薄膜晶體管結構及其制作方法
【專利摘要】本發明提供一種薄膜晶體管結構，其包括一基板、一遮光樹脂、一多晶硅、一柵極絕緣層、一柵極、一間介電層以及一源極以及一漏極。其中所述遮光樹脂同時具有遮光以及絕緣的功能，通過兩端過孔摻雜，因此能簡化生產工藝、簡化曝光工藝、縮短生產時間、減少掩膜使用以及降低成本等技術效果。
【專利說明】
薄膜晶體管結構及其制作方法
【技術領域】
[0001]—種薄膜晶體管結構及其制作方法，尤涉及低溫多晶娃(Low Temperature PolySilicon, LTPS)薄膜晶體管的領域。
【【背景技術】】
[0002]習知技術中，LTPS的薄膜晶體管(ThinFilm Transistor，TFT)的制作流程為:設置基板、遮光層(light shield,LS)、三層結構(SiNx，S1x，多晶硅)、通道摻雜(channeldoping)、N型摻雜(N doping)、柵極絕緣層以及柵極(gate electrode,gate insulatinglayer)、P型摻雜(P Doping)、間絕緣層(inter layer dielectric , ILD)、源極及漏極(source electrode , drain electrode)、平坦層(planar, PLN)、底層氧化銦錫(bottomindium tin oxide，BIT0)、純化層(passivat1n layer，PV)、頂層氧化銦錫(top indiumtin oXide，TIT0)。過程中的遮光層在使用后也需要再次移除，增加了制作工藝、掩模的數量、生產時間以及生產成本。
[0003]現有技術中，對所述多晶硅的兩次摻雜都是使用掩模進行的，如何減少掩模的使用示一個需要解決的技術問題。
[0004]參考中國專利公開號CN200710122171，其在基板上于TFT結構處設置遮光層，然而所述遮光層是由金屬制成，因此所述遮光層與所述TFT結構之間仍舊需要增加絕緣層，仍舊增加了制作工藝、掩模的數量、生產時間以及生產成本。
[0005]故，有必要提供一種薄膜晶體管結構及其制作方法，以解決上述問題。
【
【發明內容】
】
[0006]本發明的一目的在于提供一種薄膜晶體管結構，其包括一基板、一遮光樹脂、一多晶硅、一柵極絕緣層、一柵極、一間介電層以及一源極以及一漏極。
[0007]所述遮光樹脂，設置于所述基板之上。所述多晶硅，設置于所述遮光樹脂之上。所述柵極絕緣層，設置于所述基板以及所述多晶硅之上。所述柵極，緊靠所述柵極絕緣層設置。所述間介電層，設置于所述柵極絕緣層以及所述柵極之上。所述源極以及所述漏極，設置于所述間介電層之上。所述源極以及所述漏極分別通過二過孔連接所述多晶硅。
[0008]在一優選實施例中，所述過孔貫通所述間介電層以及部份的所述柵極絕緣層。
[0009]在一優選實施例中，所述遮光樹脂包括環氧樹脂或聚氨脂。
[0010]在一優選實施例中，所述薄膜晶體管結構還包括一平坦層和一透明導電層，平坦層設置于一部分的所述源極以及所述漏極之上，同時覆蓋所述間介電層;所述透明導電層設置于所述平坦層以及另一部分的所述漏極以及所述源極之上。
[0011]在一優選實施例中，所述多晶硅包括通道摻雜區和二過孔摻雜區，所述過孔摻雜區與所述二過孔連通并通過所述二過孔完成摻雜，所述源極以及所述漏極分別通過二過孔與位于所述通道摻雜區的兩端的所述過孔摻雜區連接。
[0012]本發明的一目的在于提供一種薄膜晶體管結構的制作方法，其包括:首先，設置一基板;接著，沉積一樹脂層于所述基板之上，并使用一第一掩膜形成一遮光樹脂;接著，沉積一多晶硅層，并使用一第二掩膜僅形成一多晶硅于所述遮光樹脂之上;對所述多晶硅進行第一次摻雜;沉積一柵極絕緣層于所述基板以及所述多晶硅之上;沉積一第一金屬層，并使用一第三掩膜形成一柵極于所述柵極絕緣層之上;沉積一間介電層于所述柵極絕緣層以及所述柵極之上；使用一第四掩膜形成二過孔于所述間介電層以及部份的所述柵極絕緣層；接著，沉積一第二金屬層，并使用一第五掩膜形成一源極以及一漏極于所述間介電層之上。所述源極以及所述漏極分別通過所述二過孔連接所述多晶硅。
[0013]在一優選實施例中，對所述多晶硅進行摻雜包括第一次摻雜和第二次摻雜:所述第一次摻雜是在形成所述多晶硅后且在沉積所述柵極絕緣層之前對所述多晶硅摻雜;所述第二次摻雜是在形成所述二過孔后通過所述二過孔對所述多晶硅摻雜。
[0014]在一優選實施例中，在所述第一次摻雜過程中，所述多晶娃整體被均勾摻雜。
[0015]在一優選實施例中，在所述第一次摻雜過程中，所述多晶硅的通道摻雜區被摻雜，而位于所述通道摻雜區兩端的過孔摻雜區在光罩制程中受到保護而未被摻雜。
[0016]在一優選實施例中，所述過孔摻雜區與所述二過孔連通并通過所述二過孔完成所述第二次摻雜，通過所述第二次摻雜對所述過孔摻雜區摻雜，使所述多晶硅中形成了通道摻雜區和位于所述通道摻雜區兩端的過孔摻雜區。
[0017]因此通過本發明的技術方案，產生的有益技術效果在于，藉由所述遮光樹脂同時具有遮光以及絕緣的功能，減少了一層絕緣結構的設置;此外，對所述多晶硅進行通道摻雜使所述多晶硅通道(多晶硅與與柵極對應的區域)成為N型或P型，S卩，通過兩端過孔摻雜進而簡化生產工藝、簡化曝光工藝、縮短生產時間、減少掩膜使用以及降低成本等技術效果。
【【附圖說明】】
[0018]圖1-圖18繪示本發明的薄膜晶體管結構的在各個制作工藝的側視圖；
[0019]圖19繪示本發明的薄膜晶體管結構的制作方法的流程圖。
【【具體實施方式】】
[0020]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。
[0021]參考圖18，圖18是本發明的薄膜晶體管結構100的側視圖。薄膜晶體管結構100包括一基板110、一遮光樹脂120、一多晶娃130、一柵極絕緣層140、一柵極150、一間介電層160、一漏極171、一源極172、一平坦層180以及一透明導電層190。
[0022]遮光樹脂120設置于基板110之上。詳細地，遮光樹脂120包括環氧樹脂或聚氨脂。遮光樹脂120不僅可以用于遮蔽光線，還可以作為絕緣層。
[0023]多晶硅130設置于遮光樹脂120之上。多晶硅130是用于提供電子以及空穴來導電。詳細地，多晶硅130與遮光樹脂120的面積大小相同(垂直光線的行進方向)。所述多晶硅130包括通道摻雜區133和二過孔摻雜區131，132，所述過孔摻雜區131，132與所述二過孔170連通并通過所述二過孔170完成摻雜，所述源極172以及所述漏極171分別通過二過孔170與位于所述通道摻雜區133的兩端的所述過孔摻雜區131，132連接。
[0024]柵極絕緣層140設置于基板以及多晶硅130之上。柵極150緊靠柵極絕緣層140設置。詳細地，遮光樹脂120設置于多晶硅130以及柵極150的區域，用于避免多晶硅130產生光漏電流。換句話說，遮光樹脂120的面積大于或等于多晶硅130的面積(垂直光線的行進方向)。用于形成柵極150的第一金屬層可以是鉬。結合圖8和圖9，柵極150是利用第三掩膜203對第一金屬層155作用所形成。柵極絕緣層140具有高介電系數。
[0025]間介電層160設置于柵極絕緣層140以及柵極150之上。詳細地，間介電層160完整的覆蓋了柵極150以及其他區域。間介電層160是用于降低多層導線間之電容值。一般而言，會以氧化硅-氮化硅-氧化硅(ONO)堆棧層或氧化硅-氮化硅(ON)堆棧層的形式來作為閃存的多晶硅間介電層160。
[0026]過孔170貫通間介電層160以及部份的柵極絕緣層140。詳細地，因為在柵極絕緣層140以及間介電層160中形成了二過孔170。因為二過孔170與漏極171以及源極172沉積了相同的材料，源極171以及漏極172分別通過二過孔170連接多晶硅130的兩端。
[0027]在本優選實施例中，漏極171以及源極172設置于間介電層160之上。然而，在不同的優選實施例中，漏極171以及源極172的位置可以改變。用于形成漏極171以及源極172的第二金屬層可以是鉬/鋁/鉬。
[0028]平坦層180設置于一部分的漏極171以及源極172之上，同時覆蓋間介電層160。在本優選實施例中，平坦層180完整地覆蓋源極172，然而，僅部分地覆蓋漏極171。
[0029]透明導電層190設置于平坦層180以及另一部分的漏極171以及源極172之上。在本優選實施例中，透明導電層190直接覆蓋了未被平坦層180所覆蓋的漏極171。透明導電層190可以是氧化銦錫。
[0030]對所述多晶硅130進行摻雜包括第一次摻雜和第二次摻雜。所述第一次摻雜是在形成所述多晶硅130后且在沉積所述柵極絕緣層140之前對所述多晶硅130摻雜。所述第二次摻雜是在形成所述二過孔170后通過所述二過孔170對所述多晶硅130內的二過孔摻雜區131，132 摻雜。
[0031]請參閱圖1-圖19，圖1-圖18繪示本發明的薄膜晶體管結構的在各個制作工藝的側視圖。圖19繪示制作本實施例的薄膜晶體管結構100的方法流程圖。制作方法包括:
[0032]步驟S01:如圖1所示，設置基板110，基板110可以為玻璃基材或透明塑料基材。
[0033]步驟S02:如圖2所示，沉積樹脂層125于基板110之上。如圖3所示，使用第一掩膜201對樹脂層125進行曝光顯影，以蝕刻出遮光樹脂120
[0034]步驟S03:如圖4所示，沉積多晶硅層135。如圖5所示，使用第二掩膜202對多晶硅層135進行曝光顯影，以僅蝕刻出多晶硅130于遮光樹脂120之上。
[0035]步驟S04:如圖6-1所示，使用一第一摻雜掩膜208對多晶硅130進行第一次摻雜。在本較佳實施例中，所述多晶硅130整體被均勻摻雜。
[0036]在另一較佳實施例中，如圖6-2所示，使用一第二摻雜掩膜209對多晶硅130進行第一次摻雜。在本較佳實施例中，所述多晶硅130的通道摻雜區133被摻雜，而位于所述通道摻雜區兩端的過孔摻雜區131，132在光罩制程中受到保護而未被摻雜。
[0037]步驟S05:如圖7所示，沉積柵極絕緣層140于基板110以及多晶硅130之上。柵極絕緣層140可以是S1x或SiNx或是其混合物。
[0038]步驟S06:如圖8所示，以化學氣相沉積或是真空蒸鍍等方法沉積第一金屬層155。如圖9所示，使用第三掩膜203對第一金屬層155進行曝光顯影，以蝕刻出柵極150于柵極絕緣層140之上。第一金屬層155—般采用鉬(Mo)、鋁(Al)以及鋁合金、鈦(Ti)、銅(Cu)或鎢(W)等材料制作。
[0039]步驟S07:如圖10所示，沉積間介電層160于柵極絕緣層140以及柵極150之上。
[0040]步驟S08:如圖11所示，使用第四掩膜204對間介電層160以及柵極絕緣層140進行曝光顯影，以蝕刻出二過孔170于間介電層160以及部份的柵極絕緣層140。
[0041]步驟S09:如圖12所示，通過二過孔170對多晶硅130進行第二次摻雜。所述過孔摻雜區131，132與所述二過孔170連通并通過所述二過孔170完成所述第二次摻雜，通過所述第二次摻雜對所述過孔摻雜區131，132摻雜，使所述多晶硅130中形成了通道摻雜區133和位于所述通道摻雜區兩端的過孔摻雜區131，132。
[0042]步驟S10:如圖13所示，以化學氣相沉積或是真空蒸鍍等方法沉積第二金屬層175。如圖14所示，使用第五掩膜205對第二金屬層175進行曝光顯影，以蝕刻出漏極171以及源極172于間介電層160之上。因為第二金屬層175填滿了二過孔170，漏極171以及源極172分別通過二過孔170連接多晶硅130。
[0043]步驟Sll:如圖15所示，沉積平坦層180。如圖16所示，使用第六掩膜206進行曝光顯影，以蝕刻所述平坦層180，令平坦層180僅覆蓋于于一部分的漏極171以及源極172之上，同時覆蓋間介電層160。
[0044]步驟S12:如圖17所示，沉積透明導電層190于平坦層180以及另一部分的漏極171以及源極172之上。
[0045]步驟S13:如圖18所示，透明導電層190可以利用第七掩膜207對透明導電層190進行曝光顯影，以蝕刻出在漏極171之上的一個缺口。
[0046]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。
【主權項】
1.一種薄膜晶體管結構，其特征在于，包括: 一基板； 一遮光樹脂，設置于所述基板之上； 一多晶硅，設置于所述遮光樹脂之上； 一柵極絕緣層，設置于所述基板以及所述多晶硅之上； 一柵極，緊靠所述柵極絕緣層設置； 一間介電層，設置于所述柵極絕緣層以及所述柵極之上； 以及 一源極以及一漏極，設置于所述間介電層之上； 其中，所述源極以及所述漏極分別通過二過孔連接所述多晶硅。2.根據權利要求1的薄膜晶體管結構，其特征在于，所述過孔貫通所述間介電層以及部份的所述柵極絕緣層。3.根據權利要求1的薄膜晶體管結構，其特征在于，所述遮光樹脂包括環氧樹脂或聚氨脂。4.根據權利要求1的薄膜晶體管結構，其特征在于，所述薄膜晶體管結構還包括一平坦層和一透明導電層，平坦層設置于一部分的所述漏極以及所述源極之上，同時覆蓋所述間介電層;所述透明導電層設置于所述平坦層以及另一部分的所述漏極以及所述源極之上。5.根據權利要求1的薄膜晶體管結構，其特征在于，所述多晶硅包括通道摻雜區和二過孔摻雜區，所述過孔摻雜區與所述二過孔連通并通過所述二過孔完成摻雜，所述源極以及所述漏極分別通過二過孔與位于所述通道摻雜區的兩端的所述過孔摻雜區連接。6.一種薄膜晶體管結構的制作方法，其特征在于，包括: 設置一基板； 沉積一樹脂層于所述基板之上，并使用一第一掩膜形成一遮光樹脂； 沉積一多晶硅層，并使用一第二掩膜僅形成一多晶硅于所述遮光樹脂之上； 對所述多晶硅進行第一次摻雜； 沉積一柵極絕緣層于所述基板以及所述多晶硅之上； 沉積一第一金屬層，并使用一第三掩膜形成一柵極于所述柵極絕緣層之上； 沉積一間介電層于所述柵極絕緣層以及所述柵極之上； 使用一第四掩膜形成二過孔于所述間介電層以及部份的所述柵極絕緣層；以及 沉積一第二金屬層，并使用一第五掩膜形成一源極以及一漏極于所述間介電層之上； 其中所述源極以及所述漏極分別通過所述二過孔連接所述多晶硅。7.根據權利要求6的薄膜晶體管結構的制作方法，其特征在于，對所述多晶硅進行摻雜包括第一次摻雜和第二次摻雜: 所述第一次摻雜是在形成所述多晶硅后且在沉積所述柵極絕緣層之前對所述多晶硅層慘雜； 所述第二次摻雜是在形成所述二過孔后通過所述二過孔對所述多晶硅摻雜。8.根據權利要求7的薄膜晶體管結構的制作方法，其特征在于，在所述第一次摻雜過程中，所述多晶硅整體被均勻摻雜。9.根據權利要求7的薄膜晶體管結構的制作方法，其特征在于，在所述第一次摻雜過程中，所述多晶硅的通道摻雜區被摻雜，而位于所述通道摻雜區兩端的過孔摻雜區在光罩制程中受到保護而未被摻雜。10.根據權利要求8或9中任一項所述的薄膜晶體管結構的制作方法，其特征在于，所述過孔摻雜區與所述二過孔連通并通過所述二過孔完成所述第二次摻雜，通過所述第二次摻雜對所述過孔摻雜區摻雜，使所述多晶硅中形成了通道摻雜區和位于所述通道摻雜區兩端的過孔摻雜區。
【文檔編號】H01L21/336GK105826395SQ201610273749
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月28日
【發明人】涂望華, 殷婉婷
【申請人】武漢華星光電技術有限公司