CN102270606A - 形成接触窗的方法 - Google Patents

Abstract

一种形成接触窗的方法，用于一晶体管数组基板，其具有多个第一接触垫、多个位在第一接触垫上方的第二接触垫、一覆盖第一接触垫的第一绝缘层及一覆盖第二接触垫的第二绝缘层。在此方法中，首先，在第二绝缘层上形成一具有多个凹槽与多个第一开口的光阻图案层。第一开口局部暴露第二绝缘层。接着，移除位在第一开口内的部分第一绝缘层与部分第二绝缘层，以暴露第一接触垫。接着，减少光阻图案层的厚度，以使凹槽形成局部暴露第二绝缘层的第二开口。之后，移除位在第二开口内的部分第二绝缘层，以暴露第二接触垫。本发明能降低发生过蚀刻的可能性，从而减少晶体管数组基板的制造成本。

Description

形成接触窗的方法

技术领域

本发明是有关于一种显示器的制造流程，且特别是有关于一种形成接触窗（contact hole）的方法。

背景技术

在现今市售的液晶显示器（Liquid Crystal Display, LCD）中，晶体管数组基板（transistor array substrate）是不可或缺的重要组件。在现有已制造完成的晶体管数组基板中，透过多个接触窗，多个晶体管的汲极（drain）能分别电性连接多个画素电极（pixel electrode），而多条讯号线（例如扫描线或数据线）能电性连接驱动芯片（driver）。

现有晶体管数组基板包括二层绝缘层，而这些接触窗皆为多个位在这些绝缘层内的孔洞，其中这些接触窗是贯穿这些绝缘层至少其中一者而形成。也就是说，有的接触窗是贯穿所有绝缘层而形成，而有的接触窗是只贯穿其中一层绝缘层而形成。因此，在同一块晶体管数组基板中，所有接触窗的深度不完全相同。

一般而言，这些接触窗是透过蚀刻（etching）而形成。然而，由于所有接触窗的深度不完全相同，因此在进行蚀刻的过程中，可能会因为过蚀刻（overetching）的影响而造成汲极或讯号线被破坏，以至于晶体管数组基板可能须要重工（rework）或是被迫报废（scraping），从而增加晶体管数组基板的制造成本。

发明内容

本发明提供一种形成接触窗的方法，其能降低发生上述过蚀刻的可能性。

本发明提出一种形成接触窗的方法，其用于一晶体管数组基板。此晶体管数组基板包括一基板、一第一金属图案层、一第一绝缘层、一第二金属图案层与一第二绝缘层，其中第一金属图案层位在基板上，并包括多个第一接触垫，而第一绝缘层覆盖基板与第一金属图案层。第二金属图案层位在第一绝缘层上，并包括多个第二接触垫，而第二绝缘层覆盖第二金属图案层与第一绝缘层。在上述形成接触窗的方法中，首先，在第二绝缘层上形成一光阻图案层。光阻图案层具有多个凹槽与多个第一开口，其中这些第一开口局部暴露第二绝缘层，而这些凹槽未暴露第二绝缘层。这些第一开口分别位在这些第一接触垫的正上方，而这些凹槽分别位在这些第二接触垫的正上方。接着，以光阻图案层为屏蔽，移除位在这些第一开口内的部分第二绝缘层与部分第一绝缘层，以暴露这些第一接触垫。接着，减少光阻图案层的厚度，以使这些凹槽形成多个第二开口，其中这些第二开口局部暴露第二绝缘层。接着，以厚度减少后的光阻图案层为屏蔽，移除位在这些第二开口内的部分第二绝缘层，以暴露这些第二接触垫。

在本发明一实施例中，上述形成光阻图案层的方法包括，在第二绝缘层上形成一初始光阻层。接着，以一半透光式光罩为屏蔽，曝光初始光阻层，其中半透光式光罩具有多个半透光区，而这些半透光区对准这些第二接触垫。在曝光初始光阻层之后，显影初始光阻层。

在本发明一实施例中，上述半透光式光罩更具有多个透光区，而这些透光区对准这些第一接触垫。

在本发明一实施例中，上述减少光阻图案层的厚度的步骤包括令一电浆灰化光阻图案层。

在本发明一实施例中，上述电浆移除位在这些第一开口内的部分第二绝缘层与部分第一绝缘层，以及位在这些第二开口内的部分第二绝缘层。

在本发明一实施例中，上述电浆包括氧离子与氟离子。

在本发明一实施例中，上述晶体管数组基板更包括多个半导体层。这些半导体层位在第一金属图案层与第二金属图案层之间，而这些半导体层、第一金属图案层、第一绝缘层以及第二金属图案层形成多个晶体管。

在本发明一实施例中，各个晶体管具有一汲极，而这些汲极为多个第二接触垫。

在本发明一实施例中，上述第二金属图案层更包括多条数据线，而部分这些第二接触垫连接这些数据线。

在本发明一实施例中，上述第一金属图案层更包括多条扫描线，而基板具有一显示区以及一非显示区。非显示区位在显示区旁，而这些第一接触垫连接这些扫描线，并位在非显示区内。

在本发明一实施例中，上述第二金属图案层更包括多条端子线，而这些端子线位在非显示区内。部分这些第二接触垫连接这些端子线，并位在非显示区内。

基于上述，藉由光阻图案层所具有的凹槽以及第一开口，在移除部分第二绝缘层与部分第一绝缘层的过程中，凹槽底部的光阻图案层能保护凹槽下方的第二绝缘层，以使暴露第二接触垫的接触窗，其开始形成的时间得以延后。如此，本发明能降低发生过蚀刻的可能性，从而减少晶体管数组基板的制造成本。

为让本发明之上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

  

附图说明

图1A是本发明一实施例的形成接触窗的方法所实施的晶体管数组基板的俯视示意图。

图1B是图1A中沿线I-I剖面所绘制的剖面示意图。

图2A至图2E是本发明一实施例的形成接触窗的方法的剖面流程示意图。

【主要组件符号说明】

100、102                                晶体管数组基板

110                                     第一金属图案层

112p                                    第一接触垫

118s                                    扫描线

120                                     第二金属图案层

122p、124p、126p                        第二接触垫

128d                                    资料线

128t                                    端子线

130                                     第一绝缘层

140                                     第二绝缘层

150                                     半导体层

160                                     基板

162                                     显示区

164                                     非显示区

168                                     平面

170f、170f’                            光阻图案层

170i                                    初始光阻层

182                                     画素电极

184                                     跳线

200                                     半透光式光罩

210                                     半透光区

220                                     透光区

230                                     遮光区

C1、C2                                  接触窗

D1、D2                                  深度

G1                                      闸极

H1                                      第一开口

H2                                      第二开口

L1                                      光线

P1                                      电浆

R1                                      凹槽

S1                                      源极

T1                                      晶体管

具体实施方式

    为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

图1A是本发明一实施例的形成接触窗的方法所实施的晶体管数组基板的俯视示意图，而图1B是图1A中沿线I-I剖面所绘制的剖面示意图。请参阅图1A与图1B，本实施例的形成接触窗的方法应用于一晶体管数组基板100，并且能在晶体管数组基板100上形成多个接触窗。晶体管数组基板100为一般晶体管数组基板的半成品，而在进行上述形成接触窗的方法以前，晶体管数组基板100并不包括任何接触窗、画素电极182以及跳线184。

晶体管数组基板100包括一第一金属图案层110、一第二金属图案层120、一第一绝缘层130、一第二绝缘层140、多个半导体层150与一基板160，其中第一金属图案层110、第二金属图案层120、第一绝缘层130、第二绝缘层140及半导体层150皆位在基板160的平面168上方。

第一金属图案层110位在基板160上，并接触平面168，而第一绝缘层130覆盖基板160的平面168以及第一金属图案层110。第二金属图案层120位在第一绝缘层130上，而第二绝缘层140覆盖第二金属图案层120以及第一绝缘层130。因此，第一金属图案层110位在第一绝缘层130以及基板160之间，而第二金属图案层120位在第一绝缘层130以及第二绝缘层140之间，其中第一金属图案层110位在第二金属图案层120的下方。

第一金属图案层110与第二金属图案层120二者的材料可以是钼或钼合金，而第一绝缘层130与第二绝缘层140二者的材料例如是氧化硅（SiO_x）、氮化硅（SiN_x）或高分子材料，其中氧化硅可以是二氧化硅（SiO₂）。基板160为一种透明板，其例如是玻璃板或蓝宝石基板（sapphire substrate）。基板160具有一显示区（display area）162以及一非显示区（non-display area）164，其中非显示区164位在显示区162旁，如图1A所示。

第一金属图案层110包括多个第一接触垫112p，而第二金属图案层120包括多个第二接触垫122p、124p与126p，其中这些第一接触垫112p、这些第二接触垫122p与124p皆位在非显示区164内，而这些第二接触垫126p皆位在显示区162内。此外，这些第一接触垫112p不重迭于这些第二接触垫122p、124p及126p。

第一金属图案层110更包括多条扫描线118s，而第二金属图案层120更包括多条数据线128d。这些扫描线118s彼此并列，而这些数据线128d彼此并列，其中扫描线118s与数据线128d彼此交错，以至于这些扫描线118s与这些资料线128d呈网状排列，如图1A所示。此外，这些第一接触垫112p连接这些扫描线118s，而这些第二接触垫122p连接这些数据线128d。

这些半导体层150位在第一金属图案层110与第二金属图案层120之间，并且位在第一绝缘层130上。半导体层150的材料可以是多晶硅（polycrystalline silicon）、非晶硅（amorphous silicon）或金属氧化物半导体，其中此金属氧化物半导体例如是铟镓锌氧化物半导体（In-Ga-Zn-O, IGZO）或铟锡锌氧化物半导体（In-Sn-Zn-O, ITZO）。

这些半导体层150、第一金属图案层110、第一绝缘层130以及第二金属图案层120能形成多个晶体管T1，而这些晶体管T1皆可为场效型晶体管（Field-Effect Transistor, FET）。因此，各个晶体管T1可以具有一源极（source）S1、一闸极（gate）G1、一半导体层150与一汲极，其中这些汲极皆为这些第二接触垫126p。

这些闸极G1连接这些扫描线118s，而这些源极S1连接这些数据线128d，所以这些扫描线118s能控制这些晶体管T1开启与关闭，而这些数据线128d能传递讯号（例如画素电压）至这些晶体管T1。

闸极G1、第一接触垫112p与扫描线118s皆可由单一金属层经微影（photolithography）与蚀刻而形成，而源极S1、第二接触垫122p、124p、126p以及数据线128d皆可由另一金属层经微影与蚀刻而形成。因此，闸极G1、第一接触垫112p与扫描线118s可为一体成形，而源极S1、第二接触垫122p、124p、126p与资料线128d可为一体成形。由此可知，第一金属图案层110更包括这些闸极G1，而第二金属图案层120更包括这些源极S1。

值得一提的是，从图1A与图1B来看，由于闸极G1位在源极S1与汲极（即第二接触垫126p）的下方，因此就结构而言，晶体管T1为底闸极型晶体管（bottom-gate transistor），而晶体管数组基板100本质上为底闸极型晶体管数组基板。然而，本实施例的形成接触窗的方法也可实施于顶闸极型（top-gate）晶体管数组基板。因此，本实施例的形成接触窗的方法也适用于顶闸极型晶体管数组基板，并非仅局限适用于底闸极型晶体管数组基板。

另外，第二金属图案层120可以更包括多条端子线128t，而这些端子线128t位在非显示区164内，并且连接这些第二接触垫124p，如图1A所示。这些端子线128t用于电性连接至少一个驱动芯片，以传递驱动芯片所输出的电讯号，其中此驱动芯片例如是闸极驱动芯片。

须说明的是，虽然图1A中只有第二金属图案层120包括多条端子线128t，而第一金属图案层110未包括任何端子线，但是在其它实施例中，第二金属图案层120不一定包括端子线128t，而第一金属图案层110可以包括多条用来电性连接驱动芯片的端子线，其中此驱动芯片例如是闸极驱动芯片或源极驱动芯片。因此，图1A所示的端子线128t仅供举例说明，并非限定本发明。

图2A至图2E是本发明一实施例之形成接触窗的方法的剖面流程示意图。请参阅图2A至图2C，在本实施例的形成接触窗的方法中，首先，在第二绝缘层140上形成一光阻图案层170f（如图2C所示），其中光阻图案层170f会局部暴露第二绝缘层140，并且具有多个凹槽R1与多个第一开口H1。光阻图案层170f是经由微影而形成，而进行微影的流程包括曝光（exposure）与显影（development）。

详细而言，请先参阅图2A。在形成光阻图案层170f的方法中，首先，在第二绝缘层140上形成一初始光阻层170i，其中初始光阻层170i全面性地覆盖第二绝缘层140。初始光阻层170i可以是用涂布方式来形成，其中此涂布方式例如是旋转涂布（spin coating）。此外，初始光阻层170i可以是一种正向光阻（positive photoresist）。不过，在其它实施例中，初始光阻层170i也可以是一种负向光阻（negative photoresist）。

请参阅图2B，接着，以一半透光式光罩（halftone mask）200为屏蔽，曝光初始光阻层170i。半透光式光罩200具有多个半透光区210、多个透光区220（图2B仅绘示一个）与多个遮光区230。当曝光初始光阻层170i时，光线L1会穿透半透光区210与透光区220，但基本上不会穿透遮光区230。当光线L1穿透半透光式光罩200时，光线L1会几乎完全穿透透光区220，但是半透光区210会遮挡部分光线L1而仅允许部分光线L1穿透。

这些透光区220会对准（aligned）这些第一接触垫112p，而这些半透光区210对准这些第二接触垫122p、124p与126p。因此，在进行曝光的过程中，这些透光区220基本上会分别位在这些第一接触垫112p的正上方，而这些半透光区210基本上会分别位在这些第二接触垫122p、124p以及126p的正上方。

此外，这些半透光区210的形状可以对应这些第二接触垫122p、124p以及126p的形状，而这些透光区220的形状可以对应这些第一接触垫112p的形状。详细而言，这些半透光区210的形状与这些第二接触垫122p、124p及126p的形状一致，而这些透光区220的形状与这些第一接触垫112p的形状一致。

以图1A为例，第一接触垫112p的形状与第二接触垫122p、124p的形状皆为圆形，而第二接触垫126p的形状为矩形，因此透光区220的形状可为圆形，对准第二接触垫122p、124p的半透光区210的形状可为圆形，而对准第二接触垫126p的半透光区210的形状可为矩形。

请参阅图2B与图2C，在曝光初始光阻层170i之后，显影初始光阻层170i，以形成光阻图案层170f。由于初始光阻层170i可为正向光阻，因此在进行显影的过程中，被光线L1所曝光的部分初始光阻层170i会被移除，从而形成这些凹槽R1与这些第一开口H1。

由于半透光区210仅允许部分光线L1穿透，而光线L1几乎完全穿透透光区220，因此从半透光区210而来的光线L1的强度会低于从透光区220而来的光线L1的强度。如此，形成这些深度（即深度D1、D2）彼此不相同的第一开口H1与凹槽R1，其中第一开口H1的深度D1大于凹槽R1的深度D2。此外，这些第一开口H1局部暴露第二绝缘层140，而这些凹槽R1未暴露第二绝缘层140，如图2C所示。

由此可知，凹槽R1是透过半透光区210所形成，而第一开口H1是透过透光区220所形成，因此这些第一开口H1分别位在这些第一接触垫112p的正上方，而这些凹槽R1分别位在这些第二接触垫122p、124p及126p的正上方。换句话说，这些第一开口H1基本上会分别对准这些第一接触垫112p，而这些凹槽R1基本上会分别对准这些第二接触垫122p、124p及126p。

须说明的是，虽然图2A至图2C所示的初始光阻层170i与光阻图案层170f皆为正向光阻，但在其它实施例中，初始光阻层170i与光阻图案层170f也皆可为负向光阻，所以在进行显影的过程中，未被光线L1所曝光的部分初始光阻层170i可被移除，而被光线L1所曝光的部分初始光阻层170i则可被保留。因此，图2A至图2C所示的形成光阻图案层170f的方法仅供举例说明，并非限定本发明。

请参阅图2C与图2D，接着，以光阻图案层170f为屏蔽，移除位在这些第一开口H1内的部分第二绝缘层140与部分第一绝缘层130，以暴露这些第一接触垫112p。如此，多个暴露第一接触垫112p的接触窗C1得以形成。

在图2D所示的实施例中，移除部分第二绝缘层140与部分第一绝缘层130的方法可以是干式蚀刻，因此第二绝缘层140与第一绝缘层130可以利用电浆P1来移除。形成电浆P1的方法可以是利用电子对气体撞击。如此，气体的分子得以被解离，并且产生自由基，从而形成电浆P1。

电浆P1可包括氟离子，而氟离子可由六氟化硫或四氟甲烷所产生。因此，上述被电子撞击的气体可包括六氟化硫与四氟甲烷二者至少其中一者，而氟离子可以是利用电子来解离六氟化硫的分子或四氟甲烷的分子而产生。

当移除位在第一开口H1内的部分第二绝缘层140与部分第一绝缘层130时，光阻图案层170f的厚度会减少，从而形成厚度比光阻图案层170f薄的光阻图案层170f’（如图2D所示）。光阻图案层170f’不仅具有第一开口H1，且还具有多个第二开口H2，其中第二开口H2是移除位在凹槽R1底部的光阻图案层170f而形成，因此这些第二开口H2是由这些凹槽R1所形成，且局部暴露第二绝缘层140。

减少光阻图案层170f的厚度的方法可以是令电浆P1灰化（ashing）光阻图案层170f。详细而言，当利用电浆P1来移除部分第二绝缘层140与部分第一绝缘层130时，电浆P1不仅能移除第一绝缘层130与第二绝缘层140，且还能移除部分光阻图案层170f，从而减少光阻图案层170f的厚度，以形成光阻图案层170f’。在本实施例中，光阻图案层170f容易被氧离子灰化，因此电浆P1可更包括氧离子，以利于灰化光阻图案层170f，其中氧离子可以是利用电子来解离氧气的分子而产生。

在形成这些第二开口H2之后，以厚度减少后的光阻图案层170f’为屏蔽，移除位在这些第二开口H2内的部分第二绝缘层140，以暴露这些第二接触垫122p、124p与126p。如此，多个暴露第二接触垫122p、124p与126p的接触窗C2得以形成。移除部分第二绝缘层140的方法也可以是干式蚀刻。例如，令电浆P1移除位在第二开口H2内的部分第二绝缘层140。

由于第一开口H1局部暴露第二绝缘层140，而凹槽R1未暴露第二绝缘层140，因此当电浆P1移除部分第二绝缘层140与部分第一绝缘层130时，凹槽R1底部的光阻图案层170f可以暂时阻挡电浆P1移除凹槽R1下方的第二绝缘层140，以使接触窗C2开始形成的时间能晚于接触窗C1开始形成的时间，从而形成深度（即深度D1、D2）不相同的接触窗C1与C2。如此，可降低电浆P1过蚀刻第二接触垫122p、124p与126p的可能性。

此外，由于电浆P1能移除位在第一开口H1内的部分第二绝缘层140与部分第一绝缘层130、位在第二开口H2内的部分第二绝缘层140以及部分光阻图案层170f，因此在本实施例中，形成接触窗C1、C2以及灰化光阻图案层170f的流程可以是在同一个反应腔（chamber）内进行。如此，可以简化制造流程。

须说明的是，在图2D所示的实施例中，部分第二绝缘层140与部分第一绝缘层130是利用电浆P1来移除，从而形成接触窗C1与C2，但在其它实施例中，第二绝缘层140与第一绝缘层130也可利用蚀刻药液来部分移除，即移除部分第二绝缘层140与部分第一绝缘层130的方法可为湿式蚀刻，从而形成接触窗C1与C2。因此，图2D所示的电浆P1仅供举例说明，不限定移除部分第二绝缘层140与部分第一绝缘层130的方法。

请参阅图1A与图2E，在形成这些接触窗C1与C2之后，移除光阻图案层170f’，以暴露第二绝缘层140。之后，可以在第二绝缘层140上形成多个画素电极182以及多条跳线184，其中画素电极182与跳线184二者的材料例如是铟锡氧化物（Indium Tin Oxide, ITO）或铟锌氧化物（Indium Zinc Oxide, IZO）。至此，一种包括多个接触窗C1与C2、多个画素电极182以及多条跳线184的晶体管数组基板102基本上已制造完成。

综上所述，由于光阻图案层具有多个未暴露第二绝缘层的凹槽以及多个局部暴露第二绝缘层的第一开口，因此在移除部分第二绝缘层与部分第一绝缘层的过程中，凹槽底部的光阻图案层能保护凹槽下方的第二绝缘层，以延后暴露第二接触垫的接触窗开始形成的时间。因此，当暴露第一接触垫的接触窗开始形成时，暴露第二接触垫的接触窗仍未开始形成。如此，降低发生过蚀刻的可能性，从而减少晶体管数组基板的制造成本。

虽然本发明以前述实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，所作更动与润饰的等效替换，仍为本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.在该第二绝缘层上形成一光阻图案层，其中该光阻图案层具有多个凹槽与多个第一开口，该些第一开口局部暴露该第二绝缘层，而该些凹槽未暴露该第二绝缘层，该些第一开口分别位在该些第一接触垫的正上方，而该些凹槽分别位在该些第二接触垫的正上方；

以该光阻图案层为屏蔽，移除位在该些第一开口内的部分该第二绝缘层与部分该第一绝缘层，以暴露该些第一接触垫；

减少该光阻图案层的厚度，以使该些凹槽形成多个第二开口，其中该些第二开口局部暴露该第二绝缘层；以及

以厚度减少后的该光阻图案层为屏蔽，移除位在该些第二开口内的部分该第二绝缘层，以暴露该些第二接触垫。

2.根据权利要求1所述的形成接触窗的方法，其特征在于，其中形成该光阻图案层的方法包括：

在该第二绝缘层上形成一初始光阻层；

以一半透光式光罩为屏蔽，曝光该初始光阻层，其中该半透光式光罩具有多个半透光区，该些半透光区对准该些第二接触垫；以及

在曝光该初始光阻层之后，显影该初始光阻层。

3.根据权利要求2所述的形成接触窗的方法，其特征在于，其中该半透光式光罩更具有多个透光区，该些透光区对准该些第一接触垫。

4.根据权利要求1所述的形成接触窗的方法，其特征在于，其中减少该光阻图案层的厚度的步骤包括令一电浆灰化该光阻图案层。

5.根据权利要求4所述的形成接触窗的方法，其特征在于，其中该电浆移除位在该些第一开口内的部分该第二绝缘层与部分该第一绝缘层，以及位在该些第二开口内的部分该第二绝缘层。

6.根据权利要求5所述的形成接触窗的方法，其特征在于，其中该电浆包括氧离子与氟离子。

7.根据权利要求1所述的形成接触窗的方法，其特征在于，其中该晶体管数组基板更包括多个半导体层，该些半导体层位在该第一金属图案层与该第二金属图案层之间，而该些半导体层、该第一金属图案层、该第一绝缘层以及该第二金属图案层形成多个晶体管。

8.根据权利要求7所述的形成接触窗的方法，其特征在于，其中各该晶体管具有一汲极，而该些汲极为多个该第二接触垫。

9.根据权利要求8所述的形成接触窗的方法，其特征在于，其中该第二金属图案层更包括多条数据线，而部分该些第二接触垫连接该些数据线。

10.根据权利要求1所述的形成接触窗的方法，其特征在于，其中该第一金属图案层更包括多条扫描线，而该基板具有一显示区以及一非显示区，该非显示区位在该显示区旁，该些第一接触垫连接该些扫描线，并位在该非显示区内。

11.根据权利要求10所述的形成接触窗的方法，其特征在于，其中该第二金属图案层更包括多条端子线，该些端子线位在该非显示区内，部分该些第二接触垫连接该些端子线，并位在该非显示区内。

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