CN100446222C

CN100446222C - 薄膜晶体管基板的制造方法

Info

Publication number: CN100446222C
Application number: CNB200710088808XA
Authority: CN
Inventors: 石志鸿
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2027-03-28
Also published as: CN101030560A

Abstract

本发明公开了一种利用三道光掩模工序以及一道激光烧蚀工序而完成薄膜晶体管阵列。相较于传统薄膜晶体管阵列工序中使用四至五道光掩模工序而言，本发明可以增加产能且降低制造成本。

Description

薄膜晶体管基板的制造方法

技术领域

本发明有关于一种薄膜晶体管基板的制造方法，尤其是关于一种利用仅三道光掩模工序以及一道激光烧蚀工序而完成薄膜晶体管阵列的方法。

背景技术

在公知技术中，TFT-LCD阵列基板利用四或五道光掩模工序而制作，由于掩模数目较多的缘故，因此会降低产能并增加生产成本。一般而言，利用四道光掩模工序而制作TFT-LCD阵列基板的步骤包括：形成栅极与电容下电极的第一道光掩模工序、形成栅极介电层、半导体层、欧姆接触层的第二道光掩模工序、形成晶体管的源/漏极的第三道光掩模工序、与形成数据线与电容上电极的第四道光掩模工序。

为了增进生产效率并降低生产成本，因此业界亟需一种工艺复杂度较低的薄膜晶体管阵列的制造方法。

发明内容

本发明提供一种薄膜晶体管基板的制造方法，利用三道光掩模工序以及一道激光烧蚀工序而完成薄膜晶体管阵列。

本发明一较佳实施例提供一种薄膜晶体管基板的制造方法，包括：形成一第一导电层于一基板上；使用一第一光掩模工序图案化该第一导电层，以形成一接触垫、一栅极线、一栅极结构、及一电容下电极；形成一堆栈层以覆盖该基板、该接触垫、该栅极线、该栅极结构、及该电容下电极，该堆栈层依顺序包括一栅极绝缘层、一半导体层及一欧姆接触层；使用一第二光掩模工序图案化该堆栈层，以暴露部分该基板及形成暴露该接触垫表面的一第一开口；形成一透明导电层以覆盖该基板、该堆栈层、及经由该第一开口所暴露的该接触垫；形成一第二导电层以覆盖该透明导电层；使用一第三光掩模工序以形成：(1)与该栅极线垂直的一数据线；(2)位于该栅极结构上方的源极和漏极；(3)位于该基板预定的一像素区上的一像素电极；(4)该电容下电极上方的一电容上电极；(5)该接触垫上方的一接触垫电极；以及(6)暴露该半导体层以分隔该源极和漏极的一第二开口；其中，该漏极电性接触该像素电极，该源极电性接触该数据线，及该电容上电极电性接触该像素电极；形成一保护层以全面性覆盖该基板；及使用一激光烧蚀工序图案化该保护层，以形成暴露该像素电极和接触垫电极的一第三及一第四开口。

该激光烧蚀工序包括：形成一光刻胶图案于该保护层上以作为掩模，并暴露出该接触垫电极及该像素电极上方的部分该保护层；使用一激光束移除该接触垫电极及该像素电极上方的部分该保护层；及除去该光刻胶图案。

附图说明

图1A～图1O示出了一较佳实施例的薄膜晶体管基板的制造方法；

图2A～图2Q示出了另一较佳实施例的薄膜晶体管基板的制造方法。

其中，附图标记：

AA’、BB’～剖面线； I～像素区；

12、212～数据线接触垫； 14、214～栅极线；

16、216～栅极； 16a、16b、216a、216b～开口；

18、218～电容下电极； 20、220～栅极线接触垫；

22、222～堆栈层图案； 22a、222a～栅极绝缘层；

22b、222b～半导体层； 22c、222c～欧姆接触层；

24、230～铟锡氧化物层； 26、232～金属层；

28、224～半色调掩模图案；

30a、30b、226a、226b、226c、226d、234a、234b～光刻胶图案；

32、230～保护层； 34～激光束；

35～掩模图案； 36、38、212a、212b～开口；

228～半色调区域。

具体实施方式

第一实施例

图1A～图1L示出了第一实施例的薄膜晶体管基板的制造方法。其中，图1A示出了由第一道光掩模工序所形成的结构的上视图，而图1B示出了沿着图1A的剖面线所得的剖面图。如图1A、图1B所示，于一基板上形成一导电层(图未显示)，并利用第一道光掩模工序而形成一导电图案。上述导电图案包含电容下电极18、栅极16、栅极线14、数据线接触垫12以与栅极线接触垫20。具中，上述导电图案的材料例如是铜、铝、钼、钛或铬等金属，而其形成方法属公知技术，在此不再赘述。另外，电容下电极18为栅极线14的一部分，且栅极16延伸自栅极线14。

图1C示出了由第二道光掩模工序所形成的结构的上视图，而图1D示出了沿着第1C图的剖面线AA’所得的剖面图。如图1C、图1D所示，于基板与电容下电极18、栅极16、栅极线14、数据线接触垫12以与栅极线接触垫20上形成一堆栈层(图未显示)，并利用第二道光掩模工序而将上述堆栈层图案化以形成堆栈层图案22，同时暴露部分基板表面且形成一个露出数据线接触垫12的部分表面的开口12a。其中，堆栈层图案22包含栅极绝缘层22a、半导体层22b、以及欧姆接触层22c。其中，半导体层22b的材料例如是非晶硅或多晶硅；栅极绝缘层22a的材料例如是氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。由于堆栈层的材料与形成方法均属公知技术，在此不再赘述。请注意，位于栅极16上方的部分栅极绝缘层22a延伸至基板表面，也就是说完全包覆栅极16；另外，半导体层22b以及欧姆接触层22c的宽度举例皆超过栅极16的宽度。

图1E示出了由第三道光掩模工序所形成的结构的上视图，而图1F示出了沿着图1E的剖面线AA’所得的剖面图。如图1F所示，于基板与上述图案化的堆栈层上依序形成一透明的铟锡氧化物层24与一金属层26，其中铟锡氧化物层24可为透明导电层，也可使用例如铟锌氧化物层，其中金属层26的材料例如是铜、铝、钼、钛或铬，而其形成方法属公知技术，在此不再赘述。接着，在金属层26上形成一光刻胶层(图未显示)。之后，如图1G所示，使用一半色调掩模图案28并进行第三道光掩模工序以形成第一光刻胶图案30a、第二光刻胶图案30b及一开口16a，且第二光刻胶图案30b较第一光刻胶图案30a厚，较佳者第二光刻胶图案30b的厚度为第一光刻胶图案30a的1.5倍以上。接着，如图1H所示，以第一光刻胶图案30a、第二光刻胶图案30b为掩模蚀刻开口16a下方的金属层26、透明的铟锡氧化物层24以及欧姆接触层22c，并形成一开口16b。上述开口16b露出栅极16上方的半导体层22b的部分表面。之后，如图1I所示，蚀刻第一光刻胶图案30a、第二光刻胶图案30b直到第一光刻胶图案30a整个被移除为止；其中，由于第二光刻胶图案30b较第一光刻胶图案30a厚的缘故，因此有部分第二光刻胶图案30b会残留在栅极16与栅极线14上方。接着，如图1J所示，利用残留在栅极16与栅极线14上方的第二光刻胶图案30b为掩模以移除位于电容下电极18、数据线接触垫12与像素区I上方的金属层26。然后，如图1K所示，剥除残留在栅极16与栅极线14上方的第二光刻胶图案30b。综上所述，在此第三道光掩模工序之后，残留的金属层26分别作为与栅极线14垂直的一数据线、位于该栅极16上方的源极和漏极(由开口16b隔开)；而残留的铟锡氧化物层24分别作为位于像素区I上方的一像素电极、电容下电极18上方的一电容上电极24、数据线接触垫12上方的一接触垫电极。其中，上述漏极电性接触上述像素电极；上述源极电性接触上述数据线；上述电容上电极电性接触上述像素电极。

图1L示出了由激光烧蚀工序所形成的结构的上视图，而图1O示出了沿着图1L的剖面线所得的剖面图。如图1L、图1M所示，形成一保护层32以全面性覆盖上述基板。接着，如图1N和图1O所示，使用一激光烧蚀工序图案化保护层32，以分别形成暴露上述像素电极和数据线接触垫12的开口36与38，其中此激光烧蚀工序直接以一激光束34通过一掩模图案35，移除位于上述数据线接触垫12及上述像素电极上方的部分保护层32。另外，在其它实施例(图未显示)中，亦可使用传统的光掩模工序进行移除步骤，也就是先形成一光刻胶图案于保护层上以作为掩模，并暴露出上述接触垫电极及上述像素电极上方的部分保护层，接着使用一激光束移除上述接触垫电极及上述像素电极上方的部分保护层，然后除去该光刻胶图案。上述保护层32的材料例如是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或有机材料绝缘层。

第二实施例

图2A～图2Q示出了第二实施例的薄膜晶体管基板的制造方法。其中，图2A图示出了由第一道光掩模工序所形成的结构的上视图，而图2B示出了沿着图2A的剖面线BB’所得的剖面图。如图2A、图2B所示，于一基板上形成一导电层(图未显示)，并利用第一道光掩模工序而形成一导电图案。上述导电图案包含电容下电极218、栅极216、栅极线214、数据线接触垫212以与栅极线接触垫220。其中，上述导电图案的材料例如是铜、铝、钼、钛或铬等金属，而其形成方法属公知技术，在此不再赘述。另外，电容下电极218为栅极线214的一部分，且栅极216延伸自栅极线214。

图2C示出了由第二道光掩模工序所形成的结构的上视图，而图2I示出了沿着图2C的剖面线所得的剖面图；另外，图2D～图2H为第二道光掩模工序的剖面图。如图2D所示，于基板与电容下电极218、栅极216、栅极线214、数据线接触垫212以与栅极线接触垫220上形成一堆栈层(包括栅极绝缘层222a、半导体层222b、以及欧姆接触层222c)。接着，如图2E所示，先于堆栈层上形成一光刻胶层(图未显示)，接着使用一半色调掩模图案224并进行第三道光掩模工序以形成光刻胶图案226a、226b、226c、226d及露出部分栅极绝缘层222a表面的一开口212a，其中符号228所指的处为半色调区域(half-tone area)，且光刻胶图案226b、226c较光刻胶图案226a、226d厚，较佳者第二光刻胶图案光刻胶图案226b、226c的厚度为光刻胶图案226a、226d的1.5倍以上。接着，如图2F所示，以光刻胶图案226a、226b、226c、226d为掩模蚀刻未被光刻胶图案覆盖的区域的堆栈层并将其全部移除，且形成露出部分数据线接触垫212表面的一开口212b。之后，如图2G所示，蚀刻光刻胶图案226a、226b、226c、226d直到光刻胶图案226a、226d整个被移除为止；其中，由于光刻胶图案226b、226c较光刻胶图案226a、226d厚的缘故，因此有部分光刻胶图案226b、226c会残留在栅极216与栅极线214上方。接着，图2H所示，以残留在栅极216与栅极线214上方的部分光刻胶图案226b、226c为掩模而蚀刻未被光刻胶图案覆盖的区域的半导体层222b与欧姆接触层222c并将其全部移除。之后，如图2I所示，剥除残留在栅极216与栅极线214上方的部分光刻胶图案226b、226c。在此，半导体层222b的材料例如是非晶硅或多晶硅；栅极绝缘层222a的材料例如是氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。由于堆栈层的材料与形成方法均属公知技术，在此不再赘述。请注意，位于栅极216上方的部分栅极绝缘层22a延伸至基板表面，也就是说完全包覆栅极16；但是，半导体层22b以及欧姆接触层22c的宽度举例皆未超过栅极16的宽度。

图2J示出了由第三道光掩模工序所形成的结构的上视图，而图2O示出了沿着图2J的剖面线BB’所得的剖面图。如图2K所示，于基板与上述图案化的堆栈层上依序形成一透明的铟锡氧化物层230与一金属层232，其中铟锡氧化物层230可为透明导电层，也可使用例如铟锌氧化物层，其中金属层232的材料例如是铜、铝、钼、钛或铬，而其形成方法属公知技术，在此不再赘述。接着，在金属层232形成一光刻胶层(图未显示)。之后，如图2L所示，使用一半色调掩模图案(图未显示)并进行第三道光掩模工序以形成光刻胶图案234a、光刻胶图案234b及一开口216a，且光刻胶图案234a较光刻胶图案234b厚，较佳者光刻胶图案234a的厚度为光刻胶图案234b的1.5倍以上。接着，如图2M所示，以光刻胶图案234a、光刻胶图案234b为掩模蚀刻开口216a下方的金属层232、透明的铟锡氧化物层230以及欧姆接触层222c，并形成一开口216b。上述开口216b露出栅极216上方的半导体层222b的部分表面。之后，如图2N所示，蚀刻光刻胶图案234a、光刻胶图案234b，直到光刻胶图案234b整个被移除为止；其中，由于光刻胶图案234a较光刻胶图案234b厚的缘故，因此有部分光刻胶图案234a会残留在栅极216与栅极线214上方。接着，如图2O所示，利用残留在栅极216与栅极线214上方的部分光刻胶图案234a为掩模以移除电容下电极218、数据线接触垫212与像素区I上方的部分金属层232，然后剥除残留在栅极216与栅极线214上方的部分光刻胶图案234a。综上所述，在此第三道光掩模工序之后，残留的金属层232分别作为与栅极线214垂直的一数据线、位于栅极216上方的源极和漏极(由开口216b隔开)；而残留的铟锡氧化物层230分别作为位于像素区I上方的一像素电极、电容下电极218上方的一电容上电极、数据线接触垫212上方的一接触垫电极。其中，上述漏极电性接触上述像素电极；上述源极电性接触上述数据线；上述电容上电极电性接触上述像素电极。

图2P示出了由激光烧蚀工序所形成的结构的上视图，而图2Q示出了沿着图2P的剖面线BB’所得的剖面图。如图2P、图2Q所示，形成一保护层250以全面性覆盖上述基板。接着，如图2Q所示，使用一激光烧蚀工序图案化保护层250，以分别形成暴露上述像素电极和数据线接触垫212的开口260与270。此激光烧蚀工序的方法相似于或同于第一实施例所述的方式。此保护层250的材料例如是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或有机材料绝缘层。

综上所述，本发明利用激光烧蚀技术将保护层图案化，因而可以减少一道黄光与蚀刻工序。如此一来，即可达到增进生产效率并降低生产成本的目的。

Claims

1.一种薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，包括：

形成一第一导电层于一基板上；

使用一第一光掩模工序图案化该第一导电层，以形成一接触垫、一栅极线、一栅极及一电容下电极；

形成一堆栈层以覆盖该基板、该接触垫、该栅极线、该栅极、及该电容下电极，该堆栈层依顺序包括一栅极绝缘层、一半导体层及一欧姆接触层；

使用一第二光掩模工序图案化该堆栈层，以暴露部分该基板及形成暴露该接触垫表面的一第一开口；

形成一透明导电层以覆盖该基板、该堆栈层、及经由该第一开口所暴露的该接触垫；

形成一第二导电层以覆盖该透明导电层；

使用一第三光掩模工序以形成：

与该栅极线垂直的一数据线；

位于该栅极上方的源极和漏极；

位于该基板预定的一像素区上的一像素电极；

该电容下电极上方的一电容上电极；

该接触垫上方的一接触垫电极；以及

暴露该半导体层以分隔该源极和漏极的一第二开口；

其中，该漏极电性接触该像素电极，该源极电性接触

该数据线，及该电容上电极电性接触该像素电极；

形成一保护层以全面性覆盖该基板；及

使用一激光烧蚀工序图案化该保护层，以形成暴露该像素电极和接触垫电极的一第三及一第四开口。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该激光烧蚀工序包括直接以一激光束透过一掩模图案，移除位于该接触垫电极及该像素电极上方的部分该保护层。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该激光烧蚀工序包括：

形成一光刻胶图案于该保护层上以作为掩模，并暴露出该接触垫电极及该像素电极上方的部分该保护层；

使用一激光束移除该接触垫电极及该像素电极上方的部分该保护层；及

除去该光刻胶图案。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该第三光掩模工序包括：

形成一光刻胶层于该第二导电层上；

使用一半色调掩模图案化该光刻胶层，以于该基板的预定像素区、电容下电极及接触垫上方形成一第一光刻胶图案，并于该栅极及一数据线预定区上方形成一第二光刻胶图案，其特征在于，该第二光刻胶图案的厚度大于该第一光刻胶图案且于该栅极上方具有一暴露该第二导电层的一第五开口；

移除该第五开口内的第二导电层、透明导电层及该欧姆接触层，形成暴露该半导体层的该第二开口；

移除该第一光刻胶图案以及部分该第二光刻胶图案；及

以该留下的部分第二光刻胶图案作为掩模，移除位于该接触垫上方、该像素区上方与该电容下电极上方的第二导电层。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该第二光刻胶图案的厚度为该第一光刻胶图案的1.5倍以上。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该第一导电层或第二导电层的材料包括一金属。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该金属包括铜、铝、钼、钛或铬。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该半导体层的材料包括非晶硅或多晶硅。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该栅极绝缘层的材料包括氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该保护层的材料包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或有机材料绝缘层。