[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体元件及其制造方法，尤其涉及一种薄膜晶体管及其制造方法。

背景技术

显示面板多采用非晶硅(a-Si)薄膜晶体管或低温多晶硅(LTPS)薄膜晶体管作为像素结构的开关元件。然而，相较于非晶硅薄膜晶体管，氧化物半导体薄膜晶体管具有高载流子迁移率(mobility)；相较于低温多晶硅薄膜晶体管，氧化物半导体薄膜晶体管具有较佳的阈值电压(threshold voltage)均匀性。因此，氧化物半导体薄膜晶体管已被应用于高水平的显示面板。

为减少制造氧化物半导体薄膜晶体管所需的掩模数量，有人利用半色调掩模(half tone mask)技术制造氧化物半导体薄膜晶体管。现有的氧化物半导体薄膜晶体管的制造方法如下。首先，在基板上形成栅极。然后，在基板上形成栅绝缘层，以覆盖栅极。接着，在栅绝缘层上形成氧化物半导体层。然后，在氧化物半导体层上形成蚀刻阻挡层。接着，利用半色调掩模在蚀刻阻挡层上形成具有薄部与厚部的光刻胶结构。接着，以光刻胶结构为掩模，图案化蚀刻阻挡层以及氧化物半导体层，以形成第一蚀刻阻挡图案与氧化物半导体图案。接着，进行灰化工序，以移除光刻胶结构的薄部并保留部分的厚部，以暴露部分的第一蚀刻阻挡图案。然后，以残留的光刻胶结构的厚部为掩模，图案化第一蚀刻阻挡图案，以形成第二蚀刻阻挡图案，第二蚀刻阻挡图案暴露氧化物半导体图案的两侧。接着，移除残留的光刻胶结构的厚部，以暴露第二蚀刻阻挡图案。然后，在第二蚀刻阻挡图案上形成源极与漏极，以完成氧化物半导体薄膜晶体管。然而，在图案化第一蚀刻阻挡图案以形成第二蚀刻阻挡图案时，未被氧化物半导体图案覆盖的部分栅绝缘层会被移除，而影响薄膜晶体管的良率。

发明内容

本发明提供一种薄膜晶体管的制造方法，能提高薄膜晶体管的产出。

本发明提供一种薄膜晶体管，避免栅绝缘层会被移除，具高良率。

本发明的薄膜晶体管的制造方法，包括下列步骤：在基板上形成栅极；在基板与栅极上依序形成第一绝缘层、第二绝缘层、氧化物半导体层、第一蚀刻阻挡层、第二蚀刻阻挡层以及光刻胶结构，光刻胶结构具有厚部及薄部，其中第一蚀刻阻挡层与第二绝缘层相对于第二蚀刻阻挡层具有刻蚀选择性，且第一绝缘层相对于第一蚀刻阻挡层与第二绝缘层具有刻蚀选择性；以光刻胶结构为掩模，图案化第二蚀刻阻挡层以及第一蚀刻阻挡层，以形成准第二蚀刻阻挡图案以及准第一蚀刻阻挡图案；图案化氧化物半导体层，以形成氧化物半导体图案；进行灰化工序，以移除光刻胶结构的薄部并保留部分的厚部；以部分的厚部为掩模，图案化准第二蚀刻阻挡图案，以形成第二蚀刻阻挡图案，第二蚀刻阻挡图案暴露部分的准第一蚀刻阻挡图案以及未被氧化物半导体图案覆盖的部分的第二绝缘层；以部分的厚部为掩模，图案化准第一蚀刻阻挡图案，以形成第一蚀刻阻挡图案，并移除未被氧化物半导体图案覆盖的部分的第二绝缘层，以形成绝缘图案；以及在第一蚀刻阻挡图案及第二蚀刻阻挡图案上形成源极与漏极，源极与漏极分别与氧化物半导体图案的两侧电性连接。

本发明的薄膜晶体管配置在基板上。薄膜晶体管包括配置在基板上的栅极、覆盖栅极及基板的第一绝缘层、配置在第一绝缘层上且与在栅极上方的绝缘图案、配置在绝缘图案上的氧化物半导体图案、配置在氧化物半导体图案上且暴露氧化物半导体图案的两侧的第一蚀刻阻挡图案、配置在第一蚀刻阻挡图案上且暴露氧化物半导体图案的两侧的第二蚀刻阻挡图案、配置在第一蚀刻阻挡图案及第二蚀刻阻挡图案上且分别与氧化物半导体图案的两侧电性连接的源极与漏极。尤其是，第一蚀刻阻挡图案与绝缘图案相对于第二蚀刻阻挡图案具有刻蚀选择性，且第一绝缘层相对于绝缘图案与第一蚀刻阻挡图案具有刻蚀选择性。

在本发明的一实施例中，上述的第一绝缘层的材质与第二蚀刻阻挡层的材质相同，第二绝缘层的材质与第一蚀刻阻挡层的材质相同，而第一绝缘层的材质与第二绝缘层的材质相异。

在本发明的一实施例中，上述的第一绝缘层的材质与第二蚀刻阻挡层的材质为氮化硅，而第二绝缘层的材质与第一蚀刻阻挡层的材质为氧化硅。

在本发明的一实施例中，上述的第一绝缘层的材质与第二蚀刻阻挡层的材质为氮化硅，第二绝缘层的材质与第一蚀刻阻挡层的材质为氧化硅，图案化准第二蚀刻阻挡图案以形成第二蚀刻阻挡图案的步骤为：利用干法刻蚀工序图案化准第二蚀刻阻挡图案以形成第二蚀刻阻挡图案，其中干法刻蚀工序所使用的蚀刻气体包括氯气与氧气。