专利名称：薄膜电晶体结构及其制造方法
薄膜电晶体结构及其制造方法
技术领域：
本发明是关于一种薄膜电晶体结构及其制造方法，特别有关一种蚀刻阻
挡式(etch stop)的薄膜电晶体结构及其制造方法。背景技术：
氧化物薄膜电晶体是近年来新兴的一个研究主题，许多学术机构与公司 均已相继投入研发，主要是因为它具备有许多优异的特性，例如，因为金属 氧化物具备有特殊的载子传输特性，在非晶态即可达到高载子移动率 (mobility)。而且，因为是处於非晶态，均匀性会比一般多晶态的半导体来 得好。另外，因为它可以在较低温或甚至是室温沉积，故能够适用在各式的 基板，且不会有将玻璃基板熔化的疑虑。
寻找最适合的元件结构，是目前氧化物薄膜电晶体面临的主要课题之一。 为了较符合目前平面显示器的生产流程，下闸极结构(bottom gate)是目前 主要采用的结构。传统上平面显示器使用的下闸极结构又可细分为几类，例 如背通道蚀刻式(back channel etch)和蚀刻阻挡式(etch stop)等，主要都 是用在非晶矽(amorphoussilicon)薄膜电晶体。以下将分别介绍上述两类习 知的现有技术。
请叁阅图l，显示习知背通道蚀刻式的元件结构的侧视图。习知背通道蚀 刻式的元件结构包含一基板12、 一闸极25、 一源极31、 一汲极33、 一主动层 50及一绝缘层16。各元件形成於基板12上，主动层50上会形成供电子或电洞 移动之通道，主动层50与源极31及汲极33接触，且与闸极25间间隔有绝缘层 16。
然而，由于氧化物薄膜电晶体对于制程相当敏感，若使用背通道蚀刻式 的元件结构，主动层50上之通道会在源极31/汲极33蚀刻的时候受到破坏而难 以弥补，增加了制程上的复杂度与困难度。
请叁阅图2a，显示习知蚀刻阻挡式的元件结构的侧视图。蚀刻阻挡式的 元件结构与背通道蚀刻式的元件结构主要差异在於前者更包含一蚀刻阻挡层 55，设置於主动层50及源极31/汲极33之间，用以於进行源极31/汲极33蚀刻的时候提供主动层50上之通道的保护。因此，蚀刻阻挡式的元件结构会是氧化 物薄膜电晶体较佳的选择。
但是，在非晶矽薄膜电晶体所使用的蚀刻阻挡式的元件结构中，主动层 50上之通道的宽度通常都比蚀刻阻挡层55来得宽。请叁阅图2b，显示习知蚀 刻阻挡式的元件结构的上视图。如图2b所示，主动层50上之通道的宽度会大 於蚀刻阻挡层55的宽度(如图2b中两双箭头线段A、 B之比较)，亦即，代表 主动层50上之通道宽度的线段B会大於代表蚀刻阻挡层55宽度的线段A。但 是，氧化物半导体与非晶矽半导体的特性有所不同，当这样的结构应用在氧 化物薄膜电晶体时，没有被蚀刻阻挡层55覆盖的氧化物半导体部分，会在对 蚀刻阻挡层55进行乾蚀刻的时候，受到电浆轰击，而使其阻值降低，容易造 成薄膜电晶体源极31/汲极33导通，而丧失电晶体特性。
因此，有必要发展一种蚀刻阻挡式的元件结构，使其应用於氧化物薄膜 电晶体时，不会因为对蚀刻阻挡层进行乾蚀刻时的电浆轰击，而造成薄膜电 晶体元件失效。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种薄膜电晶体结构及其制造方法，以保护 供电子或电洞移动之通道，避免受到破坏而失效。
本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步 的了解。
根据本发明提供的薄膜电晶体结构，包含有 一源极； 一汲极； 一与源 极及汲极接触的主动层，其具有一供电子或电洞移动之通道； 一蚀刻阻挡层， 设置於主动层上； 一闸极；以及一绝缘层，介於闸极与主动层之间；其中蚀 刻阻挡层的宽度大於主动层之通道的宽度。
根据本发明提供的薄膜电晶体的制造方法，包含下列步骤形成一闸极； 形成一绝缘层於闸极上且包覆闸极；形成一主动层於绝缘层上；形成一蚀刻 阻挡层於主动层上；以及形成一源极及一汲极与主动层接触；其中主动层上 具有一供电子或电洞移动之通道，蚀刻阻挡层的宽度大於主动层之通道的宽 度。
其中，主动层之通道包含一氧化物，亦即，本发明提供的薄膜电晶体结 构为一种氧化物薄膜电晶体结构。
其中，主动层之通道介於源极及汲极之间。其中，闸极设置於绝缘层之下。
其中，源极及汲极形成於蚀刻阻挡层之上。
其中，源极及汲极是利用乾蚀刻形成。
相较於前述习知技术，本发明所提出的蚀刻阻挡式的薄膜电晶体结构及 其制造方法，将不会因为蚀刻阻挡层乾蚀刻时的电桨轰击，而造成薄膜电晶 体元件失效，对於氧化物薄膜电晶体结构之应用甚有帮助。本发明明确定义 主动层之通道的宽度和蚀刻阻挡层宽度大小关系，蚀刻阻挡层的宽度必须比 主动层之通道的宽度来得大，因而能够保护主动层之通道免于受到电浆轰击， 确保薄膜电晶体不会因为源极/汲极之间的主动层阻值降低，而丧失电晶体特 性。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所 附图式，作详细说明如下
图l显示习知背通道蚀刻式的元件结构的侧视图。
图2a显示习知蚀刻阻挡式的元件结构的侧视图。 图2b显示习知蚀刻阻挡式的元件结构的上视图。 图3a显示本发明的蚀刻阻挡式的薄膜电晶体结构的侧视图。 图3b显示本发明的蚀刻阻挡式的薄膜电晶体结构的上视图。 图4显示本发明的蚀刻阻挡式的氧化物薄膜电晶体结构与习知非晶矽薄 膜电晶体结构的转换曲线特性比较图。
图5显示本发明的薄膜电晶体的制造方法的流程图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的 特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、
「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此， 使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。 在以下实施例中，在不同的图中，相同部分是以相同标号表示。 请叁阅图3a，显示本发明的蚀刻阻挡式的薄膜电晶体结构的侧视图。本 发明的薄膜电晶体结构包含一基板12、 一闸极25、 一绝缘层16、 一主动层50、 一蚀刻阻挡层65、 一源极31及一汲极33。基板12用於承载各元件，各元件形 成於基板12的上方。闸极25、源极31及汲极33为电晶体的三个基本电极。本发明中，主动层50与源极31及汲极33接触，且与闸极25间间隔有绝缘层16， 主动层50上形成供电子或电洞移动之通道。该蚀刻阻挡层65设置於主动层50 及源极31/汲极33之间，用以於进行源极31/汲极33蚀刻的时候提供主动层50 上之通道的保护。此外，源极31及汲极33形成於蚀刻阻挡层55之上，主动层 50之通道介於源极31及汲极33之间。另外，绝缘层16介於闸极25与主动层50 之间，闸极25设置於绝缘层16之下。
请叁阅图3b，显示本发明的蚀刻阻挡式的薄膜电晶体结构的上视图。如 图3b所示，本发明中蚀刻阻挡层55的宽度会大於主动层50上之通道的宽度(如 图3b中两双箭头线段A、 B之比较)，亦即，代表蚀刻阻挡层55宽度的线段A 会大於代表主动层50上之通道宽度的线段B 。
本发明明确定义主动层50之通道的宽度和蚀刻阻挡层65之宽度的大小关 系，在通道宽度的方向，蚀刻阻挡层65的宽度比主动层50之通道的宽度来得 大，因而能够保护主动层50之通道免于受到电浆轰击，确保薄膜电晶体结构 不会因为源极31/汲极33之间的主动层50阻值降低，而丧失电晶体特性，对於 氧化物薄膜电晶体结构之应用甚有帮助。
请叁阅图4，显示本发明的蚀刻阻挡式的氧化物薄膜电晶体结构与习知非 晶矽薄膜电晶体结构的转换曲线特性比较图，其中曲线P是使用本发明所提出 的蚀刻阻挡式的氧化物薄膜电晶体结构，即蚀刻阻挡层65的宽度比主动层50 之通道的宽度来得大，它表现出一般正常的元件特性；而其中曲线Q是使用 习知的蚀刻阻挡式非晶矽薄膜电晶体结构，即主动层50之通道的宽度比蚀刻 阻挡层65的宽度来得大，它因为在没有被蚀刻阻挡层65覆盖的氧化物半导体 部分，会在对蚀刻阻挡层65进行乾蚀刻的时候，受到电浆轰击，而使其阻值 降低，容易造成薄膜电晶体源极31/汲极33导通，而丧失电晶体特性。由实验 结果可知，本发明所提出的蚀刻阻挡式的氧化物薄膜电晶体结构，确实能有 效保护主动层50，防止电晶体元件特性失效。
请叁阅图5，显示本发明的薄膜电晶体的制造方法的流程图。本发明的薄 膜电晶体的制造方法包含下列步骤
步骤S502:形成一闸极；
步骤S504:形成一绝缘层於闸极上且包覆闸极； 步骤S506:形成一主动层於绝缘层上； 步骤S508:形成一蚀刻阻挡层於主动层上；以及步骤S510:形成一源极及一汲极与主动层接触。
於上述步骤中，主动层上具有一供电子或电洞移动之通道，蚀刻阻挡层 的宽度大於主动层之通道的宽度。
其中於步骤S502中，闸极形成於一基板上。
其中於步骤S510中，源极及汲极形成於蚀刻阻挡层之上。
其中於步骤S510中，源极及汲极是利用乾蚀刻形成。
其中於步骤S506-S510中，主动层之通道介於源极及汲极之间。
其中，主动层之通道包含一氧化物，亦即，本发明提供的薄膜电晶体制
造方法为一种氧化物薄膜电晶体制造方法。
本发明所提出的蚀刻阻挡式的薄膜电晶体制造方法，将不会因为蚀刻阻
挡层乾蚀刻时的电浆轰击，而造成薄膜电晶体元件失效，对於氧化物薄膜电
晶体结构之制造甚有帮助。
综上所述，虽然本发明已用较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本
发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范
围内，当可作各种之更动与润饰，因此本发明之保护范围当视后附之申请专
利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种薄膜电晶体结构，至少包含有一源极；一汲极；一与该源极及该汲极接触的主动层，其具有一供电子或电洞移动之通道；以及一蚀刻阻挡层，设置於该主动层上；其特征在于该蚀刻阻挡层的宽度大於该主动层之通道的宽度。
2. 如权利要求l所述的薄膜电晶体结构，其特征在于该主动层之通道 包含一氧化物。
3. 如权利要求l所述的薄膜电晶体结构，其特征在于该主动层之通道 介於该源极及该汲极之间。
4. 如权利要求l所述的薄膜电晶体结构，其特征在于，更包含有 一闸极；以及一绝缘层，介於该闸极与该主动层之间。
5. 如权利要求4所述的薄膜电晶体结构，其特征在于该闸极设置於该 绝缘层之下。
6. 如权利要求l所述的薄膜电晶体结构，其特征在于该源极及该汲极 形成於该蚀刻阻挡层之上。
7. —种薄膜电晶体的制造方法，其特征在于，包含下列步骤 形成一闸极；形成一绝缘层於该闸极上且包覆该闸极； 形成一主动层於该绝缘层上； 形成一蚀刻阻挡层於该主动层上；以及 形成一源极及一汲极与该主动层接触；其中该主动层上具有一供电子或电洞移动之通道，该蚀刻阻挡层的宽度 大於该主动层之通道的宽度。
8. 如权利要求7所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于该主动层 之通道包含一氧化物。
9. 如权利要求7所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于该主动层之通道介於该源极及该汲极之间。
10. 如权利要求7所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于该源极 及该汲极形成於该蚀刻阻挡层之上。
11. 如权利要求7所述的薄膜电晶体的制造方法，其特征在于该源极及 该汲极是利用乾蚀刻形成。
全文摘要
一种薄膜电晶体结构，包含有一源极；一汲极；一与源极及汲极接触的主动层，其具有一供电子或电洞移动之通道；一蚀刻阻挡层，设置於主动层上；一闸极；以及一绝缘层，介於闸极与主动层之间；其中蚀刻阻挡层的宽度大於主动层之通道的宽度。该薄膜电晶体结构，将不会因为蚀刻阻挡层乾蚀刻时的电浆轰击，而造成薄膜电晶体元件失效，对于氧化物薄膜电晶体结构之应用甚有帮助。
文档编号H01L21/336GK101562198SQ200910142100
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者柯凯元, 谢信宏 申请人:友达光电股份有限公司