氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制造方法通常為共平面(coplanar)、背通道蝕刻(back channel etch, BCE)或蝕刻阻障層(etch stop layer, ESL)等方式。共平面方式是先形成源極和漏極，再形成氧化物半導(dǎo)體層于源極和漏極的上方。但因源極和漏極的金屬遮蔽效應(yīng)，使位于源極和漏極正上方的氧化物半導(dǎo)體層不易產(chǎn)生電場，導(dǎo)致開電流較低且電性穩(wěn)定度較差。
[0003]背信道蝕刻方式是先形成氧化物半導(dǎo)體層，再形成源極和漏極于氧化物半導(dǎo)體層的上方。但在蝕刻導(dǎo)體層以形成源極和漏極時，蝕刻液容易腐蝕暴露出的氧化物半導(dǎo)體層，導(dǎo)致通道受損，或甚至無法形成通道。
[0004]蝕刻阻障層方式是先形成氧化物半導(dǎo)體層，再形成蝕刻阻障層于氧化物半導(dǎo)體層上。如此一來，在蝕刻導(dǎo)體層以形成源極和漏極時，因蝕刻阻障層的存在，使氧化物半導(dǎo)體層不會被腐蝕。于實際應(yīng)用中，蝕刻阻障層必須具有一定的寬度，以與欲形成的源極和漏極部分重疊，避免蝕刻液滲入而腐蝕氧化物半導(dǎo)體層。由于蝕刻阻障層須具有一定的寬度，故通道長度無法再縮短。因此，以蝕刻阻障層方式所形成的像素結(jié)構(gòu)的面積通常比較大，對開口率十分不利。
[0005]綜上所述，共平面、背信道蝕刻或蝕刻阻障層方式各有缺點，因此目前亟需一種新穎的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制造方法，以期能夠完全克服上述方式的所有缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制造方法，包含下列步驟:于一基材上依序提供一第一氧化物半導(dǎo)體層及一導(dǎo)體層，導(dǎo)體層位于第一氧化物半導(dǎo)體層上；形成一圖案化光阻于導(dǎo)體層上；移除暴露于圖案化光阻外的導(dǎo)體層及其下方的第一氧化物半導(dǎo)體層，以形成一源極、一漏極及一圖案化第一氧化物半導(dǎo)體層于源極及漏極的下方；形成一圖案化第二氧化物半導(dǎo)體層于源極與漏極之間，以接觸圖案化第一氧化物半導(dǎo)體層、源極及漏極；提供一柵極；提供位于圖案化第一氧化物半導(dǎo)體層及圖案化第二氧化物半導(dǎo)體層與柵極之間的一柵介電層。本制造方法所形成的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的開電流高且電性穩(wěn)定度佳。此外，氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的通道長度不受限于蝕刻阻障層，特別的是，本制造方法不必增加額外的圖案化工藝或使用額外的光罩。
[0007]本發(fā)明提供另一種氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制造方法，包含下列步驟:于一基材上依序提供一第一氧化物半導(dǎo)體層及一導(dǎo)體層，導(dǎo)體層位于第一氧化物半導(dǎo)體層上；形成一圖案化光阻于導(dǎo)體層上；移除暴露于圖案化光阻外的導(dǎo)體層及其下方的第一氧化物半導(dǎo)體層，以形成一源極及一圖案化第一氧化物半導(dǎo)體層于源極的下方；形成一圖案化第二氧化物半導(dǎo)體層于源極及圖案化第一氧化物半導(dǎo)體層上，并接觸源極及圖案化第一氧化物半導(dǎo)體層；形成一絕緣層于圖案化第二氧化物半導(dǎo)體層及源極上，其中絕緣層具有一開口暴露出圖案化第二氧化物半導(dǎo)體層的一部分；形成一漏極于絕緣層上，以使漏極通過開口與圖案化第二氧化物半導(dǎo)體層的部分電性連接；提供一柵極；提供位于圖案化第一氧化物半導(dǎo)體層及圖案化第二氧化物半導(dǎo)體層與柵極之間的一柵介電層。本制造方法所形成的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的開電流高且電性穩(wěn)定度佳。此外，氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的通道長度不受限于蝕刻阻障層，特別的是，本制造方法中的源極和漏極是分開制作的，因此源極和漏極之間的距離不受限于曝光工藝的精度，更可縮短通道長度，進而達到超高分辨率的目標(biāo)。
[0008]本發(fā)明提供一種氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，包含:一源極及一漏極、一氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、一柵極及一柵介電層。氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有一第一部分、一第二部分及一第三部分，第一部分接觸源極并位于源極的下方，第二部分接觸漏極并位于漏極的下方，第三部分設(shè)置于源極與漏極之間，并連接第一部分及第二部分，且延伸覆蓋源極的側(cè)表面及漏極的側(cè)表面，源極的側(cè)表面及漏極的側(cè)表面彼此相對；柵介電層設(shè)置于氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與柵極之間。
[0009]本發(fā)明提供另一種氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，包含一源極、一氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、一絕緣層、一漏極、一柵極及一柵介電層。氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有一第一部分及一第四部分，第一部分接觸源極并位于源極的下方，第四部分連接第一部分，且延伸覆蓋源極的側(cè)表面；絕緣層設(shè)置于氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上，絕緣層具有一開口暴露出第四部分的一部分；漏極設(shè)置于開口內(nèi)，以與第四部分的該部分電性連接，源極的側(cè)表面與漏極彼此相對；柵介電層設(shè)置于氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與柵極之間。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的一實施例的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制造方法的流程圖；
[0011]圖2A-2D為本發(fā)明的一實施例的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制造方法的各階段剖面示意圖；
[0012]圖3A-3C為本發(fā)明的另一實施例的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制造方法的各階段剖面示意圖；
[0013]圖4為本發(fā)明的另一實施例的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制造方法的流程圖；
[0014]圖5A-5E為本發(fā)明的又一實施例的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制造方法的各階段剖面示意圖；
[0015]圖6A-6D為本發(fā)明的再一實施例的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制造方法的各階段剖面示意圖；
[0016]其中，附圖標(biāo)記:
[0017]102、104、106、108、110、112、114、116、118:步驟
[0018]210:基材
[0019]220:柵極
[0020]230:柵介電層
[0021]240:第一氧化物半導(dǎo)體層
[0022]240’:第一氧化物半導(dǎo)體層
[0023]240a、240b:圖案化第一氧化物半導(dǎo)體層
[0024]250:導(dǎo)體層
[0025]250a:源極
[0026]250b:漏極
[0027]260a:圖案化第二氧化物半導(dǎo)體層
[0028]270:保護層
[0029]270a:接觸窗
[0030]280:像素電極
[0031]290:絕緣層
[0032]290a:開口
[0033]402、404、406、408、410、412、414、416、418、420、422:步驟
[0034]S1、S2、S3、S4:側(cè)表面
[0035]SE:氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)
[0036]SE1:第一部分
[0037]SE2:第二部分
[0038]SE3:第三部分
[0039]SE4:第四部分
[0040]PR:圖案化光阻
【具體實施方式】
[0041]茲有關(guān)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及詳細說明，配合【附圖說明】如下:
[0042]—般而言，薄膜晶體管的類型例如為頂柵型或底柵型。在底柵型薄膜晶體管的類型中，柵極是位于半導(dǎo)體層的下方；在頂柵型薄膜晶體管的類型中，柵極是位于半導(dǎo)體層的上方。以下提供一種底柵型氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制造方法，但不限于此。請參照圖1，圖1為本發(fā)明的一實施例的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制造方法的流程圖，在步驟102中，提供一基材210，如圖2A所示，基材210需具有足夠的機械強度，其可為玻璃、石英、透明高分子材料或其他合適的材質(zhì)。
[0043]在步驟104中，形成一柵極220于基材210上，如圖2A所示，例如可利用濺鍍、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或其他薄膜沉積技術(shù)先形成一層導(dǎo)體層(未繪示)于基材210上，再圖案化導(dǎo)體層，以形成柵極220。圖案化工藝?yán)鐬槲⒂拔g刻工藝。導(dǎo)體層的材料可為金屬或金屬化合物。金屬可包含鉬(Mo)、鉻(Cr)、鋁(A1)、釹(Nd)、鈦(Ti)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鋅(Zn)、銦(In)、鎵(Ga)、其他合適的材料或上述的組合。金屬化合物可包含金屬合金、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、其他合適的材料或上述的組合。
[0044]在步驟106中，形成柵介電層230覆蓋柵極220，如圖2A所示，可利用濺鍍、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或其他合適的薄膜沉積技術(shù)形成柵介電層230。柵介電層230可為單層或多層結(jié)構(gòu)，其材料可包含有機介電材、無機介電材或上述的組合。有機介電材例如為聚亞酰胺(Polyimide, PI)、其他適合的材料或上述的組合；無機介電材例如為氧化娃、氮化硅、氮氧化硅、其他適合的材料或上述的組合。
[0045]在步驟108中，依序提供第一氧化物半導(dǎo)體層240及導(dǎo)體層250于柵介電層230上，導(dǎo)體層250位于第一氧化物半導(dǎo)體層240上，如圖2A所示，可使用濺鍍、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或其他薄膜沉積技術(shù)先形成第一氧化物半導(dǎo)體層240于柵介電層230上，再以濺鍍、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或其他薄膜沉積技術(shù)形成導(dǎo)體層250于第一氧化物半導(dǎo)體層240上。第一氧化物半導(dǎo)體層240可為單層或多層結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)可例如為氧化鋅(ZnO)、氧化鋅錫(ZnSnO)、氧化鉻錫(CdSnO)、氧化鎵錫(GaSnO)、氧化鈦錫(TiSnO)、氧化銦鎵鋅(InGaZnO)、氧化銦鋅(InZnO)、氧化銅招(CuAlO)、氧化鎖銅(SrCuO)、硫氧化