改善金属氧化物TFT特性的结构与其制作方法与流程

本揭示涉及显示技术领域，特别涉及一种改善金属氧化物tft特性的结构与其制作方法。

背景技术：

金属氧化物薄膜电晶体(metaloxidetft)技术，如igzo(氧化铟镓锌)、itzo(氧化铟锡锌)等与a-sitft(非晶硅薄膜电晶体)技术相比较，具有以下优势：例如较高的载子迁移率、低漏电流以及较佳的电性稳定性等，故近年来逐渐被应用于oled(organiclight-emittingdiode、有机发光二极管)显示器的驱动电路。

于图1、图2及图3所绘示的三种结构是目前主要采用的tft(薄膜电晶体)结构。

图1所绘示的第一种tft结构为底栅蚀刻停止层(etchingstop)结构，简称为esl结构。此种结构与a-sitft结构相似，具有结构简单、制程稳定性佳的特性，但是如虚线表示的部份所绘示(仅绘示出漏极金属端)，源极(source)金属层、漏极(drain)金属层与栅极(gate)金属层于垂直方向上会有一部分重叠，因此所述漏极金属层与所述栅极金属层的重叠部分会产生寄生电容(cgd)；同理，虽未绘示于图中，但所述栅极金属层与所述源极金属层的重叠部分会产生寄生电容(cgs)。

由于制程上的变异性，玻璃基板各个地方的金属重叠面积会有些不同，因此每个地方因为cgd导致的信号耦合效应程度不同，影响了显示画面的品质。

图2所绘示的第二种tft结构为顶栅共平面(co-planar)结构，为了因应制程上的差异，栅极金属层必须与源极金属层、漏极金属层的部分区域重叠，因此无可避免如前述第一种结构相同的问题。

图3所绘示的第三种结构为源极/漏极(source/drain)自对准顶栅结构，此种结构的栅极金属层与源极金属层、漏极金属层之间没有重叠区域，故能够避免前述的问题。

然而，于图3所绘示的第三种结构中，因部分区域的源极金属层、漏极金属层是由金属氧化物(如igzo、itzo等)所构成，金属氧化物本身是半导体而并非良好的导体，需使用气体电浆(plasma)或是离子植入(ionimplant)等技术将此部分的金属氧化物进行导体化，但是此种导体化技术仍容易受到后续高温制程影响而改变其导电率，加上tft制程中各层别图案化变异性考虑，从载体通道(channel)区域到源极金属层、漏极金属层的接触孔的距离皆大于或等于3μm，当此部份金属氧化物受到制程变异，玻璃基板每个地方的阻值差异大，因此各个地方tft结构所提供的电流将产生差异，对于驱动oled显示屏就会造成亮度不均匀的现象。

故，有需要提供一种改善金属氧化物tft特性的结构与其制作方法，以解决现有技术存在的问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本揭示的一目的在于提供一种改善金属氧化物tft特性的结构及其制作方法，以缩短栅极金属层与源极金属层、漏极金属层之间的距离，使其小于3μm，减少金属氧化物半导体层所具有的金属氧化物材料因为制程变异产生的阻质差异，进而提高整个玻璃基板上tft的均匀性。

为达成上述目的，本揭示提供一种改善金属氧化物tft特性的结构。所述改善金属氧化物tft特性的结构包括：玻璃基板、缓冲层(bufferlayer)、源极金属层、漏极金属层、金属氧化物半导体层、栅极绝缘层(gateinsulator，gi)、栅极金属层、第一导体层、第二导体层及无机保护层(passivationlayer，pv)。

所述缓冲层设置于所述玻璃基板上。所述源极金属层与所述漏极金属层以间隔特定距离的方式彼此相对地设置于所述缓冲层上。所述金属氧化物半导体层夹设于所述源极金属层与所述漏极金属层之间。所述栅极绝缘层与所述栅极金属层乃是由下而上地依序设置于所述金属氧化半导体层上。所述第一导体层设置于所述源极金属层与所述金属氧化物半导体层之间，所述第二导体层设置于所述漏极金属层与所述金属氧化物半导体层之间。所述无机保护层设置并覆盖于所述玻璃基板、所述缓冲层、所述源极金属层、所述漏极金属层、所述栅极金属层、所述第一导体层及所述第二导体层。其中，所述第一导体层及所述第二导体层由处理所述金属氧化物半导体层所获得。

于本揭示其中的一实施例中，所述栅极金属层不与所述源极金属层及所述漏极金属层重迭，且所述栅极金属层与所述源极金属层之间的距离，及所述栅极金属层与所述漏极金属层之间的距离，皆小于3μm。

于本揭示其中的一实施例中，所述栅极绝缘层仅设置于所述栅极金属层的下方。

于本揭示其中的一实施例中，所述栅极金属层下方的所述金属氧化物半导体层的方块电阻值>10⁸ω/sq(欧姆/平方)，所述栅极金属层与所述源极金属层、以及所述栅极金属层与所述漏极金属层之间的金属氧化物方块电阻<3000ω/sq。

为达成上述目的，本揭示另提供一种改善金属氧化物tft特性的结构的制作方法。所述改善金属氧化物tft特性的结构包括：(a)使用化学气相沈积技术于玻璃基板上形成缓冲层；(b)使用溅镀技术于所述缓冲层上制作源极金属层与漏极金属层，并采用照像光刻(photolithography)技术将所述源极金属层与所述漏极金属层进行图案化；(c)使用溅镀技术于所述缓冲层、所述源极金属层与所述漏极金属层上制作金属氧化物半导体层，并采用照像光刻技术将所述金属氧化物半导体层进行图案化；(d)使用化学气相沈积技术于所述缓冲层、所述源极金属层、所述漏极金属层及所述金属氧化物半导体层上形成栅极绝缘层；(e)使用溅镀技术于所述缓冲层、所述源极金属层、所述漏极金属层、所述金属氧化物半导体层及所述栅极绝缘层上形成栅极金属层，并采用照像光刻技术将所述栅极金属层进行图案化，同时蚀刻所述栅极金属层外的所述栅极绝缘层；(f)利用所述栅极金属层当做遮挡层，使用气体电浆或是离子植入处理，将所述源极金属层与所述漏极金属层之间的所述金属氧化物半导体层处理为第一导体层及第二导体层；以及(g)使用化学气相沈积技术于所述玻璃基板、所述缓冲层、所述源极金属层、所述漏极金属层、所述栅极金属层、所述第一导体层及所述第二导体层上形成无机保护层。其中，将所述源极金属层与所述漏极金属层之间的所述金属氧化物半导体层改变成为所述第一导体层及所述第二导体层的制程可以在所述栅极金属层的图案化光阻去除前或是去除后进行。

于本揭示其中的一实施例中，其特征在于，所述缓冲层是sio2(二氧化硅)、sinx(氮化硅)、sion(氮氧化硅)或是上述材料的任意复合层。

于本揭示其中的一实施例中，其特征在于，所述源极金属层与所述漏极金属层的金属材料是mo(钼)、al(铝)、ti(钛)、cu(铜)等金属或是复合层。

于本揭示其中的一实施例中，其特征在于，所述金属氧化物半导体层所具有的金属氧化物材料是igzo或itzo。

于本揭示其中的一实施例中，其特征在于，所述栅极绝缘层是sio2、sinx、sion或是上述材料的任意复合层。

于本揭示其中的一实施例中，其特征在于，所述栅极金属层的金属材料是mo、al、ti、cu等金属或是复合层。

为让本揭示的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

【附图说明】

图1显示根据现有技术的底栅蚀刻停止层结构示意图；

图2显示根据现有技术的顶栅共平面结构示意图；

图3显示根据现有技术的源极/漏极自对准顶栅结构示意图；

图4显示根据本揭示的改善金属氧化物tft特性的结构示意图；

图5显示根据本揭示的改善金属氧化物tft特性的制作方法步骤图；以及

图6显示根据本揭示的改善金属氧化物tft特性的制作方法流程示意图。

【具体实施方式】

为了让本揭示的上述及其他目的、特征、优点能更明显易懂，下文将特举本揭示优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。再者，本揭示所提到的方向用语，例如上、下、顶、底、前、后、左、右、内、外、侧层、周围、中央、水平、横向、垂直、纵向、轴向、径向、最上层或最下层等，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揭示，而非用以限制本揭示。

在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。

本揭示是基于前述第二种共平面结构的改善，为了避免第二种结构的cgd、cgs造成信号耦合现象，本揭示将栅极金属层与源极金属层、漏极金属层分开一段距离，这样栅极金属层与源极金属层、漏极金属层之间没有重叠区域，便可以避免cgd/cgs的产生。

然而，未重叠区域的金属半导体材料的电阻抗较高，将抑制tft的电流，故此一问题乃是透过在栅极金属图案化后采用气体电浆处理或是离子植入制程改善。

另一方面，因为本揭示的结构不像前述第三种自对准结构还有接触孔存在，只需考虑源极金属层、漏极金属层与栅极金属层的对位变异，因此可以缩短栅极金属层与源极金属层、漏极金属层之间的距离，使其小于3μm，减少金属氧化物半导体层所具有的金属氧化物材料因为制程变异产生的阻质差异，进而提高整个玻璃基板上tft的均匀性。

如图4所示，本揭示的一种改善金属氧化物tft特性的结构100包括：玻璃基板110、缓冲层120、源极金属层130、漏极金属层140、金属氧化物半导体层150、栅极绝缘层160、栅极金属层170、第一导体层180、第二导体层190及无机保护层200。

所述缓冲层120设置于所述玻璃基板110上。所述源极金属层130与所述漏极金属层140以间隔特定距离的方式彼此相对地设置于所述缓冲层120上。所述金属氧化物半导体层150夹设于所述源极金属层130与所述漏极金属层140之间。所述栅极绝缘层160与所述栅极金属层170乃是由下而上地依序设置于所述金属氧化半导体层150上。所述第一导体层180设置于所述源极金属层130与所述金属氧化物半导体层150之间，所述第二导体层190设置于所述漏极金属层140与所述金属氧化物半导体层150之间。所述无机保护层200设置并覆盖于所述玻璃基板110、所述缓冲层120、所述源极金属层130、所述漏极金属层140、所述栅极金属层170、所述第一导体层180及所述第二导体层190。

其中，所述第一导体层180及所述第二导体层190由处理所述金属氧化物半导体层150所获得。

如图4所示，所述栅极金属层170不与所述源极金属层130及所述漏极金属层140重迭，且所述栅极金属层170与所述源极金属层130之间的距离，及所述栅极金属层170与所述漏极金属层140之间的距离，皆小于3μm。

所述栅极绝缘层160仅设置于所述栅极金属层170的下方。

所述栅极金属层170下方的所述金属氧化物半导体层150的方块电阻值>10⁸ω/sq，所述栅极金属层170与所述源极金属层130、以及所述栅极金属层170与所述漏极金属层140之间的金属氧化物方块电阻<3000ω/sq。

如图5所示，本揭示另提供一种改善金属氧化物tft特性的结构100的制作方法。请同时参阅图5及图6，所述改善金属氧化物tft特性的结构的制作方法包括：(a)使用化学气相沈积技术于玻璃基板110上形成缓冲层120；(b)使用溅镀技术于所述缓冲层120上制作源极金属层130与漏极金属层140，并采用照像光刻技术将所述源极金属层130与所述漏极金属层140进行图案化；(c)使用溅镀技术于所述缓冲层120、所述源极金属层130与所述漏极金属层140上制作金属氧化物半导体层150，并采用照像光刻技术将所述金属氧化物半导体层150进行图案化；(d)使用化学气相沈积技术于所述缓冲层120、所述源极金属层130、所述漏极金属层140及所述金属氧化物半导体层150上形成栅极绝缘层160；(e)使用溅镀技术于所述缓冲层120、所述源极金属层130、所述漏极金属层140、所述金属氧化物半导体层150及所述栅极绝缘层160上形成栅极金属层170，并采用照像光刻技术将所述栅极金属层170进行图案化，同时蚀刻所述栅极金属层170外的所述栅极绝缘层160；(f)利用所述栅极金属层170当做遮挡层,使用气体电浆或是离子植入处理,将所述源极金属层130与所述漏极金属层140之间的所述金属氧化物半导体层150处理为第一导体层180及第二导体层190；以及(g)使用化学气相沈积技术于所述玻璃基板110、所述缓冲层120、所述源极金属层130、所述漏极金属层140、所述栅极金属层170、所述第一导体层180及所述第二导体层190上形成无机保护层200。

于步骤(f)中，将所述源极金属层130与所述漏极金属层140之间的所述金属氧化物半导体层150改变成为所述第一导体层180及所述第二导体层190的制程可以在所述栅极金属层170的图案化光阻去除前或是去除后进行，且制程气体可以是ar、he或n2等。

所述缓冲层120是sio2、sinx、sion或是上述材料的任意复合层。所述源极金属层130与所述漏极金属层140的金属材料是mo、al、ti、cu等金属或是复合层。

所述金属氧化物半导体层150所具有的金属氧化物材料是igzo或itzo。所述栅极绝缘层160是sio2、sinx、sion或是上述材料的任意复合层。所述栅极金属层170的金属材料是mo、al、ti、cu等金属或是复合层。

综上所述，由于本揭示的改善金属氧化物tft特性的结构及其方法中，已将栅极金属层170与源极金属层130、漏极金属层140分开一特定距离，使得栅极金属层170与源极金属层130、漏极金属层140之间没有重叠区域，故得以避免cgd/cgs的产生。

此外，栅极金属层170与源极金属层130、以及栅极金属层170与漏极金属层140之间的距离因为皆小于3μm的缘故，使得本揭示的改善金属氧化物tft特性的结构及其方法亦能够有效减少金属氧化物半导体层150所具有的金属氧化物材料因为制程变异产生的阻质差异，进而提高整个玻璃基板上tft的均匀性。

尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本揭示，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本揭示包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本说明书的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或多个其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。

以上仅是本揭示的优选实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员，在不脱离本揭示原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本揭示的保护范围。