[發(fā)明專利]薄膜晶體管及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610159865.8
• 申請日: 2006-10-30
• 公開（公告）號: CN101174650A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊其燃;張秀郁;李育舟;吳英明
• 申請（專利權(quán)）人: 中華映管股份有限公司
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 陳亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明有關(guān)于一種主動元件及其制造方法，且特別有關(guān)于一種薄膜晶體管及其制造方法。

背景技術(shù)

在一般的半導(dǎo)體制程或液晶顯示器的金屬化制程中，一般是選用鉬、鉭、鉻、鎢等金屬或其合金做為金屬層的材料，其中又以鋁為最常用。鋁是地球上含量最豐富的金屬，其價(jià)格便宜且具有多項(xiàng)特點(diǎn)，如電阻系數(shù)低、對基板的附著性(adhesion)佳、且蝕刻特性(etching?characteristics)好。

然而，由于鋁的熱膨脹系數(shù)(coefficient?of?thermal?expansion)較大，因此在進(jìn)行熱制程如化學(xué)汽相沉積制程(CVD)、退火(annealing)制程時，鋁與基板之間會產(chǎn)生熱應(yīng)變(thermal?strain)的不匹配(mismatch)現(xiàn)象。鋁層因?yàn)槭艿綐O大的應(yīng)力，而造成鋁原子沿著鋁晶粒邊界擴(kuò)散，導(dǎo)致在鋁層上形成小凸起(或稱鋁尖凸(hillock))。小凸起會造成漏電、短路、斷路或影響場效應(yīng)管的性能。

避免產(chǎn)生小凸起的傳統(tǒng)方法是在鋁中加入少許熔點(diǎn)高于鋁的金屬，如釹、鈦、鋯、鉭、硅或銅，其中又以神戶制鋼公司(Kobelco)的鋁釹合金最為知名且被廣泛應(yīng)用。然而，釹是高價(jià)的稀有金屬，且具有高電阻值，因此這種方法的應(yīng)用范圍受到很大的限制。

第二種避免產(chǎn)生小凸起的方法是在鋁層上方覆蓋一層高熔點(diǎn)的保護(hù)層，此保護(hù)層像蓋子一樣地蓋住晶粒邊界，以防止小凸起形成。舉例而言，中國臺灣專利公告第I233178號揭示了一種不具小凸起的柵層及其制造方法，其原理是在形成鋁層之后，再以一含氮的鋁層(例如氮化鋁或氮氧化鋁)覆蓋于鋁層上。

另舉一例，中國臺灣專利公告第I232541號的權(quán)利要求第12及13項(xiàng)揭示了一種電子元件，其原理是在鋁層的上方形成有一層保護(hù)層，以避免產(chǎn)生鋁尖突。這一層保護(hù)層是選自鉬、氮化鉬(MoN)、鈦及其合金材料。此外，由美國專利第6333518號可知，鉬、鉬鎢合金(MoW)、鉬鉭合金(MoTa)及鉬鈮合金(MoNb)都可以用來覆蓋鋁層，以防止小凸起的形成。

另一方面，因?yàn)殇X很容易被氧化或侵蝕，所以必須提出解決之道。舉例而言，美國專利第6921698號揭示了一種薄膜晶體管，其柵極是采用鉬鈮合金來完全取代鋁或鋁合金。另一個例子是美國專利公告第20040263706號，其揭示一種陣列基板(array?substrate)，在鋁層上形成鉭、鈦、鉬等合金來保護(hù)鋁層。

第三種避免產(chǎn)生小凸起的方法是在鋁層與基板之間配置一層緩沖層(bufferlayer)，其熱膨脹系數(shù)低于鋁層的熱膨脹系數(shù)，從而緩和上述的熱應(yīng)變不匹配現(xiàn)象。例如，中國臺灣專利公告第I246874號所揭示的一種薄膜晶體管元件的柵極就是由一層緩沖層及一層鋁層所構(gòu)成，其中緩沖層的材質(zhì)包括氮化鋁(AlN_x)、氧化鋁(AlO_x)或含氮氧化鋁(AlO_xN_y)。此外，前述的中國臺灣專利公告第I232541號也揭示了一個類似的方法，即以鋁釹合金(AlNd)來作為緩沖層，也可以達(dá)到相同的效果。

如上所述，雖然可用的現(xiàn)有技術(shù)很多，業(yè)界仍需要更好的解決方案，從而以較低的成本改善小凸起的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種薄膜晶體管，以改善柵極、源極及漏極的鋁金屬層的小凸起現(xiàn)象。

此外，本發(fā)明的另一目的是提供一種薄膜晶體管的制造方法，以低成本的技術(shù)手段來改善柵極、源極及漏極的鋁金屬層的小凸起現(xiàn)象。

本發(fā)明提出一種薄膜晶體管，其包括一基板、一第一緩沖層、柵極、柵絕緣層、溝道層(channel?layer)、源極及漏極。第一緩沖層配置基板上，且第一緩沖層為一硅化物。柵極覆蓋第一緩沖層的一部分。此柵極包括第一鋁金屬層及第一保護(hù)層，其中第一保護(hù)層配置于第一鋁金屬層上。柵絕緣層覆蓋柵極，且溝道層配置于柵極上方的部分柵絕緣層上。源極及漏極配置于溝道層上并互相分隔，且源極及漏極包括第二緩沖層、第二鋁金屬層及第二保護(hù)層。第二鋁金屬層配置于第二緩沖層上，且第二保護(hù)層配置于第二鋁金屬層上。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，硅化物包括氧化硅或氮化硅。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一緩沖層的厚度為100埃至500埃。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第二緩沖層包括鉬或鉬鈮合金。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第二緩沖層的厚度為100埃至1000埃。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一保護(hù)層包括鉬或鉬鈮合金。