具体实施方式
下面参考附图更加详细地描述本发明,附图中示出了本发明的示范性实施例。不过,本发明可以以许多不同形式实施,并不应被解释为局限于这里所述的示范性实施例。相反,提供这些实施例是为了使本公开透彻和完全,并向本领域的技术人员传达完整的发明范围。在附图中,为了清晰起见可能放大层和区域的尺寸和相对尺寸。
应当理解的是:在称元件或层位于另一元件或层“上”、“连接到”或“耦合到”另一元件或层时,其可能直接位于另一元件或层上,直接连接或耦合到另一元件或层,也可能存在插入元件,或者位于中间元件或层上,或连接或耦合到中间元件或层。相反,在称一元件“直接”位于另一元件或层“上”、“直接连接”或“耦合”到另一元件或层时,不存在插入元件或层。类似的数字自始至终指代类似的元件。如此处所用,术语“和/或”包括相关所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。
应当理解,尽管可能在此处使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、组件、区域、层和/或部分,但这些元件、组件、区域、层、和/或部分不应受限于这些术语。使用这些术语仅仅是为了区别一个元件、组件、区域、层或部分和另一个元件、组件、区域、层或部分。这样一来,在不背离本发明的教导的情况下,下面所讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分。
为便于描述,可以使用例如“在......下”、“在......下面”、“下”、“上方”、“上”等空间相对术语描述一个元件或部件和另一个元件或部件的关系,如图所示。应当理解,空间相对术语意图涵盖除附图所示方向之外的、使用或运行中的器件的不同的方向。例如,如果图中的器件反转过来,那么被描述为在其他元件或部件下方的元件将会位于另一元件或部件的上方。这样,示范性术语“在......下面”可以涵盖上方和下方两个方向。器件可以采取其他取向(旋转90度或其他方向),则此处所用的空间相对描述语相应进行解释。
这里,采用这些专业词汇的目的仅在于对实施例予以详细的说明,而不是用于对本发明进行限制。正如这里所采用的,单数形式“一”、“该”也意在包括多数形式,除非上下文明确指出其他情况。应当进一步理解的是,在用于本说明书中时,术语“包括”指定了所述部件、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在,但不排除一个或多个其他部件、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。
这里参考截面图描述本发明的实施例,截面图为本发明理想化实施例(和中间结构)的示意图。照此,可能会因为,例如制造技术和/或容限带来视图形状的变化。这样,本发明的实施例就不应被解释为局限于此处所示的特定形状,而是包括因例如制造而引起的形状偏离。
例如,示为矩形的注入区域在其边缘一般具有圆形或曲线和/或梯度的注入浓度,而不是从注入区到非注入区的二元变化。类似地,通过注入形成的掩埋区可能会在掩埋区和注入所发生的表面之间的区域中造成一些注入。这样,图示的区域从本质上讲是示意性的,它们的形状不意图展示器件区域的实际形状,且不意图限制本发明的范围。
除非另有定义,这里所用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有本发明所属领域内的普通技术人员通常所理解的相同含义。还应理解的是,诸如在通用词典中所定义的术语应当被解释为具有和其在相关领域中的含义一致的含义,不应被解释为理想化的或过分形式的意义,除非此处明确定义。
薄膜晶体管基板的制造方法的示范性实施例
图1为通过根据本发明实施例的薄膜晶体管制造方法的示范性实施例形成于基板上的栅极线的示范性实施例的平面图。图2为取自图1中的线I-I`的栅极线的示范性实施例的截面图。
参考图1和图2,沿着第一方向在基板100上形成栅极线110,并在栅极线110上形成沿着基本垂直于第一方向的第二方向延伸的栅电极112。在示范性实施例中,使用掩模构图整体形成于基板100上的导电栅极薄层,以形成栅极线110和栅电极112。在可选实施例中,导电栅极薄层可以包括,但不限于铝、铝合金等,以及包括前述材料的至少一种的组合。
如图2的示范性实施例所示,可以在基板100上形成栅极绝缘层114以覆盖栅极线110和栅电极112。
图3为形成于图1的栅极线上的沟道层的示范性实施例的平面图。图4为取自图3的线II-II`的截面图。
参考图3和图4,可以在栅极绝缘层114的上表面上依次形成非晶硅薄层和n+非晶硅薄层120。可以使用掩模通过光刻工艺构图非晶硅薄层和n+非晶硅薄层120,以在栅电极112上形成非晶硅图案122和n+非晶硅图案124。非晶硅图案122可以对应于栅电极112形成于栅极绝缘层114上。可以在非晶硅图案122的上表面上形成一对n+非晶硅图案124。在图4的示范性实施例中,n+非晶硅图案124可以相互间隔开。
图5为电连接到图3的n+非晶硅图案的源电极和漏电极的示范性实施例的平面图。图6为取自图5的线III-III`的截面图。
参考图5和图6,在基板100上形成非晶硅图案122和n+非晶硅图案124之后,源极/漏极薄层可以整体形成于基板100上。在可选实施例中,可以使用掩模通过光刻工艺构图源极/漏极薄层。结果,可以在基板100上形成数据线130、源电极132和漏电极134。
如图5所示,数据线130可以沿着第二方向延伸,而源电极132可以从数据线130沿着第一方向延伸。数据线130和源电极132可以彼此基本垂直。
在示范性实施例中,从数据线130延伸的源电极132可以电连接到n+非晶硅图案124的一侧。在可选实施例中,漏电极134可以电连接到n+非晶硅图案124的另一侧。
参考图6,保护层140可以形成于基板100上,以覆盖数据线130、源电极132和漏电极134。
如上所述,可以使用多道掩模在基板100上形成栅极线110、栅电极112、n+非晶硅图案124、非晶硅图案122、数据线130、源电极132和漏电极134。在可选实施例中,可以使用一道掩模形成栅极线110和栅电极112。在其他可选实施例中,可以使用一道掩模形成n+非晶硅图案124、非晶硅图案122、数据线130、源电极132和漏电极134。
图7为形成于保护层上的光致抗蚀剂图案的示范性实施例的平面图。图8为取自图7的线IV-IV`的截面图。图9为示出图8中部分‘A’的示范性实施例的放大图。
参考图7到图9,在基板100上整体地形成光致抗蚀剂薄层。可以使用掩模构图光致抗蚀剂薄层以在基板100的上表面上形成光致抗蚀剂图案150。图7和图8中的附图标记150a表示像素区域,它可以通过除去光致抗蚀剂图案150的区域暴露。
可以使用光致抗蚀剂图案150作为掩模构图保护层140,以在基板100上形成保护层图案142。在示范性实施例中,当保护层图案142被部分地开口或全部除去时,就可以暴露出由保护层140覆盖的漏电极134,如图8所示。
当使用光致抗蚀剂图案150作为掩模构图保护层140的时候,可以通过湿法蚀刻各向同性地蚀刻保护层140。例如,保护层140通过湿法蚀刻被各向同性地蚀刻,保护层图案142比光致抗蚀剂图案150的边缘部分蚀刻得更多,在保护层图案142处产生底切(undercut)。如图9所最佳显示的,附图标记142a表示了底切。
在可选实施例中,当使用光致抗蚀剂图案150作为掩模构图保护层140时,可以通过干法蚀刻各向异性地蚀刻保护层140。例如,在保护层140被干法蚀刻各向异性地蚀刻之后,可以通过湿法蚀刻各向同性地蚀刻保护层140,以在保护层图案142处产生底切142a。
图10为形成于图9的基板上的透明导电薄层的示范性实施例的截面图。
参考图10,透明导电材料沉积在基板100上。透明导电材料可以包括,但不限于氧化铟锌(IZO)。在可选实施例中,透明导电材料可以包括非晶氧化铟锡(a-ITO)、氧化铟锡(ITO)等以及包括前述材料的至少一种的组合。
在示范性实施例中,由于透明导电材料形成于基板100上,可以在光致抗蚀剂图案150上形成导电层160。如图10的示范性实施例所示,像素电极170形成于栅极绝缘层114上,且像素电极170与导电层160电隔离,因为在导电层160和像素电极170之间形成有底切142a。
图11为图10的基板的示范性实施例的截面图,其光致抗蚀剂图案和导电层的一部分已经被除去。
参考图11,在基板100上形成导电层160和像素电极170之后,可以通过,例如喷洒器(dispenser)182在基板100上喷洒剥除溶液184。
在示范性实施例中,剥除溶液184可以包括用于光致抗蚀剂层的剥除剂(stripping agent)和用于导电层的剥除添加剂(stripping additive)。例如,用于光致抗蚀剂层的剥除剂可以与光致抗蚀剂图案150反应,以除去光致抗蚀剂图案150。在可选实施例中,用于导电层的剥除添加剂可以蚀刻导电层160。
该剥除溶液可以包括胺基化合物、质子化二醇基化合物、去质子化多极性化合物等以及包括前述材料至少一种的组合作为光致抗蚀剂层的剥除剂。用于导电层的剥除添加剂可以包括,但不限于硫醇基化合物、草酸衍生物。
该剥除溶液将在下文详细描述。
在示范性实施例中,剥除溶液可以剥除光致抗蚀剂图案150、除去导电层160并蚀刻像素电极170,因为剥除溶液可以包括用于光致抗蚀剂层的剥除剂和用于导电层的剥除添加剂。
参考图11,当剥除溶液184被喷洒到光致抗蚀剂图案150、形成于光致抗蚀剂图案150上的导电层160和像素电极170上时,在剥除光致抗蚀剂图案150时即使是导电层160和像素电极170也会被剥除溶液蚀刻。
光致抗蚀剂图案150可以基本被剥除,然后导电层160和像素电极170可以被蚀刻。有利的是,可以适当地控制剥除光致抗蚀剂图案150的剥除时间。
可以将使用剥除溶液184通过剥除从基板100上除去形成于光致抗蚀剂图案150上的导电层160所需的时间定义为第一时间。将使用剥除溶液184完全蚀刻导电层160和像素电极170所需的时间定义为第二时间。第一时间和第二时间可以由公式1所表示的关系加以定义。
[公式1]
第一时间<第二时间
将剥除溶液184喷洒在基板100上以便在第一时间内从基板100分离导电层160,从而基本上防止了像素电极170被剥除溶液184损伤。在示范性实施例中,当使用上述剥除溶液时,第一时间可以在大约2分钟到大约4分钟的范围内。在可选实施例中,第一时间可以优选地在大约2.5分钟到大约3分钟的范围内。
在施加剥除溶液184之后从基板100分离的导电层160的部分流入盛有剩余剥除溶液184的存储槽186中。流入盛有剩余剥除溶液184的存储槽186中的分离导电层160可以在第二时间内被完全溶解。在示范性实施例中,当使用上述剥除溶液184时,第二时间可以处于大约10分钟到大约30分钟的范围内。
在可选实施例中,当分离的导电层160完全溶解在存储槽186中后,可以将剥除溶液184再循环提供至喷洒器182。例如,剥除溶液184可以在后续工艺中重复使用。
在示范性实施例中,光致抗蚀剂图案150可以在大约60℃到大约80℃的温度范围内被剥除,而导电层160可以在大约60℃到大约80℃的温度范围内被溶解。
图12为没有图11的光致抗蚀剂图案和导电层的薄膜基板的示范性实施例的截面图。
参考图12,光致抗蚀剂图案150可以被剥除溶液184剥除,部分的导电层160可以从基板100上分离开,流入存储槽186中。有利的是,薄膜晶体管和像素电极170保留在了基板100上。在示范性实施例中,可以优选地清洁基板100,以有效的防止像素电极170被残留在基板100上的剥除溶液184损伤。
剥除溶液的示范性实施例
下面将详细描述剥除溶液的示范性实施例。
如上所述,剥除溶液可以包括用于光致抗蚀剂层的剥除剂和用于导电层的剥除添加剂。在示范性实施例中,用于光致抗蚀剂层的剥除剂可以剥除光致抗蚀剂图案,而用于导电层的剥除添加剂可以蚀刻导电层。用于光致抗蚀剂层的剥除剂可以包括胺基化合物、质子化二醇基化合物、去质子化多极性化合物等以及包括前述至少一种的任何组合。用于导电层的剥除添加剂可以包括硫醇基化合物。
胺基化合物的例子可以包括,但不限于单乙醇胺、单异丙醇胺、甲基甲醇胺、乙基乙醇胺、二甲醇胺(dimethanol amine)、氨基乙氧基乙醇胺等。这些化合物可以单独使用或混合使用。
在示范性实施例中,当胺基化合物的含量小于大约20%的重量比时,在一段时间内可能无法充分剥除光致抗蚀剂图案。在其他示范性实施例中,当胺基化合物的含量超过大约40%的重量比时,在剥除光致抗蚀剂图案时像素电极可能会被过度蚀刻和/或损伤。此外,当胺基化合物的含量超过大约40%的重量比时,一些蒸发的剥除溶液184可能会改变剥除溶液184中组分的含量。
在可选实施例中,其中光致抗蚀剂图案可以被充分剥除和/或像素电极可以不被过度蚀刻或损伤,剥除溶液的含量在大约20%重量比到大约40%重量比的范围内。在其他可选实施例中,剥除溶液的含量可以优选地处于大约25%重量比到大约35%重量比的范围内。
质子化化合物的例子可以包括,但不限于丁基二甘醇、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丙醚、二乙二醇丁醚、乙二醇等。这些化合物可以单独使用或混合使用。
在示范性实施例中,当质子化二醇基化合物的含量小于约20%的重量比时,光致抗蚀剂层的溶解可能会过度减小。在其他示范性实施例中,当质子化二醇基化合物的含量超过大约50%的重量比时,可能会产生沉积物。在可选实施例中,其中光致抗蚀剂层的溶解基本不会过度降低和/或不会有效地产生沉积物,质子化二醇基化合物的含量可以在大约20%重量比到大约50%重量比的范围内。
去质子化多极性化合物的例子可以包括,但不限于N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基咪唑等。这些化合物可以单独使用或混合使用。
在示范性实施例中,当去质子化多极性化合物的含量小于大约20%的重量比时,光致抗蚀剂图案的剥除时间可能会增加,由此导致对导电层的损伤。这里,损伤可能由硫醇基化合物引起。在其他示范性实施例中,当去质子化多极性化合物的含量超过大约40%重量比的时候,在蚀刻光致抗蚀剂图案时可能会蚀刻导电层。在可选实施例中,当光致抗蚀剂图案的剥除时间不会有效增加和/或导电层基本不会被损伤和/或不被蚀刻时,去质子化多极性化合物的含量可以处在大约20%重量比到大约40%重量比的范围内。在可选实施例中,去质子化多极性化合物的含量可以优选地处在大约25%重量比到大约35%重量比的范围内。
在可选实施例中,剥除添加剂可以包括硫醇基化合物或草酸衍生物。在其他可选实施例中,硫醇基化合物可以优于草酸衍生物选用。硫醇基化合物的例子可以包括,但不限于硫代苯甲酸、硫羟酸等。这些化合物可以单独使用或混合使用。
在示范性实施例中,当硫醇基化合物的含量小于大约0.5%重量比时,导电层可能不会完全溶解在剥除溶液中,从而剥除溶液的循环利用可能会困难。在其他示范性实施例中,硫醇基化合物的含量超过大约3%的重量比,在剥除溶液中可能会产生沉积物。在可选实施例中,硫醇基化合物的含量可以处在大约0.5%重量比到大约3%重量比的范围内。在其他可选实施例中,当导电层基本溶解和/或没有有效地产生沉积物时,硫醇基化合物的含量可以优选地处在大约1.5%重量比到大约2%重量比的范围内。
以下,将参考以下实例详细描述本发明的示范性实施例。实例仅仅出于展示之目的给出,不应被解释为本发明的限制,因为在不背离本发明的范围的情况下许多变化都是可能的。
实例1到3
根据表1的组成获得了大约100ml的剥除溶液。
表1
实验1:IZO导电层的溶剂化能力(solvating power)的估计
将实例1、2和3的每种剥除溶液加热到大约70℃的温度,然后将加热后的剥除溶液加到氧化铟锌(IZO)层(550)并保持大约30分钟。然后观察导电层的溶解。
图13A为被实例1的剥除溶液的示范性实施例溶解的导电层表面的照片。图13B为被实例2的剥除溶液的示范性实施例溶解的导电层表面的照片。图13C为被实例3的剥除溶液的示范性实施例溶解的导电层表面的照片。
参考图13A到13C,在加入被加热的剥除溶液大约30分钟之内,显示出IZO层被完全溶解。有利的是,剥除溶液在大约30分钟的处理时间之内可以完全溶解导电层。
实验2:测量铟和锌的洗提(eluted)量
在完全剥除光致抗蚀剂图案之后,将实例1和3的每种剥除溶液喷洒在薄膜晶体管基板上。分别测量铟和锌的洗提量。结果在表2中示出。实例3的剥除溶液在剥除光致抗蚀剂图案之前喷洒到薄膜晶体管基板上,然后分别测量铟和锌的洗提量。结果在表3中示出。
表2
PR剥除之后
表3
PR剥除之前
金属 |
实例 |
3分钟(ppb) |
10分钟(ppb) |
30分钟(ppb) |
铟 |
实例3 |
125.2 |
206.8 |
358.2 |
锌 |
实例3 |
11.9 |
16.4 |
20.7 |
参考表3和表4,PR剥除之后的金属洗提量和PR剥除之前的金属洗提量表现出大约100ppb的差异。有利的是,在PR剥除期间光致抗蚀剂图案上的导电层被除去了。
实验3:胺含量的变化
通过强制消耗(forced exhaust,FE)类型消耗大约1000ml作为对比例的PR剥除液(可从韩国Dong-woo finechem Co.公司购得,商品名为PRS-2000)和大约1000ml实例2的剥除溶液。在消耗过程中测量胺的含量变化。结果在表4中示出。
表4
|
10分钟(ml) |
20分钟(ml) |
30分钟(ml) |
40分钟(ml) |
对比例 |
10 |
20 |
30 |
40.5 |
实例4 |
7 |
10.5 |
14 |
15 |
参考表4,实例4的剥除溶液中胺含量的变化低于对比例的剥除液中胺含量的变化。有利的是,根据本发明的示范性实施例的剥除溶液可以具有优异的稳定性。
如上所述,薄膜晶体管基板的制造方法的示范性实施例可以提高薄膜晶体管基板的制造工艺的效率。
此外,用于上述薄膜晶体管基板的制造工艺的剥除溶液的示范性实施例可以溶解光致抗蚀剂和/或导电层。有利的是,在用过的剥除溶液中不会残留固体成分,这样用过的剥除溶液就可以在制造后续的薄膜晶体管基板的工艺中回收重复利用。另一个优点在于,剥除溶液具有优异的稳定性。