專利名稱：薄膜晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件及其制造方法，且尤其涉及一種薄膜晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
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數(shù)組基板、彩色濾光基板以及夾設(shè)于二者之間的液晶層所構(gòu)成。在現(xiàn)有的薄膜晶體管數(shù)組基板上，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)子像素的切換元件。近年來，已有研究指出氧化物半導(dǎo)體(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，則具有大面積低成本生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)。因此，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)鍵元件。然而，在氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管中，易受外在水氣以及保護(hù)層中的氫氣擴(kuò)散而影響到元件穩(wěn)定性。目前量產(chǎn)的元件保護(hù)層大都以等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD) 工藝為主，但其在等離子解離的過程中，已經(jīng)對(duì)氧化物半導(dǎo)體摻雜氫，導(dǎo)致臨界電壓偏移過大。如以物理氣相沉積(PVD)工藝所成長(zhǎng)的無氫薄膜，確有鍍膜速度慢影響產(chǎn)能以及高介電常數(shù)所引發(fā)金屬間的電容耦合效應(yīng)，甚至在蝕刻過程中，保護(hù)層易與下方柵極絕緣層形成開洞底切(via undercut)現(xiàn)象，導(dǎo)致后續(xù)像素電極的銦錫氧化物(ITO)橋接出現(xiàn)斷線問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種薄膜晶體管，具有較佳的穩(wěn)定度。本發(fā)明另提供一種薄膜晶體管的制造方法，具有較短的工藝時(shí)間、降低電容耦合效應(yīng)、預(yù)防開洞底切現(xiàn)象與較穩(wěn)定的元件特性。本發(fā)明提出一種薄膜晶體管。薄膜晶體管包括一基板、一柵極、一柵絕緣層、一源極與一漏極、一通道層、一第一圖案化保護(hù)層以及一第二圖案化保護(hù)層。柵極配置于基板上。柵絕緣層配置于柵極上。源極與漏極配置于柵絕緣層上。通道層位于源極與漏極上方或下方，其中通道層的一部分暴露于源極與漏極之間。第一圖案化保護(hù)層配置于通道層的部分上，其中第一圖案化保護(hù)層的材料包括一金屬氧化物，且第一圖案化保護(hù)層的厚度為 50埃至300埃。第二圖案化保護(hù)層覆蓋第一圖案化保護(hù)層、柵絕緣層以及源極與漏極。其中，該金屬氧化物包括氧化鋁、氧化鈦、氧化鉿或氧化鉭。其中，更包括一第二圖案化保護(hù)層，覆蓋該第一圖案化保護(hù)層、該柵絕緣層以及該源極與該漏極，其中該第二圖案化保護(hù)層的材料包括一有機(jī)絕緣材料。其中，該有機(jī)絕緣材料包括丙烯酸聚合物、環(huán)烯烴聚合物、環(huán)氧樹脂、硅氧烷、氟聚合物或其組合。其中，該第二圖案化保護(hù)層的厚度為0. 2微米至3微米。
其中，該通道層的材料包括氧化銦鎵鋅、氧化鋅、氧化錫或二氧化錫。其中，該通道層位于該源極與該漏極上方，且位于該第一圖案化保護(hù)層與該源極與該漏極之間。其中，該通道層位于該源極與該漏極下方，且位于該柵絕緣層與該源極與該漏極之間。本發(fā)明另提出一種薄膜晶體管的制造方法。于一基板上形成一柵極。于柵極上形成一柵絕緣層。于柵絕緣層上形成一源極與一漏極。形成一通道層，且通道層位于源極與漏極上方或下方，其中通道層的一部分暴露于源極與漏極之間。于通道層的部分上形成一第一圖案化保護(hù)層，其中第一圖案化保護(hù)層的材料包括一金屬氧化物，且第一圖案化保護(hù)層的厚度為50埃至300埃。形成一第二圖案化保護(hù)層，以覆蓋第一圖案化保護(hù)層、柵絕緣層以及源極與漏極。其中，該通道層與該第一圖案化保護(hù)層的形成方法包括于該源極與該漏極上形成該通道層；以及于該通道層上形成該第一圖案化保護(hù)層。其中，該通道層與該第一圖案化保護(hù)層的形成方法包括于該源極與該漏極上形成一通道材料層；于該通道材料層上形成一第一保護(hù)材料層；于該第一保護(hù)材料層上形成一掩膜層；以及以該掩膜層為掩膜，圖案化該通道材料層與該第一保護(hù)材料層，以形成該通道層與該第一圖案化保護(hù)層。其中，該通道層、該源極與該漏極以及該第一圖案化保護(hù)層的形成方法包括于該柵絕緣層上形成該通道層；于該通道層上形成該源極與該漏極；以及于該通道層的該部分上形成該第一圖案化保護(hù)層。其中，該金屬氧化物包括氧化鋁、氧化鈦、氧化鉿或氧化鉭。其中，該第一圖案化保護(hù)層的厚度為100埃。
其中，該通道層的材料包括氧化銦鎵鋅。其中，更包括形成一第二圖案化保護(hù)層，以覆蓋該第一圖案化保護(hù)層、該柵絕緣層以及該源極與該漏極，其中該第二圖案化保護(hù)層的材料包括一有機(jī)絕緣材料。其中，該有機(jī)絕緣材料包括丙烯酸聚合物、環(huán)烯烴聚合物、環(huán)氧樹脂、硅氧烷、氟聚合物或其組合。其中，該第二圖案化保護(hù)層的厚度為0. 2微米至3微米。其中，該第二圖案化保護(hù)層的厚度為1.5微米。其中，該第一圖案化保護(hù)層與該通道層是利用同一道光掩膜而同時(shí)形成。基于上述，在本發(fā)明的薄膜晶體管及其制造方法中，是以金屬氧化物作為第一圖案化保護(hù)層且將此保護(hù)層與通道層同時(shí)進(jìn)行圖案化，以避免與柵極絕緣層形成底切現(xiàn)象， 另外，此第一圖案化保護(hù)層的厚度控制為50埃至300埃，再于第一圖案化保護(hù)層上形成一第二圖案化保護(hù)層。如此一來，第一圖案化保護(hù)層與第二圖案化保護(hù)層的搭配能防止水氣且形成無氫薄膜，以避免氫擴(kuò)散至通道層，使得薄膜晶體管具有較佳的穩(wěn)定度。再者，第二圖案化保護(hù)層的存在使得第一圖案化保護(hù)層可具有相對(duì)較薄的厚度，因此能縮減薄膜晶體管的鍍膜與蝕刻工藝時(shí)間，同時(shí)具有降低金屬間的電容耦合效應(yīng)。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。


圖IA至圖IF為本發(fā)明的第一實(shí)施例的薄膜晶體管的制造方法的流程示意圖。圖2A至圖2F為本發(fā)明的第二實(shí)施例的薄膜晶體管的制造方法的流程示意圖。圖3A至圖3C為實(shí)驗(yàn)例與比較例的薄膜晶體管分別在5天、10天以及20天的柵源極電壓(Vgs)與漏源極電流(Ids)的關(guān)系圖。其中，附圖標(biāo)記100 薄膜晶體管102 基板110:柵極120 柵絕緣層130s 源極130d 漏極138 通道材料層140 通道層140a:部分148 保護(hù)材料層149 掩膜層150 第一圖案化保護(hù)層160 第二圖案化保護(hù)層170:像素電極
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例圖IA至圖IF為本發(fā)明的第一實(shí)施例的薄膜晶體管的制造方法的流程示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1A，首先，于一基板102上形成一柵極110。在本實(shí)施例中，基板102可以是玻璃基板或其它材質(zhì)基板，本發(fā)明并不加以限定。柵極110例如是單層或多層堆棧的導(dǎo)電材料，導(dǎo)電材料可以選自由銅(Cu)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鋁(Al)、鎢(W)、銀(Ag)、金(Au)及其合金所組成的族群中的至少一者，且柵極110的形成方法可通過微影及蝕刻工藝來圖案化導(dǎo)電材料而制作。在本實(shí)施例中，柵極110例如是具有鈦/鋁/鈦堆棧結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參照?qǐng)D1B，接著，于柵極110上形成一柵絕緣層120。柵絕緣層120可為單層結(jié)構(gòu)或多層堆棧的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)例如是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等介電材料。然后，于柵絕緣層120上形成一源極130s與一漏極130d。在本實(shí)施例中，源極 130s與漏極130d位于柵極110的相對(duì)兩側(cè)上。源極130s與漏極130d例如是單層或多層堆棧的導(dǎo)電材料，導(dǎo)電材料可以選自由銅(Cu)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鋁(Al)、鎢(W)、銀(Ag)、 金(Au)及其合金所組成的族群中的至少一者，且源極130s與漏極130d的形成方法可通過微影及蝕刻工藝來圖案化導(dǎo)電材料而制作。在本實(shí)施例中，源極130s與漏極130d例如是具有鈦/鋁/鈦堆棧結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參照?qǐng)DIC與圖1D，接著，形成一通道層140，通道層140位于源極130s與漏極130d上方，其中通道層140的一部分140a暴露于源極130s與漏極130d之間。而后，于通道層140的部分140a上形成一第一圖案化保護(hù)層150，其中第一圖案化保護(hù)層150的材料包括一金屬氧化物，且第一圖案化保護(hù)層150的厚度為50埃至300埃。在本實(shí)施例中，通道層140例如是位于源極130s與漏極130d之間。第一圖案化保護(hù)層150的厚度例如是100埃。在本實(shí)施例中，通道層140與第一圖案化保護(hù)層150的形成方法例如是包括以下步驟。請(qǐng)參照?qǐng)D1C，首先，于源極130s與漏極130d上依序利用物理氣相沉積法(PVD)系統(tǒng)形成一通道材料層138與一第一保護(hù)材料層148，即表示在無發(fā)生破真空的情況下完成此兩層薄膜的沉積。在本實(shí)施例中，通道材料層138的材料例如是包括氧化銦鎵鋅andium Gallium Zinc Oxide，IGZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO)或二氧化錫(SnO2)等材質(zhì)。第一保護(hù)材料層148的材料例如是包括氧化鋁(A1203)、氧化鈦(TiOx)、氧化鉿(HfOx)或氧化鉭 (TaOx)，且較佳為包括氧化鋁。接著，于第一保護(hù)材料層148上形成一掩膜層149。請(qǐng)參照?qǐng)D1D，然后，以掩膜層149為掩膜，圖案化通道材料層138與第一保護(hù)材料層148，以形成通道層140與第一圖案化保護(hù)層150。換言之，在本實(shí)施例中，是通過使用同一掩膜層149，在同一微影工藝與同一蝕刻工藝中同時(shí)圖案化通道材料層138與第一保護(hù)材料層148以同時(shí)形成通道層140與第一圖案化保護(hù)層150，因此簡(jiǎn)化工藝且大幅縮減工藝時(shí)間。請(qǐng)參照?qǐng)D1E，形成一第二圖案化保護(hù)層160，以覆蓋第一圖案化保護(hù)層150、柵絕緣層120以及源極130s與漏極130d。第二圖案化保護(hù)層160的材料例如是包括有機(jī)絕緣材料，有機(jī)絕緣材料例如是包括丙烯酸聚合物、環(huán)烯烴聚合物、環(huán)氧樹脂、硅氧烷、氟聚合物或其組合。第二圖案化保護(hù)層160的形成方法例如是涂布法。第二圖案化保護(hù)層160的厚度例如是0. 2微米至3微米。在本實(shí)施例中，第二圖案化保護(hù)層160的材料例如是丙烯酸聚合物，以及第二圖案化保護(hù)層160的厚度例如是1. 5微米。請(qǐng)參照?qǐng)D1F，形成一像素電極170，且像素電極170通過第二圖案化保護(hù)層160中的開口與漏極130d電性連接。像素電極170的材料例如是銦錫氧化物(ITO)。在本實(shí)施例中，薄膜晶體管100包括一基板102、一柵極110、一柵絕緣層120、一源極130s與一漏極130d、一通道層140、一第一圖案化保護(hù)層150、一第二圖案化保護(hù)層160 以及一像素電極170。柵極110配置于基板102上。柵絕緣層120配置于柵極110上。源極130s與漏極130d配置于柵絕緣層120上且位于柵極110的相對(duì)兩側(cè)上方。通道層140 位于源極130s與漏極130d上方，且位于第一圖案化保護(hù)層150與源極130s與漏極130d之間。其中，通道層140的一部分140a暴露于源極130s與漏極130d之間。第一圖案化保護(hù)層150配置于通道層140的部分140a上以覆蓋之，其中第一圖案化保護(hù)層150的材料包括一金屬氧化物，且第一圖案化保護(hù)層150的厚度為50埃至300埃。第二圖案化保護(hù)層160 覆蓋第一圖案化保護(hù)層150、柵絕緣層120以及源極130s與漏極130d。在本實(shí)施例中，由于暴露于源極130s與漏極130d之間的通道層部分140a被第一圖案化保護(hù)層150覆蓋，因此，能避免通道層140受到環(huán)境影響，使得薄膜晶體管100具有穩(wěn)定的元件特性。再者，由于通道層140與第一圖案化保護(hù)層150可通過相同的物理氣相沉積工藝來形成，因此可以在未破真空的狀態(tài)下進(jìn)行沉積。如此一來，能避免通道層140 與第一圖案化保護(hù)層150的交界面因破真空的過程中接觸大氣而造成水氣或其它污染物的附著，使得薄膜晶體管100具有較佳的元件特性。此外，通道層140與第一圖案化保護(hù)層150可在同一微影與同一蝕刻工藝中進(jìn)行圖案化，因此，能防止因第一圖案化保護(hù)層的蝕刻速度較慢而與柵絕緣層之間所造成的底切現(xiàn)象，進(jìn)而避免形成于第一圖案化保護(hù)層150上的導(dǎo)體層(諸如像素電極層)有斷線的問題發(fā)生。另一方面，由于第二圖案化保護(hù)層160 可使用涂布等方式來形成，因而，能避免使用等離子加強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD)等可能導(dǎo)致氫原子擴(kuò)散的工藝，使得薄膜晶體管的元件特性不會(huì)受到保護(hù)層工藝的破壞而劣化。—般來說，雖然氧化鋁等金屬氧化物對(duì)于水氣具有良好的阻擋能力以及提供無氫薄膜，但其具有沉積速度慢以及因蝕刻速度慢而與柵絕緣層之間所造成底切等缺點(diǎn)，使得薄膜晶體管的工藝時(shí)間增加且形成于金屬氧化物保護(hù)層上的導(dǎo)體層易發(fā)生斷線問題，因而不適于進(jìn)行量產(chǎn)。然而，在本實(shí)施例中，是以諸如氧化鋁等金屬氧化物作為第一圖案化保護(hù)層，再以諸如有機(jī)材料作為第二圖案化保護(hù)層，如此搭配使得第一圖案化保護(hù)層在較薄的厚度下就有良好的阻擋效果，因此能大幅縮減形成金屬氧化物保護(hù)層所需的工藝時(shí)間，以適于量產(chǎn)薄膜晶體管。特別是，第一圖案化保護(hù)層與第二圖案化保護(hù)層的搭配能有效地防止水氣與氫擴(kuò)散至通道層。再者，由于氧化鋁等金屬氧化物具有較高的介電常數(shù)，因此容易造成電容耦合(capacity coupling)效應(yīng)，而本實(shí)施例的第一圖案化保護(hù)層與第二圖案化保護(hù)層所構(gòu)成的雙層保護(hù)層結(jié)構(gòu)能有效地避免電容耦合效應(yīng)。換言之，本實(shí)施例的薄膜晶體管具有較佳的元件特性、穩(wěn)定度以及縮短的鍍膜以及蝕刻工藝時(shí)間。第二實(shí)施例圖2A至圖2F為本發(fā)明的第二實(shí)施例的薄膜晶體管的制造方法的流程示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2A，首先，于一基板102上形成一柵極110。其中，基板102與柵極110的材料可以參照第一實(shí)施例中所述，于此不贅述。請(qǐng)參照?qǐng)D2B，接著，于柵極110上形成一柵絕緣層120。柵絕緣層120可為單層結(jié)構(gòu)或多層堆棧的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)例如是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等介電材料。然后，于柵絕緣層120上形成通道層140。通道層140的材料例如是包括氧化銦鎵鋅(IGZO)，通道層140的形成方法例如是物理氣相沉積法。請(qǐng)參照?qǐng)D2C，接著，于通道層140上形成一源極130s與一漏極130d，其中通道層 140的一部分140a暴露于源極130s與漏極130d之間。在本實(shí)施例中，通道層140例如是位于源極130s與漏極130d下方，且源極130s與漏極130d例如是分別位于柵極110的相對(duì)兩側(cè)上方。通道層140以及源極130s與漏極130d的材料與形成方法可以參照第一實(shí)施例中所述，于此不贅述。請(qǐng)參照?qǐng)D2D，接著，于通道層140的部分140a上形成一第一圖案化保護(hù)層150， 其中第一圖案化保護(hù)層150的材料包括一金屬氧化物，且第一圖案化保護(hù)層150的厚度為 50埃至300埃。在本實(shí)施例中，第一圖案化保護(hù)層150的厚度例如是100埃。第第一圖案化保護(hù)層150的材料例如是包括氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiOx)、氧化鉿(HfOx)或氧化鉭 (TaOx)，且較佳為包括氧化鋁。第一圖案化保護(hù)層150的形成方法例如是先形成一保護(hù)材料層，再對(duì)保護(hù)材料層進(jìn)行微影與蝕刻工藝以形成之。其中，第一圖案化保護(hù)層150的形成方法例如是包括物理氣相沉積法。請(qǐng)參照?qǐng)D2E，形成一第二圖案化保護(hù)層160，以覆蓋第一圖案化保護(hù)層150、柵絕緣層120以及源極130s與漏極130d。第二圖案化保護(hù)層160的材料例如是包括有機(jī)絕緣材料，有機(jī)絕緣材料例如是包括丙烯酸聚合物、環(huán)烯烴聚合物、環(huán)氧樹脂、硅氧烷、氟聚合物或其組合。第二圖案化保護(hù)層160的形成方法例如是涂布法。第二圖案化保護(hù)層160的厚度例如是0.2微米至3微米，且第二圖案化保護(hù)層160的厚度較佳為1.5微米。請(qǐng)參照?qǐng)D2F，形成一像素電極170，且像素電極170通過第二圖案化保護(hù)層160中的開口與漏極130d電性連接。像素電極170的材料例如是銦錫氧化物(ITO)。在本實(shí)施例中，薄膜晶體管100包括一基板102、一柵極110、一柵絕緣層120、一源極130s與一漏極130d、一通道層140、一第一圖案化保護(hù)層150、一第二圖案化保護(hù)層160 以及一像素電極170。柵極110配置于基板102上。柵絕緣層120配置于柵極110上。源極130s與漏極130d配置于柵絕緣層120上。通道層140位于源極130s與漏極130d下方， 且位于柵絕緣層120與源極130s與漏極130d之間。其中，通道層140的一部分140a暴露于源極130s與漏極130d之間。第一圖案化保護(hù)層150配置于通道層140的部分140a上， 其中第一圖案化保護(hù)層150的材料包括一金屬氧化物，且第一圖案化保護(hù)層150的厚度為 50埃至300埃。第二圖案化保護(hù)層160覆蓋第一圖案化保護(hù)層150、柵絕緣層120以及源極130s與漏極130d。在本實(shí)施例中，由于暴露于源極130s與漏極130d之間的通道層部分140a被第一圖案化保護(hù)層150覆蓋，因此，能避免通道層140受到環(huán)境影響，使得薄膜晶體管100具有穩(wěn)定的元件特性。再者，由于第二圖案化保護(hù)層160可使用涂布等方式來形成，因而，能避免使用等離子加強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD)等可能導(dǎo)致氫原子擴(kuò)散的工藝，使得薄膜晶體管的元件特性不會(huì)受到保護(hù)層工藝的破壞而劣化。一般來說，雖然氧化鋁等金屬氧化物對(duì)于水氣與氫擴(kuò)散具有良好的阻擋能力，但其具有沉積速度慢以及因蝕刻速度慢而導(dǎo)致底切等缺點(diǎn)，使得薄膜晶體管的工藝時(shí)間增加且形成于金屬氧化物保護(hù)層上的導(dǎo)體層易發(fā)生斷線問題，因而不適于進(jìn)行量產(chǎn)。然而， 在本實(shí)施例中，是以諸如氧化鋁等金屬氧化物作為第一圖案化保護(hù)層，再以諸如有機(jī)材料作為第二圖案化保護(hù)層，如此搭配使得第一圖案化保護(hù)層在較薄的厚度下就有良好的阻擋效果，因此，能大幅縮減形成金屬氧化物保護(hù)層所需的工藝時(shí)間，以適于量產(chǎn)薄膜晶體管。特別是，第一圖案化保護(hù)層與第二圖案化保護(hù)層的搭配能有效地防止水氣與氫擴(kuò)散至通道層。再者，由于氧化鋁等金屬氧化物具有較高的介電常數(shù)，因此容易造成電容耦合 (capacity coupling)效應(yīng)，而本實(shí)施例的第一圖案化保護(hù)層與第二圖案化保護(hù)層所構(gòu)成的雙層保護(hù)層結(jié)構(gòu)能有效地避免電容耦合效應(yīng)。換言之，本實(shí)施例的薄膜晶體管具有較佳的元件特性、穩(wěn)定度以及縮短的工藝時(shí)間。以下列舉實(shí)驗(yàn)例來驗(yàn)證本發(fā)明的效果。實(shí)驗(yàn)例為證明本發(fā)明的上述實(shí)施例中所述的薄膜晶體管具有較佳的元件特性，使用實(shí)驗(yàn)例與比較例作比較。其中，實(shí)驗(yàn)例的薄膜晶體管具有如圖IF所示的結(jié)構(gòu)，其中第一圖案化保護(hù)層的材料為氧化鋁，第一圖案化保護(hù)層的厚度為10nm，第二圖案化保護(hù)層的材料為丙烯酸聚合物，第二圖案化保護(hù)層的厚度為1.5微米。比較例的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)例的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)相似，其主要不同處在于比較例之薄膜晶體管僅具有第一圖案化保護(hù)層而未包括第二圖案化保護(hù)層，其中第一圖案化保護(hù)層的材料為氧化鋁，且第一圖案化保護(hù)層的厚度為lOnm。實(shí)驗(yàn)例與比較例的薄膜晶體管是在Vg = 50V與80°C的條件下進(jìn)行穩(wěn)定度測(cè)試，且通過觀察臨界電壓的偏移情況來判斷薄膜晶體管的穩(wěn)定度。
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圖3A至圖3C為實(shí)驗(yàn)例與比較例的薄膜晶體管分別在5天、10天以及20天的柵源極電壓(Vgs)與漏源極電流(Ids)的關(guān)系圖。由圖3A與圖;3B可知，在5天與10天的操作下，實(shí)驗(yàn)例的薄膜晶體管與比較例的薄膜晶體管在穩(wěn)定度上的表現(xiàn)相近。然而，如圖3C 所示，在20天的長(zhǎng)時(shí)間操作下，比較例的薄膜晶體管的臨界電壓偏移情況已相當(dāng)嚴(yán)重，表示其元件特性劣化且具有較差的穩(wěn)定度，因此未對(duì)其進(jìn)行不同壓力下的穩(wěn)定度測(cè)試。相反地，實(shí)驗(yàn)例的薄膜晶體管在進(jìn)行穩(wěn)定度測(cè)試下顯示其未有元件劣化的現(xiàn)象發(fā)生且具有良好的穩(wěn)定度。因此，由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，具有由第一圖案化保護(hù)層與第二圖案化保護(hù)層所構(gòu)成的雙層保護(hù)層的薄膜晶體管相較于僅有第一圖案化保護(hù)層的薄膜晶體管具有較佳的元件穩(wěn)定度，這可能與第一圖案化保護(hù)層與第二圖案化保護(hù)層的搭配能有效地防止水氣與氫擴(kuò)散至通道層有關(guān)。綜上所述，在本發(fā)明的薄膜晶體管及其制造方法中，是以金屬氧化物作為第一圖案化保護(hù)層且將第一圖案化保護(hù)層的厚度控制為50埃至300埃，再于第一圖案化保護(hù)層上形成一第二圖案化保護(hù)層。如此一來，第一圖案化保護(hù)層與第二圖案化保護(hù)層的搭配能防止水氣與氫擴(kuò)散至通道層并降低電容耦合效應(yīng)，使得薄膜晶體管具有較佳的穩(wěn)定度。再者， 第二圖案化保護(hù)層的存在使得第一圖案化保護(hù)層可具有相對(duì)較薄的厚度，因此，能縮減薄膜晶體管的鍍膜以及蝕刻工藝時(shí)間。特別是，在一實(shí)施例中，通道層與第一圖案化保護(hù)層可以通過同一道光掩膜形成，因此能大幅縮減薄膜晶體管的工藝時(shí)間以適于進(jìn)行量產(chǎn)，且能避免通道層與第一圖案化保護(hù)層的交界面發(fā)生污染以及避免第一圖案化保護(hù)層發(fā)生底切。 因此，本發(fā)明的薄膜晶體管具有較佳的元件特性與縮短的工藝時(shí)間。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管，其特征在于，包括 一基板；一柵極，配置于該基板上； 一柵絕緣層，配置于該柵極上； 一源極與一漏極，配置于該柵絕緣層上；一通道層，位于該源極與該漏極上方或下方，其中該通道層的一部分暴露于該源極與該漏極之間；以及一第一圖案化保護(hù)層，配置于該通道層的該部分上，其中該第一圖案化保護(hù)層的材料包括一金屬氧化物，且該第一圖案化保護(hù)層的厚度為50埃至300埃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，該金屬氧化物包括氧化鋁、氧化鈦、氧化鉿或氧化鉭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，更包括一第二圖案化保護(hù)層，覆蓋該第一圖案化保護(hù)層、該柵絕緣層以及該源極與該漏極，其中該第二圖案化保護(hù)層的材料包括一有機(jī)絕緣材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜晶體管，其特征在于，該有機(jī)絕緣材料包括丙烯酸聚合物、環(huán)烯烴聚合物、環(huán)氧樹脂、硅氧烷、氟聚合物或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜晶體管，其特征在于，該第二圖案化保護(hù)層的厚度為0.2 微米至3微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，該通道層的材料包括氧化銦鎵鋅、 氧化鋅、氧化錫或二氧化錫。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，該通道層位于該源極與該漏極上方，且位于該第一圖案化保護(hù)層與該源極與該漏極之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，該通道層位于該源極與該漏極下方，且位于該柵絕緣層與該源極與該漏極之間。
9.一種薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，包括 于一基板上形成一柵極；于該柵極上形成一柵絕緣層； 于該柵絕緣層上形成一源極與一漏極；形成一通道層，且該通道層位于該源極與該漏極上方或下方，其中該通道層的一部分暴露于該源極與該漏極之間；以及于該通道層的該部分上形成一第一圖案化保護(hù)層，其中該第一圖案化保護(hù)層的材料包括一金屬氧化物，且該第一圖案化保護(hù)層的厚度為50埃至300埃。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該通道層與該第一圖案化保護(hù)層的形成方法包括于該源極與該漏極上形成該通道層；以及于該通道層上形成該第一圖案化保護(hù)層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該通道層與該第一圖案化保護(hù)層的形成方法包括于該源極與該漏極上形成一通道材料層；于該通道材料層上形成一第一保護(hù)材料層； 于該第一保護(hù)材料層上形成一掩膜層；以及以該掩膜層為掩膜，圖案化該通道材料層與該第一保護(hù)材料層，以形成該通道層與該第一圖案化保護(hù)層。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該通道層、該源極與該漏極以及該第一圖案化保護(hù)層的形成方法包括于該柵絕緣層上形成該通道層；于該通道層上形成該源極與該漏極；以及于該通道層的該部分上形成該第一圖案化保護(hù)層。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該金屬氧化物包括氧化鋁、氧化鈦、氧化鉿或氧化鉭。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該第一圖案化保護(hù)層的厚度為100埃。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該通道層的材料包括氧化銦鎵鋅。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，更包括形成一第二圖案化保護(hù)層，以覆蓋該第一圖案化保護(hù)層、該柵絕緣層以及該源極與該漏極，其中該第二圖案化保護(hù)層的材料包括一有機(jī)絕緣材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該有機(jī)絕緣材料包括丙烯酸聚合物、環(huán)烯烴聚合物、環(huán)氧樹脂、硅氧烷、氟聚合物或其組合。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該第二圖案化保護(hù)層的厚度為0.2微米至3微米。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該第二圖案化保護(hù)層的厚度為1.5微米。
20.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該第一圖案化保護(hù)層與該通道層是利用同一道光掩膜而同時(shí)形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜晶體管及其制造方法。該薄膜晶體管包括一基板、一柵極、一柵絕緣層、一源極與一漏極、一通道層、一第一圖案化保護(hù)層以及一第二圖案化保護(hù)層。柵極配置于基板上。柵絕緣層配置于柵極上。源極與漏極配置于柵絕緣層上。通道層位于源極與漏極上方或下方，其中通道層的一部分暴露于源極與漏極之間。第一圖案化保護(hù)層配置于通道層的部分上，其中第一圖案化保護(hù)層的材料包括一金屬氧化物，且第一圖案化保護(hù)層的厚度為50埃至300埃。第二圖案化保護(hù)層覆蓋第一圖案化保護(hù)層、柵絕緣層以及源極與漏極。
文檔編號(hào)H01L21/336GK102403365SQ20111033512
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者張鈞杰, 林威廷, 洪銘欽, 涂峻豪, 陳嘉祥 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司