專利名稱：薄膜晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管及其制造方法，且特別涉及一種薄膜晶體管及其制造方法，其于關(guān)閉狀態(tài)時具有較低的漏電流(current leakage)。
背景技術(shù)：
近年來，由于半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進(jìn)步，薄膜晶體管的制造越趨容易、快速。薄膜晶體管的應(yīng)用廣泛，例如計(jì)算機(jī)芯片、手機(jī)芯片或是薄膜晶體管液晶顯示器(thin film transistor liquid crystal displayer，TFT LCD)等。以薄膜晶體管液晶顯示器為例，薄膜晶體管在其中的用途是當(dāng)作儲存電容(storage capacitor)充電或放電的開關(guān)。
圖1為公知薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)剖面圖。公知薄膜晶體管100是形成在玻璃基板110上，其包括柵極120、絕緣層130、非晶硅層140、N型摻雜非晶硅層150、源極160以及漏極170。柵極120的材料為合金，用以開啟或關(guān)閉非晶硅層140中的電子通道。絕緣層130覆蓋住柵極120，材料為氮化硅，可以避免柵極120與非晶硅層140電接觸。非晶硅層140位于絕緣層130上，可提供電子傳輸?shù)耐ǖ?。N型摻雜非晶硅層150覆蓋在部分的非晶硅層140上，其作用是當(dāng)作歐姆接觸層以降低源極160、漏極170與非晶硅層140間的阻抗。源極160與漏極170的材料為金屬，兩者皆設(shè)置于N型摻雜非晶硅層150上。
當(dāng)于薄膜晶體管100的柵極120施加電壓，非晶硅層140底部會形成電子通道。而當(dāng)漏極170也施加電壓時，電子會從源極160通過電子通道流到漏極170。當(dāng)柵極120停止施加電壓，非晶硅層140底部的電子通道即會消失，如此源極160與漏極170之間即成為斷路。然而由于公知薄膜晶體管100并非一個完美的開關(guān)，在柵極120未施加電壓或是施加負(fù)電壓時，源極160與漏極170之間并非完全不導(dǎo)通的。當(dāng)公知薄膜晶體管100處于關(guān)閉狀態(tài)時，仍有極少數(shù)的電流會經(jīng)由N型摻雜非晶硅層150通過非晶硅層140的表面導(dǎo)通，形成漏電流。舉例而言，若源極160與漏極170間的電壓差為10伏、柵極電壓為-6伏，源極160與漏極170間的漏電流約為10-11到10-12安培。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的就是提供一種薄膜晶體管，其于關(guān)閉狀態(tài)時具有較低的漏電流。
本發(fā)明的再一目的是提供一種薄膜晶體管的制造方法，利用此方法可以制造出漏電流較小的薄膜晶體管。
基于上述目的或其它目的，本發(fā)明提出一種薄膜晶體管，包括柵極、柵絕緣層、通道層、源極、漏極以及歐姆接觸層。柵絕緣層會覆蓋柵極；通道層是位于柵極上方的柵絕緣層上；源極與漏極是設(shè)置于通道層上；歐姆接觸層設(shè)置在通道層、源極與漏極之間，且此歐姆接觸層是由多層膜層所構(gòu)成。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的薄膜晶體管，其中歐姆接觸層是由多層的N型摻雜非晶硅層所構(gòu)成。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的薄膜晶體管，其中通道層的材質(zhì)包括非晶硅。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的薄膜晶體管，其中柵極的材質(zhì)包括金屬。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的薄膜晶體管，其中源極與漏極的材質(zhì)包括金屬。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的薄膜晶體管，其中柵絕緣層的材質(zhì)選自氧化硅、氮化硅及其組合中之一種。
本發(fā)明另提出一種薄膜晶體管的制造方法，其包括下列步驟首先在基板上形成柵極。然后，在基板上形成柵絕緣層以便覆蓋柵極。在柵極上方的柵絕緣層上形成通道層。然后，在通道層上形成歐姆接觸層，而此歐姆接觸層是由多層膜層所構(gòu)成。最后在歐姆接觸層上形成源極與漏極，且位于源極與漏極之間的歐姆接觸層會被移除。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的薄膜晶體管的制造方法，其中形成歐姆接觸層的方法包括進(jìn)行沉積工藝，其中于進(jìn)行沉積工藝時會改變沉積功率，以于通道層上沉積不連續(xù)的膜層，而形成多層結(jié)構(gòu)的歐姆接觸層。而進(jìn)行沉積工藝時改變沉積功率的方式包括于沉積特定時間間隔時即關(guān)閉電源。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的薄膜晶體管的制造方法，其中形成歐姆接觸層的方法包括進(jìn)行沉積工藝，其中于進(jìn)行沉積工藝時會改變沉積壓力條件，以于通道層上沉積不連續(xù)的膜層，而形成多層結(jié)構(gòu)的歐姆接觸層。而進(jìn)行沉積工藝時改變沉積壓力條件的方式包括于沉積特定時間間隔時即改變壓力，以使沉積速率降低。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的薄膜晶體管的制造方法，其中歐姆接觸層是由多層的N型摻雜非晶硅層所構(gòu)成。
基于上述，本發(fā)明所提出的薄膜晶體管及其制造方法中，由于歐姆接觸層是由多層薄膜所構(gòu)成，可減小電子遷移率(mobility)，因此當(dāng)薄膜晶體管在關(guān)閉狀態(tài)時具有較低的漏電流，而且此種多層結(jié)構(gòu)的歐姆接觸層并不會影響薄膜晶體管在開啟狀態(tài)時的電流量。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1為公知薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖2A至2E為依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的薄膜晶體管的制造方法示意圖。
圖3A為薄膜晶體管陣列基板的俯視圖。
圖3B、圖3C、圖3D為圖3A沿剖面線a-b、剖面線c-d、剖面線e-f的剖面圖。
主要元件標(biāo)記說明100、200薄膜晶體管110玻璃基板120、220柵極130絕緣層140非晶硅層150N型摻雜非晶硅層160、260源極170、270漏極210、310基板230柵絕緣層240通道層250、250a歐姆接觸層300薄膜晶體管陣列基板320掃描配線330數(shù)據(jù)配線340像素電極350儲存電容線C儲存電容具體實(shí)施方式
圖2A至圖2E為依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的薄膜晶體管的制造方法示意圖。請先參照圖2A，本實(shí)施例的薄膜晶體管的制造方法包括下列步驟。首先提供基板210，此基板210例如是玻璃基板或是其它適當(dāng)材料的基板。然后，在此基板210上先形成柵極220，而形成此柵極220的方法包括薄膜沉積工藝、光刻工藝以及蝕刻工藝等。
請參照圖2B，然后，在基板210與柵極220上形成柵絕緣層230以覆蓋住柵極210。形成柵絕緣層230的方法包括化學(xué)氣相沉積法。
請參照圖2C，在完成柵絕緣層230之后，在位于柵極220上方的柵絕緣層230的上形成通道層240。形成此通道層240的方法包括薄膜沉積工藝、光刻工藝以及蝕刻工藝等。
請參照圖2D，然后，在通道層240上形成歐姆接觸層250。此歐姆接觸層250例如是由多層膜層所構(gòu)成，而形成此歐姆接觸層250的方法例如包括化學(xué)氣相沉積法。承上所述，以化學(xué)氣相沉積法沉積歐姆接觸層250時，例如可改變沉積功率，以于通道層240上沉積不連續(xù)的膜層，而形成多層結(jié)構(gòu)的歐姆接觸層250。改變沉積功率的方法包括于沉積特定的時間間隔時即關(guān)閉電源。另外，又例如可在使用化學(xué)氣相沉積法沉積歐姆接觸層250時，改變沉積壓力條件，以于通道層240上沉積不連續(xù)的膜層，而形成多層結(jié)構(gòu)的歐姆接觸層250。改變沉積壓力條件的方法包括于沉積特定的時間間隔時即改變壓力，以使沉積速率降低。
請參照圖2E，在沉積完歐姆接觸層250以后，再于歐姆接觸層250上形成源極260與漏極270。最后，移除源極260與漏極270之間的部分歐姆接觸層250以留下位于通道層240、源極260及漏極270之間的歐姆接觸層250a。如此便完成本發(fā)明較佳實(shí)施例的薄膜晶體管200。然而，有關(guān)于本發(fā)明較佳實(shí)施例的薄膜晶體管200的結(jié)構(gòu)與各部位的作用，將說明如下。
請繼續(xù)參照圖2E，薄膜晶體管200包括柵極220、柵絕緣層230、通道層240、歐姆接觸層250a、源極260以及漏極270。
柵極220位于薄膜晶體管200的結(jié)構(gòu)的最底部位置，其材料例如是金屬，主要用以控制薄膜晶體管200處于開啟或是關(guān)閉狀態(tài)。舉例而言，當(dāng)施加開啟電壓(turn on voltage)于柵極220時，薄膜晶體管200處于開啟狀態(tài)；當(dāng)施加關(guān)閉電壓(turn off voltage)于柵極220時，薄膜晶體管200處于關(guān)閉狀態(tài)。
柵絕緣層230位于柵極220之上并且覆蓋住柵極220，其材料例如是氧化硅、氮化硅及其組合中之一種。柵絕緣層230的作用是使柵極220與通道層240電絕緣。
通道層240位于柵極220上方的柵絕緣層230之上，材料例如是非晶硅。通道層240的作用是提供電子通道，以使電荷可通過此通道流動。當(dāng)柵極220施加正電壓時，此電子通道會在通道層240底部形成，此時電子可以經(jīng)此電子通道流動，因此薄膜晶體管200處于開啟狀態(tài)。
歐姆接觸層250a設(shè)置于通道層240的部分位置之上且位于源極260、漏極270與通道層240之間。歐姆接觸層250a由多層膜層所構(gòu)成，其材料例如是N型摻雜非晶硅，主要的作用是用以降低源極260、漏極270與通道層240之間的接觸阻抗。由于歐姆接觸層250a是由多層薄膜所構(gòu)成，各膜層之間的不連續(xù)界面對于電子移動造成障礙，雖然會導(dǎo)致電子遷移率稍微降低，但是當(dāng)薄膜晶體管在關(guān)閉狀態(tài)時的漏電流卻可因此大幅下降。
源極260與漏極270位于通道層240之上且與通道層240之間夾有歐姆接觸層250a，源極260與漏極270的材料例如是金屬，可作為電荷傳輸?shù)膶?dǎo)線。
值得一提的是，當(dāng)薄膜晶體管200應(yīng)用于液晶顯示器時，其用途通常是作為開關(guān)元件。圖3A為薄膜晶體管陣列基板的俯視圖，其為液晶顯示器的一部分，而圖3B、圖3C、圖3D為圖3A沿剖面線a-b、剖面線c-d、剖面線e-f的剖面圖。請同時參照圖3A至3D，薄膜晶體管陣列基板300包括基板310、多條掃描配線320、多條數(shù)據(jù)配線330、多個像素電極340、多條儲存電容線350以及多個薄膜晶體管200。薄膜晶體管200的柵極220與掃描配線320連接，源極260與數(shù)據(jù)配線330連接，漏極270與像素電極340電連接。像素電極340與儲存電容線350構(gòu)成了儲存電容C。當(dāng)通過掃描配線320于柵極220施加開啟電壓以使薄膜晶體管200處于開啟狀態(tài)，通道層240底部會形成電子通道，而通過數(shù)據(jù)配線330于源極260施加信號電壓，電荷便可由源極260經(jīng)此電子通道流到漏極270而充入像素電極340。而當(dāng)掃描配線320于柵極220施加關(guān)閉電壓以使薄膜晶體管200處于關(guān)閉狀態(tài)時，通道層240底部的電子通道便會消失，電荷即被儲存于像素電極340中。因?yàn)楸∧ぞw管200的歐姆接觸層250a是由多層薄膜所構(gòu)成，各膜層之間的不連續(xù)界面對于電子移動造成障礙，導(dǎo)致電子遷移率稍微降低，且使得薄膜晶體管200在關(guān)閉狀態(tài)時的漏電流大幅下降。所以當(dāng)薄膜晶體管200在關(guān)閉狀態(tài)時，源極260與漏極270之間的漏電流極為微小，儲存于像素電極340的電荷不致快速泄漏，故可改善信號流失的問題。
在一實(shí)例中，具有單層歐姆接觸層的TFT與具有多層結(jié)構(gòu)歐姆接觸層的TFT于開啟狀態(tài)以及關(guān)閉狀態(tài)時的通道電流量的比較如下，這兩個薄膜晶體管除了歐姆接觸層的結(jié)構(gòu)組成不相同之外(但歐姆接觸層的總厚度相同或相似)，其余的條件幾乎相同或相似。
表1

由表1可知，與具有單層歐姆接觸層的TFT相比較，本發(fā)明的TFT于關(guān)閉狀態(tài)時，其通道電流明顯由3.552pA降低至1.121pA，因此確實(shí)降低了關(guān)閉時的通道漏電流。而且，本發(fā)明的TFT與傳統(tǒng)單層歐姆接觸層的TFT比較起來，其開啟時的通道電流量以及通道載流子遷移率并沒有多大的差異。因此，本發(fā)明的薄膜晶體管及其制造方法確實(shí)可以改善薄膜晶體管于關(guān)閉時的漏電流，且不會影響開啟時的通道電流與載流子遷移率。
綜上所述，本發(fā)明所提出的薄膜晶體管及其制造方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)一、與公知技術(shù)相比較，由于本發(fā)明所提出的薄膜晶體管的歐姆接觸層是由多層膜層所構(gòu)成，因各膜層之間的不連續(xù)界面對于電子移動造成障礙，雖然會微幅降低電子遷移率，但卻可大幅降低薄膜晶體管在關(guān)閉狀態(tài)時的漏電流。
二、本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法與現(xiàn)有工藝兼容，因此本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法無須增添額外的工藝設(shè)備。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與改進(jìn)，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管，其特征是包括柵極；柵絕緣層，覆蓋該柵極；通道層，位于該柵極上方的該柵絕緣層上；源極與漏極，設(shè)置于該通道層上；以及歐姆接觸層，設(shè)置在該通道層與該源極及該漏極之間，其中該歐姆接觸層是由多層膜層所構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征是該歐姆接觸層是由多層的N型摻雜非晶硅層所構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征是該通道層的材質(zhì)包括非晶硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征是該柵極的材質(zhì)包括金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征是該源極與該漏極的材質(zhì)包括金屬。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征是該柵絕緣層的材質(zhì)選自氧化硅、氮化硅及其組合中之一種。
7.一種薄膜晶體管的制造方法，其特征是包括在基板上形成柵極；在該基板上形成柵絕緣層，覆蓋該柵極；在該柵極上方的該柵絕緣層上形成通道層；在該通道層上形成歐姆接觸層，其中該歐姆接觸層是由多層膜層所構(gòu)成；以及在該歐姆接觸層上形成源極與漏極，且位于該源極與該漏極之間的該歐姆接觸層會被移除。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是形成該歐姆接觸層的方法包括進(jìn)行沉積工藝，其中于進(jìn)行該沉積工藝時會改變沉積功率，以于該通道層上沉積不連續(xù)的膜層，而形成多層結(jié)構(gòu)的歐姆接觸層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是于進(jìn)行該沉積工藝時會改變沉積功率的方式包括于沉積特定時間間隔時即關(guān)閉電源。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是形成該歐姆接觸層的方法包括進(jìn)行沉積工藝，其中于進(jìn)行該沉積工藝時會改變沉積壓力條件，以于該通道層上沉積不連續(xù)的膜層，而形成多層結(jié)構(gòu)的歐姆接觸層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是于進(jìn)行該沉積工藝時會改變沉積壓力條件的方式包括于沉積特定時間間隔時即改變壓力，以使沉積速率降低。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征是該歐姆接觸層是由多層的N型摻雜非晶硅層所構(gòu)成。
全文摘要
一種薄膜晶體管，包括柵極、柵絕緣層、通道層、源極、漏極以及歐姆接觸層。其中的柵絕緣層會覆蓋柵極；通道層是位于柵極上方的柵絕緣層上；源極與漏極是設(shè)置于通道層上；歐姆接觸層是設(shè)置在通道層與源極及漏極之間，而此歐姆接觸層是由多層膜層所構(gòu)成。依據(jù)上述，本發(fā)明所披露的薄膜晶體管的歐姆接觸層是由多層膜層所構(gòu)成，因此當(dāng)此薄膜晶體管處于關(guān)閉狀態(tài)時的漏電流會比較小。
文檔編號H01L21/336GK1933182SQ200510103050
公開日2007年3月21日 申請日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月15日
發(fā)明者許民慶, 莫云龍 申請人:中華映管股份有限公司