CN1254715C - 改善接触孔图案化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改善接触孔图案化的方法，该方法中采用的液晶显示面板包含有一衬底，一导电层设于该衬底表面，以及一介电层设于该导电层表面。本发明首先于该介电层表面形成一光致抗蚀剂层，且该光致抗蚀剂层内包含有一孔洞通达至该介电层表面，接着进行一蚀刻工艺，沿着该孔洞去除部分的该介电层，以形成一通达至该导电层表面的接触孔，随后再进行一表面处理，于该接触孔底部的该导电层表面形成一保护层，以避免去除该光致抗蚀剂层时对下方的该导电层造成伤害。

Description

改善接触孔图案化的方法

技术领域

本发明提供一种改善接触孔图案化(contact hole patterning)的方法，尤指一种包含有一表面处理工艺的接触孔制作方法。

背景技术

液晶显示器具有外型轻薄、耗电量少以及无辐射污染等特性，已被广泛地应用在笔记型电脑(notebook)、个人数位助理(PDA)等便携式信息产品上，甚至已有逐渐取代传统台式电脑的显象管(cathode ray tube，CRT)监视器的趋势。在各式的液晶显示器中，薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)型液晶显示器由于可用阵列方式主动驱动液晶显示面板上的各像素电极，因此格外受到各界的重视。

在现今的薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)工艺中，晶体管与其上的金属导线层间设有内层介电(inter-layer dielectric，ILD)层，用来隔离并保护液晶显示器面板上的电路元件，且ILD层内设有接触孔(contact hole)，使该金属导线层能填入该接触孔而电连接至下方的晶体管。因此，数据信号可藉由该金属导线层经由该接触孔内的金属导线层传送到晶体管的源/漏极，以进一步控制液晶显示器面板中各像素电极的运作。

请参考图1至图3，图1至图3为根据现有技术在一液晶显示面板(liquidcrystal display，LCD)10中制作一接触孔的方法示意图。如图1所示，液晶显示面板10上包含有一衬底12，一导电层14设于衬底12表面，以及一介电层16设于导电层14表面。液晶显示面板10中另设有其他电路元件，例如在导电层14上方设有多个驱动晶体管的栅极结构(未显示)。其中导电层14是用来作为一驱动晶体管的源/漏极，介电层16用来隔绝驱动晶体管与其他显示器元件，并使衬底12具有一约略平坦表面。在现有制作接触孔的方法中，首先进行一光刻工艺，以于介电层16上方形成一光致抗蚀剂层18，且光致抗蚀剂层18内包含有一通达至介电层16表面的孔洞(opening)20，用来定义接触孔的位置与图案。

如图2所示，接着进行一蚀刻工艺，例如干蚀刻或湿蚀刻工艺，并利用光致抗蚀剂层18作为掩模层，以沿着孔洞20去除部分的介电层16，形成一通达至导电层14表面的接触孔22。随后如图3所示，将光致抗蚀剂层18完全去除后，于接触孔22内填入一导电材料，例如已掺杂的多晶硅层或金属层，形成一金属导线层或一接触插塞，以完成该驱动晶体管或显示器元件的电路连接。

由于液晶显示面板10内的每一个驱动晶体管均是对应至一像素电极，因此每一个驱动晶体管的电性能对于整个液晶显示面板10是否能提供具有均匀亮度的影像均有极密切的关系。为了改善整个液晶显示面板10的影像品质，现有方法于去除光致抗蚀剂层18时，多是利用含氨的碱性溶液来作为光致抗蚀剂剥除溶液(PR stripper)，以均匀去除液晶显示面板10上的光致抗蚀剂层18，避免光致抗蚀剂层18的残余物于液晶显示面板10上造成污染。然而在剥除光致抗蚀剂的过程中，暴露于接触孔22底部的导电层14却极容易与上述碱性溶液反应，使得导电层14表面产生被侵蚀的状态而生成一些缺陷(defect)，进而降低数据传输时的稳定性，影响产品可靠性。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种于一液晶显示面板上制作一接触孔的方法，该方法包含有一表面处理工艺，以于接触孔底部的导电层表面形成一保护层，避免产生上述问题。

在本发明的优选实施例中，该液晶显示面板包含有一衬底，一导电层设于该衬底表面，以及一介电层设于该导电层表面。本发明方法是先于该介电层表面形成一光致抗蚀剂层，且该光致抗蚀剂层内包含有一孔洞通达至该介电层表面，接着进行一蚀刻工艺，沿着该孔洞去除部分的该介电层，以形成一通达至该导电层表面的接触孔，然后再进行一表面处理，以于该接触孔底部的该导电层表面形成一保护层，去除该光致抗蚀剂层。在一实施例中，接着去除保护层并于该介电层上方形成一导线，使该导线经由该接触孔电连接至该导电层。此方法还可用于半导体芯片。

由于本发明在进行光致抗蚀剂剥除前，是先利用一表面处理工艺于接触孔底部的导电层表面形成一保护层，因此能避免暴露于接触孔底部的导电层表面于光致抗蚀剂剥除工艺中受到光致抗蚀剂剥除溶液的侵蚀，故能有效提升产品的可靠度。

附图说明

图1至图3为现有技术制作一接触孔的方法示意图；以及

图4至图7为本发明制作一接触孔的方法示意图。

附图中的附图标记说明如下：

10  液晶显示面板                    12  衬底

14  导电层                          16  介电层

18  光致抗蚀剂层                    20  孔洞

22  接触孔                          110 液晶显示面板

112 衬底                            114 导电层

116 栅极氧化层                      118 晶体管

120 金属栅极                        122 内层介电层

124 光致抗蚀剂层                    126 孔洞

128 接触孔                          130 保护层

132 导线                            134 接触插塞

具体实施方式

请参考图4至图7，图4至图7为依据本发明在一液晶显示面板110中制作一接触孔128的方法示意图。如图4所示，液晶显示面板110包含有一衬底112，多个晶体管118设于衬底112表面，以及一内层介电层(inter layerdielectric，ILD)122覆盖于晶体管118表面。其中每一个晶体管118均是用来作为液晶显示面板110的驱动晶体管，且每一个晶体管118均包含一金属栅极120设于衬底112表面，一用来作为源极或漏极的导电层114设于金属栅极120下方，以及一栅极氧化层116设于导电层114与金属栅极120之间。在本发明的优选实施例中，衬底112可为一硅衬底或一玻璃基材，导电层114由多晶硅层或已掺杂的多晶硅层所构成，内层介电层122可由氮化硅或二氧化硅等介电材料所构成。在本发明方法中，首先是进行一光刻工艺，以于内层介电层122表面形成一光致抗蚀剂层124，且光致抗蚀剂层124中包含有一通达至介电层122表面的孔洞(opening)126，用来定义接触孔的位置与图案。

请参考图5，接着进行一蚀刻工艺，例如一千蚀刻工艺或一湿蚀刻工艺，并利用光致抗蚀剂层124作为掩模层，以沿着孔洞126去除下方的内层介电层122，形成一通达至导电层114表面的接触孔128。随后对接触孔128底部的导电层114表面进行一表面处理，以于接触孔128底部生成一保护层130，覆盖于接触孔128底部的导电层114上方。其中，保护层130的厚度小于100埃，在本发明的优选实施例中，其厚度约为50埃。

为了于导电层114表面形成保护层130，在本发明的优选实施例中，上述表面处理于完成制作接触孔130的蚀刻工艺之后，利用紫外光或准分子紫外光(excimer UV)照射液晶显示器面板110，以氧化暴露于接触孔128底部的导电层114表面，形成一硅氧层，用来作为保护层130。值得注意的是，由于此表面处理的目的在于形成保护层130以避免导电层114直接暴露于后续工艺环境中，因此在本发明其他实施例中亦可根据不同的工艺需求，选择适当的表面处理方式来于接触孔128底部的导电层114表面形成保护层130，而不限于上述紫外光照射的方式。例如，利用一含臭氧(ozone)的水溶液清洗导电层114表面，或是利用一热氧化工艺或是一含氧等离子体来将导电层114表面氧化，亦可直接将该导电层114暴露于外界环境中，静置约6至12小时以上，使导电层114表面产生氧化，以形成保护层130。

此外，此一表面处理工艺并可进一步与其他工艺进行整合，以简化工艺，降低制作成本。例如当以干蚀刻的方式来进行接触孔蚀刻时，可在所使用的蚀刻等离子体内添加含氧等离子体再进行蚀刻，则能够在同一工艺中，一并生成接触孔128与保护层130。

请参考图6，接着以一碱性溶液，例如一含有氨的碱性溶液，浸泡并清洗液晶显示面板110，以将液晶显示面板110表面的光致抗蚀剂层124剥除。之后会去除接触孔128底部的保护层130，再于接触孔128内形成一导电层以电连接至导电层114。如图6所示，可于内层介电层122上方沉积一导电材料以形成一导线132，其中导线132是一数据汇流排线(data bus line)，且部分填入接触孔128内，以电连接至晶体管118。或者亦可如图7所示，利用化学气相沉积(CVD)的方式于接触孔128内填入一导电材料以形成一接触插塞(contact plug)134，再藉由接触插塞134与外部电路进行电连接。在本发明的优选实施例中，是利用稀释的氟化氢溶液(DHF)来去除保护层130并藉由一化学气相沉积(CVD)工艺来形成导线132，然而亦可视工艺的需要改用其他的方法来去除保护层130与制作导线132或接触插塞134，例如可藉由一溅镀工艺直接去除保护层130，并于接触孔128内形成导线132或接触插塞134。

本发明是在形成接触孔128后，进行一表面处理工艺，以于接触孔128底部的导电层114上方形成一保护层130，因此在后续的光致抗蚀剂剥除过程中，将能有效避免所用来剥除光致抗蚀剂的碱性溶液对导电层114造成侵害。此外，以上所述虽然是以一液晶显示器面板作为一优选实施例，然而本发明的接触孔的制作方法并不局限于液晶显示器面板的制作，凡是各种会利用到接触孔作为内部连接通道的设计，皆为本发明的应用范围，例如各种半导体芯片中接触孔的制作，尤其是在半导体芯片表面已包含有金属结构而需用碱性溶液来去除定义接触孔的光致抗蚀剂层时，均可利用本发明的方法来进行。

与现有接触插塞的制作方法相比，本发明的接触插塞制作方法包含有一表面处理工艺，亦即于形成接触孔后，先藉由该表面处理工艺来形成一保护层，之后才利用碱性溶液剥除光致抗蚀剂层，因此能克服现有技术中导电层受到碱性溶液伤害的问题，有效提升产品的可靠度以及利用接触插塞进行数据传输的稳定度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (35)

1.一种改善一液晶显示面板中接触孔图案化的方法，该液晶显示器面板包含有一衬底，一导电层设于该衬底表面，以及一介电层设于该导电层表面，该方法包含有下列步骤：

于该介电层表面形成一光致抗蚀剂层，且该光致抗蚀剂层内包含有一孔洞通达至该介电层表面；

进行一蚀刻工艺，沿着该孔洞去除部分的该介电层，以形成一通达至该导电层表面的接触孔；

进行一表面处理，以于该接触孔底部的该导电层表面形成一保护层；以及

去除该光致抗蚀剂层。

2.如权利要求1所述的方法，其中该方法于去除该光致抗蚀剂层后另包含一去除该保护层的步骤。

3.如权利要求1所述的方法，其中该方法于去除该光致抗蚀剂层后再于该介电层表面形成一数据汇流线，且该数据汇流线部分填入该接触孔以电连接至该导电层。

4.如权利要求1所述的方法，其中该方法于去除该光致抗蚀剂层后再于该接触孔内形成一接触插塞。

5.如权利要求4所述的方法，其中该接触插塞作为该液晶显示面板的一驱动晶体管以及一数据汇流线之间的电连接。

6.如权利要求1所述的方法，其中该蚀刻工艺是一干蚀刻工艺。

7.如权利要求1所述的方法，其中该蚀刻工艺是一湿蚀刻工艺。

8.如权利要求1所述的方法，其中该表面处理利用一紫外光照射该导电层表面，以形成该保护层。

9.如权利要求1所述的方法，其中该表面处理利用一含臭氧的水溶液清洗该导电层表面，以形成该保护层。

10.如权利要求1所述的方法，其中该表面处理是一热氧化工艺。

11.如权利要求1所述的方法，其中该表面处理是直接将该导电层暴露于外界环境中，静置约6至12小时以上，使该导电层表面发生氧化，以形成该保护层。

12.如权利要求1所述的方法，其中该表面处理利用一含氧等离子体氧化该导电层表面，以形成该保护层。

13.如权利要求1所述的方法，其中该导电层是一多晶硅层。

14.如权利要求1所述的方法，其中该导电层是一非晶硅层。

15.如权利要求1所述的方法，其中该保护层是一个硅氧层。

16.如权利要求1所述的方法，其中该方法利用一碱性溶液去除该光致抗蚀剂层。

17.如权利要求1所述的方法，其中该导电层作为该液晶显示器面板的一驱动晶体管的漏极或源极。

18.如权利要求1所述的方法，其中该保护层的厚度约小于100埃。

19.一种改善一半导体芯片中接触孔图案化的方法，该半导体芯片包含有一衬底，一导电层设于该衬底表面，以及一介电层设于该导电层表面，该方法包含有下列步骤：

于该介电层表面形成一光致抗蚀剂层，且该光致抗蚀剂层内包含有一孔洞通达至该介电层表面；

进行一蚀刻工艺，沿着该孔洞去除部分的该介电层中以形成一通达至该导电层表面的接触孔；

进行一表面处理，以于该接触孔底部的该导电层表面形成一保护层；以及

去除该光致抗蚀剂层。

20.如权利要求19所述的方法，其中于去除该光致抗蚀剂层后该方法另包含一去除该保护层的步骤。

21.如权利要求19所述的方法，其中该方法于去除该光致抗蚀剂层后再于该介电层表面形成一数据汇流线，且该数据汇流线部分填入该接触孔以电连接至该导电层。

22.如权利要求19所述的方法，其中该方法于去除该光致抗蚀剂层后再于该接触孔内形成一接触插塞。

23.如权利要求19所述的方法，其中于形成该光致抗蚀剂层前该方法另包含一栅极工艺，以于该半导体芯片表面形成一栅极。

24.如权利要求19所述的方法，其中该栅极是一金属栅极。

25.如权利要求19所述的方法，其中该蚀刻工艺是一干蚀刻工艺。

26.如权利要求19所述的方法，其中该蚀刻工艺是一湿蚀刻工艺。

27.如权利要求19所述的方法，其中该表面处理利用一紫外光照射该导电层表面，以形成该保护层。

28.如权利要求19所述的方法，其中该表面处理利用一含臭氧的水溶液清洗该导电层表面，以形成该保护层。

29.如权利要求19所述的方法，其中该表面处理是一热氧化工艺。

30.如权利要求19所述的方法，其中该表面处理利用一含氧等离子体氧化该导电层表面，以形成该保护层。

31.如权利要求19所述的方法，其中该表面处理直接将该导电层暴露于外界环境中，静置约6至12小时以上，使该导电层表面发生氧化，以形成该保护层。

32.如权利要求19所述的方法，其中该导电层是一多晶硅层。

33.如权利要求19所述的方法，其中该保护层是一个硅氧层。

34.如权利要求19所述的方法，其中该方法利用一碱性溶液去除该光致抗蚀剂层。

35.如权利要求19所述的方法，其中该导电层用来作为一漏极或一源极。

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