CN102683266A

CN102683266A - 显示装置接触孔形成方法

Info

Publication number: CN102683266A
Application number: CN2011100639331A
Authority: CN
Inventors: 张建强; 张容; 李延辉; 康亮
Original assignee: Shanghai AVIC Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: Shanghai AVIC Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2031-03-16
Also published as: CN102683266B

Abstract

本发明实施例公开了一种显示装置接触孔形成方法，包括：提供基板，基板上依次形成有第一金属层、绝缘层、第二金属层、钝化层和图案化光刻胶层；执行第一蚀刻步骤去除第一金属层上方对应的全部厚度的钝化层以及部分厚度的绝缘层，同时去除第二金属层上方对应的部分厚度的半色调光刻胶；执行灰化步骤，完全去除第二金属层上方对应的半色调光刻胶；执行第二蚀刻步骤，去除第一金属层上方深孔内保留的绝缘层，曝露出第一金属层表面，同时去除第二金属层上方浅孔内对应的钝化层，曝露出第二金属层表面。该方案可以去除光刻胶残膜均一性不好控制的缺陷，优化了蚀刻工艺，控制蚀刻速度的工艺简单，可以最大程度的避免金属配线的过度蚀刻。

Description

显示装置接触孔形成方法

技术领域：

本发明涉及显示装置制造技术领域，尤其涉及一种显示装置接触孔形成方法。

背景技术：

在TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)制造工艺过程中，TFT各组成结构及其面积被最佳化，其中，金属配线分为D(data，数据)配线和G(gate栅)配线两种，金属配线之间以及金属配线与透明电极层之间沉积有绝缘层和钝化层。为了最小化对经由配线元件所传送的信号的干扰，绝缘层通常由低介电材料形成，接触孔形成于钝化层及绝缘层中，且传输相同信号的金属配线通常经由数个接触孔而相互连接，其中连接D配线和透明电极层的接触孔定义为浅孔接触孔，连接G配线和透明电极层的接触孔定义为深孔接触孔。

目前业界通常采用两次蚀刻工艺形成上述浅孔接触孔和深孔接触孔，第一步蚀刻中，同时蚀刻深孔处钝化层以及绝缘层的一部分、浅孔处的光刻胶以及钝化层一部分；第二步蚀刻中，蚀刻去除深孔处保留的绝缘层和浅孔处保留的钝化层。由于深孔处保留的绝缘层和浅孔处保留的钝化层的膜质不一样，其蚀刻速度不一样，因此对第一次蚀刻后深孔处保留的绝缘层和浅孔处保留的钝化层的均一性有较高的要求，如果均一性不好，为保证深孔和浅孔处完全蚀刻，需要比较大的过刻；另外，在第一步蚀刻中，在保证钝化层和绝缘层与光刻胶的蚀刻选择比的同时，要求较大蚀刻速度，工艺较难控制。

如图1A所示，形成接触孔的两次蚀刻工艺中，涂覆光刻胶显影以后，在浅孔上方形成半色调(half tone)光刻胶18A。第一次蚀刻过程为，在第一金属层12A上方，依次蚀刻钝化层16以及部分的绝缘层14，以形成深孔20A其中未被移除、且残留于深孔20A底层内的绝缘层14的厚度约为50埃至500埃；同时，在第二金属层12B上方，蚀刻移除半色调光刻胶18A和部分钝化层16，其中未被移除、且残留于浅孔20B底层内的钝化层厚度约为50埃至500埃，如图1B所示。第二次蚀刻过程为，采用较第一次蚀刻氧气含量更少的蚀刻气体进行蚀刻，分别移除深孔20A内剩余的绝缘层和浅孔20B内剩余的钝化层，深孔20A和浅孔20B内都形成上下两个不同的倾斜角α1和α2，其中深孔20A和浅孔20B内的α1相等，并且α1＞α2，如图1C所示。

以上两步蚀刻中，由于浅孔上方图案化光刻胶厚度和均一性较差，造成后续的第一次和第二次蚀刻中间的时间节点和第二步蚀刻结束的时间节点都较难控制，蚀刻速度也由于蚀刻气体的选择比而更难调节，因此，蚀刻后容易出现较大的金属配线过刻量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种显示装置接触孔形成方法，以在保留并改进两步蚀刻工艺的良好接触孔蚀刻形貌的前提下，优化蚀刻工艺，使蚀刻工艺更好控制，减小蚀刻时对金属配线的过刻量。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种显示装置接触孔形成方法，包括：

提供基板，基板上形成有第一金属层，第一金属层和基板上覆盖有绝缘层，绝缘层上形成有第二金属层，且第二金属层和第一金属层在垂直于基板的方向上不重合，第二金属层和绝缘层上覆盖有钝化层，钝化层上覆盖有图案化光刻胶层，其中图案化光刻胶层包括设置在第二金属层上方对应位置的半色调光刻胶区域；

以所述图案化光刻胶层为掩模，执行第一蚀刻步骤，去除第一金属层上方对应的全部厚度的钝化层以及部分厚度的绝缘层，形成深孔，同时去除第二金属层上方对应的部分厚度的半色调光刻胶，形成浅孔；

执行灰化步骤，完全去除第二金属层上方对应的半色调光刻胶；

以所述图案化光刻胶层为掩模，执行第二蚀刻步骤，去除第一金属层上方深孔内保留的绝缘层，曝露出第一金属层表面，同时去除第二金属层上方浅孔内对应的钝化层，曝露出第二金属层表面。

优选的，第一蚀刻步骤使用的蚀刻气体为含氟气体、含氟气体和氧气的混合气体、含氟气体和氦气的混合气体、或者含氟气体和氧气以及氦气三种气体的混合气体。

优选的，第二蚀刻步骤和第一蚀刻步骤中使用相同或不同的蚀刻气体。

优选的，灰化步骤采用含氟气体和氧气的混合气体、或者仅采用氧气为灰化气体。

优选的，所述含氟气体包括：SF₆、CF₄或CHF₃。

优选的，所述显示装置接触孔形成方法，还包括：

在第二蚀刻步骤执行完毕后，采用剥离的方式移除钝化层上方的图案化光刻胶层。

优选的，所述显示装置接触孔形成方法，还包括：

移除图案化光刻胶层之后，在钝化层上方形成覆盖钝化层的电极层，所述电极层覆盖于深孔以及浅孔内。

优选的，在第二蚀刻步骤执行完毕后，深孔内形成有上下两个倾角，分别为上倾角和下倾角，浅孔内形成有一个倾角。

优选的，当第二蚀刻步骤中使用的蚀刻气体选择比大于第一蚀刻步骤中使用的蚀刻气体选择比时，所述上倾角度大于、等于或者小于所述下倾角度。

优选的，当第二蚀刻步骤中使用的蚀刻气体选择比小于第一蚀刻步骤中使用的蚀刻气体选择比时，所述上倾角度小于所述下倾角度。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的显示装置接触孔形成方法中，在现有的两步刻蚀制程之间，增加了一步灰化过程，可以去除光刻胶残膜均一性不好控制的缺陷，优化了蚀刻工艺，两步蚀刻过程可以用同一种蚀刻气体，这样控制蚀刻速度的工艺简单，同时可以最大程度的避免金属配线的过度蚀刻。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A、1B和1C为现有技术中的接触孔形成过程示意图；

图2为本申请实施例一提供的显示装置接触孔形成方法流程示意图；

图3A、3B、3C、3D和3E为本申请实施例一提供的接触孔形成过程中的结构示意图；

图3F、3G和3H为本申请实施例一提供最终得到的接触孔结构示意图。

上述图中，10为基板、12A为第一金属层、12B为第二金属层、14为绝缘层、16为钝化层、18为图案化光刻胶层、18A为半色调光刻胶区域、20A为深刻、20B为浅孔。

具体实施方式

为了在显示装置接触孔形成过程中，优化蚀刻工艺，使蚀刻工艺更好控制，减小蚀刻时对金属配线的过刻量，本发明实施例提供了一种显示装置接触孔形成方法，该方法包括以下步骤：

应用本实施例提供的显示装置接触孔形成方法，在现有的两步刻蚀制程之间，增加了一步灰化过程，可以去除光刻胶残膜均一性不好控制的缺陷，优化了蚀刻工艺，两步蚀刻过程可以用同一种蚀刻气体，这样控制蚀刻速度的工艺简单，同时可以最大程度的避免金属配线的过度蚀刻。

以上是本申请的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例一：

本实施例提供了一种显示装置接触孔形成方法，以优化蚀刻工艺，使蚀刻工艺更好控制，减小蚀刻时对金属配线的过刻量，如图2所示的方法流程示意图，该方法包括以下步骤：

步骤S201，提供基板10，基板上形成有第一金属层12A，第一金属层12A和基板10上覆盖有绝缘层14，绝缘层14上形成有第二金属层12B，且第二金属层12B和第一金属层12A在垂直于基板10的方向上不重合，可参见图3A所示的形成第二金属层12B后的装置结构示意图，第二金属层12B和绝缘层14上覆盖有钝化层16，可参见图3B所示的结构示意图，钝化层16上覆盖有图案化光刻胶层18，其中图案化光刻胶层18包括设置在第二金属层12B上方对应位置的半色调光刻胶区域18A，可参见图3C所示的结构示意图。

其中，第一金属层12A及第二金属层12B可以为单层金属，其材料可以是铜(Cu)、钼(Mo)、铝(Al)或铜合金(Cu alloy)等；第一金属层12A及第二金属层12B还可以为双层金属，其下层金属为铜、钼(Mo)、铝(Al)或铜合金，上层金属则可以是钼(Mo)、钛(Ti)、坦(Ta)、镍(Ni)、铜(Cu)或上述金属的金属氮化物、金属氧化物、或合金等。

步骤S202，以所述图案化光刻胶层18为掩模，执行第一蚀刻步骤，去除第一金属层12A上方对应的全部厚度的钝化层16以及部分厚度的绝缘层14，形成深孔20A，同时去除第二金属层12B上方对应的部分厚度的半色调光刻胶18A，形成浅孔。

参见图3D所示，为第一步蚀刻后的结构示意图。本步骤中，采用蚀刻比尽量大的含氟气体和氧气的混合气体、或者纯含氟气体、或者含氟气体和氦气的混合气体、或者含氟气体、氦气和氧气三种气体的混合气体作为蚀刻气体(蚀刻等离子体)，其中，所述含氟气体包括：SF₆、CF₄或CHF₃，本实施例优选的使用SF₆和氧气的混合气体。本步骤中，其中未被移除、且保留于深孔20A底层内的绝缘层14的厚度由第二步蚀刻步骤中蚀刻气体的选择比和钝化层16的厚度以及钝化层16的蚀刻速度决定；同时，第一次蚀刻后，在第二金属层12B上方，保留尽量薄的半色调光刻胶，使半色调光刻胶能完全覆盖第二金属层12B上方，参照图3D所示的结构示意图。本步骤中，理想的蚀刻结果为半色调光刻胶区域18A的全部半色调光刻胶被完全刻蚀去除，此时无需执行灰化步骤，可以直接执行第二蚀刻步骤，然而受到现有工艺水平的限制，本刻蚀步骤中，为了保证不对半色调光刻胶区域18A下方的钝化层16造成刻蚀，需要保留部分厚度的半色调光刻胶。

步骤S203，执行灰化步骤，完全去除第二金属层12B上方对应的半色调光刻胶；本步骤中可以使用比例较低的含氟气体和氧气的混合气体、或者纯氧气进行灰化，以消除第一次蚀刻后残留的半色调光刻胶，避免半色调光刻胶膜厚不均造成的第二次蚀刻对金属配线的过刻。灰化步骤结束后，第二金属层12B上方对应的半色调光刻胶被完全蚀刻掉，可参照图3E所示的结构示意图。此外，本步骤中，在灰化浅孔内的半色调光刻胶的同时，深孔侧边的光刻胶也会被灰化掉一部分。

步骤S204，以所述图案化光刻胶层18为掩模，执行第二蚀刻步骤，去除第一金属层12A上方深孔内保留的绝缘层14，曝露出第一金属层12A表面，得到最终的深孔20A的结构；同时去除第二金属层12B上方浅孔内对应的钝化层16，曝露出第二金属层12A表面，得到最终的浅孔20B的结构。

第二蚀刻步骤和第一蚀刻步骤中可以使用相同或不同的蚀刻气体，具体的其所使用的SF₆∶O₂气体比例可以与第一步蚀刻气体相同或者不同。如果第二蚀刻步骤使用的SF6∶O2气体比例较第一蚀刻步骤中偏大，由于绝缘层14和钝化层16的蚀刻选择比不同，所以移除残留在第一金属层12A上方的绝缘层14，以及蚀刻位于第二金属层12B上方的钝化层16，同时也会蚀刻深孔20A内的侧边，使得深孔20A内形成上下两个倾斜角α1和α2及浅孔20B内形成α3，且灰化步骤中会对深孔20A上方光刻胶产生一定的侧刻，则可能α1＞α2，参照图3F所示；可能α1＜α2，参照图3G所示，还可能α1＝α2，参照图3H所示。同理，如果第二蚀刻步骤使用的SF6∶O2气体比例较第一蚀刻步骤中偏小，则α1＜α2，参照图3G所示。此外，由于浅孔20B对应的钝化层16是在第二蚀刻步骤中一次蚀刻去除的，因此无论第二蚀刻步骤中蚀刻气体选择比如何变化，浅孔20B内只会形成一个倾斜角α3。

本实施例提供的显示装置接触孔形成方法中，在钝化层和绝缘层两步蚀刻中间，增加一步灰化过程，去除了光刻胶残膜均一性不好控制的缺陷，同时浅孔位置对应的钝化层只在第二步蚀刻过程中蚀刻，由于深孔上部钝化层与浅孔钝化层经历不同的蚀刻过程，所以，形成的蚀刻角度不同。两步蚀刻钝化层的工艺过程中，只要保证钝化层和光刻胶的蚀刻气体选择比尽量大即可，两步蚀刻过程可以用同一种蚀刻气体，这样控制蚀刻速度的工艺也更简单，同时也能够减小蚀刻时对金属配线的过刻量。

此外，本实施例提供的显示装置接触孔形成方法中，在步骤S204中所述的第二蚀刻步骤完成以后，还可以包括：

步骤S205(图2中未示出)，利用剥离(stripping)的方式，移除位于钝化层16上方的图案化光刻胶18。

同时，在步骤S205之后，还可以包括：

步骤S206(图2中未示出)，在钝化层上方形成覆盖钝化层16的电极层，所述电极层覆盖于深刻以及浅孔内。其中，所述电极层的材料可以为透明氧化物层，例如氧化铟锡(ITO)等。

应用本实施例提供的显示装置接触孔形成方法中的优点在于：两步蚀刻过程可以用同一种蚀刻气体，这样控制蚀刻速度的工艺简单，同时可以最大程度的避免第一金属层12A及第二金属层12B的过度蚀刻。

另外，可以改善透明电极层与暴露于深孔20A的第一金属层12A，及暴露于浅孔20B的第二金属层12B的接触电阻(contact resistance)，其电阻值可以降低1-2个数量级。

本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种显示装置接触孔形成方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的显示装置接触孔形成方法，其特征在于：

第一蚀刻步骤使用的蚀刻气体为含氟气体、含氟气体和氧气的混合气体含氟气体和氦气的混合气体、或者含氟气体和氧气以及氦气三种气体的混合气体。

3.根据权利要求2所述的显示装置接触孔形成方法，其特征在于：

第二蚀刻步骤和第一蚀刻步骤中使用相同或不同的蚀刻气体。

4.根据权利要求1所述的显示装置接触孔形成方法，其特征在于：

灰化步骤采用含氟气体和氧气的混合气体、或者仅采用氧气为灰化气体。

5.根据权利要求2至4任一项所述的显示装置接触孔形成方法，其特征在于：

所述含氟气体包括：SF₆、CF₄或CHF₃。

6.根据权利要求1所述的显示装置接触孔形成方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的显示装置接触孔形成方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求1所述的显示装置接触孔形成方法，其特征在于：

在第二蚀刻步骤执行完毕后，深孔内形成有上下两个倾角，分别为上倾角和下倾角，浅孔内形成有一个倾角。

9.根据权利要求8所述的显示装置接触孔形成方法，其特征在于：

当第二蚀刻步骤中使用的蚀刻气体选择比大于第一蚀刻步骤中使用的蚀刻气体选择比时，所述上倾角度大于、等于或者小于所述下倾角度。

10.根据权利要求8所述的显示装置接触孔形成方法，其特征在于：

当第二蚀刻步骤中使用的蚀刻气体选择比小于第一蚀刻步骤中使用的蚀刻气体选择比时，所述上倾角度小于所述下倾角度。