CN100353511C

CN100353511C - 有机电激发光的非晶硅薄膜电晶体的制造方法

Info

Publication number: CN100353511C
Application number: CNB031559115A
Authority: CN
Inventors: 萧调宏
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2023-08-26
Also published as: CN1591802A

Abstract

一种有机电激发光的非晶硅薄膜电晶体的制造方法。为提供一种制程简单、速度快、适用性强、蚀刻均匀、改善电性表现的半导体元件制造方法，提出本发明，它包括于玻璃基板上制作闸极；于玻璃基板上制作第一隔离层，且同时覆盖闸极；于第一隔离层上依序制作非晶硅层及重掺杂非晶硅层以定义出薄膜电晶体的主动区域；于第一隔离层制作金属层，且覆盖重掺杂非晶硅层；于金属层上表面制作第二阻障层；于第二阻障层上制作光阻层，光阻层具有位于闸极的正上方的窗口；干蚀刻去除窗口内的第二阻障层；湿蚀刻依序去除位于窗口内的金属层；干蚀刻去除窗口内裸露的重掺杂非晶硅层，以形成薄膜电晶体的源极与汲极。

Description

有机电激发光的非晶硅薄膜电晶体的制造方法

技术领域

本发明属于半导体元件制造方法，特别是一种有机电激发光的非晶硅薄膜电晶体的制造方法。

背景技术

有机发光二极体(Organic Light Emitting Diode，OLED)系属于电流驱动的产品。使用者借由改变流经有机发光二极体的电流大小，以调整辐射光的特性与效率。

如图1所示，典型有机发光二极体1由下而上依序包括阳极电极层2、发光层4及阴极电极层6。

发光层4系夹合于阳极电极层2与阴极电极层6之间，形成三明治(sandwich)结构。

运作时，在正向电压驱动下，阳极电极层2向发光层4注入电洞(hole)，阴极电极层6向发光层4注入电子(electron)。注入的电洞和电子在发光层4中相遇结合，使电子由激发态(excited state)降回基态(base state)，并将多余能量以光波的形式辐射(radiation)释出。

一般而言，为了决定有机发光二极体1是否发光，系将薄膜电晶体(未图示)连接至阳极电极层2，且驱动电流系透过薄膜电晶体输入有机发光二极体1之中。薄膜电晶体系作为开关元件，以控制有机发光二极体1是否发光。

如图2所示，典型非晶硅薄膜电晶体8的制作流程系首先于玻璃基板10的上表面制作闸极12。随后，如图3所示，于玻璃基板10的上方制作覆盖闸极12的氮化硅层14。并于氮化硅层14上方依序制作非晶硅层16及n+非晶硅层18，以定义出薄膜电晶体8的主动区域。接着如图4所示，于氮化硅层14与n+非晶硅层18的上方制作金属层20及于金属层20的上表面制作光阻层22，此光阻层22具有位于闸极12的正上方以暴露金属层20的窗口30。

随后，如图5所示，透过光阻层22蚀刻去除位于此窗口30内的金属层20及n+非晶硅层18，借以形成源极24与汲极26，且非晶硅层16系分别连接至源极24与汲极26。

一般而言，如图1所示，汲极26更连接至阳极电极层2。当薄膜电晶体8呈开启状态，驱动电流经由源极24、非晶硅层16与汲极26并输入阳极电极层2，以使有机发光二极体1发光。

值得注意的是，在上述制程中，位于窗口30内的金属层20与n+非晶硅层18必须完全蚀刻去除。同时，位于窗口20底面的非晶硅层16必须尽量均匀平整，以确保薄膜电晶体8呈开启状态时，电流在源极24与汲极26间可以均匀流动。

一般来说，薄膜电晶体的金属层20系采用多层金属的堆叠结构，例如钛/铝/钛或是钼/铝/钼的三明治结构。其中，钛金属与钼金属系作为扩散阻障层(diffusion barrier layer)，以防止铝金属与邻近的硅产生反应。如图5所示，若是以钛/铝/钛的三明治结构为金属层材料20，在蚀刻去除金属层20的步骤中，系以一次干式蚀刻(Dry Etching)的方式去除。若是以钼/铝/钼的三明治结构为金属层材料20，则采用一次湿式蚀刻(Wet Etching)的方式去除。

干式蚀刻系利用电浆(Plasma)来侵蚀薄膜，其主要优点在于可以进行非等向性蚀刻(Anisotrpic Etching)(也就是在垂直方向的蚀刻率远大于在水平方向的蚀刻率)，以获得相当准确的图案转移(Pattern Transfer)。然而，干式蚀刻对材料选择性(系指蚀刻制程对被蚀刻材料与其他材质的蚀刻率比值)的能力不佳。并且，干式蚀刻的蚀刻速度会受到电浆密度、电浆电位、被蚀刻薄膜的表面形状与被蚀刻薄膜的材质等因素的影响，从而导致被蚀刻薄膜表面不同位置的蚀刻速率产生差异，而影响蚀刻的均匀性。

湿式蚀刻系以化学反应来进行薄膜的蚀刻。其优点在于蚀刻制程单纯，且产量速度快。然而，湿式蚀刻系属于等向性(isotropic)的蚀刻反应，因此，被蚀刻薄膜在光阻层下方受到保护的部份，容易因横方向的蚀刻，造成底切(Undercut)现象，影响图案转移的准确性。并且，影响后续制作膜层的阶梯覆盖(step coverage)效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种制程简单、速度快、适用性强、蚀刻均匀、改善电性表现的有机电激发光的非晶硅薄膜电晶体的制造方法。

本发明包括如下步骤：

于玻璃基板上制作闸极；

于玻璃基板上制作第一隔离层，且同时覆盖闸极；

于第一隔离层上依序制作非晶硅层及重掺杂非晶硅层以定义出薄膜电晶体的主动区域；

于第一隔离层制作金属层，且覆盖重掺杂非晶硅层；

于金属层上表面制作第二阻障层；

于第二阻障层上制作光阻层，光阻层具有位于闸极的正上方的窗口；

干蚀刻去除窗口内的第二阻障层；

湿蚀刻依序去除位于窗口内的金属层；

干蚀刻去除窗口内裸露的重掺杂非晶硅层，以形成薄膜电晶体的源极与汲极。

其中：

金属层由下而上包括第一阻障层及金属传导层。

湿蚀刻去除第一阻障层的蚀刻液包括含(NH₄)₂Ce(NO₃)₆、硝酸与水的混合溶液。

湿蚀刻去除金属传导层的蚀刻液包括磷酸、醋酸、硝酸与水的混合溶液。

第二阻障层为含钛金属层。

干蚀刻去除第二阻障层步骤中通入至少包含BCl₃与Cl₂的混合气体加速蚀刻。

湿蚀刻去除位于窗口内的金属层以重掺杂非晶硅层为蚀刻终止层。

干蚀刻去除重掺杂非晶硅层步骤中通入至少包含BCl₃与Cl₂的混合气体加速蚀刻。

第一隔离层为氮化硅层。

由于本发明包括于玻璃基板上制作闸极；于玻璃基板上制作第一隔离层，且同时覆盖闸极；于第一隔离层上依序制作非晶硅层及重掺杂非晶硅层以定义出薄膜电晶体的主动区域；于第一隔离层制作金属层，且覆盖重掺杂非晶硅层；于金属层上表面制作第二阻障层；于第二阻障层上制作光阻层，光阻层具有位于闸极的正上方的窗口；干蚀刻去除窗口内的第二阻障层；湿蚀刻依序去除位于窗口内的金属层；干蚀刻去除窗口内裸露的重掺杂非晶硅层，以形成薄膜电晶体的源极与汲极。在本发明的制程中，系利用湿蚀刻去除金属层。由于，湿蚀刻具有较佳的蚀刻选择性。因此，与习知技术一次干式蚀刻去除金属层20相较，本发明可确保蚀刻金属层后，重掺杂非晶硅层裸露的上表面均匀平整。借此，后续以干蚀刻去除重掺杂非晶硅层的步骤，可避免因蚀刻表面不平整，导致蚀刻电浆分布不均以致于蚀刻均匀性不佳的问题。本发明先以干蚀刻去除第二阻障层，随后再利用湿蚀刻去除金属层。由于第二阻障层不受到湿蚀刻作用。因此，与习知技术一次湿式蚀刻去除金属层的方式相较，可以确保光阻图案准确转移至金属层，并且可以改善蚀刻后，金属层的侧面轮廓；如此可在源极与汲极之间形成均匀的非晶硅通道。尤其对于以电流驱动的有机发光显示器，可以改善驱动电流供应的稳定性，借以促进有机发光显示亮度的均匀性。不仅制程简单、速度快、适用性强，而且蚀刻均匀、改善电性表现，从而达到本发明的目的。

附图说明

图1、为习知的有机发光二极体结构示意图。

图2、为习知的非晶硅薄膜晶体制作流程示意图一。

图3、为习知的非晶硅薄膜晶体制作流程示意图二。

图4、为习知的非晶硅薄膜晶体制作流程示意图三。

图5、为习知的非晶硅薄膜晶体制作流程示意图四。

图6、为本发明制作流程示意图一。

图7、为本发明制作流程示意图二。

图8、为本发明制作流程示意图三。

图9、为本发明制作流程示意图四。

图10、为本发明制作流程示意图五。

具体实施方式

本发明包括如下步骤：

如图6所示，首先，于玻璃基板10的上表面制作闸极12。

如图7所示，于玻璃基板上制作为氮化硅层14的第一隔离层，且同时覆盖闸极12；并于氮化硅层14上依序制作非晶硅层16及为n+非晶硅层18的重掺杂非晶硅层，以定义出薄膜电晶体8的主动区域。

如图8所示，于氮化硅层14与n+非晶硅层18上依序制作由下而上包括第一阻障层201、金属传导层202的金属层及第二阻障层203，并于第二阻障层203的上表面制作光阻层22，光阻层22具有位于闸极12的正上方的窗口30。

如图9所示，透过此光阻层22，首先，干蚀刻去除窗口30内的第二阻障层203；随后，以n+非晶硅层18为蚀刻终止层，湿蚀刻依序去除位于窗口30内的金属传导层202及第一阻障层201。

如图10所示，干蚀刻去除窗口30内裸露的n+非晶硅层18，以形成薄膜电晶体8的源极24与汲极26。同时，为了确保窗口30内的n+非晶硅层18被完全去除，可借由控制干蚀刻的电浆能量及蚀刻进行时间，对n+非晶硅层18施以一定程度的过度蚀刻(over etch)。

在较佳实施例的情况下，第一阻障层201为含铬金属层。金属传导层202系选用含铝金属层。第二阻障层203为含钛金属层。

其中，含铝金属层可借由含有磷酸(H₃PO₄)、醋酸(CH₃COOH)、硝酸(HNO₃)与水(H₂O)的蚀刻液，以湿蚀刻去除。含铬金属层可借由含有(NH₄)₂Ce(N0₃)₆、硝酸(HNO₃)与水(H₂O)混合溶液的蚀刻液，以湿蚀刻去除。含钛金属层可借由通入反应气体BCl₃/Cl₂，加速干蚀刻的蚀刻速率，并且，此含钛金属层不会与蚀刻液产生反应而受到湿蚀刻。此外， n+非晶硅层18亦可以借由通入反应气体BCl₃/Cl₂，加速干蚀刻的蚀刻速率。

相较于传统制程以一次干式蚀刻或是一次湿式蚀刻的方式去除金属层20，本发明具有如下优点：

1、在本发明的制程中，系利用湿蚀刻去除金属传导层202及第一阻障层201。由于，湿蚀刻具有较佳的蚀刻选择性。因此，与习知技术一次干式蚀刻去除金属层20相较，本发明可确保蚀刻金属层201，202与203之后，n+非晶硅层18裸露的上表面均匀平整。借此，后续以干蚀刻去除n+非晶硅层18的步骤，可避免因蚀刻表面不平整，导致蚀刻电浆分布不均以致于蚀刻均匀性不佳的问题。

2、本发明的制程中，先以干蚀刻去除第二阻障层203，随后再利用湿蚀刻去除金属传导层202与第一阻障层201。由于第二阻障层203不受到湿蚀刻作用。因此，与习知技术一次湿式蚀刻去除金属层20的方式相较，可以确保光阻图案准确转移至金属层20，并且可以改善蚀刻后，金属层的侧面轮廓。

因此，借由本发明的制作流程，可以在源极24与汲极26之间形成均匀的非晶硅通道。尤其对于以电流驱动的有机发光显示器，可以改善驱动电流供应的稳定性，借以促进有机发光显示亮度的均匀性。

Claims

1、一种有机电激发光的非晶硅薄膜电晶体的制造方法，它包括如下步骤：

于玻璃基板上制作闸极；

于玻璃基板上制作第一隔离层，且同时覆盖闸极；

于第一隔离层制作金属层，且覆盖重掺杂非晶硅层；

于金属层上表面制作第二阻障层；

蚀刻去除窗口内的第二阻障层、金属层及重掺杂非晶硅层；

其特征在于所述的蚀刻去除窗口内的第二阻障层、金属层及重掺杂非晶硅层为：

干蚀刻去除窗口内的第二阻障层；

湿蚀刻依序去除位于窗口内的金属层；

2、根据权利要求1所述的有机电激发光的非晶硅薄膜电晶体的制造方法，其特征在于所述的金属层由下而上包括第一阻障层及金属传导层。

3、根据权利要求2所述的有机电激发光的非晶硅薄膜电晶体的制造方法，其特征在于所述的湿蚀刻去除第一阻障层的蚀刻液包括含(NH₄)₂Ce(NO₃)₆、硝酸与水的混合溶液。

4、根据权利要求2所述的有机电激发光的非晶硅薄膜电晶体的制造方法，其特征在于所述的湿蚀刻去除金属传导层的蚀刻液包括磷酸、醋酸、硝酸与水的混合溶液。

5、根据权利要求1所述的有机电激发光的非晶硅薄膜电晶体的制造方法，其特征在于所述的第二阻障层为含钛金属层。

6、根据权利要求1或5所述的有机电激发光的非晶硅薄膜电晶体的制造方法，其特征在于所述的干蚀刻去除第二阻障层步骤中通入至少包含BCl₃与Cl₂的混合气体加速蚀刻。

7、根据权利要求1所述的有机电激发光的非晶硅薄膜电晶体的制造方法，其特征在于所述的湿蚀刻去除位于窗口内的金属层以重掺杂非晶硅层为蚀刻终止层。

8、根据权利要求1所述的有机电激发光的非晶硅薄膜电晶体的制造方法，其特征在于所述的干蚀刻去除重掺杂非晶硅层步骤中通入至少包含BCl₃与Cl₂的混合气体加速蚀刻。

9、根据权利要求1所述的有机电激发光的非晶硅薄膜电晶体的制造方法，其特征在于所述的第一隔离层为氮化硅层。