CN103681487A - 薄膜晶体管基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种薄膜晶体管基板及其制造方法，包括复数个薄膜晶体管，包括：一基板以及复数个薄膜晶体管，各该薄膜晶体管包括：一栅极，设置于该基板上；一栅极保护层，设置于该基板上，并覆盖该栅极；一金属氧化物主动层，设置于该栅极保护层上；一金属氧化物保护层，设置于该金属氧化物主动层上；一蚀刻终止层，设置于该金属氧化物保护层上，其中一第一贯孔及一第二贯孔贯穿该蚀刻终止层及该金属氧化物保护层；一源极及一漏极，分别设置于该第一贯孔及该第二贯孔内，并电性连接该金属氧化物主动层。
Description
技术领域
本发明是有关于一种薄膜晶体管基板及其制造方法，特别是有关于一种能避免金属氧化物主动层在成膜完后不会受到环境中的水气以及制程中的药液所污染的薄膜晶体管基板及其制造方法。
背景技术
随着显示科技的日益进步，人们藉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。特别是，在显示器中被大量使用到的薄膜晶体管基板，其结构设计或是材料的选择更是会直接影响到产品的性能。
一般来说，薄膜晶体管基板中的薄膜晶体管至少具有栅极、源极、漏极以及信道层等构件，其中可透过控制栅极的电压来改变信道层的导电性，以使源极与漏极之间形成导通(开)或绝缘(关)的状态。信道层材质大多为非晶硅(AmorpHous siliCon, A-Si)，但近几年来因氧化铟镓锌(Indium gAllium zinC oxidE, IGZO)与非晶硅相比能够缩小晶体管尺寸，提高液晶面板画素的开口率，较易实现分辨率高出一倍，电子迁移率快十倍，因此有逐渐取代该非晶硅的趋势。
然而，氧化铟镓锌(IGZO)在成膜、微影、蚀刻等制程完成后，会进入剥膜制程，将附着在氧化铟镓锌上的光阻剥除，此时氧化铟镓锌(IGZO)的表面由于没有光阻保护，容易受到环境中的水气、剥膜制程中的药液所污染，对于氧化铟镓锌(IGZO)的电性影响很大。
因此，便有需要提供一种能避免环境中的水气以及制程中的药液污染氧化铟镓锌的薄膜晶体管基板及其制造方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不会受到环境中的水气以及制程中的药液所污染的薄膜晶体管基板及其制造方法。
为达成上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管基板的制造方法，包括下列步骤：提供一基板；形成一栅极于该基板上；形成一栅极保护层于该基板上，并覆盖该栅极；形成一金属氧化物层于该栅极保护层上；形成一绝缘材料层于该金属氧化物层上；移除部份的该金属氧化物层及部份的该绝缘材料层，而分别形成一金属氧化物主动层及一金属氧化物保护层；形成一第一贯孔及一第二贯孔，该第一贯孔及该第二贯孔裸露出该金属氧化物主动层的上表面，并贯穿该金属氧化物保护层；以及分别设置一源极及一漏极于该第一贯孔及该第二贯孔内，用以电性连接该金属氧化物主动层。
为达成上述目的，本发明再提供一种薄膜晶体管基板的制造方法，包括下列步骤：提供一基板；形成一栅极于该基板上；形成一栅极保护层于该基板上，并覆盖该栅极；形成一金属氧化物层于该栅极保护层上；形成一光阻图案于该金属氧化物层上，并位在该栅极的正上方；以该光阻图案为罩幕，移除部份的该金属氧化物层，而形成一金属氧化物主动层；移除该第一光阻图案；形成一蚀刻终止层于该栅极保护层上，并覆盖该金属氧化物主动层；形成一第一贯孔及一第二贯孔，该第一贯孔及该第二贯孔裸露出该金属氧化物主动层的上表面，并贯穿该蚀刻终止层；以及分别设置一源极及一漏极于该第一贯孔及该第二贯孔内，用以电性连接该金属氧化物主动层。
为达成上述目的，本发明又提供一种薄膜晶体管基板，包括：一基板；以及复数个薄膜晶体管，各该薄膜晶体管包括：一栅极，设置于该基板上；一栅极保护层，设置于该基板上，并覆盖该栅极；一金属氧化物主动层，设置于该栅极保护层上；一金属氧化物保护层，设置于该金属氧化物主动层上；一蚀刻终止层，设置于该金属氧化物保护层上，其中一第一贯孔及一第二贯孔贯穿该蚀刻终止层及该金属氧化物保护层；一源极及一漏极，分别设置于该第一贯孔及该第二贯孔内，并电性连接该金属氧化物主动层。
本发明中所述的薄膜晶体管基板及其制造方法。金属氧化物层成膜完后，随即形成一层绝缘材料层作为保护层，之后在微影制程完后先以干蚀刻制程将光阻图案覆盖区域以外的绝缘材料层移除，以及利用湿蚀刻制程将光阻图案覆盖区域以外的金属氧化物层移除。该绝缘材料层可确保金属氧化物在成膜完后不会受到环境中的水气以及制程中的药液所污染。也可利用干式剥膜的方式，移除该金属氧化物主动层上的光阻图案，以避免剥膜制程中的药液影响金属氧化物主动层。
为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，作详细说明如下。
附图说明
图1A-图1H为本发明的第一实施例的薄膜晶体管基板的制造流程的剖面图；
图2为第一实施例的薄膜晶体管基板的制造方法的流程图；
图3A-图3E为本发明的第二实施例的薄膜晶体管基板的制造流程的剖面图；
图4为第二实施例的薄膜晶体管基板的制造方法的流程图；
图5A-图5F为本发明的第三实施例的薄膜晶体管基板的制造流程的剖面图；
图6为第三实施例的薄膜晶体管基板的制造方法的流程图。
【主要组件符号说明】
100 薄膜晶体管基板
100A 薄膜晶体管
110、310 基板
120、320 栅极
130、230、330 栅极保护层
140、340 金属氧化物层
141、241、341 金属氧化物主动层
150 绝缘材料层
151、251 金属氧化物保护层
160、360 第一光阻图案
170、170A、 170b、370 蚀刻终止层
171、271、371 第一贯孔
172、272、372 第二贯孔
181、281、381 源极
182、282、382 漏极
290 第二光阻图案
S100-S114 步骤
S200-S216 步骤
S300-S316 步骤。
具体实施方式
图1A-图1H为本发明的第一实施例的薄膜晶体管基板的制造流程的剖面图。图2为第一实施例的薄膜晶体管基板的制造方法的流程图。
步骤S100：提供基板。请参阅图1A，在本步骤中，该基板110可为玻璃基板、石英基板或是其他基板。该基板110是用以制造薄膜晶体管的基材。
步骤S102：形成栅极于基板上。请参阅图1A，在本步骤中，在该基板110上形成一栅极120。该栅极120的材料例如是铝、铬、钽或其他金属材料，其形成方法包括薄膜沈积制程、微影制程以及蚀刻制程。其中，薄膜沈积制程可以是溅镀(sputtEring)、电镀(ElECtroplAting)、旋镀(spin CoAting)、印制(printing)、无电电镀(ElECtrolEss plAting)或其他合适的方法。
步骤S104：形成栅极保护层于基板上，并覆盖栅极。请参阅图1A，在本步骤中，在基板110上形成栅极保护层130，并覆盖该栅极120。该栅极保护层130的材质例如是二氧化硅、氮化硅或是氮氧化硅等介电材料，其形成方法例如是化学气相沈积法。
步骤S106：形成金属氧化物层于栅极保护层上。请参阅图1A，在本步骤中，先形成一金属氧化物层140于该栅极保护层130上。该金属氧化物层140的材料包括II-VI族化合物，例如是氧化铟锌(IZO)或氧化铟镓锌(IGZO)。在本实施方式中，该金属氧化物层是以氧化铟镓锌(IGZO)为例说明如后。该金属氧化物层140的形成方法可为非真空制程，也就是在非真空室(non-vACuum CHAmbEr)内所进行的制程。在另一实施例中，金属氧化物层140的形成方法也可以是真空制程，也就是在真空室(vACuum CHAmbEr)内进行的制程，例如是物理气相沈积制程或化学气相沈积制程。
步骤S108：形成绝缘材料层于金属氧化物层上。请参阅图1b，在本步骤中，形成该金属氧化物层140后，形成一绝缘材料层150于该金属氧化物层140上。该绝缘材料层150的材质例如是二氧化硅、或是氧化铝等绝缘材料。举第一例，当形成金属氧化物层后，藉由例如是电浆化学气相沈积法(PECVD)，将二氧化硅的绝缘材料层150的形成于该金属氧化物层140上，该二氧化硅的绝缘材料层150的厚度大于500埃(Angstrom)。举第二例，当形成金属氧化物层后，可在真空的环境下以机械手臂移至另一个装有铝靶的镀膜室将氧化铝的绝缘材料层150的形成于该金属氧化物层140上，该氧化铝的绝缘材料层150的厚度亦大于500埃(Angstrom)。举第三例，可在同一个镀膜室以多重阴极(Multi-CAtHodE)的方式直接由金属氧化物靶(可为IGZO靶)切换成铝靶，然后将氧化铝的绝缘材料层150的形成于该金属氧化物层140上。
步骤S110：移除部份的金属氧化物层及部份的绝缘材料层，而分别形成金属氧化物主动层及金属氧化物保护层。请参阅图1C，在本步骤中，先在该绝缘材料层150上形成厚度均匀的感光材料层。形成感光材料层的方法例如是旋转涂布法，并且搭配后烘烤步骤。之后对感光材料层进行曝光制程与显影制程，以形成该第一光阻图案160。该第一光阻图案160于该绝缘材料层150上，并位在该栅极120的正上方。请参阅图1d，以该第一光阻图案160罩幕，利用干蚀刻制程移除部份的该绝缘材料层150，而形成该金属氧化物保护层151。请参阅图1E，同样以该第一光阻图案160罩幕，利用湿蚀刻制程移除部份的该金属氧化物层140，而形成该金属氧化物主动层141。请参阅图1F，当形成该金属氧化物主动层141及该金属氧化物保护层151之后，利用湿式剥膜的方式移除该第一光阻图案160。该金属氧化物保护层151可防止后续第一光阻图案160的湿式剥膜制程中的药液污染该金属氧化物主动层141。当该金属氧化物保护层151的厚度大于500埃(Angstrom)时，该金属氧化物保护层151可有效地防止湿式剥膜制程中的药液污染该金属氧化物主动层141。
步骤S112：形成蚀刻终止层于栅极保护层上，并覆盖金属氧化物保护层。请参阅图1g，在本步骤中，该金属氧化物保护层151与该蚀刻终止层170为相同材质，因此可利用如步骤S110中所述的金属氧化物保护层151的形成方法，将蚀刻终止层170及该金属氧化物保护层151图案化，并形成一第一贯孔171及一第二贯孔172。该第一贯孔171及该第二贯孔172裸露出该金属氧化物主动层141的上表面，并贯穿该蚀刻终止层170及该金属氧化物保护层151。
步骤S114：分别设置源极及漏极于第一贯孔及第二贯孔内，用以电性连接金属氧化物主动层。请参阅图1H，在本步骤中，源极181与漏极182的材料例如是铝、铬、钽或其他金属材料，其形成方法包括薄膜沈积制程、微影制程以及蚀刻制程等制程。其中，蚀刻制程例如是使用电浆的干式蚀刻制程或是使用蚀刻液的湿式蚀刻制程。该源极181与该漏极182除了形成在金属氧化物主动层141上也同时形成在该蚀刻终止层170的上表面。
请再参参阅图1H，该薄膜晶体管基板100包括一基板110以及复数个薄膜晶体管100A，各该薄膜晶体管可由上述中的步骤S100-步骤S114所完成。该栅极120设置于该基板110上。该栅极保护层130设置于该基板110上，并覆盖该栅极120。该金属氧化物主动层141设置于该栅极保护层130上。该金属氧化物保护层151设置于该金属氧化物主动层141上。该第一贯孔171及该第二贯孔172位于该金属氧化物主动层141的上表面，并贯穿该蚀刻终止层170及该金属氧化物保护层151。该源极181及该漏极182分别设置于该第一贯孔171及该第二贯孔172内，并电性连接该金属氧化物主动层141。该金属氧化物保护层151及该蚀刻终止层170为相同材质，且该栅极120正上方的该金属氧化物保护层151及该蚀刻终止层170A所相加的厚度大于位在该栅极120两侧的该蚀刻终止层170b的厚度。
图3A-图3E为本发明的第二实施例的薄膜晶体管基板的制造流程的剖面图。图4为第二实施例的薄膜晶体管基板的制造方法的流程图。
步骤S200：提供基板。与步骤S100相同，而不再赘述。
步骤S202：形成栅极于基板上。与步骤S102相同，而不再赘述。
步骤S204：形成栅极保护层于基板上，并覆盖栅极。与步骤S104相同，而不再赘述。
步骤S206：形成金属氧化物层于栅极保护层上。与步骤S106相同，而不再赘述。
步骤S208：形成绝缘材料层于金属氧化物层上。与步骤S108相同，而不再赘述。
步骤S210：利用蚀刻制程移除部份的金属氧化物层及部份的绝缘材料层，而分别形成金属氧化物主动层及金属氧化物保护层。其步骤与S110相同，而不再赘述，如图3A所示，该金属氧化物保护层251可防止后续第一光阻图案的湿式剥膜制程中的药液污染金属氧化物主动层241。再者，在第二实施例中，将该金属氧化物保护层251加厚，以取代第一实施例的蚀刻终止层。
步骤S212：形成第二光阻图案于栅极保护层上及部份的金属氧化物保护层上。请参阅图3b，在本步骤中，先在该栅极保护层230上及该金属氧化物保护层251上形成厚度均匀的感光材料层。形成感光材料层的方法例如是旋转涂布法并且搭配后烘烤步骤。之后对感光材料层进行曝光制程与显影制程，以形成该第二光阻图案290。
步骤S214：以第二光阻图案为罩幕，移除部份的金属氧化物保护层，而在金属氧化物主动层的上表面形成第一贯孔及第二贯孔。请参阅图3C，在本步骤中，可利用干蚀刻制程移除部份的该金属氧化物保护层251，并将金属氧化物保护层251图案化，以形成一第一贯孔271及一第二贯孔272。该第一贯孔271及该第二贯孔272裸露出该金属氧化物主动层241的上表面，并贯穿该金属氧化物保护层251。请参阅图3d，当形成该第一贯孔271及一第二贯孔272后，利用湿式剥膜的方式移除该第二光阻图案。
步骤S216：分别设置源极及漏极于第一贯孔及第二贯孔内，用以电性连接金属氧化物主动层。请参阅图3E，在本步骤中，源极281与漏极282的材料例如是铝、铬、钽或其他金属材料，其形成方法包括薄膜沈积制程、微影制程以及蚀刻制程等制程。其中，蚀刻制程例如是使用电浆的干式蚀刻制程或是使用蚀刻液的湿式蚀刻制程。
图5A-图5F为本发明的第三实施例的薄膜晶体管基板的制造流程的剖面图。图6为第三实施例的薄膜晶体管基板的制造方法的流程图。
步骤S300：提供基板。与步骤S100相同，而不再赘述。
步骤S302：形成栅极于基板上。与步骤S102相同，而不再赘述。
步骤S304：形成栅极保护层于基板上，并覆盖栅极。与步骤S104相同，而不再赘述。
步骤S306：形成金属氧化物层于栅极保护层上。与步骤S106相同，而不再赘述。图5A为经由步骤S300-步骤S306所形成部份的薄膜晶体管基板的剖面图，其图中显示该栅极320设置于该基板310上。该栅极保护层330设置于该基板310上，并覆盖该栅极320。该金属氧化物层340设置于该栅极保护层330上。
步骤S308：形成光阻图案于金属氧化物层上，并位在栅极的正上方。请参阅图5b，在本步骤中，该光阻图案360的形成方式如步骤S212，而不再赘述。
步骤S310：以光阻图案为罩幕，移除部份的金属氧化物层，而形成金属氧化物主动层。请参阅图5C，在本步骤中，以光阻图案360为罩幕，利用湿蚀刻制程移除部份的该金属氧化物层340，而形成该金属氧化物主动层341。
步骤S312：移除第一光阻图案。请参阅图5d，在本步骤中，利用干式剥膜(例如：氧气电浆去除(O2 AsHing))制程，移除该金属氧化物主动层341上的该第一光阻图案360(如图5C所示)。
步骤S314：形成蚀刻终止层于栅极保护层上，并覆盖金属氧化物主动层。请参阅图5E，在本步骤中，利用如步骤S110中所述的金属氧化物保护层的形成方法，将蚀刻终止层370图案化，并形成一第一贯孔371及一第二贯孔372。该第一贯孔371及该第二贯孔372裸露出该金属氧化物主动层341的上表面，并贯穿该蚀刻终止层370。
步骤S316：分别设置源极及漏极于第一贯孔及第二贯孔内，用以电性连接该金属氧化物主动层。请参阅图5F，在本步骤中，该源极381及该漏极382的形成方式如步骤S216相同，而不再赘述。
综上可知，在本发明的第一实施例中，金属氧化物层成膜完后，随即形成一层绝缘材料层作为保护层，之后在微影制程完后先以干蚀刻制程将光阻图案覆盖区域以外的绝缘材料层移除，以及利用湿蚀刻制程将光阻图案覆盖区域以外的金属氧化物层移除。该绝缘材料层可确保金属氧化物在成膜完后不会受到环境中的水气以及制程中的药液所污染。在本发明的第二实施例中，将该金属氧化物保护层加厚，以取代第一实施例的蚀刻终止层。在本发明的第三实施例中，也可利用干式剥膜的方式，移除该金属氧化物主动层上的光阻图案，以避免剥膜制程中的药液影响金属氧化物主动层。
综上所述，乃仅记载本发明为呈现解决问题所采用的技术手段的实施方式或实施例而已，并非用来限定本发明专利实施的范围。即凡与本发明专利申请范围文义相符，或依本发明专利范围所做的均等变化与修饰，皆为本发明专利范围所涵盖。
Claims (11)
1.一种薄膜晶体管基板的制造方法，包括下列步骤：
提供一基板；
形成一栅极于该基板上；
形成一栅极保护层于该基板上，并覆盖该栅极；
形成一金属氧化物层于该栅极保护层上；
形成一绝缘材料层于该金属氧化物层上；
移除部份的该金属氧化物层及部份的该绝缘材料层，而分别形成一金属氧化物主动层及一金属氧化物保护层；
形成一第一贯孔及一第二贯孔，该第一贯孔及该第二贯孔裸露出该金属氧化物主动层的上表面，并贯穿该金属氧化物保护层；以及
分别设置一源极及一漏极于该第一贯孔及该第二贯孔内，用以电性连接该金属氧化物主动层。
2.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，形成该金属氧化物主动层及该金属氧化物保护层的步骤还包括：
形成一第一光阻图案于该绝缘材料层上，并位在该栅极的正上方；以及
以该第一光阻图案为罩幕，移除部份的该绝缘材料层及部份的该金属氧化物层，而分别形成该金属氧化物保护层及该金属氧化物主动层。
3.如权利要求2所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，移除部份的该绝缘材料层的步骤为利用干蚀刻制程，以及移除部份的该金属氧化物层的步骤为利用湿蚀刻制程。
4.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，形成该金属氧化物主动层及该金属氧化物保护层的步骤还包括下列步骤：形成一蚀刻终止层于该栅极保护层上，并覆盖该金属氧化物保护层，其中该第一贯孔及该第二贯孔亦贯穿该蚀刻终止层及该金属氧化物保护层。
5.如权利要求4所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，该金属氧化物保护层及该蚀刻终止层为相同材质，且该栅极正上方的该金属氧化物保护层及该蚀刻终止层所相加的厚度大于位在该栅极两侧的该蚀刻终止层的厚度。
6.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，形成该第一贯孔及该第二贯孔的步骤还包括下列步骤：
形成一第二光阻图案于该栅极保护层上及部份的该金属氧化物保护层上；
以该第二光阻图案为罩幕，移除部份的该金属氧化物保护层，而在该金属氧化物主动层上形成该第一贯孔及该第二贯孔；以及
移除该第二光阻图案。
7.一种薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，包括下列步骤：
提供一基板；
形成一栅极于该基板上；
形成一栅极保护层于该基板上，并覆盖该栅极；
形成一金属氧化物层于该栅极保护层上；
形成一光阻图案于该金属氧化物层上，并位在该栅极的正上方；
以该光阻图案为罩幕，移除部份的该金属氧化物层，而形成一金属氧化物主动层；
移除该第一光阻图案；
形成一蚀刻终止层于该栅极保护层上，并覆盖该金属氧化物主动层；
形成一第一贯孔及一第二贯孔，该第一贯孔及该第二贯孔裸露出该金属氧化物主动层的上表面，并贯穿该蚀刻终止层；以及
分别设置一源极及一漏极于该第一贯孔及该第二贯孔内，用以电性连接该金属氧化物主动层。
8.如权利要求7所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，移除该第一光阻图案的步骤为利用干式剥膜制程。
9.一种薄膜晶体管基板，其特征在于，包括：
一基板；以及
复数个薄膜晶体管，各该薄膜晶体管包括：
一栅极，设置于该基板上；
一栅极保护层，设置于该基板上，并覆盖该栅极；
一金属氧化物主动层，设置于该栅极保护层上；
一金属氧化物保护层，设置于该金属氧化物主动层上；
一蚀刻终止层，设置于该金属氧化物保护层上，其中一第一贯孔及一第二贯孔贯穿该蚀刻终止层及该金属氧化物保护层；
一源极及一漏极，分别设置于该第一贯孔及该第二贯孔内，并电性连接该金属氧化物主动层。
10.如权利要求9所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，该金属氧化物保护层及该蚀刻终止层为相同材质，且该栅极正上方的该金属氧化物保护层及该蚀刻终止层所相加的厚度大于位在该栅极两侧的该蚀刻终止层的厚度。
11.如权利要求9所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，该金属氧化物主动层的材料为氧化铟镓锌，且该金属氧化物保护层的厚度大于500埃。
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