专利名称：薄膜晶体管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及公开了一种薄膜晶体管的制造方法，更具体地，本发明涉及一种能提高成品率和接触可靠性的一种薄膜晶体管及其制造方法，和一种液晶显示器件及其制造方法。
背景技术：
和常规材料相比，纳米结构的材料通常具有不同的物理和化学特性。纳米结构或纳米尺寸的材料是至少在一维尺度上有纳米级(10-9m)。由于它们的表面与质量之比较大，例如，这些纳米尺寸的材料可以用于表面化学反应为主要作用的光催化应用中，或者由表面缺陷决定其光学性能的光电器件里等。
碳化硅(SiC)纳米棒和纳米线是直径极小，一般为几个到几十个纳米，高宽比为10∶10,000的圆柱形材料。纳米棒和纳米线的主要成分是C和Si的化合物碳化硅。根据其制造方法的不同，纳米棒和纳米线通常用几个到几十个纳米的非晶SiC覆盖。由于SiC纳米棒和纳米线具有高强度、高的化学稳定性和良好的导电能力，它们可以用在高温和高电压环境中。例如，场发射尖端(FETs)必须在低真空和高温下维持稳定的场发射性能。从这一点来说，由于SiC纳米棒和纳米线在工作环境下具有结构稳定性，它将有可能被用作下一代场发射的材料。而且，SiC纳米棒和纳米线也可用作提高机械强度的增强剂。
图1为现有技术的纳米线薄膜晶体管的截面图。
参照图1，栅金属设置在基板10上。然后，根据光刻工序通过曝光、显影并且蚀刻栅金属形成栅极1。接着，在形成有栅极1的基板10上设置SiO2/Si绝缘层3。沉积并蚀刻源/漏金属层以形成源极5a和漏极5b。
形成源极5a和漏极5b后，通过将硅纳米线或碳纳米线分散在如乙醇和IPA的酒精溶液里，并将这些分散液沉积在基板10上的方法，可以在基板10上涂覆硅纳米线或碳纳米线。用这种方法可以制得在源极5a和漏极5b之间具有纳米线7的薄膜晶体管。
但是，现有技术制造纳米线晶体管的方法存在如下问题。
首先，当纳米线被分散在酒精溶液里并涂覆在基板10上，从而纳米线7设置在源极5a和漏极5b之间时，纳米线7有可能不能准确地设置在源极5a和漏极5b之间，因而降低成品率。
当纳米线7是碳纳米管(CNT)时，它很难均匀地合成纳米线并且肖特基电阻很大，导致器件性能降低。
另外，当纳米线7是硅纳米线时，它很难均匀地合成硅纳米线，并且成品率低。从而，很难将硅纳米线用在制造工艺中。
发明内容
因此，本发明涉及一种薄膜晶体管及其制造方法，其能基本上克服由于现有技术的局限和缺点带来的一个或多个问题。本发明还涉及一种液晶显示器件及其制造方法。通过利用纳米线薄膜晶体管作为开关元件可提高其显示器件的响应速度和性能。
本发明涉及一种薄膜晶体管包括栅极；设置在栅极下的多孔区，以及在多孔区两侧形成的源极和漏极。该多孔区含有半导体材料。
本发明还涉及一种薄膜晶体管的制造方法。提供基板，以及在基板上沉积第一金属层并对该第一金属层进行蚀刻形成金属阻挡层。接着在金属阻挡层上形成绝缘层，并且蚀刻金属阻挡层以形成多孔区和漏极。在形成有多孔区和漏极的基板上沉积第二金属层并对其蚀刻形成源极和栅极。利用源极和漏极作电沉积电极在该多孔区内形成多条纳米线。
此外，本发明还涉及一种液晶显示器件，其包括基板；在基板上彼此交叉以限定像素区域的的栅线和数据线；在栅线和数据线交叉区域内且具有纳米线沟道层的薄膜晶体管；以及在像素区域内形成的像素电极。
本发明还涉及一种液晶显示器件的制造方法。在基板上沉积第一金属层并对第一金属层进行蚀刻以形成金属阻挡层，并且在金属阻挡层上形成绝缘层。蚀刻金属阻挡层以形成多孔区和漏极；以及在形成有多孔区和漏极的金属阻挡层的基板上沉积第二金属层，并蚀刻第二金属层形成源极。在形成有源极的基板上形成绝缘层，并且在绝缘层上形成栅极。利用源极和栅极作为电沉积电极在多孔区内形成多条纳米线。在形成有纳米线的基板上形成钝化层，并形成接触孔以暴露出部分漏极。在形成有接触孔的基板上形成透明材料层，并对该透明材料层蚀刻形成像素电极。
应该理解，上面的概括性描述和下面的详细描述都是示意性和解释性的，意欲对本发明的权利要求提供进一步的解释。
图1所示为现有技术纳米线TFT的截面图；图2A到2D所示为根据本发明制造纳米线TFT的方法的示意性截面图；图3所示为根据现有本发明具有纳米线TFT的LCD的像素结构的示意性平面图；以及图4所示为沿图3中线I-I’提取的截面图。
具体实施例方式
现在具体描述本发明的多种优选实施方式，它们的实施例示于附图中。在整个附图中，尽可能用同一标号来表示相同或类似的部件。
图2A到2D示出了根据本发明制造纳米线TFT的方法的示意性截面图。
参照图2A，在透明绝缘基板50上形成金属层。然后，按照光刻工序通过曝光、显影和蚀刻金属层形成金属阻挡层51。该金属阻挡层51可以由如Al组成。
在绝缘基板50上形成金属阻挡层51后，接着在金属阻挡层51上形成绝缘层(SiO2)52。
参照图2B，通过两道蚀刻工序，形成多孔区53和漏极62。这时，在多孔区53里形成多个隧道54。
通过蚀刻部分金属阻挡层形成多孔区53，该多孔区53里的隧道54将在以后的工序中被纳米线填满。
现在描述在多孔区53里形成隧道54的方法。对金属阻挡层的一侧采用第一级蚀刻工序使在金属阻挡层里形成多个凹槽。
然后，在金属阻挡层另一侧采用第二级蚀刻工序。这时，与其它区域相比，第一级蚀刻工序形成的凹槽位置被快速蚀刻，从而形成隧道54。通过氧化工序在隧道54里形成Al2O3，其余的金属阻挡层成为漏极62。
在多孔区53里形成隧道54后，在隧道54里的漏极62上形成用于纳米线生长的金属催化剂60。金Au、铝Al、或者镍Ni可以作为金属催化剂60。
参照图2C，在隧道54里形成金属催化剂60后，接着在绝缘基板50上沉积金属层并蚀刻形成源极61，该源极61在多孔区53入口处正对着漏极62。然后，在绝缘层52上形成栅极63。
参照图2D，形成栅极63和源极61后，将绝缘基板50浸泡在用于电沉积工序的且含有金属离子如Zn2+的电解液中。采用源极61和漏极62作为电沉积电极，在形成于多孔区53内的隧道里生长出纳米线65(如ZnO纳米线)。
由于金属催化剂(图2C中60)的作用，纳米线65在隧道里快速生长。这时，纳米线65与在隧道两端的源极61和漏极62电路相连。利用具有小于4eV能隙的半导体材料通过施加预定电压可以作为半导体器件的特点，举例来说，具有能隙为约3.2eV的ZnO可以作为半导体器件。
其它可能的材料的实施例包括TiO2(能隙3eV)，WO3(能隙2.5eV)，和SnO2(能隙3.5eV)。该纳米线可以用与ZnO一样的示例性材料形成。也可以使用其它半导体材料。
在纳米线65形成后，可以用热处理方法使源极61和漏极62中的Al元素扩散。从而，在纳米线65与源极61和漏极62之间形成欧姆接触层66。
由于纳米线TFT通过电沉积工序形成，可以在源极61和漏极62之间准确地形成纳米线。
而且，由于欧姆接触层可以形成在已长好的纳米线和电极之间，可以避免纳米线和电极之间的接触不良。
图3示出了根据本发明具有纳米线TFT的LCD的像素结构示意性平面图。
参照图3，通过栅线101施加控制信号，通过数据线103施加数据信号。栅线101和数据线103交叉以限定单位像素区域。具有纳米线沟道层的TFT设置在栅线101和数据线103的交叉区域。
像素电极109设置在像素区域中。该像素电极109在平行数据线103的方向与TFT的漏极电路接触。
因为纳米线能够正确地连接到源极和漏极，该TFT可以具有比非晶硅或多晶硅晶体管更快的响应速度。
图4是沿图3中I-I’线提取的截面图。
参照图4，金属层设置在绝缘基板100上。然后，按照光刻工序通过曝光、显影和蚀刻形成金属阻挡层。接着，在金属阻挡层上形成绝缘层112。该金属层可以由如Al构成，以及绝缘层112可以由如基于SiO2的材料构成。
按照上述参考图2B描述的工序，同时形成多孔区114和漏极106b。
这时，在多孔区114上形成生长纳米线的多个隧道。
在形成多孔区114和漏极106b后，在绝缘基板110上沉积金属层，并且对该金属层进行蚀刻在多孔区114的一端形成源极106a和数据线103。
在形成源极106a和数据线103后，在绝缘基板100上形成绝缘中间层117，然后在形成多孔区的绝缘层112上沉积金属层并对其进行蚀刻形成栅极111和数据线。
如参照图2C和2D所述，在形成栅极111后，利用源极61和漏极62，绝缘基板100浸泡在含有金属离子如Zn2+的电解液里。用这种方法，可以在多孔区114内形成的隧道里形成纳米线115(例如ZnO纳米线)。
纳米线115在金属催化剂的作用下快速填满隧道。该纳米线与源极106a和漏极106b电连接。
在形成纳米线115线后，通过热处理使源极106a和漏极106b的Al元素扩散，从而在纳米线115和源极106a、漏极106b之间形成欧姆接触层116。
然后，在绝缘基板100上形成钝化层118并且形成接触孔120使漏极106b部分露出。
在绝缘基板100上形成接触孔120后，沉积透明材料层并蚀刻以形成像素电极109，它的一侧与漏极106b电连接。
通过用纳米线沟道层形成的TFT，将提高LCD的响应速度和成品率。
如上所述，通过用源极和漏极电沉积纳米线的方法可以减少或解决TFT的接触电阻问题。
另外，使用具有纳米线的TFT作为开关元件可以提高LCD的响应速度和性能。
很明显，本领域技术人员可对本发明做出修改和变型。因此，本发明意欲覆盖落入本发明权利要求及其等效物范围内的各种修改和变型。
权利要求
1.一种薄膜晶体管，包括设置在源极和漏极之间的多孔区，该多孔区包含半导体材料；以及位于多孔区上的栅极。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，还包括位于栅极和多孔区之间的绝缘层。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述多孔区还包括多个其中沉积有半导体材料的隧道，所述半导体材料含有纳米线。
4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述半导体材料选自ZnO、TiO2、WO3和SnO2。
5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，还包括位于源极和漏极与半导体材料相接触的区域内的欧姆接触层。
6.一种薄膜晶体管的制造方法，包括提供基板；在基板上设置第一金属层并蚀刻第一金属层以形成金属阻挡层；在金属阻挡层上形成绝缘层；蚀刻金属阻挡层形成多孔区和漏极；在形成有多孔区和漏极的基板上沉积第二金属层并蚀刻第二金属层以形成源极和栅极；以及通过用源极和漏极作为电沉积电极在多孔区内形成多条纳米线。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括在形成纳米线后，在源极和漏极与纳米线相接触的区域内形成欧姆接触层。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述欧姆接触层通过热处理形成。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多孔区通过两道蚀刻工序形成。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在多孔区里形成多个隧道。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在多孔区的隧道内形成Al2O3。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在多孔区隧道内形成金属催化剂。
13.根据权利要求书12所述的方法，其特征在于，所述金属催化剂是Au、Al、Ni中之一。
14.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述纳米线由选自ZnO、TiO2、WO3和SnO2中的材料形成。
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在多孔区的隧道内形成所述纳米线。
16.一种液晶显示器件，包括基板；在基板上彼此交叉以限定像素区域的栅线和数据线；在栅线和数据线交叉区域且具有纳米沟道层的薄膜晶体管；以及在像素区域内形成的像素电极。
17.根据权利要求16所述的液晶显示器件，其特征在于，所述纳米线由选自ZnO、TiO2、WO3和SnO2中的材料形成。
18.根据权利要求16所述的液晶显示器件，其特征在于，所述薄膜晶体管的纳米沟道层由电沉积形成。
19.根据权利要求16所述的液晶显示器件，其特征在于，所述纳米线沟道层位于在薄膜晶体管的源极和漏极之间的多孔区内。
20.根据权利要求16所述的液晶显示器件，其特征在于，所述像素电极与数据线平行设置。
21.根据权利要求16所述的液晶显示器件，其特征在于，所述像素电极与薄膜晶体管漏电极电接触。
22.根据权利要求16所述的液晶显示器件，其特征在于，还包括在纳米沟道层与薄膜晶体管的源极和漏极相接触的区域内的欧姆接触层。
23.一种液晶显示器件的制造方法，包括在基板上沉积第一金属层并蚀刻第一金属层以形成金属阻挡层；在金属阻挡层上形成绝缘层；蚀刻金属阻挡层以形成多孔区和漏极；在形成多孔区和漏极的基板上沉积第二金属层并蚀刻第二金属层以形成源极；在形成有源极的基板上形成绝缘层，并在绝缘层上形成栅极；通过使用源极和漏极作为电沉积电极在多孔区内形成多条纳米线；在形成有纳米线的基板上形成钝化层，并形成暴露出部分漏极的接触孔；以及在形成有接触孔的基板上形成透明材料层，并蚀刻透明材料层以形成像素电极。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括在形成纳米线后，在源极和漏极与纳米线相接触的区域内形成欧姆接触层。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，通过热处理形成欧姆接触层。
26.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，通过两道蚀刻工序形成多孔区。
27.根据权利要求书23所述的方法，其特征在于，在多孔区内形成多个隧道。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，在所述多孔区的隧道内形成Al2O3。
29.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，在所述多孔区的隧道内形成金属催化剂。
30.根据权利要求23所述方法，其特征在于，所述金属催化剂是Au、Al和Ni中之一。
31.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述纳米线由选自ZnO、TiO2、WO3和SnO2中的材料形成。
32.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，在多孔区的隧道内形成所述纳米线。
全文摘要
本发明公开了一种液晶显示器件，其包括基板、在基板上彼此交叉以限定像素区域的栅线和数据线、在栅线和数据线交叉区域内且具有纳米沟道层的薄膜晶体管，以及在像素区域中形成的像素电极。
文档编号G02F1/133GK1992349SQ20061008727
公开日2007年7月4日 申请日期2006年6月14日 优先权日2005年12月28日
发明者朴美暻, 蔡基成 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社