CN1936705B - 光致抗蚀剂组合物及利用它制备薄膜晶体管基底的方法 - Google Patents

光致抗蚀剂组合物及利用它制备薄膜晶体管基底的方法 Download PDF

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Abstract

光致抗蚀剂组合物包含约10～70％重量的含有苯酚-基聚合物的粘合剂树脂、约0.5～10％重量的光-酸发生剂、约1～20％重量的交联剂、约0.1～5％重量的染料和约10～80％重量的溶剂。该光致抗蚀剂组合物可以应用于例如制备TFT基底的方法。

Description

光致抗蚀剂组合物及利用它制备薄膜晶体管基底的方法
技术领域
本公开涉及一种光致抗蚀剂组合物及利用该光致抗蚀剂组合物制备薄膜晶体管基底的方法。更具体地，本公开涉及一种能形成半色调(halftone)光致抗蚀剂薄膜的光致抗蚀剂组合物和利用该光致抗蚀剂组合物制备薄膜晶体管基底的方法。
背景技术
利用四个掩膜，可以使用正性光致抗蚀剂组合物制备薄膜晶体管(TFT)基底。然而，当光致抗蚀剂薄膜利用正性光致抗蚀剂组合物形成时，与沟道部分对应的光致抗蚀剂薄膜的残留均匀性(residual uniformity)会很差，从而导致短路或像素缺陷。而且，就上述常规正性光致抗蚀剂组合物而言，半导体层可能会过分伸至源极-漏极下方，减少显示器件的孔径比(aperture ratio)。结果，当蚀刻工艺进行两次或多次时，歪斜失真也会增加。
为了克服上述困难，已经开发出使用负性光致抗蚀剂组合物制备TFT的方法，该方法包括形成具有构图角(patternangle)较高的边缘部分的光致抗蚀剂薄膜。然而，常规负性光致抗蚀剂组合物具有较高的对比度，以致会难于通过狭缝曝光形成半色调光致抗蚀剂薄膜。
因而，需要能够形成半色调光致抗蚀剂薄膜的改进的光致抗蚀剂组合物，及利用该改进的光致抗蚀剂组合物制备薄膜晶体管基底的方法。
发明内容
根据本发明的示例性实施方案，提供一种光致抗蚀剂组合物。该光致抗蚀剂组合物包含约10～70％重量的含有苯酚-基聚合物的粘合剂树脂、约0.5～10％重量的光-酸发生剂(photo-acid generator)、约1～20％重量的交联剂、约0.1～5％重量的染料和约10～80％重量的溶剂。
粘合剂树脂可以包括酚醛清漆树脂。染料可以包括偶氮-基染料。在制备TFT基底的过程中，可以利用所述光致抗蚀剂组合物形成负性光致抗蚀剂薄膜。
根据本发明的示例性实施方案，提供一种制备TFT基底的方法。该方法包括在基底上形成第一金属层，通过光刻工艺由第一金属层形成栅极图案，在栅极图案上沉积绝缘层、半导体层、第二金属层和光致抗蚀剂薄膜，在光致抗蚀剂薄膜上布置掩膜和曝光光致抗蚀剂薄膜。掩膜包括狭缝曝光部分。该方法还包括显影光致抗蚀剂薄膜以暴露第二金属层，蚀刻暴露的第二金属层和半导体层，首次剥离剩余的光致抗蚀剂薄膜以暴露剩余的第二金属层的一部分，蚀刻剩余的第二金属层的暴露部分以暴露剩余的半导体层的一部分并形成源极和漏极，蚀刻剩余的半导体层暴露在源极和漏极之间的一部分，及二次剥离剩余的光致抗蚀剂薄膜以完全除去剩余的光致抗蚀剂薄膜。
因此，利用所述光致抗蚀剂组合物，通过狭缝曝光工艺，可稳定地形成半色调光致抗蚀剂薄膜。因而，负性光致抗蚀剂薄膜可以有效地应用于利用四个掩膜制备TFT基底的方法。
所以，就根据本发明示例性实施方案的制备TFT基底的方法而言，提供一种TFT基底的制备方法，在该方法中可以稳定地形成TFT基底，并且该方法还具有利用负性光致抗蚀剂薄膜所带来的好处。
附图说明
从下面结合附图的详述中，能够更详细地理解本发明的示例性实施方案，在附图中：
图1至图9是根据本发明示例性实施方案的制备薄膜晶体管(TFT)基底的方法的剖视图。
具体实施方式
在下文中，参照给出了本发明示例性实施方案的附图更加全面地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实施，而并不应理解为限于本文中提及的示例性实施方案。
光致抗蚀剂组合物
光致抗蚀剂组合物包括粘合剂树脂、光-酸发生剂、交联剂、染料和溶剂。
例如，粘合剂树脂可以包括溶于碱性溶液如碱性显影液，而不溶于水的羟基芳香族聚合物。
粘合剂树脂可以包括苯酚-基聚合物。粘合剂树脂可以通过聚合醛-基化合物和苯酚-基化合物来合成。苯酚-基化合物的实例包括但不限于邻-甲苯酚、间-甲苯酚、2，4-二甲苯酚、2，5-二甲苯酚、3，4-二甲苯酚、由此衍生的酚醛清漆或它们的混合物。粘合剂树脂的实例包括但不限于聚(乙烯基苯酚)如聚(对-羟基苯乙烯)，聚(对-羟基-α-甲基苯乙烯)，由对-羟基苯乙烯、对-羟基-α-甲基苯乙烯、乙酰氧基苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸聚合的共聚物，羟苯基羰基共聚物，或者酚醛清漆/聚(乙烯基苯酚)共聚物。例如，粘合剂树脂可以包括含有下面化学式(1)所示的重复单元的酚醛清漆树脂：
Figure S061E4771320061122D000031
其中R表示具有1～5个碳原子的烷基。
酚醛清漆树脂的聚羟基苯乙烯-换算的重均分子量(polyhydroxystyrene-converted weight-average weight)可以为约3000～20000。例如，酚醛清漆树脂的聚羟基苯乙烯-换算的重均分子量可以为约4000～12000。
基于光致抗蚀剂组合物的总重量，粘合剂树脂的含量为约10～70％重量。
光-酸发生剂在曝光过程中吸收光产生酸。酸充当由交联剂引发的交联反应的催化剂。
光-酸发生剂的实例包括但不限于重氮盐、碘鎓盐、锍盐、重氮磺酰化合物、磺酰氧亚胺(sulfonyloxyimide)、硝基苄基磺酸酯、二苯基碘鎓三氟甲磺酸盐、二苯基碘鎓九氟丁磺酸盐、三苯基锍三氟甲磺酸盐、三嗪、噁唑、噁二唑、噻唑、苯酚-基磺酸酯、双磺酰甲烷、双磺酰重氮甲烷、三苯基锍三(三氟甲基磺酰)甲基化物(triphenylsulfonium tris(trifluoromethylsulfonyl)methide)、二苯基碘鎓二(三氟甲基磺酰)亚胺化物、它们的同系物及其混合物。
基于光致抗蚀剂组合物的总重量，光-酸发生剂的含量为约0.5～10％重量。
交联剂包括低聚物以交联粘合剂树脂，该低聚物在由光-酸发生剂产生的酸存在的条件下产生碳鎓盐。在曝光区域的粘合剂树脂因交联剂而不溶于碱性溶液，所以形成了光致抗蚀剂薄膜图案。
例如，交联剂包括胺化合物和氨基塑料如脲、三聚氰胺或乙二醇脲。交联剂的实例包括但不限于脲-甲醛低聚物、蜜脲-甲醛低聚物、苯基胍胺-甲醛低聚物、甘脲-甲醛低聚物或六(甲氧基甲基)三聚氰胺低聚物。例如，可以使用六(甲氧基甲基)三聚氰胺低聚物作为交联剂。
基于光致抗蚀剂组合物的总重量，交联剂的含量为约1～20％重量。
染料用于调整负性光致抗蚀剂薄膜的对比度。由于负性光致抗蚀剂薄膜具有较高的对比度，所以不会形成半色调光致抗蚀剂薄膜。然而，当光致抗蚀剂组合物包括染料时，染料适当地吸收光能，使得含有染料的光致抗蚀剂组合物稳定地形成半色调光致抗蚀剂薄膜。因而，可以进行应用于负性光致抗蚀剂薄膜的四-掩膜法。
染料的实例包括但不限于偶氮-基染料、三苯甲烷-基染料、蒽醌-基染料、蒽吡啶酮-基染料、苯亚甲基-基染料、氧杂菁(oxonol)-基染料、菁-基染料、吩噻嗪-基染料、吡咯并吡唑甲亚胺-基染料、夹氧杂蒽-基染料、酞菁-基染料、苯并吡喃-基染料、靛-基染料或它们的混合物。
例如，偶氮-基染料可以包括吡唑偶氮-基化合物、苯胺基偶氮-基化合物、芳基偶氮-基化合物或吡啶酮偶氮-基化合物。而且，偶氮-基染料包括例如下面化学式(2)所示的染料化合物：
Figure S061E4771320061122D000041
式中R表示卤原子、具有1～5个碳原子的烷基、环己基、双环己基、苯基、联苯基、具有1～5个碳原子的链烯基。环己基、双环己基、苯基和联苯基可以各自包括烷氧基取代基。链烯基可以包括作为取代基的具有1～5个碳原子的烷氧基、卤代腈、羟基、氢原子。而且，链烯基可以包括苯基取代基，该苯基取代基包括作为取代基的具有1～5个碳原子的烷基、氰基、卤原子或氢原子。
基于光致抗蚀剂组合物的总重量，染料的含量为约0.1～5％重量。例如，基于光致抗蚀剂组合物的总重量，染料的含量可以为约0.5～3％重量。在上述的染料含量范围内，较容易形成半色调光致抗蚀剂薄膜，并且不需要过量的曝光。
溶剂的实例包括但不限于醇如甲醇和乙醇；醚如四氢呋喃；乙二醇醚如乙二醇一甲醚和乙二醇一乙醚；乙二醇烷基醚乙酸酯如甲基溶纤剂乙酸酯和乙基溶纤剂乙酸酯；二乙二醇如二乙二醇一甲醚、二乙二醇一乙醚和二乙二醇二甲醚；丙二醇一烷基醚如丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丙醚和丙二醇丁醚；丙二醇烷基醚乙酸酯如丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇乙醚乙酸酯、丙二醇丙醚乙酸酯和丙二醇丁醚乙酸酯；丙二醇烷基醚丙酸酯如丙二醇甲醚丙酸酯、丙二醇乙醚丙酸酯、丙二醇丙醚丙酸酯和丙二醇丁醚丙酸酯；芳香族化合物如甲苯和二甲苯；酮如甲乙酮、环己酮和4-羟基-4-甲基-2-戊酮；及酯化合物如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、羟基乙酸甲酯、羟基乙酸乙酯、羟基乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丙酯硫酸酯、乳酸丁酯、3-羟基丙酸甲酯、3-羟基丙酸乙酯、3-羟基丙酸丙酯、3-羟基丙酸丁酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯、乙氧基乙酸丙酯、乙氧基乙酸丁酯、丙氧基乙酸甲酯、丙氧基乙酸乙酯、丙氧基乙酸丙酯、丙氧基乙酸丁酯、丁氧基乙酸甲酯、丁氧基乙酸乙酯、丁氧基乙酸丙酯、丁氧基乙酸丁酯、2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-甲氧基丙酸丁酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-乙氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸丁酯、2-丁氧基丙酸甲酯、2-丁氧基丙酸乙酯、2-丁氧基丙酸丙酯、2-丁氧基丙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸丙酯、3-乙氧基丙酸丁酯、3-丙氧基丙酸甲酯、3-丙氧基丙酸乙酯、3-丙氧基丙酸丙酯、3-丙氧基丙酸丁酯、3-丁氧基丙酸甲酯、3-丁氧基丙酸乙酯、3-丁氧基丙酸丙酯或3-丁氧基丙酸丁酯。
例如，基于诸如溶解性、光致抗蚀剂组合物的组分的反应性和涂层的制备条件等因素，可以采用乙二醇醚、乙二醇烷基醚乙酸酯和二乙二醇。
基于光致抗蚀剂组合物的总重量，溶剂的含量为约10～80％重量。
光致抗蚀剂组合物还可以包含例如增粘剂(adhesion increaser)、表面活性剂、感光剂和/或T形顶部形成抑制剂(T-top-forming suppressant)。
T形顶部形成抑制剂可以抑制形成于图案表面的T形顶部。T形顶部形成抑制剂包含碱性材料。T形顶部形成抑制剂的实例包括氢氧化四丁基铵、三乙醇胺、二乙醇胺、三辛胺、正辛胺、氢氧化三甲基锍、氢氧化三苯基锍及其混合物。
例如，利用涂布方法如喷涂方法、辊涂方法或旋涂方法，将光致抗蚀剂组合物涂布到基底上，以通过预烘焙工艺形成涂层。
尽管光致抗蚀剂组合物是用来形成负性光致抗蚀剂薄膜，但是光致抗蚀剂组合物可以稳定地形成半色调光致抗蚀剂薄膜。而且，光致抗蚀剂组合物对耐热性和显影特性也有益处，并且能形成具有不小于约90°的尖角(taperangle)的光致抗蚀剂薄膜，使得光致抗蚀剂薄膜因若干蚀刻工艺而引起的消耗变得最小。因而，形成于源极-漏极金属层下面的半导体层的突出部分会变为最小。
在下文中，参照下面的实施例更全面地描述本发明示例性实施方案的光致抗蚀剂组合物。然而，本发明的示例性实施方案并不限于这些实施例。
实施例1
混合约400g作为溶剂的丙二醇甲醚丙酸酯、约100g作为酚醛清漆树脂的间甲酚/甲醛酚醛清漆树脂、约10g作为交联剂的六羟甲基蜜胺六甲醚、约3.0g作为光-酸发生剂的二苯基碘鎓三氟甲磺酸盐、约0.6g作为偶氮-基染料的UV黄1549和约1.0g作为胺添加剂的三辛胺，制备光致抗蚀剂组合物，所述间甲酚/甲醛酚醛清漆树脂的分子量为约6000[重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)＝1.69]。
实施例2
混合约400g作为溶剂的丙二醇甲醚丙酸酯、约100g作为酚醛清漆树脂的间甲酚/甲醛酚醛清漆树脂、约8.0g作为交联剂的六羟甲基蜜胺六甲醚、约4.0g作为光-酸发生剂的三嗪、约1.0g作为偶氮-基染料的UV黄1549和约1.0g作为胺添加剂的三辛胺，制备光致抗蚀剂组合物，所述间甲酚/甲醛酚醛清漆树脂的分子量为约7000[重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)＝1.71]。
实施例3
混合约400g作为溶剂的丙二醇甲醚丙酸酯、约100g作为酚醛清漆树脂的间甲酚/甲醛酚醛清漆树脂、约12g作为交联剂的六羟甲基蜜胺六甲醚、约5.0g作为光-酸发生剂的三嗪、约1.5g作为偶氮-基染料的UV黄1549和约1.0g作为胺添加剂的三辛胺，制备光致抗蚀剂组合物，所述间甲酚/甲醛酚醛清漆树脂的分子量为约8000[重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)＝1.74]。
实施例4
混合约400g作为溶剂的丙二醇甲醚丙酸酯、约100g作为酚醛清漆树脂的间甲酚/甲醛酚醛清漆树脂、约10g作为交联剂的六羟甲基蜜胺六甲醚、约4.0g作为光-酸发生剂的三嗪、约2.0g作为偶氮-基染料的UV黄1549和约1.0g作为胺添加剂的三辛胺，制备光致抗蚀剂组合物，所述间甲酚/甲醛酚醛清漆树脂的分子量为约9000[重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)＝1.83]。
对比例
混合约400g作为溶剂的丙二醇甲醚丙酸酯、约100g作为酚醛清漆树脂的间甲酚/甲醛酚醛清漆树脂、约10g作为交联剂的六羟甲基蜜胺六甲醚、约3.0g作为光-酸发生剂的二苯基碘鎓三氟甲磺酸盐和约1.0g作为胺添加剂的三辛胺，制备光致抗蚀剂组合物，所述间甲酚/甲醛酚醛清漆树脂的分子量为约6000[重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)＝1.69]。
涂布并干燥实施例1～4和对比例的光致抗蚀剂组合物，形成光致抗蚀剂薄膜。测量各光致抗蚀剂薄膜的感光度、显影速度、热流温度、对比度以及边缘部分和中心部分的角度。在显影之后，测量边缘部分和中心部分的角度。所得到的结果示于下表1中。
表1
 
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例
感光度(mj/cm2) 20 22 15 12 15
显影速度(sec) 30 25 23 21 20
热流温度(℃) 130 135 140 145 130
对比度(λ) 1.5 1.2 0.8 0.57 5.0
边缘部分的角度(°) 88 95 105 110 88
中心部分的角度(°) 55 60 63 67 55
参照表1，应当指出，与对比例的光致抗蚀剂薄膜相比，实施例1～4的光致抗蚀剂薄膜具有较高的感光度和分辨率，以及较低的对比度。而且，应当指出，当通过狭缝曝光形成半色调时，实施例1～4的中心部分的角度不小于约55°。此外，实施例1～4的边缘部分的角度保持较大。实施例1～4的光致抗蚀剂薄膜具有相对改善的显影特性，使得显影之后未剩余残留物。
在下文中，参照附图更全面地描述根据本发明示例性实施方案的制备薄膜晶体管基底的方法。
制备TFT基底的方法
图1是形成在基底上的栅极图案的剖视图。
参照图1，在基底100上形成用于栅极图案110的第一金属层。第一金属层可以包括单一金属层或含有彼此不同的金属的两层金属层。例如，第一金属层可以包含诸如钼、铬、铜或它们的合金的导电金属。
通过光刻工艺构图形成在基底100上的第一金属层，形成栅极图案110。
图2是依次形成在图1所示的栅极图案上的绝缘层、半导体层、第二金属层和光致抗蚀剂薄膜的剖视图。
参照图2，在栅极图案110上形成绝缘层120。绝缘层120可以包含例如氮化硅(SiNx)。在绝缘层120上形成半导体层130。半导体层130可以包括第一半导体层和形成在第一半导体层上的第二半导体层。第一半导体层可以包含例如非晶硅。第一半导体层的表面可以高度离子掺杂，以形成第二半导体层。第二半导体层可以包含例如n+非晶硅。在半导体层130上形成第二金属层140。例如，第二金属层140可以包含导电金属如钼、铬、铜或它们的合金。在第二金属层140上形成光致抗蚀剂薄膜200。
将光致抗蚀剂组合物涂布在第二金属层140上，并在约70～110℃的温度下预烘焙约1～15分钟，以形成光致抗蚀剂薄膜200。
光致抗蚀剂组合物为负性光致抗蚀剂组合物。因而，由显影液显影光致抗蚀剂薄膜的曝光部分。
光致抗蚀剂组合物包含约10～70％重量的含有苯酚-基聚合物的粘合剂树脂，约0.5～10％重量的光-酸发生剂，约1～20％重量的交联剂，约0.1～5％重量的偶氮-基染料和约10～80％重量的溶剂。
在狭缝曝光期间，偶氮-基染料吸收光能，减小光致抗蚀剂薄膜的对比度，使得半色调光致抗蚀剂薄膜稳定地形成。例如，偶氮-基染料可以包括下面化学式(2)所示的偶氮-基化合物：
Figure S061E4771320061122D000091
式中R表示卤原子、具有1～5个碳原子的烷基、环己基、双环己基、苯基、联苯基、具有1～5个碳原子的链烯基。环己基、双环己基、苯基、联苯基可以各自包括烷氧基取代基。链烯基可以包括作为取代基的具有1～5个碳原子的烷氧基、卤代腈、羟基或氢原子。而且，链烯基可以包括苯基取代基，该苯基取代基包括作为取代基的具有1～5个碳原子的烷基、氰基、卤原子或氢原子。
图3是在图2所示的光致抗蚀剂薄膜上布置掩膜并将光致抗蚀剂薄膜曝光的工艺的剖视图。图4是曝光工艺和显影工艺之后蚀刻的第二金属层的剖视图。
参照图3，掩膜300包括具有多条狭缝并形成在掩膜300中心部分的狭缝曝光部分310，该狭缝曝光部分310与栅极图案110对应。掩膜300还包括与狭缝曝光部分310相邻的开口320。开口分别与源极-漏极对应。
参照图4，由显影液除去光致抗蚀剂薄膜200的未曝光的部分。剩余的光致抗蚀剂薄膜201包括与狭缝曝光部分310对应的第一区域210以及与开口320对应的第二区域220。通过狭缝曝光第一区域210的光致抗蚀剂薄膜，形成半色调光致抗蚀剂薄膜。因而，通过显影工艺除去光致抗蚀剂薄膜200的一部分。除去光致抗蚀剂薄膜200的那部分之后，第一区域210的剩余的光致抗蚀剂薄膜具有平整表面。
剩余的光致抗蚀剂薄膜201的边缘部分具有不小于约90°的尖角。第一区域210的光致抗蚀剂薄膜的高度比第二区域220的光致抗蚀剂薄膜的高度低。例如，第一区域210的光致抗蚀剂薄膜的高度可以为第二区域220的光致抗蚀剂薄膜的高度的约40～60％。
利用剩余的光致抗蚀剂薄膜201作掩膜，蚀刻位于完全除去的光致抗蚀剂薄膜下方的第二金属层140。图5是通过蚀刻第二金属层而暴露的半导体层的剖视图。
参照图5，蚀刻第二金属层140，暴露出半导体层130。由例如蚀刻液完全蚀刻所暴露的半导体层130。在蚀刻半导体层130的同时，失去剩余的光致抗蚀剂薄膜201的‘A’部分。然而，光致抗蚀剂薄膜是负性光致抗蚀剂薄膜并具有较大的尖角。因而，与正性光致抗蚀剂薄膜相比，光致抗蚀剂薄膜201的损失量较小。
图6是首次剥离的剩余光致抗蚀剂薄膜的剖视图。
参照图6，通过例如利用氧等离子体的灰化工艺，首次剥离剩余的光致抗蚀剂薄膜201。当灰化剩余的光致抗蚀剂薄膜201时，除去第一区域210的光致抗蚀剂薄膜。第二区域220的光致抗蚀剂薄膜202的高度变得与第一区域210的已除去的光致抗蚀剂薄膜的高度基本相同。而且，失去了第二区域220的剩余的光致抗蚀剂薄膜202的周边部分的‘B’部分。然而，与正性光致抗蚀剂薄膜的损失量相比，光致抗蚀剂薄膜201的损失量较小。
除去第一区域210的光致抗蚀剂薄膜201，暴露与第一区域210对应的第二金属层140。
半导体层130包括含有例如非晶硅的第一半导体层132和含有例如n+非晶硅的第二半导体层134。
图7是与第一区域对应的第二金属层和其一部分被蚀刻的半导体层的剖视图。
参照图7，例如由蚀刻剂蚀刻通过除去第一区域210的光致抗蚀剂薄膜201而暴露的第二金属层140，以在半导体层130上形成源极142和漏极144。当蚀刻源极142和漏极144之间的第二金属层140时，暴露出与第一区域210对应的第二半导体层134。例如，通过蚀刻剂蚀刻暴露的第二半导体层134。在这一工艺中，可能会蚀刻第一半导体层132的一部分。在蚀刻第二金属层140和第二半导体层134的同时，失去剩余的光致抗蚀剂薄膜202的‘C’部分。
图8是图7所示的‘D’部分的局部放大图。
参照图8，当蚀刻第二半导体层134的一部分和第一半导体层132的一部分时，第一半导体层132包括沿侧向突出的突起‘E’。由于在蚀刻工艺中剩余的光致抗蚀剂薄膜202的损失量较小，所以与使用正性光致抗蚀剂薄膜时相比，第一半导体层132的突起‘E’的突出长度较小。因而，防止了像素的孔径比减小。
图9是其中完全除去剩余的光致抗蚀剂薄膜的基底的剖视图。
参照图9，通过利用氧等离子体的灰化工艺，完全除去剩余的光致抗蚀剂薄膜202。由于半导体层130对于氧等离子体的蚀刻选择性高，所以几乎没有蚀刻半导体层130。
因而，TFT基底完全形成。
而且，可以在基底100上形成覆盖源极142和漏极144的保护层。并且，通过曝光工艺和显影工艺，可以在与漏极144对应的保护层中形成接触孔。
可以在保护层上形成第三金属层。第三金属层可以充当TFT基底中的像素电极并通过接触孔与漏极电连接。
由于根据本发明示例性实施方案的制备TFT基底的方法使用包含染料的负性光致抗蚀剂组合物，形成负性光致抗蚀剂薄膜，所以制备TFT基底的方法可以稳定地形成TFT基底，同时还具有与使用负性光致抗蚀剂薄膜相关的好处。
况且，采用本发明示例性实施方案的光致抗蚀剂组合物形成的负性光致抗蚀剂薄膜具有较大的尖角，使得与正性光致抗蚀剂薄膜相比，负性光致抗蚀剂薄膜在蚀刻工艺中的损失量较小。因而，缩小了半导体层的突出长度，使得防止像素的孔径比减小。
而且，本发明示例性实施方案的光致抗蚀剂组合物降低了负性光致抗蚀剂薄膜的对比度，而稳定地形成半色调光致抗蚀剂薄膜。此外，利用所述光致抗蚀剂组合物的四-掩膜工艺可以稳定地形成TFT基底。
此外，就耐热性和显影特性而言，根据本发明示例性实施方案的光致抗蚀剂组合物也有益处。
本发明示例性实施方案的制备TFT基底的方法还提高了源极和漏极之间光致抗蚀剂薄膜的残留均匀性，防止短路和像素缺陷。
虽然已经描述了本发明的示例性实施方案，但是应当进一步指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离所附权利要求书的界限所定义的本发明的构思和范围的情况下，显然可以做出各种修改。

Claims (28)

1.一种制备薄膜晶体管(TFT)基底的方法，该方法包括：
在基底上形成第一金属层，并通过光刻工艺由第一金属层形成栅极图案；
在栅极图案上沉积绝缘层、半导体层、第二金属层和光致抗蚀剂薄膜；
在光致抗蚀剂薄膜上布置具有狭缝曝光部分的掩膜，并曝光光致抗蚀剂薄膜；
显影光致抗蚀剂薄膜除去该光致抗蚀剂薄膜的未曝光的部分以暴露第二金属层，并蚀刻所暴露的第二金属层和半导体层，其中剩余的光致抗蚀剂薄膜的边缘部分具有不小于90°的尖角；
首次剥离剩余的光致抗蚀剂薄膜，以暴露剩余的第二金属层的一部分；
蚀刻剩余的第二金属层的暴露部分，以暴露剩余的半导体层的一部分并形成源极和漏极；
蚀刻暴露在源极和漏极之间的剩余的半导体层的一部分；及
二次剥离剩余的光致抗蚀剂薄膜，以完全除去剩余的光致抗蚀剂薄膜，
其中所述光致抗蚀剂薄膜是通过下列步骤形成的：在第二金属层上涂布光致抗蚀剂组合物，及在70～110℃的温度下预烘焙光致抗蚀剂组合物1～15分钟，
其中所述光致抗蚀剂组合物包含：
10～70％重量的含有苯酚-基聚合物的粘合剂树脂；
0.5～10％重量的光-酸发生剂；
1～20％重量的交联剂；
0.1～5％重量的染料；及
10～80％重量的溶剂。
2.根据权利要求1的制备TFT基底的方法，还包括形成覆盖源极和漏极的保护层。
3.根据权利要求2的制备TFT基底的方法，还包括曝光所述保护层的一部分，及显影保护层以暴露漏极的一部分。
4.根据权利要求2的制备TFT基底的方法，还包括在所述保护层上形成第三金属层，及构图该第三金属层。
5.根据权利要求1的制备TFT基底的方法，其中所述第一金属层包括分别具有彼此不同的金属的两层金属层。
6.根据权利要求1的制备TFT基底的方法，其中所述半导体层包括含有非晶硅的第一半导体层和形成在该第一半导体层上并含有n+非晶硅的第二半导体层。
7.根据权利要求1的制备TFT基底的方法，其中所述光致抗蚀剂组合物是负性光致抗蚀剂组合物。
8.根据权利要求1的方法，其中所述粘合剂树脂包括酚醛清漆树脂。
9.根据权利要求8的方法，其中所述酚醛清漆树脂包含下面化学式(1)所示的重复单元：
式中R表示具有1～5个碳原子的烷基。
10.根据权利要求8的方法，其中所述酚醛清漆树脂的聚羟基苯乙烯换算的重均分子量为3000～20000。
11.根据权利要求1的方法，其中所述光-酸发生剂通过曝光产生酸。
12.根据权利要求11的方法，其中所述光-酸发生剂包括选自重氮盐、碘
Figure FSB00000577364600022
盐、锍盐、重氮磺酰化合物、磺酰氧亚胺、硝基苄基磺酸酯、二苯基碘
Figure FSB00000577364600023
三氟甲磺酸盐、二苯基碘
Figure FSB00000577364600024
九氟丁磺酸盐、三苯基锍三氟甲磺酸盐、三嗪、
Figure FSB00000577364600025
唑、
Figure FSB00000577364600026
二唑、噻唑、苯酚-基磺酸酯、双磺酰甲烷、双磺酰重氮甲烷、三苯基锍三(三氟甲基磺酰)甲基化物、二苯基碘
Figure FSB00000577364600027
二(三氟甲基磺酰)亚胺化物和它们的同系物中的至少一种。
13.根据权利要求1的方法，其中所述交联剂包括选自脲-基化合物、蜜胺-基化合物和乙二醇脲化合物中的至少一种。
14.根据权利要求1的方法，其中所述交联剂包括六(甲氧基甲基)蜜胺低聚物。
15.根据权利要求1的方法，其中所述染料包括选自偶氮-基染料、三苯甲烷-基染料、蒽醌-基染料、蒽吡啶酮-基染料、苯亚甲基-基染料、氧杂菁-基染料、菁-基染料、吩噻嗪-基染料、吡咯并吡唑甲亚胺-基染料、夹氧杂蒽-基染料、酞菁-基染料、苯并吡喃-基染料和靛-基染料中的至少一种。
16.根据权利要求15的方法，其中所述偶氮-基染料包括选自吡唑偶氮-基化合物、苯胺偶氮-基化合物、芳基偶氮-基化合物和吡啶酮偶氮-基化合物中的至少一种。
17.根据权利要求15的制备TFT基底的方法，其中所述偶氮-基染料包括下面化学式(2)所示的化合物：
Figure FSB00000577364600031
式中R表示选自卤原子、具有1～5个碳原子的烷基、环己基、双环己基、苯基、联苯基和具有1～5个碳原子的链烯基中的一种，其中该环己基、双环己基、苯基和联苯基各自任选地包括烷氧基取代基，其中所述具有1～5个碳原子的链烯基任选地包括作为取代基的具有1～5个碳原子的烷氧基、卤代腈、或羟基，及所述具有1～5个碳原子的链烯基任选地包括苯基取代基，所述苯基取代基包括作为取代基的具有1～5个碳原子的烷基、氰基、或卤原子。
18.根据权利要求1的方法，其中所述光致抗蚀剂组合物还包括至少一种选自增粘剂、表面活性剂和T形顶部形成抑制剂中的添加剂。
19.根据权利要求18的方法，其中所述T形顶部形成抑制剂包括选自氢氧化四丁基铵、三乙醇胺、二乙醇胺、三辛胺、正辛胺、氢氧化三甲基锍和氢氧化三苯基锍中的至少一种。
20.根据权利要求1的制备TFT基底的方法，其中所述狭缝曝光部分与源极和漏极之间的区域对应。
21.根据权利要求20的制备TFT基底的方法，其中所述掩膜具有开口，该开口与狭缝曝光部分相邻并分别与源极和漏极对应。
22.根据权利要求1的制备TFT基底的方法，其中显影的光致抗蚀剂薄膜包括与狭缝曝光部分对应的第一区域及与源极和漏极对应的第二区域。
23.根据权利要求22的制备TFT基底的方法，其中所述第一区域的光致抗蚀剂薄膜的高度小于第二区域的光致抗蚀剂薄膜的高度。
24.根据权利要求23的制备TFT基底的方法，其中所述第一区域的光致抗蚀剂薄膜的高度为第二区域的光致抗蚀剂薄膜的高度的40～60％。
25.根据权利要求24的制备TFT基底的方法，其中所述第一区域的光致抗蚀剂薄膜具有平整表面。
26.根据权利要求23的制备TFT基底的方法，其中在首次剥离剩余的光致抗蚀剂薄膜之后，仅第二区域的光致抗蚀剂薄膜保留下来。
27.根据权利要求6的制备TFT基底的方法，其中暴露在源极和漏极之间的剩余半导体层的第二半导体层被除去，以暴露出第一半导体层。
28.根据权利要求1的制备TFT基底的方法，其中所述剩余的光致抗蚀剂薄膜的首次剥离和二次剥离是利用氧等离子体通过灰化工艺进行的。
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