專利名稱：薄膜晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法，且特別是有關(guān)于一種薄膜晶體管的制作方法。
背景技術(shù)：
近來環(huán)保意識(shí)抬頭，具有低消耗功率、空間利用效率佳、無輻射、高畫質(zhì)等優(yōu)越特性的平面顯示面板(flat display panels)已成為市場(chǎng)主流。常見的平面顯示器包括液晶顯示器(liquid crystal displays)、等離子體顯示器(plasma displays)、有機(jī)電激發(fā)光顯示器(electroluminescent displays)等。以目前最為普及的液晶顯示器為例，其主要是由薄膜晶體管陣列基板、彩色濾光基板以及夾于二者之間的液晶層所構(gòu)成。在習(xí)知的薄膜晶體管陣列基板上，多采用非晶硅(a-Si)薄膜晶體管或低溫多晶硅薄膜晶體管作為各個(gè)子像素的切換組件。近年來，已有研究指出金屬氧化物半導(dǎo)體(metal oxide semiconductor) 薄膜晶體管相較于非晶硅薄膜晶體管，具有較高的載子移動(dòng)率(mobility)，而金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管相較于低溫多晶硅薄膜晶體管，則具有較佳的臨界電壓(threat hold voltage, Vth)均勻性。因此，金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管有潛力成為下一代平面顯示器的關(guān)鍵組件。一般來說，非晶硅(a-Si)薄膜晶體管的保護(hù)層通常是選用等離子體輔助化學(xué)氣相沈積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)所沉積的含氫的氮化硅 (SiNx :H)，其中含氫的氮化硅具有較佳阻隔水氣及氧氣的效果。然而，對(duì)于金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管而言，等離子體輔助化學(xué)氣相沈積法所沉積的含氫的氮化硅會(huì)改變金屬氧化物半導(dǎo)體材料層的特性，以使得原本具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物半導(dǎo)體材料層轉(zhuǎn)成具導(dǎo)體特性的金屬氧化物半導(dǎo)體材料層，進(jìn)而造成薄膜晶體管組件的信道的導(dǎo)通。為了改善上述的問題，目前是采用氧化硅(SiOx)來作為金屬氧化物半導(dǎo)體材料層的保護(hù)層。然而，氧化硅在大氣環(huán)境之中容易受到水氣以及氧氣的影響，進(jìn)而影響金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的電性表現(xiàn)以及可靠度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種薄膜晶體管的制作方法，用以改善薄膜晶體管受水氣及氧氣的穿透而導(dǎo)致可靠度降低的問題。本發(fā)明提出一種薄膜晶體管的制作方法，其包括下述步驟。于一基材上形成一柵極、一源極以及一漏極。于基材上形成一柵絕緣層，以覆蓋柵極并隔絕柵極與源極以及柵極與漏極。于柵絕緣層上形成一具有絕緣特性的金屬氧化物材料層。于基材上形成一含氫的氮化硅層，以覆蓋源極、漏極以及具有絕緣特性的金屬氧化物材料層，其中形成含氫的氮化硅層的方法包括進(jìn)行一沉積程序，且于結(jié)束沉積程序之前，于沉積程序中通入一硅烷氣體以使具有絕緣特性的金屬氧化物材料層轉(zhuǎn)換成一具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的于形成具有絕緣特性的金屬氧化物材料層之后，形成源極與漏極，且源極與漏極暴露出部分金屬氧化物材料層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的于形成源極與漏極之后，形成具有絕緣特性的金屬氧化物材料層。金屬氧化物材料層的一部分位于源極與漏極之間，而金屬氧化物材料層的另一部分位于源極與漏極上。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的金屬氧化物材料層的材質(zhì)包括II-VI族化合物。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的金屬氧化物材料層還摻雜有選自由堿土金屬、 IIIA族、VA族、VIA族或過渡金屬所組成的族群的一或多個(gè)元素。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的形成具有絕緣特性的金屬氧化物材料層的方法包括濺鍍法、原子沉積法、旋轉(zhuǎn)涂布法、噴墨印刷法或網(wǎng)版印刷法。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的濺鍍法包括通入流量介于5 sccm至50 sccm之間的一氧氣氣體以及流量介于20 sccm至50 sccm之間一氬氣氣體。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的沉積程序中所通入的硅烷氣體的流量介于5 sccm 至10 sccm之間。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的沉積程序中還包括通入一氧化二氮?dú)怏w以及一氦氣氣體，而所通入氧化二氮?dú)怏w的流量介于500 sccm至1000 sccm之間，所通入氦氣氣體的流量介于1000 sccm至1500 sccm之間。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的沉積程序中還包括進(jìn)行一退火程序，而退火程序的溫度介于200°C至500°C之間?；谏鲜?，本發(fā)明是透過沉積含氫的氮化硅層時(shí)通入硅烷氣體以使具有絕緣特性的金屬氧化物材料層轉(zhuǎn)換成一具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層。此制程方式可使金屬氧化物材料層受到含氫的氮化硅層的保護(hù)，以免于受到大氣環(huán)境之中的氧氣以及水氣的影響，且又可同時(shí)形成具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層。簡(jiǎn)言之，含氫的氮化硅層可作為具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層的保護(hù)層，因此使用具有所述保護(hù)層的具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層的薄膜晶體管具有較佳的可靠度。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明如下。


圖IA至圖IE是本發(fā)明的一實(shí)施例的一種薄膜晶體管的制作方法的剖面示意圖。圖2為本發(fā)明的另一實(shí)施例的一種薄膜晶體管的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式圖IA至圖IE是本發(fā)明的一實(shí)施例的一種薄膜晶體管的制作方法的剖面示意圖。 請(qǐng)先參考圖1A，本實(shí)施例的薄膜晶體管的制作方法包括以下步驟。首先，于一基材10上形成一柵極110。其中，基材10例如是一玻璃基板、一可撓性基板或其它適當(dāng)材質(zhì)的基板。于一未繪示的實(shí)施例中，可于基材10的表面上進(jìn)一步形成一絕緣層，以作為一墊高層或一平坦層之用。此外，形成柵極110的方法例如是先沈積一層導(dǎo)電層(未繪示)，之后再以微影以及蝕刻程序圖案化所述導(dǎo)電層，以形成柵極110?；趯?dǎo)電性的考慮，柵極110 —般是使用金屬材料。然而，本發(fā)明不限于此，于其它實(shí)施例中，柵極110也可以使用其它導(dǎo)電材料，例如是合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物或是金屬材料與其它導(dǎo)材料的堆棧層。接著，請(qǐng)參考圖1B，于基材10上形成一柵絕緣層140，以覆蓋柵極110。接著，請(qǐng)參考圖1C，于柵絕緣層140上形成一具有絕緣特性的金屬氧化物材料層150a。特別是，在本實(shí)施例中，金屬氧化物材料層150a的材質(zhì)例如是II-VI族化合物， 且金屬氧化物材料層150a中還可摻雜有選自由堿土金屬、IIIA族、VA族、VIA族或過渡金屬所組成的族群的一或多個(gè)元素。較佳地，金屬氧化物材料層150a例如是氧化銦鎵鋅 (Indium-Gallium-Zinc Oxide, IGZO)。形成具有絕緣特性的金屬氧化物材料層150a的方法例如是濺鍍法、原子沉積法、旋轉(zhuǎn)涂布法、噴墨印刷法或網(wǎng)版印刷法。舉例來說，若形成具有絕緣特性的金屬氧化物材料層150a的方法為濺鍍法時(shí)，于濺鍍法中需通入流量介于5 sccm至50 sccm之間的一氧氣氣體以及流量介于20 sccm至 50 sccm之間一氬氣氣體，并藉由提高氧氣流量或分壓的方式來使沉積于柵絕緣層140上的金屬氧化物材料層150a具有絕緣特性。于另一實(shí)施例中，亦可透過使用絕緣特性的金屬氧化物靶材(未繪示)來形成具有絕緣特性的金屬氧化物材料層150a。然后，請(qǐng)參考圖1D，于基材10上形成一源極120以及一漏極130，而源極120以及漏極130配置于具有絕緣特性的金屬氧化物材料層150a以及柵絕緣層140上。在本實(shí)施例中，柵絕緣層140隔絕柵極110與源極120以及柵極110與漏極130，且源極120與漏極130暴露出部分具有絕緣特性的金屬氧化物材料層150a。此外，形成源極120以及漏極 130的方法例如是先沈積一層導(dǎo)電層(未繪示)，之后再以微影以及蝕刻程序圖案化所述導(dǎo)電層，以形成源極120以及漏極130。另外，基于導(dǎo)電性的考慮，源極120以及漏極130 —般是使用金屬材料。然而，本發(fā)明不限于此，于其它實(shí)施例中，源極120以及漏極130也可以使用其它導(dǎo)電材料，例如是合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物或是金屬材料與其它導(dǎo)材料的堆棧層。最后，請(qǐng)參考圖1E，于基材10上形成一含氫的氮化硅層160，以覆蓋源極120、漏極130以及具有絕緣特性的金屬氧化物材料層150a。特別是，形成含氫的氮化硅層160的方法例如是進(jìn)行一沉積程序，其中沉積程序例如是等離子體輔助化學(xué)氣相沈積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)，且于結(jié)束沉積程序之前，于沉積程序中通入一硅烷氣體以使具有絕緣特性的金屬氧化物材料層150a轉(zhuǎn)換成一具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層150b。在此必須說明的是，于此沉積制程中，所通入的硅烷氣體的流量例如是介于5 sccm至10 sccm之間，且沉積程序中還包括通入一氧化二氮?dú)怏w以及一氦氣氣體，而所通入氧化二氮?dú)怏w的流量例如是介于500 sccm至1000 sccm之間，所通入氦氣氣體的流量例如是介于1000 sccm至1500 sccm之間。此外，沉積程序中還包括進(jìn)行一退火程序，而退火程序的溫度例如是介于200°C至500°C之間。至此，已完成薄膜晶體管100a的制作。由于本實(shí)施例是透過沉積含氫的氮化硅層160時(shí)通入硅烷氣體以使具有絕緣特性的金屬氧化物材料層150a轉(zhuǎn)換成具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層150b。此制程方式除了可以于沉積含氫的氮化硅層160時(shí)同時(shí)形成具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層 150b之外，亦可使具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層150b受到含氫的氮化硅層160的保護(hù)，而免于受到大氣環(huán)境之中的氧氣以及水氣的影響。
簡(jiǎn)言之，于本實(shí)施例的薄膜晶體管IOOa中，具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層 150b是作為薄膜晶體管IOOa的主動(dòng)層，且含氫的氮化硅層160是作為具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層150b的保護(hù)層。由于具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層150b受到含氫的氮化硅層160的保護(hù)，因此可使具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層150b不會(huì)暴露在大氣環(huán)境之中，使得具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層150b能夠保持良好的電性表現(xiàn)，而使用具有所述保護(hù)層的具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層150b的薄膜晶體管IOOa則可具有較佳的可靠度。圖2為本發(fā)明的另一實(shí)施例的一種薄膜晶體管的剖面示意圖。本實(shí)施例沿用前述實(shí)施例的組件標(biāo)號(hào)與部分內(nèi)容，其中采用相同的標(biāo)號(hào)來表示相同或近似的組件，并且省略了相同技術(shù)內(nèi)容的說明。關(guān)于省略部分的說明可參照前述實(shí)施例，本實(shí)施例不再重復(fù)贅述。請(qǐng)參考圖2，本實(shí)施例的薄膜晶體管IOOb與前述實(shí)施例的薄膜晶體管IOOa主要的差異是在于薄膜晶體管IOOb的具有絕緣特性的金屬氧化物材料層150c是于形成源極 120與漏極130之后，才形成于柵絕緣層140上，其中具有絕緣特性的金屬氧化物材料層 150b的一部分是位于源極120與漏極130之間，而具有絕緣特性的金屬氧化物材料層150c 的另一部分是位于源極120與漏極130上。之后，在依據(jù)圖IE的步驟，意即于基材10上形成含氫的氮化硅層160，以覆蓋源極120、漏極130以及具有絕緣特性的金屬氧化物材料層 150c，其中形成含氫的氮化硅層160的方法例如是進(jìn)行一沉積程序，且于結(jié)束沉積程序之前，于沉積程序中通入一硅烷氣體以使具有絕緣特性的金屬氧化物材料層150c轉(zhuǎn)換成一具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層150d，而完成薄膜晶體管IOOb的制作。綜上所述，本發(fā)明是透過沉積含氫的氮化硅層時(shí)通入硅烷氣體以使具有絕緣特性的金屬氧化物材料層轉(zhuǎn)換成一具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層，其中半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層是作為薄膜晶體管的主動(dòng)層，而含氫的氮化硅層是作為具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層的保護(hù)層。由于具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層受到含氫的氮化硅層的保護(hù)，因此可使具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層免于受到大氣環(huán)境之中的氧氣以及水氣的影響，使得具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層能夠保持良好的電性表現(xiàn)，而使用具有所述保護(hù)層的具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層的薄膜晶體管則可具有較佳的可靠度。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視前述的權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，包括于一基材上形成一柵極、一源極以及一漏極；于該基材上形成一柵絕緣層，以覆蓋該柵極并隔絕該柵極與該源極以及該柵極與該漏極；于該柵絕緣層上形成一具有絕緣特性的金屬氧化物材料層；以及于該基材上形成一含氫的氮化硅層，以覆蓋該源極、該漏極以及具有絕緣特性的該金屬氧化物材料層，其中形成該含氫的氮化硅層的方法包括進(jìn)行一沉積程序，且于結(jié)束該沉積程序之前，于該沉積程序中通入一硅烷氣體以使具有絕緣特性的該金屬氧化物材料層轉(zhuǎn)換成一具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，于形成具有絕緣特性的該金屬氧化物材料層之后，形成該源極與該漏極，且該源極與該漏極暴露出部分該金屬氧化物材料層。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，于形成該源極與該漏極之后，形成具有絕緣特性的該金屬氧化物材料層，該金屬氧化物材料層的一部分位于該源極與該漏極之間，而該金屬氧化物材料層的另一部分位于該源極與該漏極上。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，該金屬氧化物材料層的材質(zhì)包括II-VI族化合物。
5.如權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，該金屬氧化物材料層還摻雜有選自由堿土金屬、IHA族、VA族、VIA族或過渡金屬所組成的族群的一或多個(gè)元素。
6.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，形成具有絕緣特性的該金屬氧化物材料層的方法包括濺鍍法、原子沉積法、旋轉(zhuǎn)涂布法、噴墨印刷法或網(wǎng)版印刷法。
7.如權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，該濺鍍法包括通入流量介于5 sccm至50 sccm之間的一氧氣氣體以及流量介于20 sccm至50 sccm之間一氬氣氣體。
8.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，該沉積程序中所通入的該硅烷氣體的流量介于5 sccm至10 sccm之間。
9.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，該沉積程序中還包括通入一氧化二氮?dú)怏w以及一氦氣氣體，而所通入該氧化二氮?dú)怏w的流量介于500 sccm至1000 sccm之間，所通入該氦氣氣體的流量介于1000 sccm至1500 sccm之間。
10.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，該沉積程序中還包括進(jìn)行一退火程序，而該退火程序的溫度介于200°C至500°C之間。
全文摘要
一種薄膜晶體管的制作方法。于一基材上形成一柵極、一源極以及一漏極。于基材上形成一柵絕緣層，以覆蓋柵極并隔絕柵極與源極以及柵極與漏極。于柵絕緣層上形成一具有絕緣特性的金屬氧化物材料層。于基材上形成一含氫的氮化硅層，以覆蓋源極、漏極以及具有絕緣特性的金屬氧化物材料層。形成含氫的氮化硅層的方法包括進(jìn)行一沉積程序，且于結(jié)束沉積程序之前，于沉積程序中通入一硅烷氣體以使具有絕緣特性的金屬氧化物材料層轉(zhuǎn)換成一具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料層。
文檔編號(hào)H01L29/786GK102176417SQ20111005121
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者姜信銓, 李懷安, 賴宥豪 申請(qǐng)人:中華映管股份有限公司, 華映視訊(吳江)有限公司