薄膜晶體管及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種薄膜晶體管及其制作方法，特別關(guān)于一種以溶液態(tài)制造工藝制作薄膜晶體管的方法及所制作的薄膜晶體管。
【背景技術(shù)】
[0002]薄膜晶體管技術(shù)由于可以直接在玻璃基板上形成晶體管，因此被廣泛的應(yīng)用于顯示技術(shù)的領(lǐng)域。其中一種薄膜晶體管的制作方法是“溶液態(tài)制造工藝”，是藉由將金屬氧化物前趨物溶液涂布于特定區(qū)域，用以形成金屬氧化物半導(dǎo)體，當(dāng)作晶體管的通道層。然而現(xiàn)有的溶液態(tài)制造工藝所制作的薄膜晶體管膜厚上都會比一般方式生成(例如濺射)的膜還來的薄，故會降低制造工藝容許度(process window)，且在后續(xù)制造工藝很容易影響到晶體管的電性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于以上的問題，本發(fā)明提出一種薄膜晶體管與其制作方法，以即使是在一般的制造工藝條件下，仍得到穩(wěn)定且信賴性高的晶體管。
[0004]依據(jù)本發(fā)明一個或多個實施例所實現(xiàn)的一種薄膜晶體管，具有基板、位于基板的上表面的柵極、覆蓋基板與柵極的絕緣層、源極、漏極與金屬氧化物半導(dǎo)體層。其中源極與漏極位于絕緣層的上表面且兩者位于第一軸線方向，且該源極與該漏極于該基板上分別具有一正投影面，且兩個該正投影面是與柵極部分重疊，其中第二軸線方向垂直于第一軸線方向。金屬氧化物半導(dǎo)體層位于源極與漏極的上表面，金屬氧化物半導(dǎo)體層厚度T不大于20納米，并且金屬氧化物半導(dǎo)體層在第二軸線方向完全覆蓋源極與漏極?？蛇x地，源極與漏極沿第二軸線方向延伸的距離為第一寬度，金屬氧化物半導(dǎo)體層沿第二軸線方向延伸的距離為第二寬度，且第二寬度大于第一寬度。
[0005]而依據(jù)本發(fā)明一個或多個實施例所揭露的一種薄膜晶體管制作方法，包括下列步驟:在基板上依序形成柵極以及絕緣層使絕緣層覆蓋柵極?；寰哂邢嗷ゴ怪钡囊坏谝惠S線方向與一第二軸線方向。在絕緣層上形成源極以及漏極。其中源極與漏極位于絕緣層的上表面且兩者平行位于第一軸線方向，該源極與該漏極于該基板上分別具有一正投影面，且兩個該正投影面是與該柵極部分重疊，且第二軸線方向垂直于第一軸線方向。在柵極上方的絕緣層的上表面涂布金屬氧化物前趨物溶液使之覆蓋源極與漏極。對金屬氧化物前趨物溶液進行固化步驟，以形成金屬氧化物半導(dǎo)體層。而后對金屬氧化物半導(dǎo)體層執(zhí)行圖案化步驟以保留部分的金屬氧化物半導(dǎo)體層，并且使被保留的金屬氧化物半導(dǎo)體層沿第一軸線方向延伸而覆蓋部分的漏極、部分的源極與部分的絕緣層?？蛇x地，源極與漏極沿第二軸線方向延伸的距離為第一寬度，被保留的金屬氧化物半導(dǎo)體層沿第二軸線方向延伸的距離為第二寬度，其中第二寬度大于第一寬度且完全覆蓋第一寬度?？蛇x地，金屬氧化物半導(dǎo)體層的厚度T不大于20納米。
[0006]綜上所述，本發(fā)明所揭示的薄膜晶體管制作方法，是以溶液態(tài)制造工藝鋪設(shè)金屬氧化物半導(dǎo)體層，并以濕式蝕刻定義出所保留的金屬氧化物半導(dǎo)體層。同時，藉由在設(shè)計蝕刻區(qū)域時，讓金屬氧化物半導(dǎo)體層的寬度較源極/漏極寬度更大，使得蝕刻所造成的金屬氧化物半導(dǎo)體層邊緣處的缺陷對薄膜晶體管的通道的特性的影響降低，進而提升薄膜晶體管的穩(wěn)定度與信賴性。
[0007]以上關(guān)于本
【發(fā)明內(nèi)容】
的說明及以下的實施方式的說明是用以示范與解釋本發(fā)明的精神與原理，并且提供本發(fā)明的權(quán)利要求更進一步的解釋。
【附圖說明】
[0008]圖1A是依據(jù)本發(fā)明一實施例的薄膜晶體管的俯視示意圖。
[0009]圖1B是依據(jù)本發(fā)明一實施例的薄膜晶體管的剖面示意圖。
[0010]圖1C是依據(jù)本發(fā)明另一實施例的薄膜晶體管俯視示意圖。
[0011]圖2A至圖2D，其是依據(jù)本發(fā)明一實施例中的薄膜晶體管制作方法各步驟示意圖。
[0012]圖3A是本發(fā)明一對照實施例中對金屬氧化物半導(dǎo)體層進行濕式蝕刻時定義欲保留的金屬氧化物半導(dǎo)體層的區(qū)域的示意圖。
[0013]圖3B是依圖3A的方式所制作的薄膜晶體管的驅(qū)動電壓(Vgs)與飽和電流(Id, sat)的關(guān)系圖。
[0014]圖4A是本發(fā)明一實施例中對金屬氧化物半導(dǎo)體層進行濕式蝕刻時定義欲保留的金屬氧化物半導(dǎo)體層的區(qū)域的示意圖。
[0015]圖4B是依據(jù)圖4A的方式所制作的薄膜晶體管的驅(qū)動電壓(Vgs)與飽和電流(Id, sat)的關(guān)系圖。
[0016]圖5是依據(jù)本發(fā)明所揭露的方法所制作的薄膜晶體管經(jīng)過1000秒柵極負(fù)電耐久測試(negative gate bias stress, NBS)前后的驅(qū)動電壓Vgs與飽和電流Id, sat之間的關(guān)系O
[0017]圖6是依據(jù)本發(fā)明所揭露的方法所制作的薄膜晶體管經(jīng)過1000秒柵極正電耐久測試(positive gate bias stress, PBS)前后的驅(qū)動電壓Vgs與飽和電流Id, sat之間的關(guān)系O
[0018]圖7是依據(jù)本發(fā)明所揭露的方法所制作的薄膜晶體管經(jīng)過1000秒電流耐久測試(current stress)前后的驅(qū)動電壓Vgs與飽和電流Id, sat之間的關(guān)系。
[0019]符號說明:
[0020]100、300、500薄膜晶體管
[0021]110基板
[0022]111上表面
[0023]120、320柵極
[0024]130、330絕緣層
[0025]131上表面
[0026]140、340、540源極
[0027]150、350、550漏極
[0028]160、360、560金屬氧化物半導(dǎo)體層
[0029]340a、340b、350a、350b、360a、360b 側(cè)緣
[0030]161第一側(cè)緣
[0031]163第二側(cè)緣
[0032]140a、150a第三側(cè)緣
[0033]140b、150b第四側(cè)緣
[0034]162金屬氧化物前趨物溶液
[0035]A1、A2軸線方向
[0036]C01、C02、C1 ?C8曲線
[0037]dl3、d24、dr距離
[0038]LI ?L4準(zhǔn)線
[0039]LG、LS長度
[0040]T厚度
[0041]Wl、W2、W1、Wg、Wds寬度
【具體實施方式】
[0042]以下在實施方式中詳細(xì)敘述本發(fā)明的詳細(xì)特征以及優(yōu)點，其內(nèi)容足以使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容并據(jù)以實施，且根據(jù)本說明書所揭露的內(nèi)容、權(quán)利要求及圖式，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員可輕易地理解本發(fā)明相關(guān)的目的及優(yōu)點。以下的實施例進一步詳細(xì)說明本發(fā)明的觀點，但非以任何觀點限制本發(fā)明的范疇。
[0043]請參照圖1A與圖1B，其中圖1A是本發(fā)明一實施例的薄膜晶體管的俯視示意圖，而圖1B是本發(fā)明一實施例的薄膜晶體管的剖面示意圖。如圖1A與圖1B所示，本發(fā)明一實施例的薄膜晶體管100包括基板110、柵極120、絕緣層130、源極140、漏極150以及金屬氧化物半導(dǎo)體層160，其中柵極120位于基板110的上表面111，絕緣層130覆蓋基板110與柵極120，源極140與漏極150則位于絕緣層130的上表面131且兩者位于第一軸線方向Al，柵極120與源極140以及漏極150部分重疊，源極140與漏極150沿第二軸線方向A2延伸的距離為第一寬度Wl (投影面寬度)且第二軸線方向A2垂直于第一軸線方向Al。金屬氧化物半導(dǎo)體層160位于源極140與漏極150的上表面，金屬氧化物半導(dǎo)體層160的厚度T不大于20納米，較佳為當(dāng)厚度T介于5納米至15納米時的薄膜晶體管100的特性較佳，金屬氧化物半導(dǎo)體層160沿第二軸線方向A2延伸的距離為第二寬度W2，且第二寬度W2大于第一寬度Wl，并且金屬氧化物半導(dǎo)體層160在第二軸線方向A2完全覆蓋源極140與漏極150。于本發(fā)明實施例中，金屬氧化物半導(dǎo)體層160為一種溶液態(tài)制造工藝形成的金屬氧化物(solut1n processed metal oxide)，配置于絕緣層130的上表面131。以溶液態(tài)金屬氧化物制造工藝制作的金屬氧化物半導(dǎo)體層160，其厚度相較其他制造工藝(例如濺射)所制造的更薄，此外可以避免使用真空系統(tǒng)，進而節(jié)省成本。而且利用溶液態(tài)金屬氧化物制造工藝可搭配噴墨制造工藝(ink jet printing)或是連續(xù)卷軸技術(shù)(roll to roll)，達到節(jié)省掩膜甚至完成真正的軟性基板制造工藝方式。
[0044]更具體來說，金屬氧化物半導(dǎo)體層160于第二軸線方向A2有第一側(cè)緣161與相對的第二側(cè)緣163，其中第一側(cè)緣161切齊于第一準(zhǔn)線LI，而第二側(cè)緣163切齊于第二準(zhǔn)線L2，源極140與漏極150于第二軸線方向A2的第三側(cè)緣140a與150a切齊第三準(zhǔn)線L3而與第三側(cè)相對的第四側(cè)緣140b與150b切齊第四準(zhǔn)線L4。第一準(zhǔn)線LI與第三準(zhǔn)線L3之間的距離dl3至少2微米，而第二準(zhǔn)線L2與第四準(zhǔn)線L4之間的距離d24也至少2微米。并且第一準(zhǔn)線LI與第二準(zhǔn)線L2之間的距離也就是第二寬度W2，第三準(zhǔn)線L3與第四準(zhǔn)線L4之間的距離也就是第一寬度Wl，其中第二寬度W2大于第一寬度Wl。
[0045]此外，柵極120在平行于第一軸線方向Al方向的長度可以定義為柵極長度LG，而金屬氧化物半導(dǎo)體層160在平行于第一軸線方向Al方向的長度可以定義為金屬氧化物半導(dǎo)體層長度LS。于本實施例中，由圖1B可以看出金屬氧化物半導(dǎo)體層長度LS小于柵極長度LG。然而請參照圖1C，其是依據(jù)本發(fā)明另一實施例的薄膜晶體管俯視示意圖。于本發(fā)明另一實施例中，如圖1C所示，金屬氧化物半導(dǎo)體層長度LS大于柵極長度LG。
[0046]具體來說，欲制作前述的薄膜晶體管的方法，以金屬氧化物半導(dǎo)體層160的厚度T等于10納米為例，請參照圖2A至圖2D，其是依據(jù)本發(fā)明一實施例中的薄膜晶體管制作方法各步驟示意圖。如圖2A所示，在基板110的上表面111先形成柵極120，而后形成絕緣層130以覆蓋柵極120。舉例來說，先于基板110的上表面111鋪設(shè)金屬層，而后以蝕刻的方式圖案化所鋪設(shè)的金屬層以保留部分的金屬層從而定義出柵極120，而后鋪設(shè)絕緣層130。
[0047]接著如圖2B所示，在絕緣層130的上表面131形成源極140以及漏極150。具體的方法可以類似于形成柵極120的方法，也就是先于絕緣層130的上表面131鋪設(shè)金屬層，而后以蝕刻的方式保留部分的金屬層，從而定義出源極140以及漏極150。
[0048]再來，如圖2C所示，在柵極120的正上方，絕緣層130的上表面131涂布金屬氧化物前趨物溶液162。其中涂布金屬氧化物前趨物溶液162的方法可以是旋轉(zhuǎn)涂布、輥軸涂布、簾式涂布、流動式涂布、印刷式涂布、精細(xì)凹型涂布、凹型涂布、環(huán)棒式涂布等能得到均勻的金屬氧化物厚度的方法，然而涂布金屬氧化物前趨物溶液的方法并非用以限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的人員可視需要選擇涂布的方式。而金屬氧化物前趨物溶液162是以溶劑溶解有機金屬前趨物例如2-甲氧基乙醇(