[發(fā)明專(zhuān)利]金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310503418.X
• 申請(qǐng)日: 2013-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103579361A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘德鎮(zhèn);邵金鳳;戴文君
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆山龍騰光電有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/786
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/786;H01L21/336
• 代理公司: 上海波拓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31264
• 代理人: 苗燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，且特別是涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管及其制造方法。

背景技術(shù)

目前用在平板顯示的薄膜晶體管(thin?film?transistor，TFT)的半導(dǎo)體溝道層的材料主要是硅材料，包括非晶硅（a-Si：H）、多晶硅、微晶硅等。然而非晶硅薄膜晶體管具有對(duì)光敏感、遷移率低和穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)；多晶硅薄膜晶體管雖然具有較高的遷移率，但是由于晶界的影響導(dǎo)致其電學(xué)均勻性差，且多晶硅制備溫度高、成本高以及難以大面積晶化，限制了其在平板顯示中的應(yīng)用；微晶硅制備難度大，晶粒控制技術(shù)難度高，不容易實(shí)現(xiàn)大面積規(guī)模量產(chǎn)。

目前已知某些金屬氧化物具有半導(dǎo)體特性，例如氧化鎢、氧化錫、氧化銦、氧化鋅、銦鎵鋅氧化物(indium?gallium?zinc?oxide，IGZO)等，利用這樣的金屬氧化物形成的透明半導(dǎo)體層做為溝道層材料形成金屬氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管，與含有硅的薄膜晶體管相比，金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管具有電子遷移率較高、制備溫度低、對(duì)可見(jiàn)光透明等優(yōu)點(diǎn)，因而越來(lái)越受到重視，有替代用傳統(tǒng)硅工藝制備的薄膜晶體管的發(fā)展趨勢(shì)。特別地，近幾年IGZO?TFT由于電子遷移率高，穩(wěn)定性好，制備工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，成為目前金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。

IGZO?TFT的結(jié)構(gòu)主要有背溝道蝕刻型(back?channel?etch?type)、蝕刻阻擋型(etch?stop?type)和共面型(coplanar?type)三種類(lèi)型。背溝道蝕刻型IGZO?TFT工藝流程簡(jiǎn)單，但是由于IGZO層缺少保護(hù)層，在形成源漏極時(shí)很容易對(duì)IGZO層造成破壞，從而影響IGZO?TFT的性能，因此目前較少使用此結(jié)構(gòu)。蝕刻阻擋型IGZO?TFT的IGZO層上的蝕刻阻擋層可以在形成源漏極時(shí)保護(hù)IGZO層不被破壞，從而提高IGZO?TFT的性能。但是，蝕刻阻擋型IGZO?TFT的制作需要增加一次光刻工藝以形成蝕刻阻擋層，增加IGZO?TFT的制作工藝流程的復(fù)雜性，而且由于蝕刻阻擋層的材料一般是SiNx或者SiOx，在采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(plasma?enhanced?chemical?vapor?deposition，PECVD)形成蝕刻阻擋層的過(guò)程中，等離子體容易對(duì)IGZO層造成破壞，從而影響IGZO?TFT的性能。共面型IGZO?TFT是目前的主流結(jié)構(gòu)，共面型IGZO?TFT與背溝道蝕刻型IGZO?TFT相比，由于IGZO層在源漏極的上面，可避免了在形成源漏極工藝中對(duì)IGZO層的破壞，同時(shí)與蝕刻阻擋型IGZO?TFT相比少了一次光刻工藝，且與目前主流制備非晶硅(a-Si)TFT的設(shè)備兼容性好，可減少設(shè)備的投入，降低生產(chǎn)成本。

但是，共面型IGZO?TFT的缺點(diǎn)是在IGZO層與源漏極接觸的地方IGZO層容易出現(xiàn)剝離(peeling)，而且在后續(xù)形成鈍化保護(hù)層的過(guò)程中，在源漏極上的IGZO層被損傷和破壞，從而影響IGZO?TFT的性能。圖1是現(xiàn)有共面型IGZO?TFT的布局結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1所示的共面型IGZO?TFT沿II-II線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)一并參照?qǐng)D1和圖2，共面型IGZO?TFT100的柵極110形成在基板101上，柵極絕緣層120形成在基板101上并覆蓋柵極110，源極132、漏極134分隔地形成在柵極絕緣層120上，IGZO層140形成于源極132、漏極134上，連接于源極132、漏極134之間并位于柵極110的上方。由于IGZO層140厚度較薄且IGZO層140與源極132、漏極134的接觸區(qū)域105a、150b的面積較小，因此，IGZO層140與源極132、漏極134的粘附性較差，在通過(guò)光罩制程形成IGZO層140的過(guò)程中，容易在去除光刻膠時(shí)引起IGZO層140從源漏電極132、漏極134剝離的情況。另一方面，由于IGZO層140形成于源極132、漏極134上，在IGZO層140上會(huì)采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法形成鈍化保護(hù)層150，為了便于顯示金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管100的結(jié)構(gòu)，圖1中未繪出鈍化保護(hù)層150，僅在圖2中繪出。在形成鈍化保護(hù)層150的過(guò)程中，等離子體會(huì)與IGZO層140中的氧發(fā)生反應(yīng)，對(duì)IGZO層140造成損傷和破壞，從而影響IGZO層140的半導(dǎo)體性能。無(wú)論是IGZO層140的剝離，還是IGZO層140的損傷和破壞都會(huì)嚴(yán)重影響共面型IGZO?TFT100的性能。

發(fā)明內(nèi)容