專利名稱：一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管液晶顯示器(TFT LCD)器件結(jié)構(gòu)及其制造方法， 尤其涉及TFT LCD陣列基板中的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)及其制備方法。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管(TFT)在LCD顯示器件中是作為開關(guān)元件使用的。目前大多 數(shù)TFT LCD的制造廠商采用的底柵式TFT結(jié)構(gòu)如圖1所示。該結(jié)構(gòu)主要是由 如下各個(gè)層構(gòu)成玻璃基板IOO、依次形成在玻璃基板上的柵極200;柵絕緣 層300;半導(dǎo)體層400;摻雜半導(dǎo)體層500;源漏電極700;鈍化層800;像 素電極層900。這種TFT的制備工藝如下1、 利用磁控濺射的方法在基體(一般是玻璃或者單晶硅圓)上沉積一層 金屬薄膜，目前沉積該金屬薄膜的靶材以Al和Al合金為主，如果在制備IC 時(shí)也用到其它金屬和合金，再利用光刻和刻蝕的方法制備形成柵線和柵電極 圖形。2、 利用化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備出SiNx或者SiOxNy薄膜層作為柵 絕緣層，在柵絕緣層之上再利用CVD的方法同時(shí)沉積出半導(dǎo)體層(如a-Si 層)和摻雜半導(dǎo)體層(如N + a-Si層)，利用光刻和干法刻蝕的工藝形成硅 島和一定的導(dǎo)電的溝道。3、 利用^f茲控濺射的方法在摻雜半導(dǎo)體層上沉積一層金屬層，利用光刻和 刻蝕的方法形成源漏電極，制備該源漏電極所用的材料包括Mo、 Cr、 Ti和 MoW等高熔點(diǎn)的稀有技術(shù)或者合金，形成的該源漏電極分別和摻雜半導(dǎo)體層 形成良好的接觸。4、 利用CVD方法沉積一層鈍化層(如SiOxNy),利用光刻和刻蝕的工藝制備出溝道保護(hù)層，同時(shí)在保護(hù)層上刻蝕形成過孔。5、利用磁控賊射的方法沉積像素電極層(如IT0導(dǎo)電薄膜)，利用光 刻和刻蝕工藝形成像素電極圖形，同時(shí)使像素電極通過過孔和漏電極連接。由以上工藝形成的TFT結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制備；每一 層形成圖形所用的工藝比較簡(jiǎn)單；良品率較高；可以采用6mask、5mask、4mask、 甚至3mask工藝都能夠完成，而且設(shè)備不需要進(jìn)行改變。但是隨著TFTLCD電視市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)線代數(shù)不斷增加，面板 的尺寸越來(lái)越大，因此用作電視的面板要求不同于作為電腦顯示器的面板要 求。例如面板尺寸的增加使柵線和源漏電極公共線長(zhǎng)度增加，同時(shí)總線電阻 增大，就可能產(chǎn)生信號(hào)延遲問題，引起諸如X方向串?dāng)_(x-talk)以及橫 線方向亮度不均(H-dim)等問題。因此，利用以上工藝進(jìn)行大尺寸電視用 屏?xí)r，需要解決以上問題。對(duì)于大尺寸電視用屏，源漏電極公共線目前取代象Mo、 Cr等高電阻難熔 金屬或者合金的是A1或者A1合金，但是由于Al與N +層的接觸不太好，功 函數(shù)相差比較大，首先必須在底層要沉積一層薄的Mo層作為過渡層；同時(shí)為 了解決像素電極和Al的接觸不良的問題，需要在Al層的上面再沉積一層薄 的Mo層，這樣不但解決了同ITO接觸電阻大的問題而且還解決了純Al在受 熱過程中的小丘(Hillock)問題。但是如果采用這種三明治的結(jié)構(gòu)又會(huì)產(chǎn)生 如下不足1、 引起刻蝕方面的問題，例如源漏電極斷線，原因是中間層的A1金屬 和底部以及頂部Mo金屬腐蝕速度有差異。2、 降低了產(chǎn)能，因?yàn)樾枰练e兩種金屬，而且還需沉積三層，和沉積一 種金屬相比，增加了沉積時(shí)間。3、 增加了成本，由于目前市場(chǎng)價(jià)格Mo的價(jià)格遠(yuǎn)高于Al的價(jià)格。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種TFT LCD的薄膜晶體管結(jié) 構(gòu)及其制備方法，通過變更源漏電極的結(jié)構(gòu)及其制造方法，克服源漏電極斷 線缺陷，并同時(shí)提高產(chǎn)能，降低生產(chǎn)成本降低。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，包括基板，形 成在所述基板上的柵極、柵絕緣層、半導(dǎo)體層、摻雜半導(dǎo)體層、源漏電極、 鈍化層和像素電極，其中像素電極同源漏電極的漏極端相連接，其中在所述 摻雜半導(dǎo)體層上部及所述源漏電極的下方設(shè)置有SiNx或者Si0xNy層。上述方案中所述SiNx或者SiOxNy層的厚度為8-15nm。所述源漏電極的 材料優(yōu)選為鋁合金，包括兩元鋁合金和多元鋁合金。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明同時(shí)提供一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的制造方法， 包括步驟1，提供一基板，在所述基板上利用^f茲控濺射的方法沉積一層金屬 薄膜，利用光刻和刻蝕的方法制備形成柵電極圖形；步驟2，在完成步驟1的基板上利用化學(xué)氣相沉積法依次沉積柵絕緣層， 半導(dǎo)體層和摻雜半導(dǎo)體層；步驟3，在完成步驟2的基板上利用化學(xué)氣相沉積法沉積一薄層SiNx或 者S i0xNy層，利用光刻和干法刻蝕的工藝形成一定的導(dǎo)電的溝道；步驟4,在完成步驟3的基板上利用磁控賊射的方法形成一層源漏金屬 層，利用光刻和刻蝕的方法形成源漏電極，形成的該源漏電極分別通過所述 步驟3中形成的SiNx層或者Si0xNy,與所述摻雜半導(dǎo)體層形成接觸；步驟5,在a步驟4的基板上利用化學(xué)氣相沉積法形成一層鈍化層，利用 光刻和刻蝕的工藝制備出所述溝道保護(hù)層，并同時(shí)在保護(hù)層上刻蝕形成過孔；步驟6,在完成步驟4的基板上利用磁控濺射的方法沉積透明像素電極 薄膜，利用光刻和刻蝕工藝形成像素電極圖形，同時(shí)使像素電極通過所述過 孔和所述源漏電極的漏極端連接。上述方案中，所述步驟3中沉積一薄層SiNx或者Si0xNy層厚度具體為沉積厚度為8-15nm的SiNx或者SiOxNy層。所述步驟4中形成一層源漏金屬 層優(yōu)選為形成一層鋁合金金屬層。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明同時(shí)還提供另一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的制造方 法，包括步驟1,提供一基板，在所述基板上利用磁控濺射的方法沉積一層金屬 薄膜，利用光刻和刻蝕的方法制備形成柵電極圖形；步驟2，在完成步驟1的基板上利用化學(xué)氣相沉積法依次沉積柵絕緣層， 半導(dǎo)體層和摻雜半導(dǎo)體層；步驟3，在完成步驟2的基板上利用化學(xué)氣相沉積法沉積一薄層SiNx或 者Si0xNy層，利用光刻和干法刻蝕的工藝形成^f圭島；步驟4,在完成步驟3的基板上利用磁控'減射的方法沉積透明像素電極 薄膜，利用光刻和刻蝕工藝形成像素電極圖形；步驟5,在完成步驟4的基板上利用磁控'賊射的方法在以上圖形上沉積 一層源漏金屬層，利用光刻和刻蝕的方法形成源漏電極，形成的源漏電極分 別通過所述步驟3中形成的SiNx層或者Si0xNy，與摻雜半導(dǎo)體層形成接觸， 同時(shí)又和所述像素電極形成電連接；對(duì)摻雜半導(dǎo)體層進(jìn)行刻蝕形成導(dǎo)電溝道。步驟6，在完成步驟5的基板上利用化學(xué)氣相沉積法形成一層鈍化層， 利用光刻和刻蝕的工藝制備出所述溝道的保護(hù)層。上述方案中，所述步驟3中沉積一薄層SiNx或者Si0xNy層厚度具體為 沉積厚度為8-15nm的SiNx或者SiOxNy層。所述步驟5中形成一層源漏金屬 層優(yōu)選為形成一層鋁合金金屬層。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明將常用的多層源漏電極結(jié)構(gòu)變成單層，解決了 由于多層金屬引起的刻蝕問題。例如源漏極斷線，原因是中間層的A1金屬和 底部及頂部的Mo金屬的腐蝕速度有差異。另外，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)需要，沉積 兩種金屬，而且還要沉積三層，需要較長(zhǎng)沉積時(shí)間，存在效率比較低的問題， 本發(fā)明只需沉積一種金屬，提高了產(chǎn)能。再者本發(fā)明由于只需要沉積一層金屬，所以可以減少目前所用的磁控'減射(sputter )設(shè)備的腔體(chamber ) 數(shù)目，節(jié)省了設(shè)備成本和維護(hù)成本。此外，由于目前市場(chǎng)價(jià)格Mo的價(jià)格很高， 本發(fā)明能夠省去頂部和底部的Mo層，降低了原材料成本。最后，本發(fā)明還保 持了 Al的低電阻特性。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步更為詳細(xì)地說明。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)底柵式TFT結(jié)構(gòu)截面示意圖；圖2是本發(fā)明的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)之一截面示意圖；圖3是本發(fā)明的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)之二截面示意圖。圖中標(biāo)記100、基板；200、柵極；300、柵絕緣層；400、半導(dǎo)體層； 500、摻雜半導(dǎo)體層；600、 SiNx或者SiOxNy層；700、源漏電極；800、鈍 化層；900、像素電極。
具體實(shí)施方式
圖2是本發(fā)明的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)之一截面示意圖；圖3是本發(fā)明的薄膜 晶體管結(jié)構(gòu)之二截面示意圖。如圖2和圖3所示，本發(fā)明公開的薄膜晶體管 結(jié)構(gòu)，包括基板IOO、形成在基板上的柵極20Q;柵絕緣層300;半導(dǎo)體層 400;摻雜半導(dǎo)體層500;源漏電極700;鈍化層800;像素電極900，其中像 素電極900可以通過鈍化層的過孔同源漏電極700的漏極端連接，如圖2所 示；像素電極900還可以是直接搭接在源漏電極700的漏極端，如圖3所示， 這些組成部分同現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)類似；本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的特征在于 在摻雜半導(dǎo)體層500上部形成源漏電極700的下方設(shè)置有一層厚度為8-l5nm 的SiNx或者SiOxNy層600，并將源漏電極材料變化為Al合金，取代現(xiàn)有技 術(shù)中的純A1材料，或者Al/Mo; Mo/Al/Mo多層結(jié)構(gòu)材料。本發(fā)明由于采用Al合金替代純Al材料，利用磁控濺射的方法形成TFT的源漏極，在其頂部不用沉積一層Mo;而且由于Al合金可以同像素電極(IT0) 的接觸非常良好，可以省去頂部Mo的沉積；采取以上技術(shù)手^a就可以解決刻 蝕的問題，即腐蝕的坡度角。另外，本發(fā)明不用沉積底層的Mo，而是用厚度 為8-15nm的SiNx或者Si0xNy替代，雖然SiNx薄膜和SiOxNy是絕緣性的， 但是由于該薄膜非常薄，因此底層的源漏電極就會(huì)通過電子的隧道效應(yīng)和像 素電極連接起來(lái)。采取以上技術(shù)手段就可以解決現(xiàn)有技術(shù)中源漏電極制備過 程多層金屬層的沉積導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)能下降的問題，而且由于頂部和底部Mo的免 沉積使源漏極的原材料成本價(jià)格降低，同時(shí)替代底層Mo的SiNx層或者Si0xNy 很容易通過CVD的方法在摻雜半導(dǎo)體層沉積以后在同 一個(gè)反應(yīng)室里面沉積。本發(fā)明同時(shí)公開了上述薄膜晶體管源漏電極結(jié)構(gòu)的制備方法，下面將詳 述該制造方法。實(shí)施例11、 利用磁控濺射的方法在基板(一般是玻璃或者單晶硅圓上)沉積一層 金屬薄膜，沉積該金屬薄膜的靶材A1合金為主，再利用光刻和刻蝕的方法制 備形成柵電極圖形。2、 利用化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備出SiNx或者Si0xNy薄膜層作為柵 絕緣層，在柵絕緣層之上再利用CVD方法同時(shí)沉積出半導(dǎo)體層(如a-Si層) 和摻雜半導(dǎo)體層(N + a-Si層)；3、 在與步驟2相同的反應(yīng)器中利用CVD原理生成厚度為10nm的一個(gè)薄 層SiNx或者Si0xNy層，利用光刻和干法刻蝕的工藝形成一定的導(dǎo)電的溝道。4、 利用磁控賊射的方法在步驟3中形成的導(dǎo)電溝道上沉積一層Al合金 金屬層，利用光刻和刻蝕的方法形成源漏電極，形成的該源漏電極分別通過 前述步驟中形成的SiNx層或者SiOxNy層，與摻雜半導(dǎo)體層形成良好的接觸。5、 利用CVD方法沉積一層鈍化層(如Si0xNy),利用光刻和刻蝕的工 藝制備出溝道保護(hù)層，并同時(shí)在保護(hù)層上刻蝕形成過孔。6、 利用磁控賊射的方法沉積透明像素電極薄膜(如IT0),利用光刻和刻蝕工藝形成像素電極圖形，同時(shí)使像素電極通過過孔和源漏電極的漏極端 連接。完成上述步驟形成的薄膜晶體管器件如圖2所示。 實(shí)施例21、 利用磁控濺射的方法在基板( 一般是玻璃或者單晶硅圓上)沉積一層 金屬薄膜，沉積該金屬薄膜的靶材A1合金為主，再利用光刻和刻蝕的方法制 備形成柵電極圖形。2、 利用化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備出SiNx或者Si0xNy薄膜層作為柵 絕緣層，在絕緣層之上再利用CVD方法同時(shí)沉積出半導(dǎo)體層(如a-Si層) 和摻雜半導(dǎo)體層(N + a-Si層)。3、 在與上一步驟相同的反應(yīng)器中利用CVD原理生成厚度為IO誦的一個(gè) 薄層S iNx或者S iOxNy層，利用光刻和干法刻蝕的工藝形成一定的硅島。4、 利用磁控'踐射的方法沉積像素電極薄膜(如IT0),利用光刻和刻蝕 工藝形成像素電極圖形。5、 利用磁控賊射的方法在以上圖形上沉積一層Al合金金屬層，利用光 刻和刻蝕的方法形成源漏電極，形成的該源漏極分別通過步驟3中形成的 SiNx層或者Si0xNy和摻雜半導(dǎo)體層形成良好的接觸同時(shí)又和像素電極連接 在一起，形成良好的接觸。6、 對(duì)摻雜半導(dǎo)體層進(jìn)行刻蝕形成導(dǎo)電溝道。7、 利用CVD方法沉積一層鈍化層(如:Si0xNy)，利用光刻和刻蝕的工 藝制備出溝道保護(hù)層。完成上述步驟形成的薄膜晶體管器件如圖3所示。最后應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，按照需要可使用不同材料和設(shè)備實(shí)現(xiàn)之，即可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案 進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，包括基板，形成在所述基板上的柵極、柵絕緣層、半導(dǎo)體層、摻雜半導(dǎo)體層、源漏電極、鈍化層和像素電極，其中像素電極同源漏電極的漏極端相連接，其特征在于在所述摻雜半導(dǎo)體層上部及所述源漏電極的下方設(shè)置有SiNx或者SiOxNy層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于所述SiNx或 者Si0xNy層的厚度為8-15nm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于所述源漏電極 的材料為鋁合金，包括兩元鋁合金和多元鋁合金。
4、 一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括步驟1，提供一基板，在所述基板上利用磁控濺射的方法沉積一層金屬 薄膜，利用光刻和刻蝕的方法制備形成柵電極圖形；步驟2，在完成步驟1的基板上利用化學(xué)氣相沉積法依次沉積柵絕緣層、 半導(dǎo)體層和摻雜半導(dǎo)體層；步驟3，在完成步驟2的基板上利用化學(xué)氣相沉積法沉積一薄層SiNx或 者S i0xNy層，利用光刻和干法刻蝕的工藝形成導(dǎo)電的溝道；步驟4,在完成步驟3的基板上利用磁控濺射的方法形成一層源漏金屬 層，利用光刻和刻蝕的方法形成源漏電極，形成的該源漏電極分別通過所述 步驟3中形成的SiNx層或者Si0xNy，與所述摻雜半導(dǎo)體層形成接觸；步驟5，在完成步驟4的基板上利用化學(xué)氣相沉積法形成一層鈍化層， 利用光刻和刻蝕的工藝制備出所述溝道的保護(hù)層，并同時(shí)在保護(hù)層上刻蝕形 成過孔；步驟6，在完成步驟4的基板上利用磁控濺射的方法沉積透明像素電極 薄膜，利用光刻和刻蝕工藝形成像素電極圖形，同時(shí)使像素電極通過所述過 孔和所述源漏電極的漏極端連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征在于所述步驟3中沉積一薄層SiNx或者SiOxNy層厚度具體為沉積厚度為8-15nm的SiNx或者SiOxNy 層。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征在于所述步驟4中形成一 層源漏金屬層具體為形成一層鋁合金金屬層。
7、 一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括步驟1，提供一基板，在所述基板上利用磁控濺射的方法沉積一層金屬 薄膜，利用光刻和刻蝕的方法制備形成柵電極圖形；步驟2,在完成步驟1的基板上利用化學(xué)氣相沉積法依次沉積柵絕緣層， 半導(dǎo)體層和摻雜半導(dǎo)體層；步驟3，在完成步驟2的基板上利用化學(xué)氣相沉積法沉積一薄層SiNx或 者S i 0xNy層，利用光刻和干法刻蝕的工藝形成硅島；步驟4,在完成步驟3的基板上利用磁控賊射的方法沉積透明像素電極 薄膜，利用光刻和刻蝕工藝形成像素電極圖形；步驟5,在完成步驟4的基板上利用磁控濺射的方法在以上圖形上沉積 一層源漏金屬層，利用光刻和刻蝕的方法形成源漏電極，形成的源漏電極分 別通過所述步驟3中形成的SiNx層或者SiOxNy，與摻雜半導(dǎo)體層形成接觸， 同時(shí)又和所述像素電極形成電連接；對(duì)摻雜半導(dǎo)體層進(jìn)行刻蝕形成導(dǎo)電溝道。步驟6,在完成步驟5的基板上利用化學(xué)氣相沉積法形成一層鈍化層， 利用光刻和刻蝕的工藝制備出所述溝道的保護(hù)層。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于所述步驟3中沉積一 薄層SiNx或者SiOxNy層厚度具體為沉積厚度為8-15nm的SiNx或者SiOxNy 層。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于所述步驟5中形成一 層源漏金屬層具體為形成一層鋁合金金屬層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，包括基板，形成在所述基板上的柵極、柵絕緣層、半導(dǎo)體層、摻雜半導(dǎo)體層、源漏電極、鈍化層和像素電極，其中像素電極同源漏電極的漏極端相連接，其中在摻雜半導(dǎo)體層上部及所述源漏電極的下方設(shè)置有8-15nm的SiNx或者SiOxNy層；源漏電極的材料為鋁合金，包括兩元鋁合金和多元鋁合金。本發(fā)明同時(shí)公開了該薄膜晶體管的制造方法，包括在摻雜半導(dǎo)體層上部和源漏電極的下方形成8-15nm的SiNx或者SiOxNy層。本發(fā)明通過變更源漏電極的結(jié)構(gòu)及其制造方法，克服源漏電極斷線缺陷，并同時(shí)提高產(chǎn)能，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)H01L29/417GK101320737SQ20071010034
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月8日
發(fā)明者林承武, 珂 梁, 薛建設(shè) 申請(qǐng)人:北京京東方光電科技有限公司