CN103178004A

CN103178004A - 薄膜晶体管基板及其制作方法、显示器

Info

Publication number: CN103178004A
Application number: CN2011104345746A
Authority: CN
Inventors: 李冠锋
Original assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Chi Mei Optoelectronics Corp
Current assignee: Innocom Technology Shenzhen Co Ltd; Innolux Shenzhen Co Ltd; Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: CN103178004B

Abstract

本发明提供一种薄膜晶体管基板及其制作方法、显示器，该方法包括：于基板上依序形成一栅极、一覆盖栅极的栅绝缘层、一主动材料层、与一感光材料层；利用一半调式掩膜进行一微影工艺，以形成一感光保护层，感光保护层位于栅极上方且具有一第一凹槽与一第二凹槽；以感光保护层为掩膜刻蚀主动材料层，以形成一主动层；移除第一凹槽与第二凹槽底部的感光保护层，以分别暴露出主动层的一第一部分与一第二部分；形成一连接第一部分的第一电极；以及形成一连接第二部分的第二电极。

Description

薄膜晶体管基板及其制作方法、显示器

技术领域

本发明有关于一种薄膜晶体管基板，且特别是有关于一种底栅极薄膜晶体管基板。

背景技术

随着显示科技的日益进步，人们借着显示器的辅助可使生活更加便利，为求显示器轻、薄的特性，促使平面显示器(flat panel display，FPD)成为目前的主流。在诸多平面显示器中，液晶显示器(liquid crystal display，LCD)具有高空间利用效率、低消耗功率、无辐射以及低电磁干扰等优越特性，因此，液晶显示器深受消费者欢迎。

液晶显示器主要是由薄膜晶体管基板、彩色滤光基板与位于两基板之间的液晶层所构成。薄膜晶体管基板具有多个底栅极薄膜晶体管。

于现有技术中，底栅极薄膜晶体管的工艺会遭遇到一些问题，例如在形成源极与源极时，容易损伤位于其下的主动层，以致于背通道受损。

发明内容

本发明提供一种薄膜晶体管基板的制作方法包括：提供一基板；于基板上形成一栅极；于基板上形成一覆盖栅极的栅绝缘层；于栅绝缘层上形成一主动材料层；于主动材料层上形成一感光材料层；利用一半调式掩膜(mask)对感光材料层进行一微影工艺，以图案化感光材料层而形成一感光保护层，感光保护层位于栅极上方且具有未贯穿感光保护层的一第一凹槽与一第二凹槽；以感光保护层为掩膜刻蚀主动材料层，以形成一主动层；移除第一凹槽与第二凹槽底部的感光保护层，以分别暴露出主动层的一第一部分与一第二部分；形成一连接第一部分的第一电极；以及形成一连接第二部分的第二电极，其中第一电极为一源极与一源极其中之一，第二电极为源极与源极其中之另一。

本发明另提供一种薄膜晶体管基板包括：一基板；一栅极，位于基板上；一栅绝缘层，位于基板上且覆盖栅极；一主动层，配置于栅绝缘层上，且位于栅极上方；一感光保护层，位于主动层上，且暴露出主动层的一第一部分与一第二部分；一第一电极，连接第一部分；以及一第二电极，连接第二部分。

本发明亦提供一种显示器，包括一如上所述的薄膜晶体管基板；一基板，与该薄膜晶体管基板相对设置；以及一显示介质，设置于该薄膜晶体管基板与该基板之间。

本发明可利用半调式掩膜进行微影工艺以形成具有凹槽的感光保护层。本发明的感光保护层既可作为刻蚀主动材料层时的刻蚀掩膜，又可作为源极/源极工艺的刻蚀停止层，以保护其下的主动层。此外，本发明可选择以等离子体灰化工艺移除感光保护层的凹槽底部以暴露出部分的主动层，由于等离子体灰化工艺可使主动层的暴露出的部分的氧含量降低，故可提高该部分的导电度，进而降低源极/源极与该部分连接时的接触阻抗。

附图说明

图1A至图1F绘示本发明一实施例的薄膜晶体管的制作流程图；

图2A至图2D绘示图1B至图1E的上视图；

图3A至图3F绘示本发明另一实施例的薄膜晶体管的制作流程图；

图4A至图4D绘示图3B至图3E的上视图；

图5绘示本发明一实施例的显示器的剖面图。

附图标号：

110、520～基板；

120～栅极；

130～栅绝缘层；

140～主动层；

140a～主动材料层；

142～侧壁；

144～第一部分；

146～第二部分；

148～第三部分；

150～感光保护层；

150a～感光材料层；

152、153、154、155～外缘；

156～侧壁；

160～第一电极；

170～第二电极；

180～图案化绝缘层；

182～开口；

190～导电层；

500～显示器；

510～薄膜晶体管基板；

530～显示介质；

A1～不透光区；

A2、A4、A5～半透光区；

A3～全透光区；

M～半调式掩膜；

R1～第一凹槽；

R2～第二凹槽。

具体实施方式

以下将详细说明本发明实施例的制作与使用方式。然应注意的是，本发明提供许多可供应用的发明概念，其可以多种特定型式实施。文中所举例讨论的特定实施例仅为制造与使用本发明的特定方式，非用以限制本发明的范围。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关联性。再者，当述及一第一材料层位于一第二材料层上或之上时，包括第一材料层与第二材料层直接接触或间隔有一或更多其他材料层的情形。在图式中，实施例的形状或是厚度可扩大，以简化或是方便标示。再者，图中未绘示或描述的元件，为所属技术领域中具有通常知识者所知的形式。

图1A至图1F绘示本发明一实施例的薄膜晶体管基板的制作流程图。首先，请参照图lA，提供一基板110，例如一玻璃基板。接着，于基板110上形成一栅极120以及一覆盖栅极120的栅绝缘层130。在一实施例中，栅极120的材质可包括铝(Al)与钼(Mo)、或是其他适合的导电材料。栅绝缘层130的材质例如为二氧化硅或是其他具有高介电常数的介电材料。

然后，于栅绝缘层130上形成一主动材料层140a。主动材料层140a的材质例如为铟镓锌氧化物(IGZO，indium-gallium-zinc-oxide)、或是其他适于作为主动层的半导体材料。之后，于主动材料层140a上形成一感光材料层150a。感光材料层150a的材质例如为一感光性的有机无机混成材料，且其中材料包括硅氧烷(siloxane)及压克力树脂。如此一来，感光材料层150a不但具有光阻特性，还具有硅的耐化性。

然后，请参照图lA与图1B，利用一半调式掩膜M对感光材料层150a进行一微影工艺，以图案化感光材料层150a而形成一感光保护层150。半调式掩膜M具有不透光区A1、半透光区A2(透光率可为1％～99％)、全透光区A3。经过微影工艺所形成的感光保护层150位于栅极120正上方且具有未贯穿感光保护层150的一第一凹槽R1与一第二凹槽R2，其中第一凹槽R1与第二凹槽R2对应于半透光区A2。

图2A至图2D绘示图1B至图1E的上视图，图1B至图1E是绘示沿图2A至图2D中的I-I线段的剖面图。请同时参照图1B与图2A，在一实施例中，第一凹槽R1与第二凹槽R2分别邻近感光保护层150的相对二外缘152、154。

之后，请参照图1C与图2B，以感光保护层150为掩膜刻蚀主动材料层140a，以形成一主动层140。刻蚀主动材料层140a的方法例如为湿式刻蚀(wetetching)。在一实施例中，主动层140的侧壁142内缩于感光保护层150的侧壁156，亦即，前述刻蚀工艺产生了一底切结构(undercut structure)。

然后，请参照图1D与图2C，可选择性地进行一等离子体灰化工艺，以移除第一凹槽R1与第二凹槽R2底部的感光保护层150，从而分别暴露出主动层140的一第一部分144与一第二部分146。此时，主动层140的侧壁142凸出于感光保护层150的侧壁156。

值得注意的是，当主动层140的材质为氧化物半导体时，主动层140内的氧含量会与主动层140的导电度成反比，而由于等离子体灰化工艺会减少第一部分144与第二部分146的氧含量，故可提高第一部分144与第二部分146的导电度。因此，第一部分144与第二部分146的导电度可高于主动层140的一位于感光保护层150下的第三部分148的导电度。

此外，由于本实施例的感光保护层150具有未贯穿感光保护层150的第一凹槽R1与第二凹槽R2，因此，可藉由移除第一凹槽R1与第二凹槽R2底部的感光保护层150来暴露出部分的主动层140。在移除第一凹槽R1与第二凹槽R2底部的感光保护层150之后，主动层140的侧壁142可凸出于感光保护层150的侧壁156，因此，消除了以感光保护层150为掩膜刻蚀主动材料层140a时所产生的底切结构，故可避免底切结构造成后续形成的源极/源极与主动层140接触不良的问题。

接着，请参照图1E与图2D，于栅绝缘层130上全面形成一导电层(未绘示)，并例如以微影与刻蚀的方式图案化该导电层，以形成暴露出部分感光保护层150的第一电极160与第二电极170，其中第一电极160连接第一部分144，第二电极170连接第二部分146。第一电极160与第二电极170可作为源极与源极。在一实施例中，第一电极160由感光保护层150上经第一部分144延伸至栅绝缘层130上，第二电极170由感光保护层150上经第二部分146延伸至栅绝缘层130上。

值得注意的是，在本实施例中，由于主动层140的第一部分144与第二部分146具有较高的导电度，因此，可有效减少电极(亦即，第一电极160与第二电极170)与主动层140之间的接触阻抗。

此外，在刻蚀形成第一电极160与第二电极170的步骤中，本实施例的感光保护层150可作为刻蚀停止层，以保护其下的主动层140免于受到刻蚀工艺的损害，此外，由于毋须去除感光保护层150，故可避免其下的主动层140受到光阻洗液的损害。

之后，请参照图1F，可于基板110上全面性地形成一绝缘层(未绘示)，之后图案化该绝缘层，以形成一图案化绝缘层180，图案化绝缘层180具有一暴露出第二电极170的开口182。然后，可于图案化绝缘层180上形成一导电层190，导电层190延伸入开口182中以连接第二电极170。

图3A至图3F绘示本发明另一实施例的薄膜晶体管基板的制作流程图。值得注意的是，本实施例中相似于图1A至图1F的元件将使用同样的标号，且不再赘述。

首先，请参照图3A，提供一基板110。接着，于基板110上形成一栅极120以及一覆盖栅极120的栅绝缘层130。然后，于栅绝缘层130上形成一主动材料层140a。之后，于主动材料层140a上形成一感光材料层150a。

然后，请参照图3A与图3B，利用一半调式掩膜M对感光材料层150a进行一微影工艺，以图案化感光材料层150a而形成一感光保护层150。半调式掩膜M具有不透光区A1、半透光区A4、A5(透光率可为1％～99％)、全透光区A3。经过微影工艺所形成的感光保护层150位于栅极120正上方且具有未贯穿感光保护层150的一第一凹槽R1与一第二凹槽R2，其中第一凹槽R1与第二凹槽R2分别对应半透光区A4、A5。

图4A至图4D绘示图3B至图3E的上视图，图3B至图3E是绘示沿图4A至图4D中的I-I线段的剖面图。请同时参照图3B与图4A，在一实施例中，第一凹槽R1邻近感光保护层150的外缘152、153、155并大致上呈U形，第二凹槽R2自感光保护层150的外缘154向感光保护层150的内侧延伸，且第一凹槽R1围绕第二凹槽R2。

之后，请参照图3C与图4B，以感光保护层150为掩膜刻蚀主动材料层140a，以形成一主动层140。刻蚀主动材料层140a的方法例如为湿式刻蚀。在一实施例中，主动层140的侧壁142内缩于感光保护层150的侧壁156，亦即，前述刻蚀工艺产生了一底切结构。

然后，请参照图3D与图4C，可选择性地进行一等离子体灰化工艺，以移除第一凹槽R1与第二凹槽R2底部的感光保护层150，从而分别暴露出主动层140的一第一部分144与一第二部分146。此时，主动层140的侧壁142凸出于感光保护层150的侧壁156。

接着，请参照图3E与图4D，于栅绝缘层130上全面形成一导电层(未绘示)，并图案化该导电层，以形成暴露出部分感光保护层150的第一电极160与第二电极170，其中第一电极160连接第一部分144，第二电极170连接第二部分146。第一电极160与第二电极170可作为源极与源极。在一实施例中，第一电极160由感光保护层150上经第一部分144延伸至栅绝缘层130上，第二电极170由感光保护层150上经第二部分146延伸至栅绝缘层130上。

之后，请参照图3F，可于基板110上全面性地形成一绝缘层(未绘示)，之后图案化该绝缘层，以形成一图案化绝缘层180，图案化绝缘层180具有一暴露出第二电极170的开口182。然后，可于图案化绝缘层180上形成一导电层190，导电层190延伸入开口182中以连接第二电极170。

图5绘示本发明一实施例的显示器的剖面图。请参照图5，本实施例的显示器500包括一薄膜晶体管基板510、一基板520以及一夹于薄膜晶体管基板510与基板520之间的显示介质530。薄膜晶体管基板510可为前述图1F与图3F所示的薄膜晶体管基板，显示介质530可为液晶层或有机发光层。基板520例如为彩色滤光基板或是透明基板。

综上所述，本发明是采用感光材料来形成感光保护层，因此，可利用半调式掩膜进行微影工艺以形成具有凹槽的感光保护层。本发明的感光保护层既可作为刻蚀主动材料层时的刻蚀掩膜，又可作为源极/源极工艺的刻蚀停止层，以保护其下的主动层。此外，本发明可选择以等离子体灰化工艺移除感光保护层的凹槽底部以暴露出部分的主动层，由于等离子体灰化工艺可使主动层的暴露出的部分的氧含量降低，故可提高该部分的导电度，进而降低源极/源极与该部分连接时的接触阻抗。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域中技术人与，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种薄膜晶体管基板的制作方法，其特征在于，所述薄膜晶体管基板的制作方法包括：

提供一基板；

于所述基板上形成一栅极；

于所述基板上形成一覆盖所述栅极的栅绝缘层；

于所述栅绝缘层上形成一主动材料层；

于所述主动材料层上形成一感光材料层；

利用一半调式掩膜对所述感光材料层进行一微影工艺，以图案化所述感光材料层而形成一感光保护层，所述感光保护层位于所述栅极上方且具有未贯穿所述感光保护层的一第一凹槽与一第二凹槽；

以所述感光保护层为掩膜刻蚀所述主动材料层，以形成一主动层；

移除所述第一凹槽与所述第二凹槽底部的所述感光保护层，以分别暴露出所述主动层的一第一部分与一第二部分；

形成一连接所述第一部分的第一电极；以及

形成一连接所述第二部分的第二电极，其中所述第一电极为一源极与一源极其中之一，所述第二电极为所述源极与所述源极其中之另一。

2.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制作方法，其特征在于，移除所述第一凹槽与所述第二凹槽底部的所述感光保护层的步骤包括：

对所述感光保护层进行一等离子体灰化工艺。

3.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制作方法，其特征在于，所述第一凹槽与所述第二凹槽分别邻近所述感光保护层的相对二外缘。

4.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制作方法，其特征在于，所述第一电极是由所述感光保护层上经所述第一部分延伸至所述栅绝缘层上，所述第二电极是由所述感光保护层上经所述第二部分延伸至所述栅绝缘层上。

5.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制作方法，其特征在于，形成所述第一电极与所述第二电极的步骤包括：

于所述栅绝缘层上全面形成一导电层；以及

图案化所述导电层，暴露出部分所述感光保护层以形成所述第一电极与所述第二电极。

6.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制作方法，其特征在于，所述感光保护层的材质包括一感光性的有机无机混成材料。

7.如权利要求6所述的薄膜晶体管基板的制作方法，其特征在于，所述感光性的有机无机混成材料中包括硅氧烷。

8.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制作方法，其特征在于，所述第一凹槽邻近所述感光保护层的外缘并大致上呈U形，所述第二凹槽白所述感光保护层的外缘向所述感光保护层的内侧延伸，且所述第一凹槽围绕所述第二凹槽。

9.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制作方法，其特征在于，在移除所述第一凹槽与所述第二凹槽底部的所述感光保护层之前，所述主动层的侧壁内缩于所述感光保护层的侧壁。

10.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制作方法，其特征在于，在移除所述第一凹槽与所述第二凹槽底部的所述感光保护层之后，所述主动层的侧壁凸出于所述感光保护层的侧壁。

11.一种薄膜晶体管基板，其特征在于，所述的薄膜晶体管基板包括：

一基板；

一栅极，位于所述基板上；

一栅绝缘层，位于所述基板上且覆盖所述栅极；

一主动层，配置于所述栅绝缘层上，且位于所述栅极上方；

一感光保护层，位于所述主动层上，且暴露出所述主动层的一第一部分与一第二部分；

一第一电极，连接所述第一部分；以及

一第二电极，连接所述第二部分。

12.如权利要求11所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，所述感光保护层的材质为一感光性的有机无机混成材料。

13.如权利要求12所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，所述感光性的有机无机混成材料中包括硅氧烷。

14.如权利要求11所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，所述感光保护层位于所述主动层的一第三部分上，且所述第一部分与所述第二部分的导电度高于所述第三部分的导电度。

15.如权利要求11所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，所述第一电极由所述感光保护层上经所述第一部分延伸至所述栅绝缘层上，所述第二电极由所述感光保护层上经所述第二部分延伸至所述栅绝缘层上。

16.如权利要求11所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，所述第一部分与所述第二部分分别邻近所述主动层的相对二外缘。

17.如权利要求11所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，所述第一部分邻近所述主动层的外缘并大致上呈U形，所述第二部分白所述主动层的外缘向所述主动层的内侧延伸，且所述第一部分围绕所述第二部分。

18.一种显示器，其特征在于，所述的显示器包括：

一如权利要求11所述的薄膜晶体管基板；

一基板，与所述薄膜晶体管基板相对设置；以及

一显示介质，形成于所述薄膜晶体管基板与所述基板之间。

19.如权利要求18所述的显示器，其特征在于，所述显示介质为一液晶层。

20.如权利要求18所述的显示器，其特征在于，所述显示介质为一有机发光层。