薄膜晶体管及其制造方法

专利名称：薄膜晶体管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种薄膜晶体管，尤其涉及一种具有多晶硅作为有源层 (active layer)的薄膜晶体管以及一种制造该薄膜晶体管的方法。
背景技术：
近来，随着对信息显示的关注逐渐增大和对便携式介质的要求逐渐增 多，具有厚度薄、重量轻和低功耗等优点的平板显示器(FPD)得到了发展 并已经取代了阴极射线管(CRT)。在这些FPD设备中，具有重量轻、外形薄 和低功耗的有源矩阵液晶显示(AM-LCD)设备因其在显示质量方面的优势 而广泛地用于笔记本和个人计算机监视器。AM-LCD设备包括多个像素区域 和薄膜晶体管，每个晶体管都用作转换元件，其控制施加于每个像素区域的 液晶层的电压以改变所对应的像素区域的透射率。
液晶显示(LCD)设备包括显示图像的液晶板和向该液晶板提供信号的 驱动单元。液晶板包括彼此面对并且彼此隔开的两个衬底，以及在这两个衬 底之间的液晶层。这两个衬底可以分别称作阵列衬底和滤色器衬底。阵列衬 底包括彼此平行隔开的多条栅极线、与多条栅极线相交以限定多个像素区域 的多条数据线、多个薄膜晶体管(TFT)，以及分别连接到多个TFT的多个像 素电极，每个薄膜晶体管都连接到每条栅极线和每条数据线。
用作LCD设备的转换元件的TFT根据有源层的相态可以分成非晶硅型和 多晶硅型。由于利用多晶硅作为有源层的TFT的载流子迁移率比利用非晶硅 作为有源层的TFT高几十倍到一百倍，因此可以在阵列衬底上形成包括多晶 硅TFT的驱动电路。因而，可以将多晶硅TFT用作具有高分辨率的下一代显
5示板的转换元件和驱动元件。
另外，可以将多晶硅TFT作为转换元件而应用于有机电致发光显示 (OELD)设备，其可以称作有机发光二极管(OLED)器件。OELD器件包 括第一、第二电极以及位于第一、第二电极之间的发射层。电极和空穴分别 从第一、第二电极注入到发射层中，当电子和空穴组合所产生的激发子从受 激态转变为基态时发射层发射出光。由于OELD器件是自发射型且不需要额 外的光源，因此OELD器件的体积减小且重量减轻。
在下文中，参照附图描述根据相关技术来制造包括多晶硅薄膜晶体管的 阵列衬底的方法。
图1A到1D是示意性说明根据相关技术来制造多晶硅薄膜晶体管的方法 的横截面视图。
在图1A中，在衬底10上定义半导体区BA、转换区SA和像素区域PA。在 半导体区BA中形成半导体层，在转换区SA中形成薄膜晶体管。可以通过使 栅极线和数据线相交来限定像素区域PA。半导体区BA包括源极区S、漏极区 D和沟道区C。
在定义了区BA、 SA和PA的衬底10上形成缓冲层20。缓冲层20由包括二 氧化硅(Si02)和氮化硅(SiNx)的无机绝缘材料组中选出的一种来形成。
接着，通过用等离子体化学汽相淀积(PCVD)法通过在缓冲层20上淀 积非晶硅(a-Si:H)来形成非晶硅层(未示出)。使该非晶硅层结晶，然后形 成图案，从而在转换区SA中形成有源层40。此时，在用PCVD法淀积非晶硅 并使该非晶硅层结晶时，缓冲层20防止该非晶硅层被衬底10中包含的杂质污 染。
可以通过受激准分子激光退火(ELA)法、固相结晶(SPC)法、顺序 横向凝固(SLS)法、金属诱发结晶(MC)法、金属诱发横向结晶(MILC) 法和交替磁横向结晶(AMLC)法中的一种来使该非晶硅层结晶。
图1B中，在图1A的有源层40上形成栅极绝缘层45。栅极绝缘层45由包 括二氧化硅(Si02)和氮化硅(SiNx)的无机绝缘材料组中选出的一种来形 成。
接着，通过在栅极绝缘层45上形成栅极金属层(未示出)然后对其进行 构图来形成栅极线(未示出)和栅极电极25。向栅极线提供沿某一方向的扫描信号。栅极电极25从栅极线延伸出来并与沟道区C重叠。栅极线和栅极电
极25由导电金属材料组中选出的一种来形成，所述导电金属材料组包括铜 (Cu)、钼(Mo)、铝(Al)和诸如钕化铝(AlNd)的铝合金。
栅极电极25用作离子停止物(ion stopper),执行将n型或p型离子高度掺 杂到图1A的有源层40中的步骤，由此形成包括沟道部分42a、第一掺杂部分 42b和第二掺杂部分42c的半导体层42。沟道部分42a置于栅极电极25之下且 不包含杂质。第一掺杂部分42b和第二掺杂部分42c分别对应于源极区S和漏 极区D并且包括n型或p型离子。
接着，在包括栅极线和栅极电极25的衬底10的基本上整个表面上形成钝 化层55。钝化层55由包括二氧化硅(Si02)和氮化硅(SiNx)的无机绝缘材 料组或包括光丙烯(photo acryl)和苯并环丁烯(benzocyclobutene) (BCB) 的有机绝缘材料组中选出的一种来形成。
在图1C中，为了露出第一掺杂部分42b和第二掺杂部分42c，对对应于源 极区S和漏极区D的钝化层55和栅极绝缘层45顺序地进行构图，因此形成源极 孔SH和漏极孔DH。源极孔SH露出位于源极区S中的第一掺杂部分42b，漏极 孔DH露出位于漏极区D中的第二掺杂部分42c。
图1D中，在包括源极孔SH和漏极孔DH的钝化层55上形成数据线(未示 出)、源极电极32和漏极电极34。数据线与栅极线垂直相交以限定像素区域 PA。源极电极32从数据线延伸出来并通过源极孔SH而接触第一掺杂部分 42b。漏极电极34与源极电极32分隔开并通过漏极孔DH而接触第二掺杂部分 42co
在包括源极电极32和漏极电极34的衬底10上形成层间(interlayer)绝缘 层65。层间绝缘层65包括漏极接触孔DCH，该漏极接触孔DCH露出漏极电极 34。层间绝缘层65由包括二氧化硅(Si02)和氮化硅(SiNx)的无机绝缘材 料组或包括光丙烯和苯并环丁烯(BCB)的有机绝缘材料组中选出的一种来 形成。
在像素区域PA中的层间绝缘层65上形成像素电极70，并使其通过漏极接 触孔DCH连接到漏极电极34。
这样就能够制造相关技术的多晶硅薄膜晶体管。
在上述方法中，利用等离子体干蚀刻(plasma dry-etching)装置通过干蚀刻法来形成源极孔SH和漏极孔DH，该源极孔SH和漏极孔DH分别露出与
源极区S和漏极区D相对应的第一掺杂部分42b和第二掺杂部分42c。下文参照
附图对此作出更详细地说明。
图2是示意性说明根据相关技术的等离子体干蚀刻装置的横截面视图。 在图2中，相关技术的等离子体干蚀刻装置71包括腔室72、感受器80和 上电极卯。腔室72保持在真空条件下。在腔室72下部的一侧形成反应气体供 应单元84，且该反应气体供应单元与感受器80分隔开。在腔室72下部的另一 侧形成排出单元88，且该排出单元与反应气体供应单元84分隔开。感受器80 置于腔室72中并起到下电极的作用。衬底10置于感受器80的上表面上。上电 极90与腔室72中的感受器80分隔开且面向该感受器。陶瓷板92附在上电极卯 的下表面上。
将感受器80和上电极90之间的空间规定为处于等离子体状态下的反应 区域A。尽管图中未示出，但是反应气体由反应气体供应单元84均匀地注入 到反应区域A中，在反应之后留下的剩余气体通过排出单元88而排出到腔室 72的外面。
由于离子对衬底10的表面的影响，干蚀刻法通常采用物理反应，也可以 采用在等离子体或物理和化学反应中生成的反应物质之间的化学反应。通过 向要被蚀刻的材料的表面提供在等离子体中生成的反应基然后由于在该表 面处反应基和原子之间发生的化学反应而形成挥发性气体来进行化学干蚀 刻法。由于化学干蚀刻法是一种各向同性蚀刻法并且反应器处于真空条件 下，因此挥发性气体很容易在该表面移动，这是很有利的。
图3A和3B是图解说明根据相关技术形成源极孔和漏极孔的步骤的横截 面视图，参照图2更详细地解释形成源极孔和漏极孔的该步骤。
在图2和图3A中，在衬底10上顺序地形成缓冲层20、半导体层42、栅极 绝缘层45、栅极电极25和钝化层55，并通过去掉钝化层55和栅极绝缘层25来 形成源极孔SH和漏极孔DH，该源极孔SH和漏极孔DH露出第一掺杂部分42b 和第二掺杂部分42c。可以通过干蚀刻法或湿蚀刻法来形成源极孔SH和漏极 孔DH。由于通过湿蚀刻法在形成精密且细微的图案方面存在限制，可以主 要通过干蚀刻法来形成源极孔SH和漏极孔DH。
本文中，将光致刻蚀剂涂敷于钝化层55上来形成光致刻蚀剂层(未示
8出)，通过掩模(未示出)将该光致刻蚀剂层暴露于光下，所述掩模置于衬 底10之上并包括透光部分和阻光部分。然后，将该光致刻蚀剂层显影并选择
性地进行构图以对应于源极区S和漏极区D，并且形成光致刻蚀剂图案62。通 过图2的干蚀刻装置对光致刻蚀剂图案62所暴露的钝化层55进行干蚀刻。
利用干蚀刻法通过顺序地对钝化层55和位于其下的栅极绝缘层45进行 构图而形成源极孔SH和漏极孔DH的步骤分成利用第一反应气体的第一蚀刻 步骤和利用第二反应气体的第二蚀刻步骤。
第一反应气体可以包括六氟化硫(SF6)和氩(Ar)。第一反应气体与钝 化层55、栅极绝缘层45和半导体层42进行充分地化学反应，g卩，与氮化硅 (SiNx)、 二氧化硅(Si02)和硅(Si)进行充分地化学反应。
第二反应气体可以包括碳氟化合物(CXFY)、氩(Ar)和氢(H2)，更特 别的是，可以包括六氟丁二烯(C4F6)。第二反应气体与钝化层55和栅极绝 缘层45进行充分地化学反应，即与氮化硅(SiNx)和二氧化硅(Si02)进行 充分地化学反应，但几乎不与半导体层42的硅(Si)起化学反应。
例如，当钝化层55的厚度t,是4300A并且栅极绝缘层45的厚度t2是300 A 时，第一反应气体对与源极区S和漏极区D相对应的钝化层55完全进行构图。 接着，在图3B中，第二反应气体对位于钝化层55之下的厚度t2为300A的栅极 绝缘层45选择性地进行构图，并且露出对应于源极区S和漏极区D的半导体层 42。此时，第一反应气体可以部分地蚀刻栅极绝缘层45。在干蚀刻之后，可 以利用蚀刻剂通过汽提过程(strippingprocess)去掉残余的光致刻蚀剂图案 52。
由第一反应气体和第二反应气体两次进行构图可以防止损坏半导体层。 更特别的是，如果仅仅由第一反应气体来对钝化层55和栅极绝缘层45进行构 图，那么由于第一反应气体的性质，可能会将栅极绝缘层45之下的半导体层 42—起去掉。由于通过第一反应气体去掉半导体层42会引起半导体层42的可 靠性降低，因此由第一反应气体对钝化层55进行构图并且由与半导体层42不 起化学反应的第二反应气体对栅极绝缘层45进行构图，从而防止半导体层42
损坏o
但是，通过第一反应气体和第二反应气体来形成源极孔SH和漏极孔DH 的步骤增加了制造时间、增大了成本，并且降低了产品的产量。
9另外，用于选择性露出半导体层42的第二反应气体与腔室72内的聚合物
材料积极地发生化学反应，并且生成副产品BP。该副产品BP可能粘在腔室 72的内壁74上。当第二反应气体对栅极绝缘层45进行干蚀刻时，粘在腔室72 的内壁74上的副产品BP或粒子可能会因高频电压而落到衬底10上，并阻塞源 极孔SH和漏极孔DH。也就是说，可能会引起因副产品或粒子而没有露出半 导体层42的接触问题。因此，需要周期性地清理和更换腔室72的内壁74。 清理和更换工作非常昂贵并且使操作效率更差。因此，产品产量迅速下降。
图4是说明副产品或粒子随衬底的数量而增多的图表。 图4中显示出了粒子随着为形成源极孔和漏极孔而提供的衬底的数量而 发生变化。
第一步骤是最初进行灰化的步骤，第二步骤是利用第一反应气体进行干 蚀刻的步骤，第三步骤是利用第二反应气体进行干蚀刻的步骤。
此时，在第一和第二步骤中，副产品或粒子随着衬底数量增多而发生轻 微的变化，在第三步骤中，副产品或粒子迅速增多
根据该实验数据，应当注意，当形成源极孔和漏极孔时，利用第二反应 气体进行干蚀刻使腔室的内壁受到了污染。

发明内容
因此，本发明涉及一种薄膜晶体管和一种制造该薄膜晶体管的方法，其 基本上消除了由于相关技术的限制和缺点而引起的一个或多个问题。
本发明的优点在于提供一种薄膜晶体管和一种制造该薄膜晶体管的方 法，其通过防止在腔室的内壁面处的副产品或粒子引起的接触问题来提高产
品产量o
本发明的额外的特点和优点将在随后的描述中得以阐述，并且在某种程 度上从该描述中显而易见，或者可以通过实施本发明而获悉。本发明的这些 和其他优点将通过在文字描述及其权利要求以及附图中特别指出的结构而 实现和获得。
为了实现这些和其他优点，并且依照如本文中具体体现和概括描述的本
发明的目的， 一种薄膜晶体管包括衬底；位于该衬底上的缓冲层；位于该缓冲层上且包括沟道部分以及分别在该沟道部分两侧的第一掺杂部分和第二 掺杂部分的半导体层，其中第一和第二掺杂部分包括具有第一宽度的开口； 位于该半导体层上的栅极绝缘层；在该沟道部分之上且位于该栅极绝缘层上 的栅极电极；位于该栅极电极和栅极绝缘层上并包括源极孔、漏极孔的钝化 层，其中该源极孔和漏极孔分别露出第一掺杂部分和第二掺杂部分，且具有 比第一宽度更宽的第二宽度；位于该钝化层上的源极电极和漏极电极，该源 极电极通过该源极孔而连接到第一掺杂部分，该漏极电极通过该漏极孔而连 接到第二掺杂部分。
在另一方面， 一种制作薄膜晶体管的方法包括以下步骤在衬底上形成 缓冲层；在该缓冲层上形成非晶硅层；使该非晶硅层结晶以形成多晶硅层； 对该多晶硅层进行构图以形成有源层；在该有源层上形成栅极绝缘层；在该 有源层之上的栅极绝缘层上形成栅极电极；将该有源层掺杂杂质以形成半导 体层，该半导体层包括对应于栅极电极的沟道部分以及分别置于该沟道部分 两侧的第一掺杂部分和第二掺杂部分；在该半导体层上形成钝化层；通过对 该钝化层、该栅极绝缘层以及第一掺杂部分和第二掺杂部分进行构图而形成 源极孔和漏极孔以及第一掺杂部分的开口和第二掺杂部分的开口，其中第一 掺杂部分的开口和第二掺杂部分的开口具有第一宽度，该源极孔和漏极孔分 别露出第一掺杂部分和第二惨杂部分，且具有比第一宽度更宽的第二宽度； 以及在该钝化层上形成源极电极和漏极电极，该源极电极通过该源极孔而连 接到第一掺杂部分，该漏极电极通过该漏极孔而连接到第二掺杂部分。
在另一方面， 一种制作用于液晶显示设备的阵列衬底的方法包括以下步 骤在衬底上形成缓冲层；在该缓冲层上形成非晶硅层；使该非晶硅层结晶 以形成多晶硅层；对该多晶硅层进行构图以形成有源层；在该有源层上形成 栅极绝缘层；在该栅极绝缘层上形成栅极线和栅极电极，该栅极电极连接到 栅极线并置于该有源层之上；将该有源层掺杂杂质以形成半导体层，该半导 体层包括对应于栅极电极的沟道部分以及分别置于该沟道部分两侧的第一 掺杂部分和第二掺杂部分；在该半导体层上形成钝化层；通过对该钝化层、 该栅极绝缘层以及第一掺杂部分和第二掺杂部分进行构图而形成源极孔和 漏极孔以及第一掺杂部分的开口和第二掺杂部分的开口，其中第一掺杂部分 的开口和第二掺杂部分的开口具有第一宽度，该源极孔和漏极孔分别露出第
11--掺杂部分和第二掺杂部分，且具有比第一宽度更宽的第二宽度；在该钝化 层上形成数据线、源极电极和漏极电极，该数据线与该栅极线相交以限定像 素区域，该源极电极从该数据线延伸出来并且通过该源极孔而连接到第一掺 杂部分，该漏极电极与该源极电极分隔开并通过该漏极孔而连接到第二掺杂 部分；在该数据线、该源极电极和该漏极电极上形成层间绝缘层，该层间绝 缘层包括漏极接触孔，该漏极接触孔露出该漏极电极；以及在该层间绝缘层 上形成像素电极，该像素电极通过该漏极接触孔而连接到该漏极电极。
应当理解，本发明在前面的概述和在后面的详述都是示范性的和解释性
的，且用来提供如所要求的本发明的进一步解释。


所包括的附图提供对本发明的进一步的理解，附图合并到说明书中并构 成说明书的一部分，用于图解说明本发明的多个实施例，并且连同文字描述 一起用来解释本发明的原理。
在附图中
图1A至1D是示意性说明根据相关技术来制造多晶硅薄膜晶体管的方法 的横截面视图2是示意性说明根据相关技术的等离子体干蚀刻装置的横截面视图； 图3A和3B是说明根据相关技术形成源极孔和漏极孔的步骤的横截面视
图4是说明副产品或粒子随衬底的数量而增多的图表。
图5是说明根据本发明实施例的薄膜晶体管的横截面视图6A至6I是说明根据本发明实施例制造薄膜晶体管的方法的横截面视
图7是说明将图6I的区域B放大的横截面的照片。
具体实施例方式
现在详细地参考本发明的实施例，附图中图解说明了本发明的例子。 在本发明中，顶栅型(top-gate type)多晶硅薄膜晶体管具有侧接触结构， 因此提高了工艺效率。此外，将粘在腔室内壁的副产品或粒子的出现减为最少，并防止了在半导体层与源极电极、漏极电极之间的接触问题。
图5是说明根据本发明实施例的薄膜晶体管的横截面视图。该薄膜晶体 管可以包括多晶硅作为有源层。
在图5中，在包括半导体区BA、转换区SA和像素区域PA的衬底110上形 成缓冲层120。半导体区BA包括源极区S、漏极区D和沟道区C。在半导体区 BA中的缓冲层120上形成半导体层142。半导体层142包括沟道部分142a以及 第一掺杂部分142b和第二掺杂部分142c，沟道部分142a没有杂质并且对应于 沟道区C，第一掺杂部分142b和第二掺杂部分142c具有负型和正型杂质中的 一种并且分别对应于源极区S和漏极区D。第一掺杂部分142b和第二掺杂部分 142c置于沟道部分142a的两侧。第一掺杂部分142b和第二掺杂部分142c都包 括具有第一宽度W1的开口。在半导体层142上形成栅极绝缘层145，且该栅 极绝缘层145覆盖该半导体层142。在半导体层142的沟道部分142a之上的栅 极绝缘层145上形成栅极电极125。在栅极电极125上形成钝化层155，且钝化 层155覆盖栅极电极125。在钝化层155和栅极绝缘层145中形成源极孔SH和漏 极孔DH,该源极孔SH和漏极孔DH分别对应于源极区S和漏极区D。源极孔 SH和漏极孔DH分别露出第一掺杂部分142b和第二掺杂部分142c，并且都具 有比第一宽度W1更宽的第二宽度W2。在钝化层155上形成源极电极132和漏 极电极134。源极电极132和漏极电极134彼此分隔开。源极电极132通过源极 孔SH而连接到第一掺杂部分142b，漏极电极134通过漏极孔DH而连接到第二 掺杂部分142c。源极电极132接触第一掺杂部分142b的三个表面，即第一掺 杂部分142b的上表面、下表面和侧表面，漏极电极134接触第二掺杂部分142c 的三个表面，即第二惨杂部分142c的上表面、下表面和侧表面。在源极电极 132和漏极电极134上形成层间绝缘层165。层间绝缘层165包括漏极接触孔 DCH，该漏极接触孑LDCH露出漏极电极134。在层间绝缘层165上形成像素电 极170。该像素电极170通过漏极接触孔DCH而连接到漏极电极134。
可以通过淀积非晶硅(a-Si:H)层(未示出)、使该非晶硅层结晶以形成 多晶硅层并对该多晶硅层进行掺杂来形成半导体层142。可以利用固相结晶 (SPC)法、顺序横向凝固(SLS)法、金属诱发结晶(MIC)法、金属诱 发横向结晶(MILC)法和交替磁横向结晶(AMLC)法中的一种来使非晶 硅层结晶。
13此外，缓冲层120防止在对非晶硅层进行淀积和结晶的歩骤中因来自衬 底110的杂质而使半导体层142受到污染。半导体层142、栅极电极125、源极 电极132和漏极电极134构成薄膜晶体管(TFT)。
在本发明中，在钝化层155和栅极绝缘层145中形成对应于源极区S和漏 极区D的源极孔SH和漏极孔DH，该源极孔SH和漏极孔DH露出半导体层142 的第一掺杂部分142b和第二掺杂部分142c，且其具有比第一宽度W1更宽的 第二宽度W2。
更特别的是，第一掺杂部分142b和第二掺杂部分142c具有突起F，该突 起超出钝化层155和栅极绝缘层145并由源极孑LSH和漏极孑LDH而暴露出来， 该源极孔SH和漏极孑LDH具有比第一宽度W1更宽的第二宽度W2。突起F增大 了第一掺杂部分142b和源极电极132之间以及第二掺杂部分142c和漏极电极 134之间的接触面积。因此，即使源极电极132、漏极电极134与半导体层142 的第一掺杂部分142b、第二掺杂部分142c侧接触，也不会影响该薄膜晶体管 的驱动特性。后面更详细地描述突起F的形成。
图6A至6I是说明根据本发明实施例来制造薄膜晶体管的方法的横截面 视图。
在图6A中，通过在具有半导体区BA、转换区SA和像素区域PA的衬底llO 上淀积从包括二氧化氮(Si02)和氮化硅(SiNx)的无机绝缘材料组中选出 的一种而形成缓冲层120。像素区域PA是用于显示图像的一个单元，其可以 包括用于薄膜晶体管(TFT)的转换区SA。转换区SA可以包括用于有源层 的半导体区BA。半导体区BA包括源极区S、漏极区D和沟道区C。接着，利 用等离子体化学汽相淀积(PCVD)法通过在缓冲层120上淀积非晶硅(a-Si:H) 来形成非晶硅层140a。
在图6B中，使图6A的非晶硅层140a结晶并进行构图以形成有源层140。 可以利用固相结晶(SPC)法、顺序横向凝固(SLS)法、金属诱发结晶(MIC) 法、金属诱发横向结晶(MILC)法和交替磁横向结晶(AMLC)法中的一 种来使非晶硅层140a结晶。缓冲层120防止在利用PCVD法淀积非晶硅和使非 晶硅层140a结晶时该非晶硅层140受到衬底110中所包含的杂质的污染。
图6C中，在图6B的有源层140上形成栅极绝缘层145。该栅极绝缘层145 由包括二氧化硅(Si02)和氮化硅(SiNx)的无机绝缘材料组中选出的一种来形成。
接着，在栅极绝缘层145上形成金属层(未示出)并对其进行构图，由
此形成栅极线(未示出)和栅极电极125。向该栅极线提供沿某一方向的扫 描信号。栅极电极125从该栅极线延伸出来且置于沟道区C中。栅极线和栅极 电极125可以由导电金属材料组中选出的一种来形成，所述导电金属材料组 包括铜(Cu)、钼(Mo)、铝(Al)和诸如钕化铝(AlNd)的铝合金。
利用栅极电极125作为掺杂掩模对与源极区S和漏极区D相对应的图6B 的有源层140掺杂负型或正型杂质，由此形成半导体层142。半导体层142包 括没有杂质的沟道部分142a以及具有杂质的第一掺杂部分142b和第二掺杂 部分142c。沟道部分142a对应于栅极电极125，第一掺杂部分142b和第二掺 杂部分142c置于该沟道部分142a的两侧。
接着，在包括栅极线和栅极电极125的衬底11 O的基本上整个表面上形成 钝化层155。该钝化层155由包括二氧化硅(Si02)和氮化硅(SiNx)的无机 绝缘材料组或包括光丙烯和苯并环丁烯(BCB)的有机绝缘材料组中选出的 一种而形成。钝化层155可以是顺序淀积的氮化硅和二氧化硅组成的两层。
在图6D中，通过涂敷光致刻蚀剂而在包括钝化层155的衬底110上形成光 致刻蚀剂层160。在该光致刻蚀剂层160上设置掩模M，该掩模包括阻光部分 tl和透光部分t2。阻光部分tl完全遮蔽光，透光部分t2使光透射从而在化学上 改变暴露于光的光致刻蚀剂层160。本文中，透光部分t2对应于源极区S和漏 极区D的一部分，阻光部分tl对应于排除了源极区S和漏极区D的那些部分之 外的其他区。
在图6E中，利用曝光使图6D的光致刻蚀剂层160通过图6D的掩模M而暴 露于光下，并将该光致刻蚀剂层160显影以去掉与源极区S和漏极区D的那些 部分相对应的图6D的光致刻蚀剂层160。然后，形成光致刻蚀剂图案162，并 且光致刻蚀剂图案162之间露出钝化层155。
在图6F中，通过等离子体干蚀刻装置利用光致刻蚀剂图案162作为蚀刻 掩模一次去掉与源极区S和漏极区D相对应的钝化层155、栅极绝缘层145和半 导体层142，并且形成具有第一宽度W1的源极孔SH和漏极孔DH。本文中， 可以将六氟化硫(SF6)和氩(Ar)用作反应气体，处理时间可以在90秒至 IIO秒的范围内。包括SF6和Ar的反应气体与氮化硅(SiNx)、 二氧化硅(Si02)
15和硅(Si)充分发生化学反应。
此时，与源极区S和漏极区D相对应的第一掺杂部分142b和第二掺杂部分 142c也被去掉了第一宽度Wl，在第一掺杂部分142b和第二掺杂部分142c之 下的缓冲层120也被部分地去掉了 。
接着，在图6G中，用缓冲氧化物蚀刻剂(BOE)对具有第一宽度W1的 图6F的源极孔SH和漏极孔DH进行处理，该源极孔SH和漏极孔DH具有比W1 更宽的第二宽度W2。 BOE处理是利用蚀刻剂的湿蚀刻，BOE处理可以进行 20秒或40秒，更为理想的是，进行30秒，因为长时间的BOE处理可能会去掉 半导体层142。在BOE积极地与钝化层155、栅极绝缘层145和缓冲层120起化 学反应时，其几乎不与硅(Si)起化学反应。因此，源极孔SH和漏极孔DH 具有第二宽度W2，并且第一掺杂部分142b和第二掺杂部分142c仍然具有第 一宽度W1。
因此，露出了第一掺杂部分142b和第二掺杂部分142c中每一个的上表 面、下表面和侧表面，并且第一掺杂部分142b和第二掺杂部分142c具有突起 F。
在图6H中，通过形成源极和漏极金属层(未示出)并对该源极和漏极金 属层进行构图而在包括源极孔SH和漏极孔DH的钝化层155上形成数据线(未 示出)、源极电极132和漏极电极134。数据线与栅极线垂直相交以限定像素 区域PA。源极电极132从数据线延伸出来并通过源极孔SH而接触第一掺杂部 分142b。漏极电极134与源极电极132分隔开，并通过漏极孔DH而接触第二 掺杂部分142c。源极和漏极金属层可以由导电材料组中选出的一种而形成， 所述导电材料组包括钼(Mo)、诸如AlNd或p-Al的铝合金、钛(Ti)、钽(Ta)、 诸如TiN的钛合金、氧化铟锡(ITO)以及氧化铟锌(IZO)。
在图6I中，在包括源极电极132和漏极电极134的衬底110上形成层间绝缘 层165。层间绝缘层165包括漏极接触孔DCH，该漏极接触孔DCH露出漏极电 极134。层间绝缘层165可以由包括二氧化硅(Si02)和氮化硅(SiNx)的无 机绝缘材料组或包括光丙烯和苯并环丁烯(BCB)的有机绝缘材料组中选出 的一种而形成。
在像素区域PA中的层间绝缘层165上形成像素电极170，并使该像素电极 通过漏极接触孔DCH而连接到漏极电极134。该像素电极170可以由包括氧化
16铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)的透明导电材料组中选出的一种而形成。 这样就能够制造根据本发明的薄膜晶体管。
图7是说明将图6I的区域B放大的横截面的照片。图7示出源极区S，其中 顺序地形成缓冲层120、第一掺杂部分142b、栅极绝缘层145、钝化层155和 源极电极132。
在图7中，示出了突起F超出缓冲层120、栅极绝缘层145和钝化层155， 且位于第一掺杂部分142b的对面的内侧。
由于突起F，增大了第一掺杂部分142b和源极电极132之间的接触面积， 即使源极电极132与第一掺杂部分142b侧接触，也不影响该薄膜晶体管的可 靠性。 .
另外，由于仅利用SF6和Ar通过干蚀刻法来形成源极孔和漏极孔，因此 将副产品或粒子减为最少。相应地，减小了接触问题，并提高了产品产量。
根据本发明的薄膜晶体管和制造该薄膜晶体管的方法可以应用于包括 薄膜晶体管的半导体器件，如液晶显示设备和有机电致发光显示设备。此外， 根据本发明的薄膜晶体管和制造该薄膜晶体管的方法可以应用于包括非晶 硅以及多晶硅作为有源层的薄膜晶体管。
本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神或范围的情况下 可以对本发明进行各种修改和变化。因此，本发明意在覆盖本发明的这些修 改和变化，只要这些修改和变化在随附的权利要求及其等效技术方案的范围 内。
权利要求
1.一种薄膜晶体管，包括衬底；位于该衬底上的缓冲层；位于该缓冲层上的、包括沟道部分以及分别在该沟道部分两侧的第一掺杂部分和第二掺杂部分的半导体层，其中第一和第二掺杂部分都包括具有第一宽度的开口；位于该半导体层上的栅极绝缘层；在该沟道部分之上且位于该栅极绝缘层上的栅极电极；位于该栅极电极和栅极绝缘层上的包括源极孔和漏极孔的钝化层，其中该源极孔和漏极孔分别露出第一掺杂部分和第二掺杂部分，且具有比第一宽度宽的第二宽度；位于该钝化层上的源极电极和漏极电极，该源极电极通过该源极孔而连接到第一掺杂部分，该漏极电极通过该漏极孔而连接到第二掺杂部分。
2. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中该缓冲层部分地被去掉 以对应于该源极孔和漏极孔。
3. 根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其中该第一掺杂部分和第二 掺杂部分都在其各自的面对的内侧具有突起，该源极孔和漏极孔露出该突 起。'
4. 根据权利要求3所述的薄膜晶体管，其中该源极电极和漏极电极 分别接触第一掺杂部分和第二掺杂部分的突起的上表面、下表面和侧表面。
5. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中第一掺杂部分和第二掺 杂部分包括n型或p型杂质中的一种。
6. —种制作薄膜晶体管的方法，包括以下步骤 在衬底上形成缓冲层； 在该缓冲层上形成非晶硅层； 使该非晶硅层结晶以形成多晶硅层；对该多晶硅层进行构图以形成有源层； 在该有源层上形成栅极绝缘层； 在该有源层之上的栅极绝缘层上形成栅极电极；将该有源层掺杂杂质以形成半导体层，该半导体层包括对应于栅极电极 的沟道部分以及分别置于该沟道部分两侧的第一掺杂部分和第二掺杂部分； 在该半导体层上形成钝化层；通过对该钝化层、该栅极绝缘层以及第一掺杂部分和第二掺杂部分进行 构图而形成源极孔和漏极孔以及第一掺杂部分的开口和第二掺杂部分的开 口，其中第一掺杂部分的开口和第二掺杂部分的开口具有第一宽度，该源极 孔和漏极孔分别露出第一掺杂部分和第二掺杂部分，且具有比第一宽度更宽 的第二宽度；以及在该钝化层上形成源极电极和漏极电极，该源极电极通过该源极孔而连 接到第一掺杂部分，该漏极电极通过该漏极孔而连接到第二掺杂部分。
7. 根据权利要求6的方法，其中形成该源极孔和漏极孔以及第一掺 杂部分的开口和第二掺杂部分的开口包括部分地去掉与该源极孔和漏极孔 相对应的缓冲层。
8. 根据权利要求7的方法，其中该第一惨杂部分和第二掺杂部分都 在其各自的面对的内侧具有突起，该源极孔和漏极孔露出该突起。
9. 根据权利要求6的方法，其中第一掺杂部分和第二惨杂部分包括 n型或p型杂质中的一种。
10. 根据权利要求6的方法，其中利用固相结晶(SPC)法、顺序横 向凝固(SLS)法、金属诱发结晶(MIC)法、金属诱发横向结晶(MILC) 法和交替磁横向结晶(AMLC)法中的一种来使该非晶硅层结晶。
11. 根据权利要求6的方法，其中形成该源极孔和该漏极孔以及第一 掺杂部分的开口和第二掺杂部分的开口包括将该钝化层、该栅极绝缘层以及 第一掺杂部分和第二掺杂部分蚀刻掉第一宽度的第一构图步骤，以及蚀刻该 钝化层和该栅极绝缘层的第二构图步骤，从而使该源极孔和该漏极孔具有第 二宽度。
12. 根据权利要求ll的方法，其中利用六氟化硫(SF6)和氩(Ar) 来进行第一构图步骤，并持续90秒至110秒。
13. 根据权利要求11的方法，其中利用缓冲氧化物蚀刻剂(BOE)来 进行第二构图步骤，并持续20秒至40秒。
14. 一种制作用于液晶显示设备的阵列衬底的方法，其包括以下步骤在衬底上形成缓冲层； 在该缓冲层上形成非晶硅层； 使该非晶硅层结晶以形成多晶硅层； 对该多晶硅层进行构图以形成有源层； 在该有源层上形成栅极绝缘层；在该栅极绝缘层上形成栅极线和栅极电极，该栅极电极连接到栅极线并 置于该有源层之上；将该有源层掺杂杂质以形成半导体层，该半导体层包括对应于栅极电极 的沟道部分以及分别置于该沟道部分两侧的第一掺杂部分和第二掺杂部分；在该半导体层上形成钝化层；通过对该钝化层、该栅极绝缘层以及第一掺杂部分和第二掺杂部分进行 构图而形成源极孔和漏极孔以及第一掺杂部分的开口和第二掺杂部分的开 口，其中第一惨杂部分的开口和第二掺杂部分的开口具有第一宽度，该源极 孔和漏极孔分别露出第一掺杂部分和第二掺杂部分，且具有比第一宽度更宽 的第二宽度；在该钝化层上形成数据线、源极电极和漏极电极，该数据线与该栅极线 相交以限定像素区域，该源极电极从该数据线延伸出来并且通过该源极孔而 连接到第一掺杂部分，该漏极电极与该源极电极分隔开并通过该漏极孔而连 接到第二掺杂部分；在该数据线、该源极电极和该漏极电极上形成层间绝缘层，该层间绝缘 层包括漏极接触孔，该漏极接触孔露出该漏极电极；以及在该层间绝缘层上形成像素电极，该像素电极通过该漏极接触孔而连接 到该漏极电极。
全文摘要
一种薄膜晶体管，包括衬底；位于该衬底上的缓冲层；位于该缓冲层上、包括沟道部分以及分别在该沟道部分两侧的第一掺杂部分和第二掺杂部分的半导体层，第一和第二掺杂部分都包括具有第一宽度的开口；位于该半导体层上的栅极绝缘层；在该沟道部分之上且位于该栅极绝缘层上的栅极电极；位于该栅极电极和栅极绝缘层上的包括源极孔和漏极孔的钝化层，该源极孔和漏极孔分别露出第一掺杂部分和第二掺杂部分，并具有比第一宽度宽的第二宽度；位于该钝化层上的源极电极和漏极电极，源极电极通过该源极孔连接到第一掺杂部分，漏极电极通过漏极孔连接到第二掺杂部分。
文档编号H01L29/786GK101626035SQ20081018823
公开日2010年1月13日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年7月8日
发明者朴宰范 申请人:乐金显示有限公司