[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管(在下文中，称为TFT)，更具体地，涉及一种可适合作为用于半导体器件以及用于显示器件(如有机发光二极管(在下文中，称为OLED)和液晶显示器件(在下文中，称为LCD))的开关元件或驱动元件的薄膜晶体管，以其制造方法。

背景技术

诸如有机发光二极管(OLED)和液晶显示器(LCD)的显示器可具有薄膜晶体管(TFT)作为开光元件或驱动元件。

通常，将非晶硅TFT(a-Si TFT)用作显示器的驱动和开关元件。常规的a-SiTFT是可以用相对低的成本相对均匀地形成在面积大于大约2m×2m的基板上的元件，并且被广泛用作驱动和开关元件。在近年来向更大尺寸和更高图像质量显示器的发展趋势下，需要TFT性能更高。然而，迁移率大约为0.5cm²/Vs的常规a-Si TFT在应用方面会受到限制。在这方面，可能需要迁移率比常规a-Si TFT更高的更高性能的TFT，以及用来制造这种更高性能TFT的技术。当将多晶硅薄膜晶体管用作薄膜晶体管的沟道层时，其电子迁移率优异，然而它的制造工艺困难，并且制造成本高。

因此，需要具有非晶硅薄膜晶体管的优点和多晶硅薄膜晶体管的优点的新的TFT技术。

近年来，提出了利用半导体氧化物作为沟道的薄膜晶体管。氧化物TFT具有比a-Si TFT更高的迁移率，并且其制造工艺比多晶Si TFT简单，且制造成本低。因此，氧化物TFT对于液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)是高度有用的。

在这方面，下面将参考图1和图2来描述常规薄膜晶体管的结构。

图1是现有技术的薄膜晶体管结构的平面图。

图2是现有技术的薄膜晶体管结构沿着图1中的线II-II的截面图。

如图1和图2所示，常规的底栅型薄膜晶体管包括：栅极13，在基板11上构图为具有给定的宽度和长度；栅绝缘膜15，形成在包含栅极13的基板11的整个表面上方；由半导体氧化物制成的有源图案17a，在栅绝缘膜15上于栅极13上方构图成给定的形状；蚀刻停止膜图案19a，形成在有源图案17a上以部分覆盖栅极13的顶部；源极21a，形成在蚀刻停止膜图案19a、有源层17a和栅绝缘膜15上以覆盖栅极13的顶部的一侧；和漏极21b，形成在蚀刻停止膜图案19a、有源层17a和栅绝缘膜15上以覆盖栅极13的顶部的另一侧。

漏极21b与源极分开预定的距离。在液晶显示器中，虽然没有示出，然而栅极13从具有一个方向的栅线(未示出)突出，并且源极21a从数据线(未示出)突出。

在下面参考图3A至3E，描述制造现有技术的薄膜晶体管的方法。

图3A至3E是现有技术的薄膜晶体管结构的制造工艺的截面图。

参考图3A，在基板11上沉积导电金属材料以形成第一金属材料层(未示出)，然后通过第一掩模工艺，选择性地图案化第一金属材料层以形成栅极13。

接下来，参考图3B，在上面形成有栅极13的基板10上沉积无机绝缘材料，然后在栅绝缘膜15上沉积半导体氧化物以形成有源层17。

接下来，参考图3C，通过第二掩模工艺，选择性地图案化有源层17以形成有源图案17a，并在包含有源图案17a的基板的整个表面上方沉积绝缘材料以形成蚀刻停止膜19。

接下来，参考图3D，通过第三掩模工艺，选择性地图案化蚀刻停止膜19，以由此形成部分覆盖栅极13的顶部的蚀刻停止膜图案19a。

随后，在包含蚀刻停止膜图案19a的基板的整个表面上方沉积导电金属材料，以形成第二金属材料层21。

接下来，参考图3E，通过第四掩模工艺，选择性地图案化第二金属材料层21，以形成彼此分开的源极21a和漏极21b，由此完成现有技术的氧化物TFT的制造。源极21a形成在蚀刻停止膜图案19a、有源层17a和栅绝缘膜15上，以覆盖栅极13的顶部的一侧，并且漏极21b形成在蚀刻停止膜图案19a、有源层17a和栅绝缘膜15上以覆盖栅极13的顶部的另一侧。

图4示意性示出了现有技术的薄膜晶体管结构的漏电流与栅电压的关系曲线。

曲线A和B是漏电流与栅电压的关系曲线，其中曲线A示出了源极流到漏极的电流的变化，而曲线B示出了漏极流到源极的电流的变化。