CN101692422A - 显示面板及薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示面板及薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，该方法包括：提供一基板，该基板包括一作为栅极绝缘层的氮化硅层位于该基板的一表面上；进行一第一脱膜工艺，以移除该基板上的该氮化硅层，包括进行一感应耦合等离子体刻蚀工艺以刻蚀该氮化硅层，其中该感应耦合等离子体刻蚀工艺的通入气体包括六氟化硫气体与氧气，六氟化硫的流量大体上介于300sccm至500sccm之间，氧气的流量大体上介于150sccm至350sccm之间，该感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺压力大体上介于80mtorr至160mtorr之间，且该感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺功率大体上介于2000W至3000W之间。

Description

显示面板及薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法

技术领域

本发明是关于一种显示面板及薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，尤指一种利用通入六氟化硫气体与氧气进行感应耦合等离子体刻蚀工艺以去除作为栅极绝缘层的氮化硅层的重工方法，以及利用上述重工方法制作的显示面板。

背景技术

液晶显示面板主要包括一阵列基板(array substrate)、一彩色滤光片基板(CF substrate)，以及填充于阵列基板与彩色滤光片基板之间的液晶分子。阵列基板(亦称为薄膜晶体管基板)上设置有多个呈阵列状排列的像素，且各像素内分别设置有一薄膜晶体管元件，藉此控制各像素的开关。阵列基板需经历多道的沉积、光刻与刻蚀等工艺，以制作出薄膜晶体管元件的栅极、栅极绝缘层、半导体层、源极/漏极，以及定义出像素电极与保护层等元件的图案。

一般而言，在阵列基板的制作过程中，针对物理气相沉积工艺或是光刻工艺等非牵涉到化学反应的工艺所形成的膜层，在发生成膜失败、膜值异常或机台当机等问题下，可利用重工工艺将所成长的膜层移除再重新形成另一符合标准的膜层。然而，对于涉及化学反应的膜层，例如利用化学气相沉积工艺形成的膜层，由于是为不可逆反应，一旦发生成膜失败、膜值异常或机台当机等问题，现行作法是将整片基板以报废方式处理，因此造成制造成本上升，同时亦会影响阵列基板的产能。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法及使用薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法制作的显示面板，以解决现有技术的高成本问题。

本发明提供一种薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，包括下列步骤。提供一基板，其包括一作为栅极绝缘层的氮化硅层位于基板的一表面上。进行一第一脱膜工艺，以移除基板上的氮化硅层。第一脱膜工艺包括进行一感应耦合等离子体刻蚀工艺以刻蚀氮化硅层，其中感应耦合等离子体刻蚀工艺的通入气体包括六氟化硫气体与氧气，六氟化硫的流量大体上是介于300sccm至500sccm之间，氧气的流量大体上是介于150sccm至350sccm之间，感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺压力大体上是介于80mtorr至160mtorr之间，且感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺功率大体上是介于2000W至3000W之间。

本发明另提供一种薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，包括下列步骤。提供一玻璃基板，其包括一作为栅极绝缘层的氮化硅层位于玻璃基板的一表面上。进行一第一脱膜工艺，以移除玻璃基板上的氮化硅层。第一脱膜工艺包括进行一感应耦合等离子体刻蚀工艺以刻蚀该氮化硅层，其中感应耦合等离子体刻蚀工艺对于氮化硅层与玻璃基板的刻蚀选择比大体上是介于18至30之间。

本发明的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法利用感应耦合等离子体刻蚀工艺移除作为栅极绝缘层的氮化硅层，而在本发明所教导的工艺条件下，感应耦合等离子体刻蚀工艺对于氮化硅与玻璃具有高刻蚀选择比，故可在不造成玻璃基板的损伤下刻蚀掉氮化硅层，以利于后续重工工艺的进行。

附图说明

图1绘示了本发明一较佳实施例的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法的流程示意图；

图2至图5绘示了本发明第一较佳实施例的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法的示意图；

图6至图9绘示了本发明第二较佳实施例的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法的示意图；

图10显示了在刻蚀掉氮化硅层后未被栅极覆盖的玻璃基板与被栅极覆盖的玻璃基板的厚度差异；

图11绘示了本发明一较佳实施例的显示面板的示意图。

主要元件符号说明：

10、12、14、16、18、20、22、24、26、28流程步骤

30基板

32栅极

34氮化硅层

36栅极

38氮化硅层

50基板

52栅极

54氮化硅层

56半导体层

58栅极

60氮化硅层

62半导体层

100显示面板

102薄膜晶体管

104氮化硅层

具体实施方式

为使熟习本发明所属技术领域的一般技术人员能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的较佳实施例，并配合附图，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。

请参考图1。图1绘示了本发明一较佳实施例的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法的流程示意图。如图1所示，本实施例的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法包括进行下列步骤：

步骤10：提供一基板，基板包括一栅极，以及一作为栅极绝缘层的氮化硅层位于基板与栅极的表面；

步骤12：进行一第一检测工艺，以判断氮化硅层的成膜是否正常，若是，则进行步骤14，若否，则进行步骤16；

步骤14：进行后续工艺；

步骤16：进行一第一脱膜工艺，以移除基板上的氮化硅层；

步骤18：进行一第二脱膜工艺，以移除栅极；

步骤20：进行一湿式清洗工艺，以去除基板上的化学残留物；

步骤22：进行一干式清洗工艺，以去除基板上的有机微粒；

步骤24：进行一冲洗工艺，以清洁基板的表面；以及

步骤26：进行一第二检测工艺，以判断基板的表面是否具有残留物，若是，则进行步骤20，若否，则进行步骤28：

步骤28：进行一重工工艺，以依序于基板上形成另一栅极与另一氮化硅层，且在重工工艺后，可再进行步骤12，以确认重新形成的氮化硅层的成膜是否正常。

请参考图2至图5，并请一并参考图1。图2至图5绘示了本发明第一较佳实施例的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法的示意图。如图2所示，首先，提供一基板30，其中在本实施例中基板30为一玻璃基板，但不以此为限，基板30亦可为其它材质的基板。基板30包括一栅极32，以及一作为栅极绝缘层的氮化硅层34位于基板30与栅极32的表面。栅极32的材质可为例如铝钕合金/钼(AlNd/Mo)、铝/钼(Al/Mo)、钼/铝/钼(Mo/Al/Mo)、钛/铝/钛(Ti/Al/Ti)等，但不以此为限而亦由其它单层或复合层的导电材质所构成。此外，在本实施例中，氮化硅层34是利用化学气相沉积工艺形成于基板30上。随后，对基板30进行一第一检测工艺，以判断氮化硅层34的成膜是否正常，若氮化硅层34的成膜正常，则可进行后续工艺，若氮化硅层34因机台当机或其它不可预期的因素而导致成膜失败或膜值异常，则进行后续的脱膜工艺与重工工艺。

如图3所示，当第一检测工艺检测出氮化硅层34的成膜失败或膜值异常时，对基板30进行第一脱膜工艺，以移除基板30上的氮化硅层34。第一脱膜工艺包括进行一感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，ICP)刻蚀工艺以刻蚀掉氮化硅层34。在本实施例中，感应耦合等离子体刻蚀工艺的通入气体包括六氟化硫(SF6)气体与氧气，其中六氟化硫的流量大体上是介于300标准立方厘米每分钟(standard cubic centimeter per minute，sccm)至500sccm之间，氧气的流量大体上是介于150sccm至350sccm之间，感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺压力大体上是介于80mtorr至160mtorr之间，且感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺功率大体上是介于2000W至3000W之间，但不以此为限。此外，在基板30使用玻璃基板的状况下，本实施例的感应耦合等离子体刻蚀工艺对于氮化硅层34与玻璃基板的刻蚀选择比大体上是介于18至30之间，例如氮化硅层34与玻璃基板的刻蚀选择比大体上为24，藉此在刻蚀氮化硅层34的过程中，不致造成基板30表面的损伤。

如图4所示，于移除氮化硅层34后，接着再进行一第二脱膜工艺，以移除栅极32。第二脱膜工艺可视栅极32的材料不同而选用不同的工艺。例如，当栅极32的材料为铝钕合金/钼、铝/钼或钼/铝/钼时，第二脱膜工艺可包括一湿法刻蚀工艺，并使用醋酸、硝酸与磷酸的混合溶液作为刻蚀液。此外，例如，当栅极32的材料为钛/铝/钛时，第二脱膜工艺可包括一湿式刻蚀工艺，并使用硝酸与盐酸的混合溶液作为刻蚀液。然而，第二脱膜工艺并不以湿式刻蚀工艺为限，而亦可视脱膜效果而使用干法刻蚀工艺。于移除栅极32后，接着对基板30进行清洗工艺，其中清洗工艺可包括一湿式清洗工艺、一干式清洗工艺与一冲洗工艺，其中湿式清洗工艺主要是利用清洗液去除基板30上的化学残留物，干式清洗工艺主要是利用干式方式例如照射紫外线以去除基板30上的有机微粒，而冲洗工艺主要是利用去离子水清洁基板的表面，以增加基板30与后续形成的膜层的附着力。于清洗工艺结束后，再进行一第二检测工艺，以判断基板30的表面是否具有残留物，若基板30的表面仍有残留物，则可重复进行清洗工艺，或调整上述湿式清洗工艺、干式清洗工艺与冲洗工艺的参数，或是改变清洗工艺的步骤顺序与次数，直到基板30的表面无残留物。

如图5所示，当确认基板30的表面无残留物后，接着进行一重工工艺，以依序于基板30上形成另一栅极36与另一氮化硅层38。在氮化硅层38形成后，可再进行第一检测工艺，以判断氮化硅层38的成膜是否正常，若氮化硅层38的成膜正常，则可进行后续工艺，若氮化硅层38仍具有成膜失败或膜值异常等问题，则进行后续的脱膜工艺与重工工艺，直至氮化硅层的成膜正常。

本发明的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法并不限于在栅极绝缘层形成后立刻进行，亦可在后续膜层例如半导体层形成后再进行。请继续参考图6至图9。图6至图9绘示了本发明第二较佳实施例的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法的示意图。为了简化说明并便于比较各实施例的异同，以下说明主要针对两实施例的相异处进行说明。如图6所示，首先，提供一基板50，例如一玻璃基板，但不以此为限。与前述实施例不同之处在于，在本实施例中，基板50除了包括一栅极52与一作为栅极绝缘层的氮化硅层54外，另包括至少一半导体层56位于氮化硅层54上。半导体层56可为例如一非晶硅层、一微晶硅层、一单晶硅层、一多晶硅层、一碳化硅层、一氧化物半导体层、或其它合适材料层、或上述材料层的堆迭层。随后，对基板50进行一第一检测工艺，以判断半导体层56及/或氮化硅层54的成膜是否正常，若半导体层56及/或氮化硅层54的成膜正常，则可进行后续工艺，若半导体层56及/或氮化硅层54经检测后发现成膜失败或膜值异常，则进行后续的脱膜工艺与重工工艺。

如图7所示，当第一检测工艺检测出半导体层56及/或氮化硅层54的成膜失败或膜值异常时，对基板50进行第一脱膜工艺，以移除基板50上的半导体层56与氮化硅层54。第一脱膜工艺包括进行一感应耦合等离子体刻蚀工艺以刻蚀掉半导体层56与氮化硅层54。在本实施例中，感应耦合等离子体刻蚀工艺的通入气体包括六氟化硫气体与氧气，其中六氟化硫的流量大体上是介于300sccm至500sccm之间，氧气的流量大体上是介于150sccm至350sccm之间，感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺压力大体上是介于80mtorr至160mtorr之间，且感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺功率大体上是介于2000W至3000W之间，但不以此为限。此外，在刻蚀氮化硅层54的过程中，感应耦合等离子体刻蚀工艺对于氮化硅层54与玻璃基板的刻蚀选择比大体上是介于18至30之间，例如氮化硅层54与玻璃基板的刻蚀选择比大体上为24，藉此在刻蚀氮化硅层54的过程中，不致造成基板50表面的损伤。值得说明的是在本实施例中，感应耦合等离子体刻蚀工艺可一并刻蚀掉半导体层56与氮化硅层54，然而本发明的应用并不以此为限。换言之，半导体层56与氮化硅层54亦可分别利用不同的工艺加以移除。

如图8所示，于移除半导体层56与氮化硅层54后，接着再进行一第二脱膜工艺，以移除栅极52。第二脱膜工艺可视栅极52的材料不同而选用不同的工艺，在此不再多加赘述。接着对基板50进行清洗工艺，其中清洗工艺的种类与顺序如上述实施例所述。如图9所示，接着进行一重工工艺，以依序于基板50上形成另一栅极58、另一氮化硅层60与另一半导体层62。

由上述可知，本发明的方法是利用感应耦合等离子体刻蚀工艺去除异常的氮化硅栅极绝缘层，再利用重工工艺重新形成另一氮化硅栅极绝缘层。值得说明的是本发明的感应耦合等离子体刻蚀工艺的通入气体包括六氟化硫气体与氧气，且气体流量、工艺压力与工艺功率控制在下列范围内：

六氟化硫的流量大体上介于300sccm至500sccm之间；

氧气的流量大体上介于150sccm至350sccm之间；

感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺压力大体上介于80mtorr至160mtorr之间；以及

感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺功率大体上介于2000W至3000W之间。

在上述工艺条件下，感应耦合等离子体刻蚀工艺对于氮化硅层与玻璃之间的刻蚀选择比可控制在介于18至30之间(例如刻蚀选择比约为24)，藉此在刻蚀氮化硅层的过程中，不致造成基板表面的损伤，而使基板可再用于进行氮化硅层的重工工艺。请参考图10。图10显示了在刻蚀掉氮化硅层后未被栅极覆盖的玻璃基板与被栅极覆盖的玻璃基板的厚度差异。如图10所示，在经历感应耦合等离子体刻蚀工艺后，由玻璃基板上25个不同位置所量测出的玻璃基板的厚度与玻璃基板的初始厚度的差异大体上介于90埃(angstrom)至230埃之间，且玻璃基板的平均厚度差异约为144埃。此一实验结果显示了在本发明之感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺条件下，感应耦合等离子体刻蚀工艺对于氮化硅与玻璃具有极佳的刻蚀选择比，使得玻璃基板的厚度在氮化硅层的刻蚀过程中仅微幅地缩减，而可维持良好的均匀性。由于玻璃基板在移除了氮化硅层后仍具有良好的均匀性，因此在后续重工工艺中进行其它膜层的光刻工艺时，可确保光阻具有良好的曝光效果。

请再参考图11。图11绘示了本发明一较佳实施例的显示面板的示意图。如图11所示，本实施例的显示面板100可为一液晶显示面板、一有机发光显示面板、一电泳显示面板或其它类型的显示面板。显示面板100包括一薄膜晶体管102，且薄膜晶体管102包括一作为栅极绝缘层的氮化硅层104。在本实施例中，薄膜晶体管102的氮化硅层104是利用本发明前述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法加以制作。

综上所述，本发明的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法利用感应耦合等离子体刻蚀工艺移除由化学气相沉积工艺所形成的氮化硅层，而在本发明所教导的工艺条件下，感应耦合等离子体刻蚀工艺对于氮化硅与玻璃具有高刻蚀选择比，故可在不造成玻璃基板的损伤下刻蚀掉氮化硅层。因此，移除了氮化硅层的玻璃基板仍具有良好的厚度均匀性，而使得后续重工工艺可顺利进行，而可避免习知以报废方式处理氮化硅层出现成膜异常的玻璃基板所导致的成本上升问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (19)

1.一种薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，所述的方法包括：

提供一基板，所述的基板包括一作为栅极绝缘层的氮化硅层位于所述的基板的一表面上；以及

进行一第一脱膜工艺，以移除所述的基板上的所述的氮化硅层，所述的第一脱膜工艺包括进行一感应耦合等离子体刻蚀工艺以刻蚀所述的氮化硅层，其中所述的感应耦合等离子体刻蚀工艺的通入气体包括六氟化硫气体与氧气，六氟化硫的流量大体上介于300sccm至500sccm之间，氧气的流量大体上介于150sccm至350sccm之间，所述的感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺压力大体上介于80mtorr至160mtorr之间，且所述的感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺功率大体上介于2000W至3000W之间。

2.如权利要求1所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，其中六氟化硫气体的流量大体上为400sccm，氧气的流量大体上为200sccm，所述的感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺压力大体上为120mtorr之间，且所述的感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺功率大体上为2500W之间。

3.如权利要求1所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，所述的基板包括一玻璃基板。

4.如权利要求3所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，所述的感应耦合等离子体刻蚀工艺对于所述的氮化硅层与所述的玻璃基板的刻蚀选择比大体上介于18至30之间。

5.如权利要求4所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，所述的感应耦合等离子体刻蚀工艺对于所述的氮化硅层与所述的玻璃基板的刻蚀选择比大体上为24。

6.如权利要求1所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，所述的基板还包括一栅极位于所述的基板与所述的氮化硅层之间，且所述的重工方法还包括进行一第二脱膜工艺，以移除所述的栅极。

7.如权利要求6所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，所述的方法还包括于进行完所述的第二脱膜工艺后，依序于所述的基板上形成另一栅极与另一氮化硅层。

8.如权利要求1所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，所述的基板还包括一半导体层，位于所述的氮化硅层上，且所述的第一脱膜工艺还包括移除所述的半导体层。

9.如权利要求8所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，所述的半导体层包括一非晶硅层。

10.一种显示面板，其特征在于，包括一薄膜晶体管，所述的薄膜晶体管包括一作为栅极绝缘层的氮化硅层，所述的氮化硅层是利用权利要求7所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法加以制作。

11.一种薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，所述的方法包括：

提供一玻璃基板，所述的玻璃基板包括一作为栅极绝缘层的氮化硅层位于所述的玻璃基板的一表面上；以及

进行一第一脱膜工艺，以移除所述的玻璃基板上的所述的氮化硅层，所述的第一脱膜工艺包括进行一感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，ICP)刻蚀工艺以刻蚀所述的氮化硅层，其中所述的感应耦合等离子体刻蚀工艺对于所述的氮化硅层与所述的玻璃基板之一刻蚀选择比大体上介于18至30之间。

12.如权利要求11所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，所述的感应耦合等离子体刻蚀工艺对于所述的氮化硅层与所述的玻璃基板的刻蚀选择比大体上为24。

13.如权利要求11所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，所述的感应耦合等离子体刻蚀工艺的通入气体包括六氟化硫(SF6)气体与氧气，六氟化硫的流量大体上介于300sccm至500sccm之间，氧气的流量大体上介于150sccm至350sccm之间，所述的感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺压力大体上介于80mtorr至160mtorr之间，且所述的感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺功率大体上介于2000W至3000W之间。

14.如权利要求11所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，其中六氟化硫气体的流量大体上为400sccm，氧气的流量大体上是为200sccm，所述的感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺压力大体上是为120mtorr之间，且所述的感应耦合等离子体刻蚀工艺的工艺功率大体上是为2500W之间。

15.如权利要求11所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，所述的玻璃基板还包括一栅极位于所述的玻璃基板与所述的氮化硅层之间，且所述的重工方法还包括进行一第二脱膜工艺，以移除所述的栅极。

16.如权利要求15所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，所述的方法还包括于进行完所述的第二脱膜工艺后，依序于所述的玻璃基板上形成另一栅极与另一氮化硅层。

17.如权利要求11所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，所述的玻璃基板还包括一半导体层，位于所述的氮化硅层上，且所述的第一脱膜工艺还包括移除所述的半导体层。

18.如权利要求11所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法，其特征在于，所述的半导体层包括一非晶硅层。

19.一种显示面板，其特征在于，包括一薄膜晶体管，所述的薄膜晶体管包括一作为栅极绝缘层的氮化硅层，所述的氮化硅层是利用权利要求16所述的薄膜晶体管的栅极绝缘层的重工方法加以制作。

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