TW201606861A - 薄膜電晶體的製造方法 - Google Patents

Abstract

一種薄膜電晶體的製造方法，包括：於基板上形成閘極電極；於基板上形成閘極絕緣層覆蓋閘極電極；於閘極絕緣層上形成通道層，且通道層位在閘極電極上方；於閘極絕緣層上形成蝕刻阻擋層覆蓋通道層並使通道層的第一部位顯露於外；於閘極絕緣層上形成第一電極覆蓋並接觸第一部位；去除部分蝕刻阻擋層以暴露通道層的第二部位；於閘極絕緣層上形成第二電極覆蓋並接觸第二部位。

Description

薄膜電晶體的製造方法

本發明是有關一種顯示面板的製造方法，且特別是有關於一種顯示面板之薄膜電晶體的製造方法。

現今的顯示面板多半具有多個呈陣列排列的薄膜電晶體來驅動液晶分子的偏轉。而各個薄膜電晶體之源極電極與汲極電極可以是經由兩次光刻(即微影與蝕刻)而分別形成，藉以避免各個薄膜電晶體之通道長度受限於曝光設備的曝光精準度(目前約為3μm)。

然而，在以往分別形成源極電極與汲極電極的過程中，大都未對薄膜電晶體中的通道層進行保護，使得對於水氣、氧氣、氫氣、製程溫度、蝕刻液等外在環境因素具有較高敏感性的通道層，易在薄膜電晶體的製造過程中，受到外在環境因素影響而產生損傷。

本發明實施例在於提供一種薄膜電晶體的製造方法，以解決習知技術所面臨的問題。

本發明實施例提供一種薄膜電晶體的製造方法，包括下列步驟：於一基板上形成一閘極電極；於該基板上形成一閘極絕緣層，其中該閘極絕緣層覆蓋該閘極電極；於該閘極絕緣層上形成一通 道層，其中該通道層具有一第一部位與一第二部位，且該第一部位與該第二部位彼此不相連；於該閘極絕緣層上形成一蝕刻阻擋層，其中該蝕刻阻擋層覆蓋部分該通道層並暴露該通道層的該第一部位；於該閘極絕緣層上形成一第一電極，其中該第一電極覆蓋並接觸該通道層的該第一部位及其鄰近的該蝕刻阻擋層部位；去除部分該蝕刻阻擋層，以暴露該通道層的該第二部位；以及於該閘極絕緣層上形成一第二電極，其中該第二電極覆蓋並接觸該通道層的該第二部位及其鄰近的該蝕刻阻擋層部位。

綜上所述，本發明之薄膜電晶體的製造方法，於形成第一電極與第二電極之前，透過在通道層上分別形成不同圖案的蝕刻阻擋層，藉以在先後形成第一電極與第二電極的濕蝕刻製程中，能經由蝕刻阻擋層來使通道層隔絕於蝕刻液，進而維持通道層的半導體特性。

100‧‧‧薄膜電晶體

10‧‧‧基板

20‧‧‧閘極電極

22‧‧‧閘極線

24‧‧‧閘極絕緣層

30‧‧‧通道層

32‧‧‧第一部位

34‧‧‧第二部位

40、40’‧‧‧蝕刻阻擋層

50‧‧‧第一導電層

52‧‧‧源極電極(第一電極)

54‧‧‧源極線

60‧‧‧第二導電層

62‧‧‧汲極電極(第二電極)

64‧‧‧畫素電極

70‧‧‧第一圖案化光阻層

72‧‧‧第二圖案化光阻層

D1‧‧‧閘極線的長度方向

D2‧‧‧源極線的長度方向

L‧‧‧源極電極與汲極電極彼此相鄰的端緣之間的距離(即通道長度)

圖1A至圖9B為本發明所提供之薄膜電晶體的製造方法之流程示意圖。

請參閱圖1A至圖9B，其繪示了本發明的一實施例，本實施例提供一種薄膜電晶體100的製造方法。為便於理解，本實施例是以平面圖作說明，而於說明時，請參閱對應之圖式，並視需要一併參酌其他圖式。

請參閱圖1A和圖1B所示，其中，圖1A為圖1B沿1A-1A剖線的剖視示意圖。於一基板10上形成一閘極電極20與一閘極線22，上述閘極線22電性連接於閘極電極20。其中，所述閘極電極20與閘極線22於本實施例是以一體相連的單一膜層為例。 另，所述基板10的材質可為玻璃、石英、或其他合適的材質。並且閘極電極20與閘極線22的材質可為金屬材料或其合金、或其他合適的材質。

請參閱圖2所示，於所述基板10上形成一閘極絕緣層24，並且閘極絕緣層24覆蓋上述閘極電極20與閘極線22。其中，閘極絕緣層24的材質可為氧化矽、氮化矽、或其他合適的材質。

請參閱圖3A和圖3B所示，其中，圖3A為圖3B沿3A-3A剖線的剖視示意圖。於上述閘極絕緣層24上形成一通道層30，且通道層30位在閘極電極20的上方。更詳細地說，本實施例中形成上述通道層30的方式可以是先經由濺鍍法形成一金屬氧化物半導體層(如：IGZO、IZO)之鍍膜，接著對上述金屬氧化物半導體層進行微影蝕刻製程，藉以在所述閘極電極20上方的部分閘極絕緣層24上形成如圖3B所示的通道層30之圖案。其中，所述通道層30本身對於水氣、氧氣、氫氣、製程溫度、蝕刻液等外在環境因素具有較高的敏感性，因而易受外在環境因素影響而損傷，因此在後續製程中將會避免通道層30受損傷，以維持通道層30之半導體特性。

請參閱圖4A和圖4B所示，其中，圖4A為圖4B沿4A-4A剖線的剖視示意圖。於所述閘極絕緣層24上形成一蝕刻阻擋層40，而蝕刻阻擋層40覆蓋部分通道層30並僅使通道層30的一第一部位32顯露於外。其中，所述蝕刻阻擋層40能保護其下方所覆蓋的部分通道層30，藉以在經過後續製程(如：濕蝕刻製程)之後仍維持其半導體特性。

更詳細地說，本實施例中形成上述蝕刻阻擋層40的方式可以是先用化學氣相沉積形成一蝕刻阻擋材料層(圖略)，接著對上述蝕 刻阻擋材料層進行微影蝕刻製程，以得到如圖4B所示的蝕刻阻擋層40之圖案。另，所述蝕刻阻擋層40的材質可為二氧化矽或其他合適的材質。

請參閱圖5所示，於所述閘極絕緣層24上形成一第一導電層50，並且第一導電層50覆蓋上述蝕刻阻擋層40及通道層30的第一部位32；接著在第一導電層50上形成一第一圖案化光阻層70，上述部分第一圖案化光阻層70位於通道層30第一部位32及其鄰近的蝕刻阻擋層40部位之上方。其中，所述第一圖案化光阻層70所覆蓋的第一導電層50部位即相當於下述圖6A和圖6B所示之源極電極52及源極線54。

另，第一導電層50的材質可為金屬材料或其他合適的材質。而第一導電層50的形成方式可以是濺鍍、物理氣相沉積、或化學氣相沉積等成膜方式。

請參閱圖6A和圖6B所示，其中，圖6A為圖6B沿6A-6A剖線的剖視示意圖。透過濕蝕刻製程，去除第一導電層50未被第一圖案化光阻層70所覆蓋之部位，以使第一導電層50經濕蝕刻製程之後，於所述閘極絕緣層24上同時形成一源極電極52以及一源極線54，亦即源極線54一體相連於源極電極52；接著去除上述第一圖案化光阻層70。其中，所述源極電極52覆蓋並接觸通道層30的第一部位32及其鄰近的蝕刻阻擋層40部位。

而於實施上述濕蝕刻製程時，通道層30受到蝕刻阻擋層40之覆蓋而不會接觸濕蝕刻製程中的蝕刻液，進而透過所述蝕刻阻擋層40達到保護通道層30之效果。也就是說，通道層30是被埋置於閘極絕緣層24與蝕刻阻擋層40、源極電極52內，因而與蝕刻液隔絕。

請參閱圖7A和圖7B所示，其中，圖7A為圖7B沿7A-7A剖線的剖視示意圖。去除部分蝕刻阻擋層40以使通道層30的一第二部位34顯露於外，以形成蝕刻阻擋層40’。其中，所述通道層30的第二部位34與第一部位32彼此不相連，並且第一部位32與第二部位34是分別位在通道層30的相反兩端(如圖4B中的通道層30底端與圖7B中的通道層30頂端)，但不以此為限。

請參閱圖8所示，於所述閘極絕緣層24上形成一第二導電層60，並且該第二導電層60覆蓋上述源極電極52、源極線54、蝕刻阻擋層40’、及通道層30的第二部位34；接著在第二導電層60上形成一第二圖案化光阻層72，上述部份第二圖案化光阻層72位於通道層30第二部位34及其鄰近的蝕刻阻擋層40’部位之上方。其中，所述第二圖案化光阻層72所覆蓋的第二導電層60部位即相當於下述圖9A和圖9B所示之汲極電極62及畫素電極64。

另，第二導電層60較佳為透明狀且其材質可為ITO、IZO、或其他合適的材質，以使後述汲極電極62的材質不同於源極電極52的材質。而第二導電層60的形成方式可以是濺鍍、物理氣相沉積、或化學氣相沉積等成膜方式。

請參閱圖9A和圖9B所示，其中，圖9A為圖9B沿9A-9A剖線的剖視示意圖。透過濕蝕刻製程，去除第二導電層60未被第二圖案化光阻層72所覆蓋之部位，以使第二導電層60經濕蝕刻製程之後，於閘極絕緣層24上同時形成一汲極電極62與一畫素電極64，亦即畫素電極64一體相連於汲極電極62；接著去除上述第二圖案化光阻層72。所述汲極電極62覆蓋並接觸通道層30的第二部位34及其鄰近的蝕刻阻擋層40’部位。並且上述覆蓋在蝕刻阻擋層40’的汲極電極62部位與覆蓋在所述蝕刻阻擋層40’的源極電極52部位彼此分離。

藉此，透過不同製程先後成形汲極電極62與源極電極52，使得汲極電極62與源極電極52兩者彼此相鄰的端緣(亦即，圖9B中的汲極電極62底緣與源極電極52頂緣)之間的距離L(即為通道長度)將取決於曝光設備的對位精準度，而不受限於曝光設備的曝光精準度。也就是說，經由實施本實施例的上述方法之後，上述距離L能夠被控制在不大於曝光設備的曝光精準度(現今水準約為3μm)。

而於實施上述濕蝕刻製程時，通道層30受到蝕刻阻擋層40’之覆蓋而不會接觸濕蝕刻製程中的蝕刻液，進而透過所述蝕刻阻擋層40’達到保護通道層30之效果。亦即，通道層30是被埋置於閘極絕緣層24與蝕刻阻擋層40’、源極電極52、汲極電極62內，因而與蝕刻液隔絕。

此外，本實施例是以上述介紹順序為例，但於實際應用時，亦可進行適當的變換，並不以上述順序為限。舉例來說：若將上述源極電極52與汲極電極62分別視為一第一電極52與一第二電極62，而所述第一電極52的相關成形步驟能與上述第二電極62的相關成形步驟能夠相互對調。

綜上所述，本發明實施例所提供之薄膜電晶體的製造方法，於形成源極電極與汲極電極之前，透過在通道層上分別形成不同圖案的蝕刻阻擋層，藉以在先後形成源極電極與汲極電極的濕蝕刻製程中，能經由蝕刻阻擋層來使通道層隔絕於蝕刻液，進而維持通道層的半導體特性。

又，本發明實施例所提供之薄膜電晶體的製造方法，其透過兩次光刻以分別形成源極電極與汲極電極，使得薄膜電晶體中的源極電極與汲極電極兩者彼此相鄰的端緣之間的距離(即為通道長度)能夠不受限於現有曝光設備的曝光精準度(現今水準約為 3μm)，進而縮小通道長度(L)。藉此，使薄膜電晶體所占的面積降低，以提高開口率與穿透率，進而提升畫面品質。另一方面，本發明亦可藉由縮小通道長度(L)來提升薄膜電晶體的啟動電流(I_on)。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧基板

20‧‧‧閘極電極

24‧‧‧閘極絕緣層

30‧‧‧通道層

32‧‧‧第一部位

34‧‧‧第二部位

40’‧‧‧蝕刻阻擋層

52‧‧‧源極電極(第一電極)

60‧‧‧第二導電層

72‧‧‧第二圖案化光阻層

Claims (10)

1. 一種薄膜電晶體的製造方法，包括下列步驟：於一基板上形成一閘極電極；於該基板上形成一閘極絕緣層，其中該閘極絕緣層覆蓋該閘極電極；於該閘極絕緣層上形成一通道層，其中該通道層具有一第一部位與一第二部位，並且該第一部位與該第二部位彼此不相連；於該閘極絕緣層上形成一蝕刻阻擋層，其中該蝕刻阻擋層覆蓋部分該通道層並暴露該通道層的該第一部位；於該閘極絕緣層上形成一第一電極，其中該第一電極覆蓋並接觸該通道層的該第一部位及其鄰近的該蝕刻阻擋層部位；去除部分該蝕刻阻擋層，以暴露該通道層的該第二部位；以及於該閘極絕緣層上形成一第二電極，其中該第二電極覆蓋並接觸該通道層的該第二部位及其鄰近的該蝕刻阻擋層部位。
2. 如請求項1所述之薄膜電晶體的製造方法，其中該第一電極為一源極電極，該第二電極為一汲極電極。
3. 如請求項2所述之薄膜電晶體的製造方法，其中於形成該閘極電極的步驟中同時形成一閘極線，並且該閘極線一體相連於該閘極電極；於形成該源極電極的步驟中同時形成一源極線，並且該源極線一體相連於該源極電極；於形成該汲極電極的步驟中同時形成一畫素電極，並且該畫素電極一體相連於該汲極電極。
4. 如請求項3所述之薄膜電晶體的製造方法，其中在形成該蝕刻阻擋層並暴露該通道層的該第一部位的步驟之後，包括下述步驟：於該閘極絕緣層上形成一第一導電層，其中該第一導電層 覆蓋該蝕刻阻擋層及該通道層的該第一部位；於該第一導電層上形成一第一圖案化光阻層；蝕刻去除該第一導電層未被該第一圖案化光阻層覆蓋的部位，以使該第一導電層形成該源極電極與該源極線；以及去除該第一圖案化光阻層。
5. 如請求項4所述之薄膜電晶體的製造方法，其中在去除部分該蝕刻阻擋層以暴露該通道層的該第二部位的步驟之後，包括下述步驟：於該閘極絕緣層上形成一第二導電層，其中該第二導電層覆蓋該源極電極、該源極線、該蝕刻阻擋層、及該通道層的該第二部位；於該第二導電層上形成一第二圖案化光阻層；蝕刻去除該第二導電層未被該第二圖案化光阻層覆蓋的部位，以使該第二導電層形成該汲極電極與該畫素電極；以及去除該第二圖案化光阻層。
6. 如請求項1所述之薄膜電晶體的製造方法，其中該第一電極的材質不同於該第二電極的材質。
7. 如請求項1所述之薄膜電晶體的製造方法，其中該通道層的材質包括金屬氧化物半導體。
8. 如請求項1所述之薄膜電晶體的製造方法，其中該蝕刻阻擋層的材質包括二氧化矽。
9. 如請求項1所述之薄膜電晶體的製造方法，其中在形成該第二電極的步驟中，位在該蝕刻阻擋層上方的該第二電極部位與該第一電極部位彼此分離。
10. 如請求項1所述之薄膜電晶體的製造方法，其中該第一電極與該第二電極兩者彼此相鄰的端緣之間的距離不大於3μm。