(plasmadamage)，影響到薄膜晶體管的電性表現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的之一在于提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制作方法，以兩道蝕刻制程分別對導(dǎo)電層的不同區(qū)域蝕刻以形成源極與汲極，使得金屬氧化物半導(dǎo)體層可避免受到源極與汲極制程的影響且兼具制程穩(wěn)定性。

為達上述目的，本發(fā)明的一較佳實施例提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制作方法，包括下列步驟。提供一基板。于基板上形成一閘極。于閘極上形成一閘極絕緣層。于閘極絕緣層上形成一圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層，部分覆蓋閘極。于圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層上形成一導(dǎo)電層。于導(dǎo)電層上形成一第一圖案化光阻層與二第二圖案化光阻層，其中第二圖案化光阻層分別設(shè)置于預(yù)定形成一源極的區(qū)域以及預(yù)定形成一汲極的區(qū)域，而第一圖案化光阻層設(shè)置于第二圖案化光阻層之間。進行一第一蝕刻制程，移除未被第一圖案化光阻層與第二圖案化光阻層覆蓋的部分導(dǎo)電層。移除第一圖案化光阻層，暴露出第二圖案化光阻層之間的部分導(dǎo)電層。進行一第二蝕刻制程，移除未被第二圖案化光阻層覆蓋的部分導(dǎo)電層，以形成源極與汲極，以及移除第二圖案化光阻層。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制作方法的步驟流程圖。

圖2至圖19繪示了本發(fā)明的一實施例的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制作方法示意圖。

圖中

102基板；

104閘極；

106閘極絕緣層；

108金屬氧化物半導(dǎo)體層；

110圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層；

112導(dǎo)電層；

114光阻層；

114a第一圖案化光阻層；

114b第二圖案化光阻層；

114c第三圖案化光阻層；

116源極；

118汲極；

120半色調(diào)光罩；

120a透光區(qū)；

120b半透光區(qū)；

120c遮光區(qū)；

122第一蝕刻制程；

124灰化制程；

126第二蝕刻制程；

128介電層；

130接觸洞；

d1第一方向；

d2第二方向；

dl資料線或數(shù)據(jù)線；

gl閘極線；

pe畫素電極；

r1、r2、r3區(qū)域；

s10~s28步驟；

z垂直投影方向。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。

請參考圖1至圖19，其中圖1為本發(fā)明的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制作方法的步驟流程圖，圖2至圖19繪示了本發(fā)明的一實施例的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制作方法示意圖，其中圖4、圖7、圖9、圖11、圖13、圖15與圖18為上視圖，而圖5、圖8、圖10、圖12、圖14、圖16與圖19分別為沿圖4、圖7、圖9、圖11、圖13、圖15與圖18的剖線a-a’繪示的剖面示意圖。本實施例所制作的一金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管以可應(yīng)用于一顯示面板的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管為例，但不以此為限。如圖1與圖2所示，首先進行圖1的步驟s10，提供一基板102?；?02可包括例如玻璃基板與陶瓷基板的硬質(zhì)基板、例如塑料基板的可撓式基板(flexiblesubstrate)或其他適合材料所形成的基板，本實施例的基板102以玻璃基板為例。然后，進行圖1的步驟s12，形成一閘極104，其形成方式例如先于基板102上形成一金屬層(圖未示)，再圖案化金屬層，例如進行一微影暨蝕刻制程(photolithographyandetchingprocess)，以于基板102上形成閘極104。上述金屬層的材料可包括鋁(aluminum)、銅(copper)、銀(silver)、鉻(chromium)、鈦(titanium)、鉬(molybdenum)的其中一種或多種、上述材料的復(fù)合層或上述材料的合金，但并不以此為限。

請參考圖3至圖5，接著進行圖1的步驟s14，于閘極104與基板102上形成一閘極絕緣層106。閘極絕緣層106的材料可包括無機絕緣材料例如氧化硅(siliconoxide)、氮化硅(siliconnitride)或氮氧化硅(siliconoxynitride)等，但不以此為限。閘極絕緣層106的材料也可包括有機絕緣材料或有機/無機混成絕緣材料。隨后，進行步驟s16，于閘極絕緣層106上形成圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層110，其制作方法包括先在閘極絕緣層106上沉積一金屬氧化物半導(dǎo)體層108，并且對金屬氧化物半導(dǎo)體層108實施圖案化制程(例如微影蝕刻制程)，以形成圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層110，如圖4與圖5所示，其中圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層110于一垂直投影方向z上與閘極104部分重疊，亦即圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層110部分覆蓋閘極104。于本實施例中，金屬氧化物半導(dǎo)體層108的材料以氧化銦鎵鋅(indiumgalliumzincoxide，igzo)為例，但不以此為限。金屬氧化物半導(dǎo)體層108的材料可包括ii-vi族化合物(例如氧化鋅，zno)、ii-vi族化合物摻雜堿土金屬(例如氧化鋅鎂，znmgo)、ii-vi族化合物摻雜iiia族元素(例如氧化銦鎵鋅，igzo)、ii-vi族化合物摻雜va族元素(例如氧化錫銻，snsbo2)、ii-vi族化合物摻雜via族元素(例如氧化硒化鋅，znseo)、ii-vi族化合物摻雜過渡金屬(例如氧化鋅鋯，znzro)，或其他藉由以上提及的元素總類混合搭配形成的具有半導(dǎo)體特性的氧化物，但并不以此為限。

本實施例所制作的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管可應(yīng)用于顯示面板，但不以此為限。舉例而言，可于基板102上制作一閘極線gl，其中閘極線gl沿一第一方向d1延伸并與閘極104相連接。閘極線gl與閘極104可以相同金屬層制作，且可借由同一圖案化制程一并形成。

如圖6所示，接著進行圖1的步驟s18，于圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層110上形成一導(dǎo)電層112，再于導(dǎo)電層112上形成一光阻層114。導(dǎo)電層112的材料可包括金屬材料，例如鋁、銅、銀、鉻、鈦、鉬的其中一種或多種、上述材料的復(fù)合層或上述材料的合金，但并不以此為限。如圖7與圖8所示，接著進行步驟s20，形成一第一圖案化光阻層114a與二第二圖案化光阻層114b，其中第二圖案化光阻層114b分別設(shè)置于基板102上預(yù)定形成源極的區(qū)域r1以及預(yù)定形成汲極的區(qū)域r2，而第一圖案化光阻層114a設(shè)置于基板102上兩個第二圖案化光阻層114b之間的區(qū)域r3，其在垂直投影方向z上與圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層110部分重疊。根據(jù)本發(fā)明，此處所形成的第一圖案化光阻層114a的厚度小于第二圖案化光阻層114b的厚度。詳細而言，本實施例于導(dǎo)電層112上形成第一圖案化光阻層114a與第二圖案化光阻層114b的步驟包括先于導(dǎo)電層112上形成整面的光阻層114（如圖6所示），之后利用一半色調(diào)(halftone)光罩120（如圖8所示）對光阻層114進行一微影(photolithography)制程，經(jīng)顯影后再形成第一圖案化光阻層114a與第二圖案化光阻層114b，但不以此為限。

舉例而言，本實施例的半色調(diào)光罩120可包括一透光區(qū)120a、一半透光區(qū)120b以及至少兩個遮光區(qū)120c。以光阻材料為正光阻為例，半色調(diào)光罩120的遮光區(qū)120c可對應(yīng)區(qū)域r1、r2設(shè)置，以形成第二圖案化光阻層114b，半色調(diào)光罩120的半透光區(qū)120b可對應(yīng)區(qū)域r3，以形成第一圖案化光阻層114a，而半色調(diào)光罩120的透光區(qū)120a則對應(yīng)于不需要留下光阻層114的部分。由于對應(yīng)遮光區(qū)120c與半透光區(qū)120b的光阻材料受到的曝光量不同，因此所形成的第一圖案化光阻層114a的厚度小于第二圖案化光阻層114b的厚度。需注意的是，本實施例的半色調(diào)光罩120可另包含對應(yīng)于其他導(dǎo)電組件圖案的遮光區(qū)120c，例如對應(yīng)于預(yù)定形成信號線的區(qū)域，因此，顯影后的光阻層另包括第三圖案化光阻層114c，如圖7所示，與第二圖案化光阻層114b相接，用來定義數(shù)據(jù)線圖案。

于其他變化實施例中，光阻材料亦可依據(jù)實際需求使用負光阻，此時半色調(diào)光罩可包括一遮光區(qū)、一半透光區(qū)以及至少兩透光區(qū)。半色調(diào)光罩的透光區(qū)與半透光區(qū)可分別用于形成第二圖案化光阻層與第一圖案化光阻層，而遮光區(qū)則可用于移除光阻材料，但不以此為限。

如圖9與圖10所示，接著執(zhí)行圖1的步驟s22，進行一第一蝕刻制程122，移除未被第一圖案化光阻層114a、第二圖案化光阻層114b及第三圖案化光阻層114c覆蓋的部分導(dǎo)電層112。詳細而言，第一蝕刻制程122包括利用一第一蝕刻液所進行，以移除部分導(dǎo)電層112。在本實施例中，第一蝕刻液包括磷酸(phosphoric)、醋酸(acetic)與硝酸(nitric)(亦稱作pan蝕刻液)，但不以此為限。在進行第一蝕刻制程122的過程中，由于本實施例的圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層110被第一圖案化光阻層114a與第二圖案化光阻層114b覆蓋，因此可避免第一蝕刻液與圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層110接觸，進一步避免圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層110被第一蝕刻液損害。需注意的是，在步驟s22中使用包括磷酸、醋酸與硝酸的蝕刻液移除大面積導(dǎo)電層112的優(yōu)點是能提供穩(wěn)定的蝕刻速率，亦即在蝕刻過程較容易掌控整體蝕刻效果。

如圖11與圖12所示，接著執(zhí)行圖1的步驟s24，移除第一圖案化光阻層114a，暴露出第二圖案化光阻層114b之間的部分導(dǎo)電層112。舉例而言，本實施例移除第一圖案化光阻層114a的步驟包括進行一灰化(ashing)制程124，但不以此為限。詳細而言，由于本實施例的第一圖案化光阻層114a的厚度小于第二圖案化光阻層114b的厚度，借由同步對第一圖案化光阻層114a與第二圖案化光阻層114b進行灰化制程124，厚度較薄的第一圖案化光阻層114a會先被完全去除，且仍有一定厚度的第二圖案化光阻層114b則會被留下，遮蔽區(qū)域r1與區(qū)域r2。

如圖13與圖14所示，接著執(zhí)行圖1的步驟s26，進行一第二蝕刻制程126，移除未被第二圖案化光阻層114b覆蓋的部分導(dǎo)電層112，以形成源極116與汲極118，并且暴露出部分的圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層110。詳細而言，第二蝕刻制程126包括利用一第二蝕刻液所進行，以移除部分導(dǎo)電層112。在本實施例中，第二蝕刻液包括過氧化氫(hydrogenperoxide)，但不以此為限。由于第一圖案化光阻層114a所覆蓋的區(qū)域(亦即源極116與汲極118之間的區(qū)域，亦或者是薄膜晶體管的信道(channel)區(qū)域)，其面積相較于一個畫素的面積的比值大約只有數(shù)百分之一，甚至只有千分之一。因此，可以大幅降低本實施例的第二蝕刻液的負荷，進而避免蝕刻速率的變異，以及避免制程中氧氣的生成與溫度升高的問題。

如圖15與圖16所示，接著執(zhí)行圖1的步驟s28，移除第二圖案化光阻層114b，以暴露出源極116與汲極118。由于本實施例所制作的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管可應(yīng)用于顯示面板，因此可如前所述，在制作源極116與汲極118時可一并制作資料線或數(shù)據(jù)線dl，在移除第二圖案化光阻層114b時一并移除第三圖案化光阻層114c，以暴露出資料線或數(shù)據(jù)線dl，其中資料線或數(shù)據(jù)線dl沿一第二方向d2延伸并與源極116相連接。資料線或數(shù)據(jù)線dl、源極116與汲極118可同屬于導(dǎo)電層112，且可一并由第二圖案化光阻層114b覆蓋并經(jīng)由第一蝕刻制程124與第二蝕刻制程126形成。

如圖17所示，于移除第二圖案化光阻層114b的步驟后，可于圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層110、源極116、汲極118與閘極絕緣層106上形成一圖案化的介電層128，其中介電層128具有至少一接觸洞130，暴露出部分汲極118。于本實施例中，形成圖案化的介電層128的步驟可包括先全面沉積一層介電材料，例如使用pecvd制程來鍍膜，接著再進行微影暨蝕刻制程，以形成接觸洞130。本實施例的介電層128的材料可包括無機絕緣材料例如氧化硅(siliconoxide)、氮化硅(siliconnitride)或氮氧化硅(siliconoxynitride)等，但不以此為限。介電層128的材料也可包括有機絕緣材料或有機/無機混成絕緣材料。

如圖18與圖19所示，接著于介電層128上形成一畫素電極pe，其中畫素電極pe通過接觸洞130與汲極118電性連接。畫素電極pe的材料可包括氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅或其他適合的透明導(dǎo)電材料。舉例而言，畫素電極pe可透過濺鍍方式來沉積材料層，之后再以微影暨蝕刻制程圖案化材料層而得到畫素電極pe。

綜上所述，本發(fā)明的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制作方法主要包括圖1所示的步驟：

步驟s10：提供一基板；

步驟s12：于基板上形成一閘極；

步驟s14：于閘極上形成一閘極絕緣層；

步驟s16：于閘極絕緣層上形成一圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層，部分覆蓋閘極；

步驟s18：于圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層上形成一導(dǎo)電層；

步驟s20：于導(dǎo)電層上形成一第一圖案化光阻層與二第二圖案化光阻層，其中第二圖案化光阻層分別設(shè)置于預(yù)定形成一源極的區(qū)域以及預(yù)定形成一汲極的區(qū)域，而第一圖案化光阻層設(shè)置于第二圖案化光阻層之間；

步驟s22：進行一第一蝕刻制程，移除未被第一圖案化光阻層與第二圖案化光阻層覆蓋的部分導(dǎo)電層；

步驟s24：移除第一圖案化光阻層，暴露出第二圖案化光阻層之間的部分導(dǎo)電層；

步驟s26：進行一第二蝕刻制程，移除未被第二圖案化光阻層覆蓋的部分導(dǎo)電層，以形成源極與汲極；以及

步驟s28：移除第二圖案化光阻層。

相較于先前技術(shù)，本發(fā)明以兩道蝕刻制程制作源極與汲極，其中第一蝕刻制程使用包括磷酸、醋酸與硝酸的第一蝕刻液所進行，移除大面積的導(dǎo)電層，此時圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層被第一圖案化光阻層與第二圖案化光阻層覆蓋，因此可有效避免圖案化金屬氧化物半導(dǎo)體層受到第一蝕刻液所蝕刻，避免造成薄膜晶體管失效。此外，使用包括磷酸、醋酸與硝酸的蝕刻液也較不容易發(fā)生蝕刻速率于過程中不穩(wěn)定的問題。接著，第二蝕刻制程使用包括過氧化氫的第二蝕刻液所進行，以移除未被第二圖案化光阻層覆蓋的部分導(dǎo)電層。由于第二圖案化光阻層所覆蓋的區(qū)域，其面積相較于一個畫素的面積的比值大約只有數(shù)百分之一。因此，可以大幅降低第二蝕刻液的負荷，進而避免蝕刻速率的變異，以及避免制程中氧氣的生成與溫度升高的問題，避免有爆炸與設(shè)備損毀的疑慮。

以上所述實施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實施例，本發(fā)明的保護范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準。