專利名稱：薄膜場效應晶體管及其制作方法
薄膜場效應晶體管及其制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體制作領域，特別是涉及一種可以減少光刻次數的薄膜場效應晶體管以及制作方法。
背景技術：
薄膜場效應晶體管(TFT，thin film transistor)已大量應用于液晶顯示器的制造中。在一般的TFT制程中，共有5道工序，每一道工序都需要經過上光阻、曝光、顯影、腐蝕以及剝離，經過上述5次重復的工序就可以完成整個TFT的制作。但在這些工序中，上光阻、曝光以及顯影工序所需要耗費的時間較長，為整個TFT制作過程的瓶頸，并且曝光工序中曝光機以及光刻板等部件耗費成本較高。因此5道重復的上光阻、曝光、顯影、腐蝕以及剝離的工序大大增加了 TFT的制作成本以及制作時間。故，有必要提供一種薄膜場效應晶體管以及制作方法，以解決現有技術所存在的問題。
發明內容本發明提供一種采用3次光刻工序即可完成整個TFT的制作，節約TFT的制作成本以及節省TFT的制作時間的薄膜場效應晶體管以及制作方法。以解決現有技術的薄膜場效應晶體管以及制作方法采用5次光刻工序完成整個TFT的制作造成TFT的制作成本的增加以及制作時間的延長的技術問題。本發明構造了一種薄膜場效應晶體管的制作方法，其中包括步驟S10、形成第一分層結構于基板上，所述第一分層結構從下到上依次為第一導電層、第一絕緣層、非晶硅層以及歐姆接觸層；S20、沉積第一光阻層，以進行圖形化處理；S30、沉積第二絕緣層，并對所述第一光阻層進行去光阻處理，同時移除所述第二絕緣層，且在所述薄膜場效應晶體管的位置上露出所述歐姆接觸層；S40、依次沉積第二導電層和保護層；S50、沉積第二光阻層， 并使用半透性光刻板進行圖形化處理；S60、沉積透明電極層及第三光阻層，對所述透明電極層進行圖形化處理。在本發明的薄膜場效應晶體管的制作方法中，在步驟S50的所述圖形化處理中， 在所述薄膜場效應晶體管的通道的位置露出非晶硅層，并使所述第二導電層形成所述薄膜場效應晶體管的源極層以及漏極層。在本發明的薄膜場效應晶體管的制作方法中，在步驟S60的所述圖形化處理中， 所述透明電極層與所述漏極層的側壁或所述源極層的側壁連接。在本發明的薄膜場效應晶體管的制作方法中，所述步驟SlO還包括形成第二分層結構于基板上，所述第二分層結構從下到上依次為第一導電層、第一絕緣層、非晶硅層以及歐姆接觸層。在本發明的薄膜場效應晶體管的制作方法中，所述步驟S20還包括在所述第二分層結構上沉積第一光阻層，并使用半透性光刻板對所述第二分層結構上的所述第一光阻層進行圖形化處理。在本發明的薄膜場效應晶體管的制作方法中，在步驟S20的所述圖形化中將所述第二分層結構上的所述第一絕緣層露出。在本發明的薄膜場效應晶體管的制作方法中，所述第一絕緣層和所述第二絕緣層為氮化硅。在本發明的薄膜場效應晶體管的制作方法中，所述透明電極層為氧化錫銦層。本發明的另一個目的在于提供一種薄膜場效應晶體管，其中包括基板，以及從下向上依次形成在所述基板上的第一導電層，第一絕緣層，非晶硅層，歐姆接觸層，所述歐姆接觸層位于所述非晶硅層上相互分離的第一區域和第二區域；第二絕緣層，位于所述第一導電層、所述第一絕緣層、所述非晶硅層及所述歐姆接觸層的側邊；第二導電層，包括源極層以及漏極層，所述源極層與所述第一區域的歐姆接觸層連接，所述漏極層與所述第二區域的歐姆接觸層連接；保護層位于所述源極層以及所述漏極層上；以及透明導電層位于所述保護層及所述第二絕緣層上，并與所述源極層或所述漏極層電性連接。本發明的另一個目的在于提供一種薄膜場效應晶體管，其中包括具有第一分層區域以及第二分層區域的基板，所述薄膜場效應晶體管還包括從下向上依次形成在所述第一分層區域上的第一導電層，第一絕緣層，非晶硅層，歐姆接觸層，所述歐姆接觸層位于所述非晶硅層上相互分離的第一區域和第二區域；第二絕緣層，位于所述第一導電層、所述第一絕緣層、所述非晶硅層及所述歐姆接觸層的側邊；第二導電層，包括源極層以及漏極層， 所述源極層與所述第一區域的歐姆接觸層連接，所述漏極層與所述第二區域的歐姆接觸層連接；保護層位于所述源極層以及所述漏極層上；以及透明導電層位于所述保護層及所述第二絕緣層上，并與所述源極層或所述漏極層電性連接；所述薄膜場效應晶體管還包括 從下向上依次形成在所述第二分層區域上的所述第一導電層、所述第一絕緣層、所述第二絕緣層以及所述透明導電層。本發明的有益效果是相對于現有技術，本發明采用3次光刻工序即可完成整個TFT的制作，節約TFT的制作成本以及節省TFT的制作時間。為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉優選實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下
圖1為本發明的薄膜場效應晶體管的第一優選實施例的具有第一分層結構的制作結構圖之一；圖2為本發明的薄膜場效應晶體管的第一優選實施例的具有第一分層結構的制作結構圖之二；圖3為本發明的薄膜場效應晶體管的第一優選實施例的具有第一分層結構的制作結構圖之三；圖4為本發明的薄膜場效應晶體管的第一優選實施例的具有第一分層結構的制作結構圖之四；圖5為本發明的薄膜場效應晶體管的第一優選實施例的具有第一分層結構的制作結構圖之五；圖6為本發明的薄膜場效應晶體管的第一優選實施例的具有第一分層結構的制作結構圖之六；圖7為本發明的薄膜場效應晶體管的第一優選實施例的具有第一分層結構的制作結構圖之七；圖8為本發明的薄膜場效應晶體管的第一優選實施例的具有第一分層結構的制作結構圖之八；圖9為本發明的薄膜場效應晶體管的制作方法的第一優選實施例的制作流程圖；圖10為本發明的薄膜場效應晶體管的第二優選實施例的具有第一分層結構和第二分層結構的制作結構圖之一；圖11為本發明的薄膜場效應晶體管的第二優選實施例的具有第一分層結構和第二分層結構的制作結構圖之二；圖12為本發明的薄膜場效應晶體管的第二優選實施例的具有第一分層結構和第二分層結構的制作結構圖之三；圖13為本發明的薄膜場效應晶體管的第二優選實施例的具有第一分層結構和第二分層結構的制作結構圖之四；圖14為本發明的薄膜場效應晶體管的第二優選實施例的具有第一分層結構和第二分層結構的制作結構圖之五；圖15為本發明的薄膜場效應晶體管的第二優選實施例的具有第一分層結構和第二分層結構的制作結構圖之六；圖16為本發明的薄膜場效應晶體管的第二優選實施例的具有第一分層結構和第二分層結構的制作結構圖之七；圖17為本發明的薄膜場效應晶體管的第二優選實施例的具有第一分層結構和第二分層結構的制作結構圖之八；圖18為本發明的薄膜場效應晶體管的第二優選實施例的具有第一分層結構和第二分層結構的制作結構圖之九；圖19為本發明的薄膜場效應晶體管的制作方法的第二優選實施例的制作流程圖。
具體實施方式以下各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可用以實施的特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內」、「外」、「側面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。在圖中，結構相似的單元是以相同標號表示。本發明的薄膜場效應晶體管的制作方法利用浮離技術以及使用半透性光刻板圖形化相應的沉積層(例如第一光阻層或第二光阻層等)以達到僅以三次光刻工序完成整個 TFT的制作，本發明的第一優選實施例通過圖1至圖8進行說明，本發明的第二優選實施例通過圖10至圖18進行說明。其中第一優選實施例為只具有第一分層結構的制作流程。首先如圖1所示，提供一基板110，并于基板110上依次沉積第一導電層120、第一絕緣層130、非晶硅層140、歐姆接觸層150以及第一光阻層160，然后通過光刻板圖形化第一光阻層160，并通過刻蝕形成如圖2所示的第一分層結構，其中第一導電層120、第一絕緣層130以及歐姆接觸層150可分別為金屬層、氧化硅層以及摻雜磷離子的非晶硅層，第一導電層120為薄膜場效應晶體管的柵極層。如圖3所示，在第一分層結構上沉積第二絕緣層170(第二絕緣層170可為氧化硅層)，然后對圖3所示的第一分層結構采用浮離技術(浮離利用光阻層高度產生斷差， 讓沉積薄膜斷裂，導致在剝離光阻時，于光阻層之上的薄膜也一起剝離)，由于第二絕緣層 170位于第一光阻層160之上。因此去除第一光阻層160的同時，位于第一光阻層160之上的第二絕緣層170也同時被去除，如圖4所示。隨后，如圖5所示，在第一分層結構上沉積第二導電層180以及保護層190(通常為一絕緣層，例如氮化硅)，此時如圖6所示，采用半透性光刻板(Half tone)圖形化第二光阻層200(其中半透性光刻板為兩側部分不透光，中間部分半透光)，并通過對第一分層結構表面的刻蝕處理使薄膜場效應晶體管的通道的位置的非晶硅層140露出，并使得歐姆接觸層150位于非晶硅層140上相互分離的第一區域和第二區域(如圖7所示)。這時具有導電性質的源極層181和漏極層182隨之形成，源極層181與第一區域的歐姆接觸層150 連接，漏極層182與第二區域的歐姆接觸層150連接，本發明的第一導電層120和第二導電層180可為金屬層，例如，锘、鉬、鋁、銅、鈦、鉭或鎢等。最后如圖8所示，去除第二光阻層200之后，在第一分層結構上沉積透明電極層 210，并通過沉積第三光阻層(圖中未示出)圖形化透明電極層210，形成如圖8所示的位于保護層190及第二絕緣層170上并與源極層181 (即第二導電層180的一部分)連接的透明電極層210。其中透明電極層210可由氧化錫銦(ΙΤ0，indium-tin-oxide)構成。當然這里的透明電極層210也可以根據需要與漏極層182連接。在圖9所示本發明的薄膜場效應晶體管的制作方法的第一優選實施例的制作流程圖中，所述薄膜場效應晶體管的制作方法開始于步驟900，隨后執行步驟901，形成第一分層結構于基板上，所述第一分層結構從下到上依次為第一導電層、第一絕緣層、非晶硅層以及歐姆接觸層；步驟902，沉積第一光阻層，并進行圖形化處理；步驟903，沉積第二絕緣層，并對所述第一光阻層進行去光阻處理，同時移除所述第二絕緣層，露出所述歐姆接觸層；步驟904，依次沉積第二導電層和保護層；步驟905，沉積第二光阻層，并使用半透性光刻板進行圖形化處理；步驟906，沉積透明電極層及第三光阻層，對所述透明電極層進行圖形化處理；最后該薄膜場效應晶體管的制作方法結束于步驟907。從圖1至圖8所示的第一優選實施例以及圖9所示的薄膜場效應晶體管的制作流程，僅需要3次光刻工序，分別在圖1、圖6和圖8中完成，比較傳統的方法可省去2道光刻工序，節約TFT的制作成本以及節省TFT的制作時間。如圖10至圖18所示為本發明的第二優選實施例的具有第一分層結構和第二分層結構的制作結構圖(其中第一分層結構和第二分層結構具有不同的組成，第二分層結構最終形成公共電極)。首先，如圖10所示，提供一基板310，基板310具有第一分層區域以及第二分層區域，并形成第一分層結構于基板310的第一分層區域上，形成第二分層結構于基板310的第二分層區域上，第一分層結構從下到上依次為第一導電層320、第一絕緣層330、 非晶硅層340、歐姆接觸層350以及第一光阻層360，第二分層結構從下到上依次為第一導電層320、第一絕緣層330、非晶硅層340、歐姆接觸層350以及第一光阻層360。然后使用半透性光刻板(Half tone)圖形化第一光阻層360 (其中半透性光刻板為第一分層結構上的部分不透光，第二分層結構上的部分半透光)，并通過刻蝕形成如圖11所示的第一分層結構和第二分層結構，第一光阻層360在第一分層結構上具有第一厚度，第一光阻層360在所述第二分層結構上具有第二厚度，第二厚度小于第一厚度。其中第一導電層320、第一絕緣層330以及歐姆接觸層350可分別為金屬層、氧化硅層以及摻雜磷離子的非晶硅層。隨后如圖12所示，光阻灰化(ashing)第一分層結構和第二分層結構，由于第二分層結構上的第一光阻層360厚度較薄，因此第二分層結構上的第一光阻層360灰化后，其下的歐姆接觸層350以及非晶硅層340不受保護而被去除；而第一分層結構上的第一光阻層 360厚度較厚，則保護其下的歐姆接觸層350以及非晶硅層340直至第二分層結構上的歐姆接觸層350、非晶硅層340完全被去除為止，使得第二分層結構上的第一絕緣層330露出。 這時第一分層結構由第一導電層320、第一絕緣層330、非晶硅層340、歐姆接觸層350以及第一光阻層360組成，第二分層結構由第一導電層320以及第一絕緣層330組成。本發明該步驟的刻蝕程度可以依據實際的需求而定，例如第二分層結構下的第一絕緣層330也可被去除。如圖13所示，在第一分層結構以及第二分層結構上沉積第二絕緣層370，然后對圖13所示的第一分層結構采用浮離技術，由于第二絕緣層370位于第一光阻層360之上。 因此去除第一光阻層360的同時，位于第一光阻層360之上的第二絕緣層370也同時被去除，如圖14所示。隨后如圖15所示，在第一分層結構和第二分層結構上依次沉積第二導電層380以及保護層390(通常為一絕緣層，例如氮化硅)，此時如圖16所示，采用半透性光刻板(Half tone)圖形化第二光阻層400(其中半透性光刻板為第一分層結構上的兩側部分不透光，第一分層結構上的中間部分透光)，并通過對第一分層結構表面的刻蝕處理使所述薄膜場效應晶體管的通道的位置的非晶硅層340露出，并使得歐姆接觸層350位于非晶硅層340上相互分離的第一區域和第二區域(如圖17所示)，同時第二分層結構上的第二絕緣層370 露出。這時具有導電性質的源極層381和漏極層382隨之形成，源極層381與第一區域的歐姆接觸層350連接，漏極層382與第二區域的歐姆接觸層350連接，本發明的第一導電層 320和第二導電層380可為金屬層，例如，锘、鉬、鋁、銅、鈦、鉭或鎢等。最后如圖18所示，去除第二光阻層400之后，在第一分層結構上沉積透明電極層 410，并通過沉積第三光阻層(圖中未示出)圖形化透明電極層410，形成如圖18所示的位于保護層190及第二絕緣層170上并與源極層381 (即第二導電層380的一部分)連接的透明電極層410，該透明電極層410可以延伸到第二分層結構的上部。其中透明電極層410 可由氧化錫銦(ITO，indium-tin-oxide)構成，并分別與源極層381和柵極層電性連接，與源極層381連接的透明電極層410作為像素電極之用(柵極層和透明電極層410的連接可以通過后期電路制作，也可以在TF T制作時一起完成)。當然這里的透明電極層410也可以根據需要與漏極層382連接。
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在圖19所示本發明的薄膜場效應晶體管的制作方法的第二優選實施例的制作流程圖中，所述薄膜場效應晶體管的制作方法開始于步驟1900，隨后執行步驟1901，形成第一分層結構與第二分層結構于基板上，第一分層結構從下到上依次為第一導電層、第一絕緣層、非晶硅層以及歐姆接觸層，第二分層結構從下到上依次為第一導電層、第一絕緣層、非晶硅層以及歐姆接觸層；步驟1902，在第一分層結構和第二分層結構上沉積第一光阻層，并通過使用半透性光刻板進行圖形化處理使得第一光阻層在第一分層結構上具有第一厚度，第一光阻層在第二分層結構上具有第二厚度，第二厚度小于第一厚度；步驟1903，刻蝕所述第一分層結構以及第二分層結構使得所述第二分層結構上的
第一絕緣層露出；步驟1904，沉積第二絕緣層，并對所述第一光阻層進行去光阻處理，同時移除所述第二絕緣層，露出所述歐姆接觸層；步驟1905，在所述第一分層結構以及所述第二分層結構上依次沉積第二導電層和保護層；步驟1906，在沉積了第二導電層和保護層的第一分層結構上沉積第二光阻層，并使用半透性光刻板圖形化第二光阻層使非晶硅層露出以形成源極層以及漏極層，同時使第二分層結構上的所述第二絕緣層露出；步驟1907，在所述保護層及所述第二絕緣層上形成與所述第二導電層連接的透明電極層；最后該薄膜場效應晶體管的制作方法結束于步驟1907。從圖10至圖18所示的第二優選實施例以及圖19所示的薄膜場效應晶體管的制作流程，僅需要3次光刻工序，分別在圖10、圖16和圖18中完成，比較傳統的方法可省去2 道光刻工序，節約TFT的制作成本以及節省TFT的制作時間。本發明還涉及一種薄膜場效應晶體管，本薄膜場效應晶體管可只具有第一分層結構，也可同時具有第一分層結構和第二分層結構。當本發明的薄膜場效應晶體管只具有第一分層結構時，所述薄膜場效應晶體管包括基板，以及從下向上依次形成在所述基板上的第一導電層，第一絕緣層，非晶硅層，歐姆接觸層，所述歐姆接觸層位于所述非晶硅層上相互分離的第一區域和第二區域；第二絕緣層，位于所述第一導電層、所述第一絕緣層、所述非晶硅層及所述歐姆接觸層的側邊；第二導電層，包括源極層以及漏極層，所述源極層與所述第一區域的歐姆接觸層連接，所述漏極層與所述第二區域的歐姆接觸層連接；保護層位于所述源極層以及所述漏極層上；以及透明導電層位于所述保護層及所述第二絕緣層上，并與所述源極層或所述漏極層電性連接。上述的薄膜場效應晶體管的制作僅需要3次光刻工序(具體可參見相應的薄膜場效應晶體管的制作方法的具體實施例)，比較傳統的方法可省去2道光刻工序，節約TFT的制作成本以及節省TFT的制作時間。當本發明的薄膜場效應晶體管同時具有第一分層結構和第二分層結構時，薄膜場效應晶體管包括具有第一分層區域以及第二分層區域的基板，所述薄膜場效應晶體管還包括從下向上依次形成在所述第一分層區域上的第一導電層，第一絕緣層，非晶硅層，歐姆接觸層，所述歐姆接觸層位于所述非晶硅層上相互分離的第一區域和第二區域；第二絕緣層，位于所述第一導電層、所述第一絕緣層、所述非晶硅層及所述歐姆接觸層的側邊；第二導電層，包括源極層以及漏極層，所述源極層與所述第一區域的歐姆接觸層連接，所述漏極層與所述第二區域的歐姆接觸層連接；保護層位于所述源極層以及所述漏極層上；以及透明導電層位于所述保護層及所述第二絕緣層上，并與所述源極層或所述漏極層電性連接；所述薄膜場效應晶體管還包括從下向上依次形成在所述第二分層區域上的所述第一導電層、所述第一絕緣層、所述第二絕緣層以及所述透明導電層。上述的薄膜場效應晶體管的制作僅需要3次光刻工序(具體可參見相應的薄膜場效應晶體管的制作方法的具體實施例)，比較傳統的方法可省去2道光刻工序，節約TFT的制作成本以及節省TFT的制作時間。
綜上所述，雖然本發明已以優選實施例揭露如上，但上述優選實施例并非用以限制本發明，本領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與潤飾，因此本發明的保護范圍以權利要求界定的范圍為準。
權利要求
1.一種薄膜場效應晶體管的制作方法，其特征在于，包括步驟S10、形成第一分層結構于基板上，所述第一分層結構從下到上依次為第一導電層、第一絕緣層、非晶硅層以及歐姆接觸層；S20、沉積第一光阻層，以進行圖形化處理；S30、沉積第二絕緣層，并對所述第一光阻層進行去光阻處理，同時移除所述第二絕緣層，且在所述薄膜場效應晶體管的位置上露出所述歐姆接觸層； S40、依次沉積第二導電層和保護層；S50、沉積第二光阻層，并使用半透性光刻板進行圖形化處理；S60、沉積透明電極層及第三光阻層，對所述透明電極層進行圖形化處理。
2.根據權利要求1所述的薄膜場效應晶體管的制作方法，其特征在于，在步驟S50的所述圖形化處理中，在所述薄膜場效應晶體管的通道的位置露出非晶硅層，并使所述第二導電層形成所述薄膜場效應晶體管的源極層以及漏極層。
3.根據權利要求2所述的薄膜場效應晶體管的制作方法，其特征在于，在步驟S60的所述圖形化處理中，所述透明電極層與所述漏極層的側壁或所述源極層的側壁連接。
4.根據權利要求1所述的薄膜場效應晶體管的制作方法，其特征在于，所述步驟SlO還包括形成第二分層結構于所述基板上，所述第二分層結構從下到上依次為第一導電層、第一絕緣層、非晶硅層以及歐姆接觸層。
5.根據權利要求4所述的薄膜場效應晶體管的制作方法，其特征在于，所述步驟S20還包括在所述第二分層結構上沉積第一光阻層，并使用半透性光刻板對所述第二分層結構上的所述第一光阻層進行圖形化處理。
6.根據權利要求5所述的薄膜場效應晶體管的制作方法，其特征在于，在步驟S20的所述圖形化中將所述第二分層結構上的所述第一絕緣層露出。
7.根據權利要求1所述的薄膜場效應晶體管的制作方法，其特征在于，所述第一絕緣層和所述第二絕緣層為氮化硅。
8.根據權利要求1所述的薄膜場效應晶體管的制作方法，其特征在于，所述透明電極層為氧化錫銦層。
9.一種薄膜場效應晶體管，其特征在于，包括 基板，以及從下向上依次形成在所述基板上的第一導電層，第一絕緣層，非晶硅層， 歐姆接觸層，所述歐姆接觸層位于所述非晶硅層上相互分離的第一區域和第二區域； 第二絕緣層，位于所述第一導電層、所述第一絕緣層、所述非晶硅層及所述歐姆接觸層的側邊；第二導電層，包括源極層以及漏極層，所述源極層與所述第一區域的歐姆接觸層連接， 所述漏極層與所述第二區域的歐姆接觸層連接；保護層位于所述源極層以及所述漏極層上；以及透明導電層位于所述保護層及所述第二絕緣層上，并與所述源極層或所述漏極層電性連接。
10. 一種薄膜場效應晶體管，其特征在于， 包括具有第一分層區域以及第二分層區域的基板， 所述薄膜場效應晶體管還包括從下向上依次形成在所述第一分層區域上的第一導電層，第一絕緣層，非晶硅層， 歐姆接觸層，所述歐姆接觸層位于所述非晶硅層上相互分離的第一區域和第二區域； 第二絕緣層，位于所述第一導電層、所述第一絕緣層、所述非晶硅層及所述歐姆接觸層的側邊；第二導電層，包括源極層以及漏極層，所述源極層與所述第一區域的歐姆接觸層連接， 所述漏極層與所述第二區域的歐姆接觸層連接；保護層位于所述源極層以及所述漏極層上；以及透明導電層位于所述保護層及所述第二絕緣層上，并與所述源極層或所述漏極層電性連接；所述薄膜場效應晶體管還包括從下向上依次形成在所述第二分層區域上的所述第一導電層、所述第一絕緣層、所述第二絕緣層以及所述透明導電層。
全文摘要
本發明公開了一種薄膜場效應晶體管，包括第一導電層、第一絕緣層、非晶硅層、歐姆接觸層、第二絕緣層、第二導電層、保護層以及透明導電層。本發明還涉及一種薄膜場效應晶體管的制作方法。本發明的薄膜場效應晶體管以及制作方法采用3次光刻工序即可完成整個TFT的制作，節約TFT的制作成本以及節省TFT的制作時間。
文檔編號H01L29/786GK102315130SQ20111028206
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月21日 優先權日2011年9月21日
發明者張驄瀧 申請人:深圳市華星光電技術有限公司