CN1536416A - 制作薄膜晶体管液晶显示器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制作薄膜晶体管液晶显示器的方法，其中，在一优选实施例中，先在一基底的一栅极上依序形成一栅极绝缘层、一非晶硅层与一金属层，再在该金属层上形成一第一光阻层与一包含有一开口的第二光阻层。接着进行两次蚀刻制程，以形成一源极与一漏极。最后形成一保护层，覆盖于该基底上。本发明的制作方法可使由开口所暴露出的第一光阻层具有一均匀的表面，确保后续进行第二蚀刻制程时，不会发生过度蚀刻或蚀刻不足的问题，而所生成的源极与漏极的宽度也能符合产品规格，从而可大大提高产品生产率和优化制造工艺。

Description

制作薄膜晶体管液晶显示器的方法

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管液晶显示器(thin film transistorliquid crystal display，TFT LCD)的制作方法，特别是涉及一种利用一具有一均匀表面的凹形单一光阻层(photoresist layer with a slit)制作该液晶显示器的薄膜晶体管的方法。

背景技术

随着电子信息产业的蓬勃发展，液晶显示器(liquid crystaldisplay，LCD)的应用范围以及市场需求也不断在扩大，从小型产品如电子血压计，到可携带式信息产品如个人数字助理(PDA)、笔记型计算机(notebook)，以至于未来非常可能商业化的大画面显示器，均可见到液晶显示器被广泛应用于其上。也由于液晶显示器的结构非常轻薄短小，同时又具有耗电量少以及无辐射污染的优点，因此其被广泛应用在上述民生及信息产品上。

一般而言，一薄膜晶体管液晶显示器由数十或数百个薄膜晶体管液晶(thin film transistor，TFT)所构成。请参考图1至图4，图1至图4为现有制作一薄膜晶体管液晶显示器的薄膜晶体管的方法的示意图。如图1所示，首先提供一玻璃基底10，且玻璃基底10上形成有一由铜(Cu)或铝(Al)等金属所构成的栅极12。接着在栅极12上依序形成一栅极绝缘层(gate insulating layer，GI layer)14、一非晶硅(amorphoussilicon)层16与一金属层18，再进行一两段式曝光(two-step exposure)制程，在玻璃基底10上形成一包含有一凹槽(slit)22的光阻层(photoresist layer)20。其中栅极绝缘层14由氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNy)或氮氧化硅(oxynitride，SiON)所构成，而非晶硅层16为一掺杂(doped)半导体层(n+layer)，至于金属层18则由钨(W)、铬(Cr)、铜或钼(Mo)金属所构成。

如图2所示，接着先利用光阻层20进行一第一蚀刻制程，以去除未被光阻层20所覆盖的金属层18与非晶硅层16，再对光阻层20进行一第二蚀刻制程，完全移除凹槽22内的光阻层20，并同时降低残余的光阻层20的厚度。如图3所示，随后利用残余的光阻层20，透过凹槽22进行一第三蚀刻制程，去除未被光阻层20所覆盖的金属层18，以形成该薄膜晶体管的一源极24与一漏极26。

如图4所示，最后在移除光阻层20之后，在玻璃基底10上形成一由氧化硅或氮化硅所构成的保护层(passivation layer)28，以完成现有薄膜晶体管的制作。

在上述现有制程中，在进行该两段式曝光制程以在玻璃基底10上形成包含有凹槽22的光阻层20时，经常会因为在图形转移过程中发生曝光不均的现象，从而造成凹槽22宽度以及凹槽22中的光阻层20的表面均匀度(uniformity)产生误差。因此，在后续进行第三蚀刻制程时，往往会发生过度蚀刻(over-etch)或蚀刻不足的问题，而所生成的源极24与漏极26的宽度也会受到影响，导致产品功能(performance)受损，连带造成制程良率下滑。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种薄膜晶体管液晶显示器的制作方法，以避免发生现有制作方法中所形成的凹形单一光阻层的表面均匀度不佳的问题。

在本发明的一最佳实施例中，该薄膜晶体管液晶显示器形成于一基底(substrate)上。首先，在该基底上沉积一第一金属层，并进行一光蚀刻制程(photo-etching-process，PEP)，以在该基底表面形成该薄膜晶体管的一栅极。接着依序在该栅极上形成一栅极绝缘层(gate insulatinglayer，GI layer)、一非晶硅(amorphous silicon)层与一第二金属层，再在该第二金属层上形成一第一光阻(first photoresist)层。之后在该第一光阻层上形成一包含有一开口的第二光阻(second photoresist)层，以暴露部分的该第一光阻层。接着先利用该第一光阻层，进行一第一蚀刻制程，以去除未被该第一光阻层所覆盖的第二金属层与非晶硅层，再利用该第二光阻层，透过该开口进行一第二蚀刻制程，去除未被该第二光阻层所覆盖的第一光阻层与该开口下方的第二金属层，以形成该薄膜晶体管的一源极与一漏极。最后形成一保护层(passivation layer)，覆盖于该基底之上。

由于本发明的制作方法先在该第二金属层上形成该第一光阻层，再在该第一光阻层上形成该包含有该开口的第二光阻层，因此可使由该开口所暴露出的该第一光阻层具有一均匀的表面，确保后续进行该第二蚀刻制程时，不会发生过度蚀刻(over-etch)或蚀刻不足的问题，而所生成的该源极与该漏极的宽度也能符合产品规格，进而大大提高制程良率和优化制造工艺。

优选的是，该基底为一玻璃基底、石英基底或塑料基底。

优选的是，构成该第一与该第二金属层的材料包含有钨、铝、铬、铜、钛、氮化钛或钼。

优选的是，该非晶硅层与该第二金属层之间另形成有一掺杂半导体层。

优选的是，构成该栅极绝缘层的材料包含有氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

优选的是，该栅极绝缘层通过进行一电浆增强化学气相沉积制程所形成。

优选的是，该第一光阻层为一负光阻层，该第二光阻层为一正光阻层。

优选的是，构成该保护层的材料包含有氧化硅或氮化硅。

根据本发明的另一实施例，提出一种在一基底上制作一薄膜晶体管液晶显示器的方法，该基底表面包含有一栅极，该方法包含有下列步骤：依序在该栅极上形成一栅极绝缘层、一非晶硅层、一掺杂半导体层与一金属层；在该金属层上形成一硬掩蔽层；在该硬掩蔽层上形成一光阻层，该光阻层包含有一开口，以暴露部分的该硬掩蔽层；利用该硬掩蔽层进行一第一蚀刻制程，以去除未被该硬掩蔽层所覆盖的该金属层、该掺杂半导体层与该非晶硅层；利用该光阻层，透过该开口进行一第二蚀刻制程，去除未被该光阻层所覆盖的该硬掩蔽层以及该开口下方的该金属层，以形成该薄膜晶体管的一源极与一漏极；以及在该基底上形成一保护层。

优选的是，其中构成该栅极与该金属层的材料包含有钨、铝、铬、铜、钛、氮化钛或钼。

优选的是，该硬掩蔽层为一负光阻层，而该光阻层则为一正光阻层。

优选的是，该硬掩蔽层为一薄膜层。

优选的是，该薄膜层为一氮化物层。

优选的是，该硬掩蔽层与该光阻层之间另形成有一抗反射层。

附图说明

图1至图4为现有制作薄膜晶体管液晶显示器的一薄膜晶体管的方法的示意图。

图5至图8为本发明的第一实施例中，制作一薄膜晶体管液晶显示器的一薄膜晶体管的方法的示意图。

图9至图12为本发明的第二实施例中，制作一薄膜晶体管液晶显示器的一薄膜晶体管的方法的示意图。

具体实施方式

请参考图5至图8，图5至图8为本发明的第一实施例中，制作一薄膜晶体管液晶显示器的一薄膜晶体管的方法的示意图。如图5所示，首先提供一基底40，且基底40上形成有一栅极42。其中，基底40可为一玻璃基底、石英基底或塑料基底，而栅极42则可由钨(W)、铝(Al)、铬(Cr)、铜(Cu)、钛(Ti)、氮化钛(TiNx)或钼(Mo)金属所构成。接着，进行一电浆增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapordeposition，PECVD)制程，以形成一覆盖于栅极42与基底40之上、由氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNy)或氮氧化硅(oxynitride，SiON)所构成的栅极绝缘层(gate insulating layer，GI layer)44，接着再在栅极绝缘层44上依序形成一非晶硅(amorphous silicon)层46与一金属层48。其中非晶硅层46为一由一掺杂(doped)半导体层(n+layer)与一非晶硅层上下堆栈而成的复合层，而金属层48则如同栅极42一样，可由钨、铝、铬、铜、钛、氮化钛或钼金属所构成。

如图6所示，接着在金属层48上形成一硬掩蔽(hard mask)层50，并随即在硬掩蔽层50上形成一包含有一开口56、可暴露部分硬掩蔽层50的光阻层54。其中，硬掩蔽层50为一负光阻层，而堆栈于硬掩蔽层50之上，与硬掩蔽层50具有相同线宽(line width)的光阻层54则为一正光阻层。除此之外，在本发明的另一实施例中，光阻层54的线宽也可大于硬掩蔽层50的线宽，而使光阻层54将硬掩蔽层50包覆在内。如图7所示，之后利用硬掩蔽层50进行一第一蚀刻制程(etching process)，以去除未被硬掩蔽层50所覆盖的金属层48与非晶硅层46，并接着利用光阻层54，透过开口56进行一第二蚀刻制程，去除未被光阻层54所覆盖的硬掩蔽层50以及开口56下方的金属层48，以形成该薄膜晶体管的一源极58与一漏极60。

如图8所示，最后，在移除光阻层54、抗反射层52与硬掩蔽层50之后，再在基底40上形成一由氧化硅或氮化硅所构成的保护层(passivation layer)62，以完成本发明薄膜晶体管的制作。

请参考图9至图12，图9至图12为本发明的第二实施例中，制作一薄膜晶体管液晶显示器的一薄膜晶体管的方法的示意图。如图9所示，首先提供一基底70，且基底70上形成有一栅极72。其中基底70可为一玻璃基底、石英基底或塑料基底，而栅极72则可由钨、铝、铬、铜或钼金属所构成。接着进行一电浆增强化学气相沉积制程，以形成一覆盖于栅极72与基底70之上、由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅所构成的栅极绝缘层74，接着再在栅极绝缘层74上依序形成一非晶硅层76与一金属层78。其中非晶硅层76为一由一掺杂半导体层与一非晶硅层上下堆栈而成的复合层，而金属层78则如同栅极72一样，可由钨、铝、铬、铜或钼金属所构成。

如图10所示，接着在金属层78上依序形成一硬掩蔽层80与一抗反射层(anti-resist coating，ARC)82，并随即于抗反射层82上形成一包含有一开口86，可暴露部分的抗反射层82的光阻层84。其中硬掩蔽层80为一由一氮化物层(nitride layer)所构成的薄膜(thin film)层，而光阻层84则可为一正光阻层或一负光阻层。

如图11所示，之后利用硬掩蔽层80，进行一第一蚀刻制程，以去除未被硬掩蔽层80所覆盖的金属层78与非晶硅层76，并接着利用光阻层84，透过开口86进行一第二蚀刻制程，去除未被光阻层84所覆盖的抗反射层82与硬掩蔽层80以及开86下方的金属层78，以形成该薄膜晶体管的一源极88与一漏极90。如图12所示，最后在移除光阻层84、抗反射层82与硬掩蔽层80之后，再在基底70上形成一由氧化硅或氮化硅所构成的保护层92，以完成本发明薄膜晶体管的制作。

与现有技术相比，本发明的制作方法先在金属层48上依序形成硬掩蔽层50，再在硬掩蔽层50上形成包含有开 56的光阻层54，因此可使由开口56所暴露出的硬掩蔽层50具有一均匀的表面，确保后续进行该第二蚀刻制程时，不会发生过度蚀刻(over-etch)或蚀刻不足的问题，而所生成的源极58与漏极60的宽度也能符合产品规格，进而大幅提高产品生产率和优化制造工艺。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明原理和范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明的保护范围。

附图标记说明

10        玻璃基底                12        栅极

14        栅极绝缘层              16        非晶硅层

18        金属层                  20        光阻层

22        凹槽                    24        源极

26        漏极                    28        保护层

40        基底                    42        栅极

44        栅极绝缘层              46        非晶硅层

48        金属层                  50        硬掩蔽层

54        光阻层                  56        开口

58        源极                    60        漏极

62        保护层                  70        基底

72        栅极                    74        栅极绝缘层

76        非晶硅层                78        金属层

80        硬掩蔽层                82        抗反射层

84        光阻层                  86        开口

88        源极                    90        漏极

92        保护层

Claims (10)

1.一种在一基底上制作一薄膜晶体管液晶显示器的方法，该方法包含有下列步骤：

在该基底上沉积一第一金属层；

对该第一金属层进行一第一光蚀刻制程，以在该基底表面形成该薄膜晶体管的一栅极；

依序在该栅极上形成一栅极绝缘层、一非晶硅层与一第二金属层；

在该第二金属层上形成一第一光阻层；

在该第一光阻层上形成一第二光阻层，该第二光阻层包含有一开口，以暴露部分的该第一光阻层；

利用该第一光阻层进行一第一蚀刻制程，以去除未被该第一光阻层所覆盖的该第二金属层与该非晶硅层；

利用该第二光阻层，透过该开口进行一第二蚀刻制程，去除未被该第二光阻层所覆盖的该第一光阻层与该开口下方的该第二金属层，以形成该薄膜晶体管的一源极与一漏极；以及

在该基底上形成一保护层。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该基底为一玻璃基底、石英基底或塑料基底。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，构成该第一与该第二金属层的材料包含有钨、铝、铬、铜、钛、氮化钛或钼。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该非晶硅层与该第二金属层之间另形成有一掺杂半导体层。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，构成该栅极绝缘层的材料包含有氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该栅极绝缘层通过进行一电浆增强化学气相沉积制程所形成。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第一光阻层为一负光阻层。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第二光阻层为一正光阻层。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，构成该保护层的材料包含有氧化硅或氮化硅。

10.一种在一基底上制作一薄膜晶体管液晶显示器的方法，该基底表面包含有一栅极，该方法包含有下列步骤：

依序在该栅极上形成一栅极绝缘层、一非晶硅层、一掺杂半导体层与一金属层；

在该金属层上形成一硬掩蔽层；

在该硬掩蔽层上形成一光阻层，该光阻层包含有一开口，以暴露部分的该硬掩蔽层；

利用该硬掩蔽层进行一第一蚀刻制程，以去除未被该硬掩蔽层所覆盖的该金属层、该掺杂半导体层与该非晶硅层；

利用该光阻层，透过该开口进行一第二蚀刻制程，去除未被该光阻层所覆盖的该硬掩蔽层以及该开口下方的该金属层，以形成该薄膜晶体管的一源极与一漏极；以及

在该基底上形成一保护层。

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