專利名稱：將濕式處理用于源極-漏極金屬蝕刻從而制造金屬氧化物或金屬氮氧化物tft的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大體上關(guān)于薄膜晶體管(TFT)制造方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前世人特別對(duì)TFT陣列高度感興趣，因?yàn)檫@些元件可用在經(jīng)常供電腦及電視平板所利用的液晶有源矩陣顯示器(LCD)上。LCD亦可含有發(fā)光二極管(LED)以用于背光方面。進(jìn)一步言之，有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)已用于有源矩陣顯示器，而這些OLED利用TFT解決顯示器的活動(dòng)問題。以非晶硅做為有源材料而制成的TFT已成為平面顯示器工業(yè)中的關(guān)鍵部份。工業(yè)中，TFT有兩種一般類型。第一種類型稱為頂柵極TFT，因?yàn)闁艠O電極位于源極與漏極電極上方。第二種類型稱為底柵極TFT，因?yàn)闁艠O電極位于源極與漏極電極下方。在底柵極TFT結(jié)構(gòu)中，源極與漏極電極配置在有源材料層之上。底柵極TFT中的源極與漏極電極是透過以下步驟制造先將金屬層沉積在有源材料層上，然后蝕刻該金屬層以界定源極與漏極電極。在蝕刻期間，有源材料層可暴露至蝕刻化學(xué)物質(zhì)。相較于源極-漏極金屬，金屬氧化物或氮氧化物半導(dǎo)體通常對(duì)于濕式化學(xué)物質(zhì)較不具有抵抗性，但對(duì)于等離子體干式化學(xué)物質(zhì)具有較高的抵抗性。因此，欲使用濕式化學(xué)物質(zhì)蝕刻源極-漏極金屬電極而不至于嚴(yán)重傷害半導(dǎo)體溝道層是一大挑戰(zhàn)。因此，世人通常偏好干式蝕刻源極-漏極金屬。然而，并非所有金屬都能夠透過干式等離子體蝕刻而有效蝕刻，例如銅。為了防止有源材料層暴露于非期望的干式或濕式蝕刻化學(xué)物質(zhì)，可使用蝕刻停止層或雙金屬層?！N蝕刻停止部底柵極TFT具有沉積在有源材料層與用于源極與漏極電極的金屬層之間的蝕刻停止層。蝕刻停止層是以包覆式沉積，隨后在有掩模的情況下蝕刻，使得蝕刻停止部的殘余部份被置于柵極電極上。隨后，金屬層是以包覆式沉積，之后以掩模對(duì)有源材料層與金屬層進(jìn)行蝕刻。隨后，透過使用掩模使金屬層被蝕刻穿過而界定源極與漏極電極。因此，蝕刻停止部底柵極TFT利用至少五個(gè)掩模以圖案化(即，圖案化柵極電極，圖案化蝕刻停止部、圖案化有源材料層與金屬層、暴露有源材料層以及形成有源溝道、并且界定源極與漏極電極)。倘若交叉介電質(zhì)觸點(diǎn)形成，隨后可使用額外掩模。相較之下，不具有蝕刻停止部的底柵極TFT需要至少少掉一個(gè)掩模，因而盡管蝕刻停止部底柵極TFT的性能較佳，但世人仍偏好制造不具有蝕刻停止部的底柵極TFT。在多重金屬層結(jié)構(gòu)中，可以幾乎任何濕式或干式蝕刻化學(xué)物質(zhì)蝕刻頂金屬。接近有源溝道層的金屬層經(jīng)過選擇，使該金屬層在頂金屬的蝕刻期間不會(huì)完全受到蝕刻，并且能夠在某些處理?xiàng)l件下易于受蝕刻而不至傷害有源層。例如，能選擇銅做為頂金屬，而能選擇鑰做為接觸半導(dǎo)體的金屬。因此，在此技術(shù)領(lǐng)域中，需要一種使用濕式金屬蝕刻化學(xué)物質(zhì)制造蝕刻停止的底柵極TFT的方法，且該方法利用較少量的掩模。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明大體上關(guān)于薄膜晶體管(TFT)以及制做TFT的方法。TFT的有源溝道可包含一種以上的金屬，這些金屬選自由鋅、鎵、錫、銦及鎘所構(gòu)成的群組。有源溝道亦可包含氮及氧。為了在源極-漏極電極圖案化期間保護(hù)有源溝道，蝕刻停止層可沉積于有源層上。蝕刻停止層防止有源溝道暴露至用于界定源極與漏極電極的等離子體。當(dāng)對(duì)用于有源溝道的有源材料層進(jìn)行濕式或干式蝕刻時(shí)，蝕刻停止層與源極和漏極電極可被用作掩模。一個(gè)實(shí)施例中，揭露一種薄膜晶體管形成方法。該方法包括以下步驟使用第一掩模在基板上沉積與圖案化一柵極電極，并且沉積一柵極介電層于該柵極電極上。該方法亦包括沉積一半導(dǎo)體有源層于該柵極介電層上。該半導(dǎo)體有源層包含氧、氮、以及一種或多種元素，這些元素選自由鋅、銦、鎘、鎵和錫所構(gòu)成的群組。該方法亦包括沉積一蝕刻停止層于該有源層上，形成第二掩模于該蝕刻停止層上并且蝕刻該蝕刻停止層以形成該薄膜晶體管的元件部份的一圖案化蝕刻停止層，以及從該薄膜晶體管的柵極觸點(diǎn)部份移除該蝕刻停止層，以暴露該半導(dǎo)體有源層。該方法亦包括移除該第二掩模以暴露該圖案化蝕刻停止層，以及沉積一金屬層于該圖案化蝕刻停止層及半導(dǎo)體有源層上。該方法亦包括于該薄膜晶體管的該元件部份形成第三掩模于該金屬層上，并且蝕刻該金屬層以界定一源極電極與一漏極電極于該元件部份，以及從該柵極觸點(diǎn)部份移除該金屬層。該方法亦包括移除該第三掩模，并且使用該源極電極與該漏極電極做為掩模而蝕刻該半導(dǎo)體有源層，以從該柵極觸點(diǎn)部份移除該半導(dǎo)體有源層，以及暴露該柵極觸點(diǎn)部份中的該柵極介電層。該方法亦包括使用第四掩模蝕刻該柵極介電層，以暴露該柵極觸點(diǎn)部份中的柵極觸點(diǎn)。另一實(shí)施例中，揭露一種薄膜晶體管形成方法。該方法包括以下步驟使用第一掩模在基板上沉積與圖案化一柵極電極，并且沉積一柵極介電層于該柵極電極上。該方法亦包括沉積一半導(dǎo)體有源層于該柵極介電層上。該半導(dǎo)體有源層包含氧、氮、以及一種或多種元素，這些元素選自由鋅、銦、鎘、鎵和錫所構(gòu)成的群組。該方法亦包括使用第二掩模圖案化該半導(dǎo)體有源層，以在該薄膜晶體管的該元件部份中形成一有源溝道，以及從該薄膜晶體管的該柵極觸點(diǎn)部份移除該半導(dǎo)體有源層并且暴露該柵極觸點(diǎn)部份中的柵極介電層。該方法亦包括沉積一蝕刻停止層覆于該元件部份中的該有源溝道上，以及覆于該柵極觸點(diǎn)部份中的該柵極介電層上，并且使用第三掩模蝕刻該蝕刻停止層以形成該元件部份的一圖案化蝕刻停止層，并且蝕刻穿透該蝕刻停止層以及該柵極觸點(diǎn)部份中的柵極介電層，以暴露該柵極觸點(diǎn)部份中的該柵極觸點(diǎn)。該方法亦包括沉積一金屬層于該圖案化蝕刻停止層、該半導(dǎo)體有源層與該柵極觸點(diǎn)部份上。該方法也包括用第四掩模蝕刻該金屬層，以界定該 元件部份處的一源極電極與一漏極電極，并且形成在該柵極觸點(diǎn)部份處的一金屬觸點(diǎn)。另一實(shí)施例中，揭露一種薄膜晶體管形成方法。該方法包括以下步驟使用第一掩模在一基板上沉積與圖案化一柵極電極，沉積一柵極介電層于該柵極電極上，并且沉積一半導(dǎo)體有源層于該柵極介電層上。該半導(dǎo)體有源層包含氧、氮、以及一種或多種元素，這些元素選自由鋅、銦、鎘、鎵和錫所構(gòu)成的群組。該方法亦包括沉積一蝕刻停止層于該有源層上，以及使用第二掩模蝕刻該蝕刻停止層，以形成該薄膜晶體管的該元件部份的一圖案化蝕刻停止層，以及從該薄膜晶體管的該柵極觸點(diǎn)部份移除該蝕刻停止層以暴露該半導(dǎo)體有源層。該方法亦包括使用該圖案化蝕刻停止層做為一掩模而蝕刻該半導(dǎo)體有源層，以暴露該柵極觸點(diǎn)部份中的該柵極介電層，以及形成一有源溝道。該方法也包括沉積一鈍化層于該元件部份以及該柵極觸點(diǎn)部份上，并且使用第三掩模蝕刻穿透該鈍化層以及該圖案化蝕刻停止層，以暴露該元件部份中的該有源溝道，以及蝕刻穿透該鈍化層與該柵極觸點(diǎn)部份中的該柵極介電層，以暴露該柵極電極。該方法亦包括沉積一金屬層于該圖案化蝕刻停止層與該半導(dǎo)體有源層上，以及使用第四掩模蝕刻該金屬層以界定在該元件部份處的一源極電極與一漏極電極，且界定在該柵極觸點(diǎn)部份中的一金屬觸點(diǎn)。另一實(shí)施例中，揭露一種薄膜晶體管形成方法。該方法包括以下步驟使用第一掩模在基板上沉積與圖案化一柵極電極，沉積一柵極介電層于該柵極電極上，并且沉積一半導(dǎo)體有源層于該柵極介電層上。該半導(dǎo)體有源層包含氧、氮、以及一種或多種元素，這些元 素選自由鋅、銦、鎘、鎵及錫所構(gòu)成的群組。該方法亦包括沉積具有第一成份的第一金屬層于該有源層上，以及沉積具有有別于該第一成份的第二成份的第二金屬層于該第一金屬層上。該方法亦包括使用第二掩模蝕刻該第二金屬層以形成一個(gè)以上的蝕刻停止部于該薄膜晶體管的元件部份上，同時(shí)從該薄膜晶體管的一柵極觸點(diǎn)部份移除該第二金屬層。該方法也包括形成第三掩模于該蝕刻過的第二金屬層上，以及蝕刻該第一金屬層以從該柵極觸點(diǎn)部份移除該第一金屬層并且以形成蝕刻過的第一金屬層于該元件部份上。該方法也包括蝕刻該半導(dǎo)體有源層以形成該元件部份中的一有源溝道及以從該柵極觸點(diǎn)部份移除該半導(dǎo)體有源層。該方法亦包括蝕刻該蝕刻過的第一金屬層以形成源極與漏極電極。


參考具有某些繪制在附圖的實(shí)施例，可得到前文簡(jiǎn)要總結(jié)的本發(fā)明的更特別描述，如此，可詳細(xì)了解之前陳述的本發(fā)明的特色。然而應(yīng)注意，附圖只繪示本發(fā)明的典型實(shí)施例，因本發(fā)明允許其他同等有效的實(shí)施例，故不將這些圖視為本發(fā)明的范圍的限制。圖IA至圖IJ顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的各處理階段的TFT。圖2A至圖2H顯示根據(jù)另一實(shí)施例的各處理階段的TFT。圖3A至圖3H顯示根據(jù)另一實(shí)施例的各處理階段的TFT。圖4A至圖4J顯示根據(jù)另一實(shí)施例的各處理階段的TFT。圖5A至圖5C顯示使用濕式與干式蝕刻技術(shù)所制造的TFT。圖6A至圖6J顯示根據(jù)另一實(shí)施例的各處理階段的TFT。圖7A至圖7J顯示根據(jù)另一實(shí)施例的各處理階段的TFT。圖8A至圖8H顯示根據(jù)另一實(shí)施例的各處理階段的TFT。為助于了解，如可應(yīng)用，則使用同一元件符號(hào)指定各圖中的同一元件。應(yīng)考量到在一個(gè)實(shí)施例中所揭露的元件可有利地在其他實(shí)施例中使用而無須特別詳述。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明大體上關(guān)于薄膜晶體管(TFT)以及制做TFT的方法。TFT的有源溝道可包含一種以上的金屬，這些金屬選 自由鋅、鎵、錫、銦及鎘所構(gòu)成的群組。有源溝道可受摻雜或不受摻雜。有源溝道亦可包含氮及氧。為了在源極-漏極電極圖案化期間保護(hù)有源溝道，蝕刻停止層可沉積于有源層上。蝕刻停止層防止有源溝道暴露至用于界定源極與漏極電極的等離子體。當(dāng)對(duì)用于有源溝道的有源材料層進(jìn)行濕式蝕刻時(shí)，蝕刻停止層與源極和漏極電極可被用作掩模。圖IA至圖IJ顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的各處理階段的TFT。在圖IA至圖IJ中，圖1A、1C、IE、1G、及II顯示元件部份，而圖IB、ID、IF、IH與IJ顯示柵極觸點(diǎn)部份。TFT顯示如圖IA與圖IB中的結(jié)構(gòu)100，該結(jié)構(gòu)100具有柵極電極102、形成于柵極電極102上的柵極介電層104、形成于柵極介電層104上的有源層106、以及最后形成在有源層106上的蝕刻停止層108。結(jié)構(gòu)100可形成于基板上。在一個(gè)實(shí)施例中，基板可包含玻璃。另一實(shí)施例中，基板可包含聚合物。另一實(shí)施例中，基板可包含塑料。另一實(shí)施例中，基板可包含金屬。一個(gè)實(shí)施例中，柵極電極102包含導(dǎo)電材料。另一實(shí)施例中,柵極電極102包含金屬。另一實(shí)施例中，柵極電極102包含一種金屬，該金屬選自由鉻、鑰、鋁、鎢、鉭、銅或前述金屬組合所構(gòu)成的群組?？墒褂贸Ｒ?guī)技術(shù)形成柵極電極102，這些技術(shù)包括濺鍍、光刻以及使用第一掩模的蝕刻。柵極介電層104可包含二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或前述材料的組合。可透過已知的沉積技術(shù)(包括等離子體輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD))沉積柵極介電層104。在一個(gè)實(shí)施例中，退火有源層106。另一實(shí)施例中，有源層106暴露至等離子體處理。退火及/或等離子體處理可增加有源層106的遷移率。有源層106可包含具有一種或多種元素的化合物，這些元素是選自由鋅、錫、鎵、鎘及銦所構(gòu)成的群組。在一個(gè)實(shí)施例中，該元素可包含具有d軌道受填充的元素。在另一實(shí)施例中，該元素可包含具有f軌道受填充的元素。有源層106亦可包含氧與氮。一個(gè)實(shí)施例中，該化合物可受摻雜?？捎玫倪m合摻雜劑包括 Al、Sn、Ga、Ca、Si、Ti、Cu、Ge、In、Ni、Mn、Cr、V、Mg、SixNy、Alx0y、與 SiC。一個(gè)實(shí)施例中，摻雜劑包含鋁。在一個(gè)實(shí)施例中，有源層106可包含氧與選自由鋅、錫、鎵、鎘及銦所構(gòu)成的群組的元素。有源層106可藉由反應(yīng)性濺鍍而沉積。反應(yīng)性濺鍍法可在用于處理大面積基板的物理氣相沉積(PVD)腔室中實(shí)行，這些腔室諸如4300PVD腔室，可購自AKT America, Inc.，這是美國加州Santa Clara的應(yīng)用材料公司的子公司。然而，因?yàn)楦鶕?jù)該方法產(chǎn)生的有源層可透過結(jié)構(gòu)與成份而決定，應(yīng)了解該反應(yīng)性濺鍍法可具有在其他系統(tǒng)配置中的可利用性，這些系統(tǒng)包括經(jīng)裝設(shè)以處理大面積圓基板的系統(tǒng)以及由其他制造商生產(chǎn)的系統(tǒng)，包括卷對(duì)卷處理平臺(tái)。應(yīng)了解到亦可利用其他方法沉積有源層106，這些方法包括化學(xué)氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)或旋轉(zhuǎn)涂布處理。對(duì)于PVD而言，濺鍍標(biāo)靶可含有鋅、銦、錫、鎵與鎘中的一者或多者。亦可存在一種以上的摻雜劑。濺鍍可包含完全反應(yīng)性濺鍍。完全反應(yīng)性濺鍍包含濺射在形成反應(yīng)性材料的大氣中不含反應(yīng)性材料的標(biāo)靶。完全反應(yīng)性濺鍍有別于其中標(biāo)靶不僅含有金屬還含有反應(yīng)物的RF反應(yīng)性濺鍍。在RF反應(yīng)性濺鍍中，材料被濺射，隨后進(jìn)一步與反應(yīng)性氣體中提供的額外反應(yīng)物反應(yīng)。對(duì)于本發(fā)明而言，用于完全反應(yīng)性濺鍍的濺鍍標(biāo)靶可包含鋅、銦、錫、鎵及鎘中的一者或多者，而摻雜劑可存在或不存在。在標(biāo)靶中不存在氧或氮。濺鍍標(biāo)靶可受DC偏壓，同時(shí)惰性氣體、含氮?dú)怏w以及含氧氣體被導(dǎo)入濺鍍腔室中。含氮?dú)怏w的氮與含氧氣體的氧隨后與鋅、銦、錫、鎵及鎘中的一者或多者反應(yīng)，以沉積該層于基板上。在一個(gè)實(shí)施例中，惰性氣體可包含氬。在一個(gè)實(shí)施例中，含氮?dú)怏w可選自由氮?dú)?、二氧化氮及前述含氮?dú)怏w的組合所構(gòu)成的群組。在一個(gè)實(shí)施例中，含氧氣體可選自由氧氣、臭氧、二氧化氮及前述含氧氣體的組合所構(gòu)成的群組。有源層106可以是結(jié)晶的或半結(jié)晶的。在一個(gè)實(shí)施例中，有源層106可為無定形的?？赏高^包覆式沉積(blanket depositing)形成蝕刻停止層108,之后沉積光刻膠，再之后顯影圖案。蝕刻停止層108可透過等離子體蝕刻而圖案化，該等離子體蝕刻是使用一種以上選自由含氟蝕刻劑(這些含氟蝕刻劑是諸如CF4、C2F6, CHF3> C4F6)、氧、氮、諸如氬之類的惰性氣體或前述氣體的組合所構(gòu)成的群組的氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，蝕刻停止層108可包含氮化硅。另一實(shí)施例中，蝕刻停止層108可包含 氮氧化硅。又一實(shí)施例中，蝕刻停止層108可包含氧化硅。可透過已知的沉積技術(shù)(包括PECVD與旋轉(zhuǎn)涂布)沉積蝕刻停止層108。在一個(gè)實(shí)施例中，可利用第二掩模以圖案式沉積蝕刻停止層108。在蝕刻停止層108形成之后，第二掩模可移除，使得蝕刻停止部110得以留下，如圖IC所示。如圖ID所示，在結(jié)構(gòu)100的柵極觸點(diǎn)部份上的蝕刻停止層108全部被移除。形成蝕刻停止部110之后，蝕刻有源層106以移除有源材料層106的不需要的部份，如圖IE所示。有源材料層106完全從柵極觸點(diǎn)部份移除，如圖IF所示。蝕刻是以第三掩模執(zhí)行。在蝕刻有源材料層106與柵極介電層104之后，柵極觸點(diǎn)通孔112形成。為了形成柵極觸點(diǎn)通孔112，第四掩模沉積于結(jié)構(gòu)100上，隨后在柵極觸點(diǎn)部份中的柵極電極102上暴露的柵極介電層104受到蝕刻，以暴露柵極電極102，如圖IH所示。元件部份維持未受蝕刻，如圖IG所示。隨后移除第四掩模。暴露柵極電極102之后，可沉積及蝕刻金屬層?？墒褂玫谖逖谀Ｎg刻金屬層?？衫玫入x子體蝕刻法蝕刻金屬層。在一個(gè)實(shí)施例中，等離子體蝕刻法可包含將金屬層暴露至含有具有一元素的氣體的等離子體，該元素選自氯、氧、氟或前述元素的組合所構(gòu)成的群組。隨后可使用濕式蝕刻劑以蝕刻有源層106與源極及漏極電極114以界定有源層106與源極及漏極電極114的最終結(jié)構(gòu)。濕式蝕刻劑可包含任何常規(guī)濕式蝕刻劑，該蝕刻劑可蝕刻一有效量，該有效量使有源層106蝕刻而不至于使蝕刻停止部110與源極及漏極電極114受到蝕刻。蝕刻劑可包含pH值低于3的酸或pH值高于10的堿。在一個(gè)實(shí)施例中，蝕刻劑可包含稀釋的HC1。在另一實(shí)施例中，蝕刻劑可包含與顯影光刻膠所使用的相同的液體。蝕刻后，可移除第五掩模，而留下源極及漏極電極114(如圖II所示)，且金屬接點(diǎn)116維持沉積在柵極觸點(diǎn)通孔116中以與柵極電極102接觸(如圖IJ所示)。因此，如圖IA至圖IJ所示形成TFT的過程中，利用五個(gè)單獨(dú)的掩模。圖2A至圖2H中顯示根據(jù)另一實(shí)施例的各處理階段的TFT。在圖2A至圖2H中，圖2A、2C、2E與2G顯示元件部份，而圖2B、2D、2F與2H顯示柵極觸點(diǎn)部份。圖2A與圖2B中所示的結(jié)構(gòu)200包括柵極電極202、柵極介電層204、有源材料層206與蝕刻停止層208，如前文所述?？赏高^包覆式沉積導(dǎo)電層且隨后使用第一掩模蝕刻而形成柵極電極202。蝕刻停止層208可隨后透過在蝕刻停止層208上形成第二掩模而被圖案化。一旦第二掩模被移除，蝕刻停止部210留在元件部份上(如圖2C所示)，而無蝕刻停止層留在柵極觸點(diǎn)部份上(如圖2D所示)。形成蝕刻停止部210且蝕刻停止層208已從柵極觸點(diǎn)部份移除后，可使用第三掩模蝕刻有源材料層206并且可將有源材料層206從柵極觸點(diǎn)部份移除。鈍化層212可沉積于有源材料層206上?？蓪⑩g化層212沉積達(dá)到介于約1000埃(Angstrom)至約5000埃的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，鈍化層212可包含二氧化硅或氮化硅。使用第四掩模蝕刻鈍化層212以界定有源材料層206的金屬觸點(diǎn)區(qū)域214(如圖2E所示)，并且形成穿過鈍化層212以及柵極介電層204的開口 216以暴露柵極電極202 (如圖2F所示)。此后，可以第五掩模沉積及圖案化金屬層，以形成源極及漏極電極218 (如圖2G所示)以及金屬觸點(diǎn)220，該金屬觸點(diǎn)與柵極電極在柵極觸點(diǎn)部份接觸(如圖2H所示)。圖3A至圖3H顯示根據(jù)另一不具有交叉介電質(zhì)觸點(diǎn)的實(shí)施例的各處理階段的TFT。在圖3A至圖3H中，圖3A、3C、3E與3G顯示元件部份，而圖3B、3D、3F與3H顯示柵極觸點(diǎn)部份。結(jié)構(gòu)300包括柵極電極302、柵極介電層304、有源材料層306與蝕刻停止層308。如前，可使用第一掩模圖案化用于形成柵極電極302的導(dǎo)電層?？墒褂玫诙谀D案化蝕刻停止層308，以形成蝕刻停止部310 (如圖3C所示)，并且從柵極觸點(diǎn)部份移除蝕刻停止層308 (如圖3D所示)。金屬層312隨后沉積于蝕刻停止部310與有源材料層306上。隨后使用第三掩模以界定源極及漏極電極314(如圖3E所示)并且從柵極觸點(diǎn)部份移除金屬層312，使得有源材料層306留在柵極觸點(diǎn)部份上(如圖3F所示)。隨后使用源極及漏極電極314做為掩模蝕刻暴露的有源材料層306，使得有源材料層306從柵極觸點(diǎn)部份移除(如圖3H所示)。因此，在圖3A至圖3H中所示的TFT的形成中，只用了三個(gè)掩模。源極及漏極電極在做為掩模時(shí)，并非單為了圖案化的目的而沉積及移除。換句話說，在此有三個(gè)掩模形成步驟以及三個(gè)掩模移除步驟。為了執(zhí)行蝕刻，干式蝕刻處理較佳。圖4A至圖4J顯示根據(jù)另一具有部份交叉介電質(zhì)觸點(diǎn)的實(shí)施例的各處理階段的TFT。在圖4A至圖4J中，圖4A、4C、4E、4G及41顯示元件部份，而圖4B、4D、4F、4H與4J顯示柵極觸點(diǎn)部份。圖4A與圖4B中所示的結(jié)構(gòu)400包括柵極電極402、柵極介電層404、有源材料層406與蝕刻停止層408?？赏高^包覆式沉積導(dǎo)電層并且隨后使用第一掩模蝕刻該導(dǎo)電層而形成柵極電極402?？赏高^使用第二掩模圖案化蝕刻停止層408而蝕刻該蝕刻停止層408并且在元件部份上形成蝕刻停止部410，同時(shí)從柵極觸點(diǎn)部份移除蝕刻停止層408。金屬層412隨后沉積于有源材料層806與蝕刻停止部810上，如圖4C與圖4D所示。隨后使用第三掩模圖案化金屬層412，以界定元件部份上的源極及漏極電極414 (如圖4E所示)并且從柵極觸點(diǎn)部份移除金屬層412 (如圖4F所示)。隨后，使用源極及漏極電極414做為掩模在暴露區(qū)域中移除有源材料層406 (如圖4G所示)，使得有源材料層406從柵極觸點(diǎn)部份移除(如圖4H所示)。此后，透過使用第四掩模蝕刻?hào)艠O電極層404，柵極電極402暴露于柵極觸點(diǎn)部份中(如圖4J所示)，同時(shí)元件部份維持未改變(如圖41所示)。關(guān)于蝕亥IJ，干式蝕刻為所利用的較佳蝕刻劑。圖5A至圖5C顯示使用濕式與干式蝕刻技術(shù)所制造的TFT。顯示于圖5A至圖5C 中的結(jié)構(gòu)每一者具有柵極電極502、柵極介電層504、有源材料層506與蝕刻停止部508和源極及漏極電極510。圖5A中，源極及漏極電極510與有源材料層506兩者皆是使用干式或等離子體蝕刻處理而被圖案化。透過以干式或等離子體蝕刻處理進(jìn)行蝕刻，源極及漏極電極510每一者具有漸縮的輪廓512。有源材料層506亦具有漸縮輪廓514。然而，當(dāng)有源材料層506是以濕式蝕刻劑圖案化而源極及漏極電極510是以干式或等離子體蝕刻劑圖案化時(shí)，有源材料層506具有從源極及漏極電極510凹入的底切部份516，而源極及漏極電極510具有漸縮部份518，如圖5B所示。當(dāng)有源材料層506與源極及漏極電極510 二者皆以濕式蝕刻劑蝕刻時(shí)，有源材料層506具有從源極及漏極電極510凹入的底切部份522，而源極及漏極電極510每一者具有平直部份520，如圖5C所示。因此，蝕刻處理的選擇可能影響元件結(jié)構(gòu)。大體而言，干式或等離子體蝕刻處理較佳，因?yàn)檫@種處理提供漸縮的輪廓而非底切輪廓。此外，單一處理配方可用于蝕刻有源材料層與源極及漏極電極二者。倘若使用濕式蝕刻處理，隨后可能需要個(gè)別的濕式蝕刻化學(xué)物質(zhì)，以蝕刻有源材料層與源極及漏極電極。圖6A至圖6J顯示根據(jù)另一實(shí)施例的各處理階段的TFT。在圖6A至圖6J中，圖6A、6C、6E、6G及61顯示元件部份，而圖6B、6D、6F、6H與6J顯示柵極觸點(diǎn)部份。圖6A與圖6B中所示的結(jié)構(gòu)600包括柵極電極602、柵極介電層604與有源材料層606。柵極電極602是透過沉積導(dǎo)電層且隨后使用第一掩模蝕刻該導(dǎo)電層而形成。之后使用第二掩模將有源材料層606圖案化，以形成元件部份上的有源溝道608 (如圖6C所示)并且將有源材料層606完全地從柵極觸點(diǎn)部份移除(如圖6D所示)。接著，蝕刻停止層610沉積于暴露的柵極介電層604與有源溝道608上。隨后使用第三掩模蝕刻開口 612、614進(jìn)入圖6G所示的元件部份與圖6H所示的柵極觸點(diǎn)部份二者中的蝕刻停止層610。在柵極觸點(diǎn)部份中，柵極介電層604亦受到蝕刻。柵極介電層604被元件部份中的有源溝道608覆蓋而因此未受蝕亥IJ。此后，使用第四掩模將導(dǎo)電層沉積成一圖案，以在元件部份處形成源極及漏極電極616而在柵極觸點(diǎn)部份處形成金屬接點(diǎn)618。對(duì)于蝕刻處理而言，濕式或干式蝕刻是適合的。然而，注意僅用四個(gè)掩模形成TFT。圖7A至圖7J顯示根據(jù)另一實(shí)施例的各處理階段的TFT。在圖7A至圖7J中，圖7A、7C、7E、7G及71顯示元件部份，而圖7B、7D、7F、7H與7J顯示柵極觸點(diǎn)部份。圖7A與圖7B中所示的結(jié)構(gòu)700包括柵極電極703、柵極介電層704、有源材料層706與蝕刻停止層708。柵極觸點(diǎn)702可透過沉積導(dǎo)電層且隨后使用第一掩模蝕刻該導(dǎo)電層而形成?？墒褂玫诙谀Ｎg刻該蝕刻停止層708以形成蝕刻停止部710 (如圖7C所示)并且完全地從柵極觸點(diǎn)部份移除蝕刻停止層708 (如圖7D所示)。隨后使用蝕刻停止部710做為掩模而蝕刻有源材料層706，以從柵極觸點(diǎn)移除有源材料層706并且以形成有源溝道714。鈍化層714隨后沉積于暴露的柵極介電層704與蝕刻停止部710上。隨后使用第三掩模蝕刻鈍化層714與柵極介電層704以及部份的蝕刻停止部710。鈍化層714與柵極介電層704受蝕刻，以形成在圖7F與圖7H中所示的柵極觸點(diǎn)部份處的開口 716并且暴露柵極電極702。鈍化層714與蝕刻停止部710受到蝕刻以暴露有源溝道712，如圖7G所示。之后，使用第四掩模沉積與圖案化金屬層，以形成圖71中所示的元件部份中的源極及漏極電極720以及圖7J中所示的柵極觸點(diǎn)部份中的金屬觸點(diǎn)722。圖8A至圖8H顯示根據(jù)另一實(shí)施例的各處理階段的TFT。在圖8A至圖8H中，圖8A、8C、8E與8G顯示元件部份，而圖8B、8D、8F及8H顯示柵極觸點(diǎn)部份。如圖8A與圖8B 二者中所示，結(jié)構(gòu)800包括柵極電極802、柵極介電層804、有源材料層806、第一金屬層808與第二金屬層810。柵極電極802可包含如前文所述的材料。柵極電極802可透過沉積金屬層隨后使用第一掩模蝕刻該金屬層而形成。之后，可使用第二掩模蝕刻第二金屬層810以移除柵極觸點(diǎn)部份上的第二金屬層、810(如圖8D所示)以及留下元件部份上的蝕刻停止部812(如圖8C所示)。在一個(gè)實(shí)施例中，第二金屬層810可包含金屬。另一實(shí)施例中，第二金屬層810可包含銅?？墒褂脻袷轿g刻化學(xué)物質(zhì)蝕刻第二金屬層810。當(dāng)?shù)诙饘賹?10包含銅時(shí)，濕式蝕刻化學(xué)物質(zhì)較佳，因?yàn)榉浅ｋy以用干式或等離子體蝕刻處理來蝕刻銅。在一個(gè)實(shí)施例中，第二金屬層810與第一金屬層808包含不同金屬。在另一實(shí)施例中，第一金屬層包含鑰而第二金屬層包含銅。既可用干式/等離子體蝕刻處理蝕刻鑰，亦可用濕式蝕刻化學(xué)物質(zhì)蝕刻鑰。第二金屬層810受到蝕刻而留下蝕刻停止部812后，可沉積且圖案化光刻膠，以形成第三掩模814。透過使用第三掩模814，可使用干式或等離子體蝕刻處理來蝕刻第一金屬層808。在蝕刻第一金屬層期間，有源材料層806不會(huì)大幅度受到蝕刻，因?yàn)橛性床牧蠈?06難以用干式或等離子體蝕刻化學(xué)物質(zhì)蝕刻。在第一金屬層808已被蝕刻而形成蝕刻金屬層816之后，將蝕刻金屬層816做為掩模以蝕刻有源材料層806而形成有源溝道818。因此， 可無須沉積及形成第四掩模而形成有源溝道818。當(dāng)?shù)谝唤饘賹?08受蝕刻且有源材料層806受蝕刻時(shí)，第一金屬層808與有源材料層806完全從柵極觸點(diǎn)部份移除，如圖8F與8H所示。在有源溝道818如圖SE所示般形成后，可剝除掩模814，并且可使用蝕刻停止部812做為掩模，以使用干式或等離子體蝕刻處理對(duì)該受蝕刻的金屬層816蝕刻，而形成源極及漏極電極820,如圖8G所不。因此,受蝕刻的金屬層816在無須沉積另一掩模的情況下蝕刻。因此，可使用五個(gè)不同的蝕刻步驟(即，蝕刻?hào)艠O電極802、第二金屬層810、第一金屬層808、有源材料層806與已經(jīng)蝕刻過的第一金屬層816)完成在圖8A至8H中所示的處理，同時(shí)僅形成及移除三個(gè)掩模。應(yīng)了解到在以下兩者之間存在差異(a)形成用于蝕刻一層且隨后在蝕刻后移除的掩模、(b)在元件中具有功能、但能夠做為掩模以蝕刻該掩模下方的層的層。在前述文本中，柵極電極是透過以下步驟圖案化物理性沉積一層(諸如光刻膠)、顯影該光刻膠以形成掩模、使用該掩模蝕刻金屬層以及移除該掩模使得該殘留層為柵極電極。然而，其他層中的某些層是使用在該層上方的層做為掩模而受到蝕刻。例如，可蝕刻有源材料層而無需(或不必沉積)任何光刻膠層或沉積掩模。蝕刻停止部或源極及漏極電極可做為掩模，而不沉積隨后移除的掩模。因此，當(dāng)使用「掩?！箷r(shí)，該「掩?！共⒎鞘潜怀练e且被移除的物理上獨(dú)立的個(gè)體。透過不使用額外掩模，基板處理量可增加，因?yàn)樵诠饪棠z的實(shí)例中，不需要沉積、顯影及移除掩模。透過利用源極及漏極電極與蝕刻停止層做為掩模，有源層可受到蝕刻而無須沉積及移除額外掩模。在無額外掩模的情況下，可廢棄先前技術(shù)方法中的數(shù)種處理步驟。透過利用較少的掩模，可增加基板處理量。除了利用較少掩模的優(yōu)點(diǎn)外，濕式蝕刻與干式或等離子體蝕刻二者可用在制造TFT中。濕式蝕刻的選擇性與干式或等離子體蝕刻的選擇性可用于對(duì)技術(shù)人員有益之處，使得基本上可使用元件的個(gè)別層做為掩模，以致無須沉積及移除個(gè)別掩模。因此，可使用極少掩模，而基板處理量可增加。前述是導(dǎo)向本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明的其他與進(jìn)一步的實(shí)施例可在不背離本發(fā)明的基本范疇的情況下設(shè)計(jì)，而這些范疇由隨后的權(quán)利要求書所決定。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管形成方法，包含 使用第一掩模在一基板上沉積與圖案化一柵極電極； 沉積一柵極介電層于該柵極電極上； 沉積一半導(dǎo)體有源層于該柵極介電層上，該半導(dǎo)體有源層包含氧、氮以及選自由鋅、銦、鎘、鎵及錫所構(gòu)成的群組中的一種或多種元素； 沉積一蝕刻停止層于該有源層上； 形成第二掩模于該蝕刻停止層上； 蝕刻該蝕刻停止層以形成該薄膜晶體管的元件部份的圖案化蝕刻停止層，并且從該薄膜晶體管的柵極觸點(diǎn)部份移除該蝕刻停止層以暴露該半導(dǎo)體有源層； 移除該第二掩模以暴露該圖案化蝕刻停止層； 沉積一金屬層于該圖案化蝕刻停止層及該半導(dǎo)體有源層上； 于該薄膜晶體管的該元件部份處，形成第三掩模于該金屬層上； 蝕刻該金屬層，以界定一源極電極與一漏極電極于該元件部份處，并且從該柵極觸點(diǎn)部份移除該金屬層； 移除該第三掩模； 使用該源極電極與漏極電極做為掩模來蝕刻該半導(dǎo)體有源層，以從該柵極觸點(diǎn)部份移除該半導(dǎo)體有源層并且暴露該柵極觸點(diǎn)部份中的柵極介電層；以及 使用第四掩模來蝕刻該柵極介電層，以暴露該柵極觸點(diǎn)部份中的柵極觸點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中該金屬層與該半導(dǎo)體有源層是透過使用一等離子體蝕刻處理而被蝕刻的。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中蝕刻該有源層的步驟包含以下步驟 將該源極電極、該漏極電極與該圖案化蝕刻停止層共同用作一掩模，而無需沉積與移除第五掩模。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中該半導(dǎo)體有源層是透過使用一濕式蝕刻處理而被蝕刻的，而該金屬層是透過使用一等離子體蝕刻處理而被蝕刻的。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中該半導(dǎo)體有源層與該金屬層是透過使用一濕式蝕刻處理而被蝕刻的。
6.一種薄膜晶體管形成方法，包含 使用第一掩模在一基板上沉積與圖案化一柵極電極； 沉積一柵極介電層于該柵極電極上； 沉積一半導(dǎo)體有源層于該柵極介電層上，該半導(dǎo)體有源層包含氧、氮以及選自由鋅、銦、鎘、鎵及錫所構(gòu)成的群組中的一種或多種元素； 使用第二掩模圖案化該半導(dǎo)體有源層，以在該薄膜晶體管的元件部份中形成一有源溝道并且從該薄膜晶體管的一柵極觸點(diǎn)部份移除該半導(dǎo)體有源層并且暴露該柵極觸點(diǎn)部份中的柵極介電層； 沉積一蝕刻停止層于該元件部份中的有源溝道上以及該柵極觸點(diǎn)部份中的柵極介電層上； 使用第三掩模蝕刻該蝕刻停止層以形成該元件部份中的一圖案化蝕刻停止層并且蝕刻穿透該蝕刻停止層以及該柵極觸點(diǎn)部份中的柵極介電層以暴露該柵極觸點(diǎn)部份中的柵極觸點(diǎn)； 沉積一金屬層于該圖案化蝕刻停止層、該半導(dǎo)體有源層與該柵極觸點(diǎn)部份上；以及以第四掩模蝕刻該金屬層，以界定該元件部份處的一源極電極與一漏極電極并且形成在該柵極觸點(diǎn)部份處的一金屬觸點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中該金屬層與該半導(dǎo)體有源層是透過使用一等離子體蝕刻處理而被蝕刻的。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該半導(dǎo)體有源層是透過使用一濕式蝕刻處理而被蝕刻的，而該金屬層是透過使用一等離子體蝕刻處理而被蝕刻的。
9.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該半導(dǎo)體有源層與該金屬層是透過使用一濕式蝕刻處理而被蝕刻的。
10.一種薄膜晶體管形成方法，包含 使用第一掩模在一基板上沉積與圖案化一柵極電極； 沉積一柵極介電層于該柵極電極上； 沉積一半導(dǎo)體有源層于該柵極介電層上，該半導(dǎo)體有源層包含氧、氮以及選自由鋅、銦、鎘、鎵及錫所構(gòu)成的群組中的一種或多種元素； 沉積一蝕刻停止層于該有源層上； 使用第二掩模蝕刻該蝕刻停止層，以形成該薄膜晶體管的元件部份的圖案化蝕刻停止層并且從該薄膜晶體管的柵極觸點(diǎn)部份移除該蝕刻停止層以暴露該半導(dǎo)體有源層； 使用該圖案化蝕刻停止層做為一掩模來蝕刻該半導(dǎo)體有源層，以暴露該柵極觸點(diǎn)部份中的柵極介電層并形成一有源溝道； 沉積一鈍化層于該元件部份以及該柵極觸點(diǎn)部份上； 使用第三掩模來蝕刻穿透該鈍化層以及該圖案化蝕刻停止層，以暴露該元件部份中的有源溝道，并且蝕刻穿透該鈍化層與該柵極觸點(diǎn)部份中的柵極介電層，以暴露該柵極電極； 沉積一金屬層于該圖案化蝕刻停止層與該半導(dǎo)體有源層上；以及使用第四掩模來蝕刻該金屬層，以界定在該元件部份處的一源極電極與一漏極電極以及在該柵極觸點(diǎn)部份中的一金屬觸點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該金屬層與該半導(dǎo)體有源層是透過使用一等離子體蝕刻處理而被蝕刻的。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該半導(dǎo)體有源層是透過使用一濕式蝕刻處理而被蝕刻的，而該金屬層是透過使用一等離子體蝕刻處理而被蝕刻的。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該半導(dǎo)體有源層與該金屬層是透過使用一濕式蝕刻處理而被蝕刻的。
14.一種薄膜晶體管形成方法，包含 使用第一掩模在一基板上沉積與圖案化一柵極電極； 沉積一柵極介電層于該柵極電極上； 沉積一半導(dǎo)體有源層于該柵極介電層上，該半導(dǎo)體有源層包含氧、氮以及選自由鋅、銦、鎘、鎵及錫所構(gòu)成的群組中的一種或多種元素； 沉積具有第一成份的第一金屬層于該有源層上；沉積具有有別于該第一成份的第二成份的第二金屬層于該第一金屬層上； 使用第二掩模來蝕刻該第二金屬層，以形成一個(gè)或多個(gè)蝕刻停止部于該薄膜晶體管的元件部份上，同時(shí)從該薄膜晶體管的一柵極觸點(diǎn)部份移除該第二金屬層； 形成第三掩模于蝕刻過的第二金屬層上； 蝕刻該第一金屬層，以從該柵極觸點(diǎn)部份移除該第一金屬層并且以在該元件部份上形成蝕刻過的第一金屬層； 蝕刻該半導(dǎo)體有源層，以形成該元件部份中的有源溝道并且從該柵極觸點(diǎn)部份移除該半導(dǎo)體有源層；以及 蝕刻被蝕刻過的第一金屬層以形成源極與漏極電極。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中蝕刻該第二金屬層的步驟包含濕式蝕刻。
全文摘要
本發(fā)明大體上關(guān)于薄膜晶體管(TFT)以及制做TFT的方法。TFT的有源溝道可包含一種以上的金屬，這些金屬選自由鋅、鎵、錫、銦及鎘所構(gòu)成的群組。有源溝道亦可包含氮及氧。為了在源極-漏極電極圖案化期間保護(hù)有源溝道，可沉積蝕刻停止層于有源層上。蝕刻停止層防止有源溝道暴露至用于界定源極與漏極電極的等離子體。當(dāng)對(duì)用于有源溝道的有源材料層進(jìn)行濕式蝕刻時(shí)，該蝕刻停止層與源極和漏極電極可被用作掩模。
文檔編號(hào)G02F1/136GK102640294SQ201080053900
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者Y·葉 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司