薄膜晶体管的制作方法技术

一种薄膜晶体管的制作方法，其包括下列步骤。首先，在基板上形成栅极。接着，在基板上形成栅绝缘层以覆盖栅极。再来，在栅绝缘层上与栅极上方形成图案化半导体层。然后，依序在图案化半导体层上形成第一导电层与第二导电层。接着，图案化第二导电层，同时使栅极上方两侧的第二导电层具有倾斜截面（ｔａｐｅｒ　　ｐｒｏｆｉｌｅ），并暴露出第一导电层。继之，进行第一等离子处理工艺，使第二导电层的表面与倾斜截面处形成第一保护层。之后，移除未被第一保护层以及第二导电层覆盖的第一导电层，以形成源极／漏极。本发明专利技术可制作尺寸精细的源极／漏极，并可避免第二导电层的金属离子扩散至图案化半导体层而影响元件的电性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，且特别涉及一种能够利用导电性良好的金属，进而制作具有双层金属层(double-metal layer)以及尺寸精细的源极/漏极的。
技术介绍
随着光电技术的发展，数字化视频或图像装置已经成为一般日常生活中常见的产品。在这些数字化视频或图像装置中，显示器是重要的人机沟通界面。使用者可经由显示器读取信息进而控制装置的运作。而薄膜晶体管(TFT)是应用于显示器中的驱动元件。一般而言，薄膜晶体管包含栅极(gate)、通道层(channel)以及源极/漏极(source/drain)等元件。近年来，进行源极/漏极的制作时，会先沉积多层金属层后(如铬/铝/铬金属层或钼/铝/钼金属层)，再利用湿式蚀刻对多层金属层进行图案化工艺。但是，随着线宽不断缩小的趋势，利用上述材料所制作的源极/漏极内连线(interconnection)，将会遭受到电阻电容时间延迟效应(RCdelay)的影响，而使得薄膜晶体管的运作速度趋缓。所以，若能以导电性良好的金属作为形成源极/漏极内连线的材料，则能解决上述电阻电容时间延迟效应的问题。由于铜的导电性良好，所以铜导线的内连线技术将是未来的趋势。但是，铜本身所具有的问题是(1)利用湿式蚀刻时，不易控制铜图案的尺寸；且在干式蚀刻中会不易对铜进行蚀刻。(2)铜容易扩散，而可能影响到通道层的电性并污染设备。因此，一般还是会利用铜配合其它金属(例如钼)的多层金属层，来进行源极/漏极的制作。图1为公知利用钼/铜/钼之多层金属层进行薄膜晶体管的源极/漏极的制作的剖面示意图。请参照图1，此薄膜晶体管100包括基板110、栅极120、栅绝缘层130、半导体层140、以及源极/漏极150。其中，半导体层140是由通道层142与欧姆接触层144所组成，而源极/漏极150是由钼金属层152、铜金属层154与另一钼金属层156所组成。请继续参照图1，当欲形成源极/漏极150时，会先在薄膜晶体管100上形成图案化光刻胶层160，再以此图案化光刻胶层160为掩膜，对于底下的钼金属层156与铜金属层154进行湿式蚀刻。但是，由于铜的蚀刻速率大于钼的蚀刻速率，所以在进行湿式蚀刻时，即会造成如图1所表示的侧向底切170(side undercut)的现象，如此一来，极有可能会造成断线，或是制作出不符合尺寸规格的薄膜晶体管100。另外，在进行湿式蚀刻时，由于铜金属层154是浸泡于蚀刻液当中，所以铜离子会随着蚀刻液扩散到半导体层140附近，而影响到薄膜晶体管100的电性。另外，在进行完上述的湿式蚀刻工艺后，会再进行干式蚀刻以移除栅极120上方的钼金属层152，以及进行背通道蚀刻工艺(back channel etching，BCE)以移除栅极120上方的欧姆接触层144与部分的通道层142。图2为进行干式蚀刻移除栅极上方的钼金属层，以及进行背通道蚀刻工艺的剖面示意图。在进行干式蚀刻时，由于铜金属层154仍是暴露在蚀刻环境当中，所以铜原子仍然可能扩散到半导体层140附近，而使得半导体层140的电性受到影响。另外，由于在进行干式蚀刻与背通道蚀刻工艺时，仍是以图案化光刻胶层160作为掩膜，所以，钼金属层152、欧姆接触层144以及通道层142将具有与图案化光刻胶层160的边缘对齐的侧面180。值得注意的是，钼金属层152的侧面180以及铜金属层154的侧面底切170之间，两者的尺寸差异太大，如此一来，将不利于制作尺寸精细的源极/漏极150。
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术的目的就是提供一种，其适于利用导电性良好的金属，进而制作具有多层金属层结构以及尺寸精细的源极/漏极。本专利技术提出一种，其包括下列步骤。首先，在基板上形成栅极。接着，在基板上形成栅绝缘层以覆盖栅极。再来，在栅绝缘层上与栅极上方形成图案化半导体层。然后，依序在图案化半导体层上形成第一导电层与第二导电层。接着，图案化第二导电层，同时使栅极上方两侧的第二导电层具有倾斜截面(taper profile)，并暴露出第一导电层。继之，进行第一等离子处理工艺，使第二导电层的表面与倾斜截面处形成第一保护层。之后，移除未被第一保护层以及第二导电层覆盖的第一导电层，以形成源极/漏极。在本专利技术的一实施例中，上述的第二导电层的材质包括铜。在本专利技术的一实施例中，上述的第一保护层的材质包括氧化铜或氮化铜。在本专利技术的一实施例中，上述的第一导电层的材质是选自于钼、钼化钨、钽及其组合其中之一种。在本专利技术的一实施例中，上述的第一等离子处理工艺所使用的反应气体是选自于氧气、氮气、二氧化氮、氨气及其组合其中之一种。在本专利技术的一实施例中，上述的图案化第二导电层的方法包括下列步骤。首先，在基板上形成图案化光刻胶层，其暴露位于栅极上方的第二导电层。之后，以图案化光刻胶层为掩膜，进行湿式蚀刻工艺以蚀刻第二导电层直到第一导电层被暴露出，并且被蚀刻后的第二导电层具有倾斜截面。在本专利技术的一实施例中，上述移除未被第一保护层以及第二导电层覆盖的第一导电层的方法是进行干式蚀刻工艺，并且此干式蚀刻工艺所使用的气体是选自于六氟化硫(SF6)、氧气(O2)、氯气(Cl2)、氯化氢(HCl)、三氟甲烷(CHF3)及其组合其中之一种。在本专利技术的一实施例中，上述图案化半导体层包括图案化通道层与图案化欧姆接触层，且图案化欧姆接触层位于图案化通道层上。在本专利技术的一实施例中，上述还包括进行背通道蚀刻工艺，以移除栅极上方的图案化欧姆接触层与部分的图案化通道层。在本专利技术的一实施例中，上述的在基板上形成栅极的方法包括下列步骤。首先，依序在基板上形成第三导电层与第四导电层。接着，图案化第四导电层。继之，进行第二等离子处理工艺，使第四导电层的表面形成第二保护层。之后，移除未被第二保护层以及第四导电层所覆盖的第三导电层，以形成栅极。在本专利技术的一实施例中，上述的第四导电层的材质包括铜。在本专利技术的一实施例中，上述的第二保护层的材质包括氧化铜或氮化铜。在本专利技术的一实施例中，上述的第三导电层的材质是选自于钼、钼化钨、钽及其组合其中之一种。在本专利技术的一实施例中，上述的第二等离子处理工艺所使用的反应气体是选自于氧气、氮气、二氧化氮、氨气及其组合其中之一种。在本专利技术的一实施例中，上述的移除未被第二保护层以及第四导电层所覆盖的第三导电层的方法是进行干式蚀刻工艺，且此干式蚀刻工艺所使用的气体是选自于六氟化硫(SF6)、氧气(O2)、氯气(Cl2)、氯化氢(HCl)、三氟甲烷(CHF3)及其组合其中之一种。在本专利技术的一实施例中，上述的图案化第四导电层的方法包括进行光刻工艺以及湿式蚀刻工艺。本专利技术因采用导电性良好的铜以及钼金属，而制作具有双层金属层的源极/漏极。并利用等离子处理工艺将铜的表面进行处理，而使得上层的铜金属层能够作为掩膜，以对下层的钼金属层以及通道层进行干式蚀刻。如此一来，本专利技术的可以防止铜金属层发生侧向底切(side undercut)，进而制作出尺寸精细的源极/漏极。且由于铜金属层的导电性较佳，进而能解决电阻电容时间延迟效应，以使薄膜晶体管的运作速度提高。为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1为公知利用钼/铜/钼之多层金属层进行薄膜晶体管的源极/漏极的制作的剖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管的制作方法，其特征是包括：在基板上形成栅极；在该基板上形成栅绝缘层以覆盖该栅极；在该栅绝缘层上及该栅极上方形成图案化半导体层；依序在该图案化半导体层上形成第一导电层与第二导电层；图案化该 第二导电层，同时使该栅极上方两侧的该第二导电层具有倾斜截面，并暴露出该第一导电层；进行第一等离子处理工艺，使该第二导电层的表面与该倾斜截面处形成第一保护层；以及移除未被该第一保护层以及该第二导电层覆盖的该第一导电层，以形成源 极／漏极。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管的制作方法，其特征是包括在基板上形成栅极；在该基板上形成栅绝缘层以覆盖该栅极；在该栅绝缘层上及该栅极上方形成图案化半导体层；依序在该图案化半导体层上形成第一导电层与第二导电层；图案化该第二导电层，同时使该栅极上方两侧的该第二导电层具有倾斜截面，并暴露出该第一导电层；进行第一等离子处理工艺，使该第二导电层的表面与该倾斜截面处形成第一保护层；以及移除未被该第一保护层以及该第二导电层覆盖的该第一导电层，以形成源极/漏极。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征是该第二导电层的材质包括铜。3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征是该第一保护层的材质包括氧化铜或氮化铜。4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征是该第一导电层的材质是选自于钼、钼化钨、钽及其组合其中之一种。5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征是该第一等离子处理工艺所使用的反应气体是选自于氧气、氮气、二氧化氮、氨气及其组合其中之一种。6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征是图案化该第二导电层的方法包括在该基板上形成图案化光刻胶层，其暴露位于该栅极上方的该第二导电层；以及以该图案化光刻胶层为掩膜，进行湿式蚀刻工艺以蚀刻该第二导电层直到该第一导电层被暴露出，并且被蚀刻后的该第二导电层具有该倾斜截面。7.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征是移除未被该第一保护层以及该第二导电层覆盖的该第一导电层的方法包括进行干式蚀刻工艺。8.根据权利要求7所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征是该干式蚀刻工艺所使用的气体是选自于六氟化硫(SF6)、氧气(O2)、氯气(Cl2)、氯化氢(HCl)、三氟甲烷(CHF3)及其组合其中之一种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴泉毅，官永佳，吕佳谦，赖钦诠，
申请(专利权)人：中华映管股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]