[发明专利]晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体管及其制造方法，特别是涉及一种具有氧化物半导体沟道层的晶体管及其制造方法。

背景技术

近年来，相较于传统的非晶硅(amorphous silicon,a-Si)薄膜晶体管，由于氧化物半导体(oxide semiconductor)薄膜晶体管具有较高的载流子移动率(carrier mobility)、较为稳定的临界电压(threshold voltage,Vth)以及适合大面积制造，因此已逐渐被广泛的应用于显示面板中。

一般常见的氧化物半导体薄膜晶体管有共平面(Coplanar)、蚀刻阻挡层(Island Stop/Etch Stop Layer,IS/ESL)和背沟道蚀刻(Back Channel Etch,BCE)三种型态，其中背沟道蚀刻与蚀刻阻挡层型态的氧化物半导体薄膜晶体管在元件特性及制作工艺良率上较具有优势。再者，背沟道蚀刻结构相较于蚀刻阻挡层结构可进一步减省一道光掩模制作工艺，因此更具优势。

然而，在背沟道蚀刻型态的氧化物半导体薄膜晶体管的制作工艺中，用以图案化沟道层的光致抗蚀剂会直接接触到沟道层，且光致抗蚀剂含有会影响晶体管的次临限斜率(Subthreshold Swing，S.S.)的有机物溶剂，故导致晶体管的电器特性以及稳定性不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶体管及其制造方法，能够避免沟道层受到损伤。

为达上述目的，本发明提供一种晶体管的制造方法，其包括下列步骤。首先，在基板上形成栅极，并在基板以及栅极上形成栅绝缘层以覆盖基板以及栅极。接着，在栅绝缘层上形成图案化沟道层以及掩模层，其中图案化沟道层与掩模层位于栅极上方，且掩模层位于图案化沟道层上。之后，通过湿式蚀刻剂在栅绝缘层上形成一源极与一漏极，并且通过湿式蚀刻剂移除未被源极与漏极覆盖的掩模层的部分直到图案化沟道层被暴露为止，以形成多个图案化掩模层。

在本发明的一实施例中，上述的图案化掩模层的材质与源极及漏极的至少部分材质相同。

在本发明的一实施例中，上述图案化掩模层的材质包括金属或不含锡的氧化物半导体，而图案化沟道层的材质包括含锡的氧化物半导体或多晶型的氧化铟镓(poly-Indium-Gallium Oxide,poly-IGO)。

在本发明的一实施例中，上述图案化沟道层的片电阻值(sheet resistance)介于10⁷欧姆/单位面积至10¹⁰欧姆/单位面积之间。

在本发明的一实施例中，上述图案化掩模层、源极以及漏极的形成是通过相同的蚀刻剂(etchant)来达成。

在本发明的一实施例中，上述湿式蚀刻剂包括硫酸、磷酸、硝酸与醋酸至少二者的混合液。

在本发明的一实施例中，上述湿式蚀刻剂包括硫酸、磷酸、硝酸或醋酸。

在本发明的一实施例中，上述在栅绝缘层上形成图案化沟道层以及掩模层的方法包括：在绝缘层上依序形成一沟道材料层以及一掩模材料层；在掩模材料层上形成一第一图案化光致抗蚀剂层，并以该第一图案化光致抗蚀剂层为掩模，移除部分未被第一图案化光致抗蚀剂层覆盖的沟道材料层以及掩模材料层，以形成图案化沟道层以及掩模层；以及移除第一图案化光致抗蚀剂层。

在本发明的一实施例中，上述于形成源极、漏极与图案化掩模层的方法包括：在图案化沟道层以及掩模层上形成一金属材料层；在金属材料层上形成一第二图案化光致抗蚀剂层，并以第二图案化光致抗蚀剂层为掩模，通过湿式蚀刻剂，移除未被第二图案化光致抗蚀剂层覆盖的金属材料层，以形成源极与漏极；以及通过湿式蚀刻剂，移除位于源极与漏极之间未被第二图案化光致抗蚀剂层覆盖的掩模层，以形成图案化掩模层。

在本发明的一实施例中，上述湿式蚀刻剂对于源极与漏极的蚀刻速率为V_SD，湿式蚀刻剂对于图案化沟道层的蚀刻速率为V_CH，而湿式蚀刻剂对于掩模层的蚀刻速率为V_HM，且V_SD、V_CH与V_HM满足下列关系式：

10≤V_HM/V_CH≤100；以及

0.1≤V_SD/V_HM≤10。