[發明專利]制作薄膜晶體管的方法

有效

• 申請號: 201380035135.5
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN104685633B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: M·納格;S·斯臺德
• 申請（專利權）人: IMEC非營利協會;荷蘭應用自然科學研究組織TNO;魯汶天主教大學
• 主分類號: H01L29/66
• 分類號: H01L29/66;H01L29/786
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 王穎

一種用于制作底柵頂接觸金屬氧化物半導體薄膜晶體管的方法，該方法包括：?在基板上形成柵電極；?提供覆蓋柵電極的柵介電層；?在柵介電層上沉積金屬氧化物半導體層；?在金屬氧化物半導體層上沉積金屬層；?對所述金屬層進行圖案化以形成源極和漏極接觸，其中對金屬層進行圖案化包括對該金屬層進行干法蝕刻；以及然后對金屬氧化物半導體層進行圖案化。

發明領域

本發明技術涉及制作金屬氧化物半導體薄膜晶體管的方法，更具體涉及制作金屬氧化物半導體底柵頂接觸(bottom-gate top-contact)薄膜晶體管的方法，還涉及由此獲得的薄膜晶體管。

技術背景

因為金屬氧化物半導體能夠在低加工溫度下實現極佳的電性質，所以已發現可應用于薄膜電子設備例如大面積顯示器和電路中。例如，已經證明了使用無定形鎵-銦-鋅-氧化物(a-GIZO)作為活性層的薄膜晶體管(TFT)。對于在顯示器中使用無定形金屬氧化物半導體TFT底板來成功地替代傳統的無定形Si TFT底板而言，實現優良的遷移率(μ)和優良的閾值電壓(V_TH)控制是重要參數。

在用于制作底柵頂接觸(BGTC)金屬氧化物半導體薄膜晶體管的工藝中，經常使用蝕刻停止層在進一步加工過程中保護金屬氧化物半導體層免受等離子體破壞。在這樣的工藝中，在基板上提供柵極和柵介電層之后，在柵介電層上沉積金屬氧化物半導體層并圖案化。接下來在金屬氧化物半導體層上沉積蝕刻停止層，隨后對該蝕刻停止層進行圖案化。然后沉積金屬層并通過干法等離子體蝕刻進行圖案化從而形成源極和漏極接觸。在這種為了限定源極和漏極接觸而進行的圖案化過程中，蝕刻停止層保護下方的金屬氧化物半導體層免受金屬蝕刻加工可能導致的破壞。

在另一種工藝流程中，可通過采用濕法蝕刻工藝對金屬氧化物半導體層頂上的金屬層進行圖案化來避免使用蝕刻停止層。但是，要找到能在金屬層和金屬氧化物半導體層之間提供優良的蝕刻選擇性的蝕刻劑是一項挑戰，這限制了能使用的材料組合。

發明概述

本發明的一個方面涉及制作優良的金屬氧化物半導體薄膜晶體管的方法，其中通過干法蝕刻對金屬氧化物半導體層上的源極和漏極接觸進行圖案化，并且不需要使用蝕刻停止層。

本發明的一個方面涉及制作底柵頂接觸金屬氧化物半導體薄膜晶體管的方法，其中該方法包括在基板上形成柵電極，提供覆蓋柵電極的柵介電層以及在柵介電層上沉積金屬氧化物半導體層。該方法還可包括：在金屬氧化物半導體層上沉積金屬層或金屬層層疊；以及對金屬層或金屬層層疊進行圖案化以形成薄膜晶體管的源極和漏極接觸，其中對金屬層或金屬層層疊進行的圖案化包括對金屬層或金屬層層疊進行干法蝕刻；以及然后(例如隨后直接)對金屬氧化物半導體層進行圖案化。所述方法還可包括額外的加工，例如沉積鈍化層和/或退火。退火步驟優選適宜于固化破壞，所述固化破壞可能是在器件制作和/或為獲得優良鈍化的過程中因為等離子體加工而導致的。

金屬氧化物半導體層可例如是無定形IGZO(銦鎵鋅氧化物)層。但是，本發明并不限于此，可使用其他金屬氧化物半導體層，例如InZnO、HfInZnO、SiInZnO、ZnO、CuO或SnO層。

在根據本發明一個方面的方法中，在對金屬氧化物半導體層上的金屬層或金屬層層疊進行了圖案化之后(即，在限定了源極和漏極接觸之后)再對金屬氧化物半導體層進行圖案化。采用這種工藝步驟順序的優點是，與通過干法(等離子體)蝕刻在對金屬層或金屬層層疊進行圖案化之前先對金屬氧化物半導體層進行圖案化的工藝順序相比，在金屬干法蝕刻過程中例如在薄膜晶體管的溝道區中破壞金屬氧化物半導體層的風險可顯著降低。

根據本發明一個方面的方法的優點是，不需要提供蝕刻停止層并對其進行圖案化，因此減少了所需的掩模數量，從而減少了工藝步驟數量并降低了制造成本。