[发明专利]薄膜晶体管结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体结构及其制造方法，尤其涉及一种薄膜晶体管结构及其制造方法。

背景技术

图1A是现有的一种薄膜晶体管(Thin Film Transistor) 结构10的俯视图。图1B是沿着图1A的薄膜晶体管结构10的切线C-C’的剖视图。其中，薄膜晶体管结构10包括：由数据线(data line) 121、扫描线(scan line )122、电容线(Cs line)123和薄膜晶体管100所构成的薄膜电路区12以及由像素电极112所构成的显示区14。

薄膜晶体管结构10的制作，包括下述步骤：首先，在玻璃基板101上形成扫描线122和电容线123。其中，一部分的扫描线122构成薄膜晶体管100的金属栅极102(如图1B所示)。之后，在金属栅极102上，依序形成栅极绝缘层104以及半导体通道层110。接着，再以光罩对金属层进行蚀刻的方式，在半导体通道层110上定义出源极103(由一部分的数据线121所构成)/漏极105结构。后续，在源极103/漏极105上覆盖钝化层109和保护层111，以形成薄膜晶体管100。再利用透明导电材料，在栅极绝缘层104上形成像素电极112，使像素电极112与漏极105电性连接。

一般而言，制作传统薄膜晶体管100需要多个光罩制程，且薄膜晶体管100的漏极105与像素电极112之间，还需要通过接触窗(Contact VIA Hole)106来加以连接。不仅拉长制程时间而且容易衍生良率降低及成本增加等问题。

另外，由于传统由非晶硅材质所制成的半导体通道层110，通常会有照光而漏电的现象。而透明电极材料，例如铟锡氧化物(Indium Tin Oxide；ITO)，因为具有远大于非晶硅的载子迁移率，且本身透明不吸收可见光，可改善上述照光漏电的现象。因此，目前另有现有技术，利用透明电极材料来制作薄膜晶体管100的非晶硅半导体通道层110，以改善薄膜晶体管结构10的元件效能。

但是，透明电极材料薄膜的电性易受水分及氧气影响而变化。若将其使用于传统薄膜晶体管结构10制程，经过涂布光阻、蚀刻以及去除光阻等程序之后，透明电极薄膜的电性早已受水分及氧气影响而劣化，以致量产的再现性不佳。

因此有需要提供一种新颖的薄膜晶体管结构及其制造方法，可改善薄膜晶体管结构元件效能并降低制程成本。

发明内容

本发明的目的就是在于提供一种薄膜晶体管结构及其制造方法，其可改善薄膜晶体管结构元件效能并降低制程成本。

为达成上述目的，本发明提供的薄膜晶体管结构包括基板、栅极层、栅极绝缘层、源极和漏极以及透明材料层。其中栅极层形成于基板上；栅极绝缘层形成于栅极层上；源极和漏极形成于栅极绝缘层上；透明材料层具有通道区以及绝缘区，其中通道区位于源极和漏极之间的栅极绝缘层上，绝缘区覆盖于通道区、源极和漏极上。

在本发明的一个实施例中，透明材料层由铟镓锌氧化物(indium zinc oxide；IGZO)组成，且组成通道区的铟镓锌氧化物的铟、镓、锌及氧成分比例为1:1:1:(3.5至4.5)。

在本发明的一个实施例中，通道区的厚度实值介于50 nm至100 nm之间，且通道区的电阻值实质介于1×101 ~ 1×106 ohm-cm之间；绝缘区的厚度实值介于50 nm至500 nm之间，且绝缘区的电阻值实质大于1×106 ohm-cm。

在本发明的一个实施例中，构成源极与漏极的材料是铟锡氧化物 (Indium Tin Oxide；ITO)、铟锌氧化物 (indium zinc oxide；IZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)或上述任意组合所组成的导电材料。

在本发明的一个实施例中，漏极具有一个延伸部，延伸至像素区以形成像素电极。

在本发明的一个实施例中，薄膜晶体管结构更包括一个像素电极层，形成于栅极绝缘层上，且与漏极电性连接。

在本发明的一个实施例中，基板为玻璃基板或塑料基板；且栅极绝缘层的材料选自于由氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)、氮氧化硅(SiNxOy)、氧化铝(AlOx)、氧化铪(HfOx)及上述任意组合所组成的一个族群。

在本发明的一个实施例中，薄膜晶体管结构更包括一个形成于绝缘区上的保护层，其中保护层的材质选自于由氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、树脂以及上述任意组合所组成的一个族群。