TW449929B - Structure and manufacturing method of amorphous-silicon thin film transistor array - Google Patents
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Description
A4992 9
發明領域 本發明係關於一種薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)。特別是關於一種非晶矽
Camairphous-si 1 ic〇n,a_Si )薄膜電晶體陣列的結構與其 裝程此製·程利用一種雙步曝光(Two-Step-Exposure, TSE)製程來簡化黃光製程(ph〇t〇Hthography process)的 流程。 發明背景 通常’在使用非晶矽的薄膜電晶體-液晶顯示器 (TFT-LCD)裡,因為回應薄膜電晶體之關狀態(〇ff_state) 的南黑色阻抗(high black resistance),因而提高切換 效率。甚且’此薄膜電晶體係在低溫下形成,也可應用在 大型玻璃基板上,故,此種非晶矽的薄膜電晶體—液晶顯 示器已是市場上的主流之一。在美國專利5, 545, 576的文 獻裡’揭露了此種薄膜電晶體面板(pane i )的製程。此薄 膜電晶體面板可以減少薄膜電晶體的佔用率(occupation ratio),和製程中的製作步驟。 此薄膜電晶體面板的製作主要包含以下步騍:(a )在一 透明絕緣基板(transparent insulting substrate)的上 方形成一閘極電極(gate electrode)和一閘線(gate
第5頁 ^ 4992 9 五、發明說明(2). 1 ine); (b)在整個閘極電極、閘線和基板的上方,接績形 成一閘極絕緣膜(gate insulating fiim)、一半導體 (semiconductor)薄膜和一絕緣膜;(c)藉由穿過該透明基 板的曝光(exposure)方式’將此絕緣膜鑄成型,並與此閘 極電極和閘線自行排成一列(self-aligned); (d)在此絕緣 薄膜的上方,以垂直角度形成一光罩(mask),此光罩長度 延伸且超過此閘極電極;(e)利用此光罩,至少蝕刻(etch) 此絕緣膜和此半導體薄膜;以及,(f )移除此光罩而形成一 源極電極(source electrode)和一汲極電極(drain electrode) ° 時下’諸多的非晶矽薄膜電晶體的製作通常採用六或 七道(甚至更多)的黃光製程。由於黃光製程是一序列的 (sequential)過程,要求複雜且精準的製程,諸如光罩製 程、光阻塗佈(photoresist coating)製程、曝光 (exposure)製程,以及顯影(devel〇pmen〇製程,因此每 省一道光罩製程’則可降低薄膜電晶體的製作成本和粉塵 污染量。傳統的薄膜電晶體製程中,在執行黃光製程的流 程裡共利用了六道光罩步驟,這六道光罩步驟依序被使用 在第一金屬層以形成閘極電極、主動層(active layer)以 鑄型成島丘圖案(patterned as an island)、連接第一金 屬層與第二金屬層的接觸孔(con tact)、銦錫氧化物(i τ〇) 的形成、第二金屬層(seconcj metal layer)以形成源極電 極和;及極電極,以及隔離層(passivati〇n layer)的形
第6頁 449929 五、發明說明(3) 成。 較先進的薄膜電晶體的製程技術,在執行黃光製程的 流程裡則簡化為使用五道光罩步驟。其中一種製程技術 為’此五道光罩步驟依序被使用在第一金屬層、主動層、 第二金屬層、隔離層,以及銦錫氧化物。 另一種黃光製程的流程裡使用五道光罩步驟的薄膜電 晶體的製程技術為,此五道光罩步驟依序被使用在(a)第 一金屬層;(b)主動層;(c)第二金屬層;(d)接觸孔和隔離 層;以及(e)銦錫氧化物《此種屬於製造非晶矽薄膜電晶體 的製程技術。 另外,在美國專利5, 719, 018的文獻裡,揭露了一種 用於液晶顯示器之薄膜電晶體面板的製作方法,且此薄膜 電晶體面板有一完全自行排成一列的薄膜電晶體。此薄膜 電晶體的製程包含下列步驟:(a)在一透明基板的上方形成 一閘極電極;(b)接續形成一第一絕緣層(first i n s u 1 a ΐ i n g 1 a y e r )、一半導體層(s e m i c ο n d u c t 〇 r 1 a y e r) 和一第二絕緣層(second insuiating layer);(c)藉由使 用光阻圖案為光罩,來形成一層與此閘極電極並列的通道 保護層(channel protecting layer);(d)在此半導體層裡 植入一離子(icm);(e)鍵上一層傳導層(conductive layer); (f)連同此半導體層一起使此傳導層鑄型;(g)形成
'449929 五、發明說明(4) 一隔離層,此隔離層包括第一和第;開口(〇pening) ; (h) 經由此第二開口’形成一晝素電極(p〖xel electrode), 此晝素電極連接至此傳導層;以及,使用此畫素電極和 此隔離層作為遮罩的圖案,來蝕刻此傳導層,以形成一源 極電極和一没極電極。 此篇美國專利5,71 9,0 1 8文獻所揭露的薄膜電晶體的 製程裡,使用了五道光罩步驟,依序被使用在閘極電極、 通道保護層、傳導層、半導體層、隔離層和畫素電極,其 中’傳導層和半導體層係使用一單一光罩,在同一步驟 鑄型’以減少製程上的花費。 發明概要 本發明主要目的之一是 陣列的結構’此非晶矽薄膜 製程,以較少的光罩步驟來 /提供一種非晶矽薄膜電晶體 電晶體陣列的結構簡化了黃光 製造。 本發明之另-目的是,提供一種非晶石夕薄膜電晶 :=ί構’此非晶矽薄膜電晶體陣列的結構可使第二金屬 層與島丘層(island layer).的接觸情況更好(better ' contact condition) 〇 本發明之又一目的是,提供一 種非晶矽薄膜電晶體陣
第8頁 ,9____ 五、發明說明(5) 列的結構’此非晶矽薄膜電晶體陣列的結構可減少因光阻 材料殘留(photoresist residue)或是粉塵污染(particle contamination)而引起第二金屬層開啟(open)或是第—金 屬得/第一金屬層短路(short)的發生。 本發明之非晶矽薄膜電晶體陣列的結構主要包含 有:(a) —基板;(b) —閘極電極,形成在此基板的上方;(c) 一閘極絕緣層’形成在此閘極電極的上方;(d) —主動層, 形成在此閘極絕緣層的上方,此主動廣為一非晶石夕層;(e) .一n+非晶矽層,形成在此主動層的上方;以及(f) 一金屬 層,形成在此n+非晶矽層的上方,其中包含第一部分以定 義一源極電極,與第二部分以定義一汲極電極。此n+非晶 矽層和此金屬層具有島丘金屬光罩結構(i s 1 and me ta 1 mask structure)的特性,以保護此主動層在蝕刻製程中 免受傷害β 另一方面,本發明提供一種非晶矽此薄膜電晶體陣列 的製作方法’此製作方法係結合標準之背面-通道—蝕刻 (back-channel-etched,BCE)型簡化光罩過程與雙步曝光 的技術來製作。此雙步曝光方法,將第二金屬層與島丘層 合併在一道光罩製程,以簡化黃光製程的流程。 本發明之非晶矽薄膜電晶體陣列的製作方法主要包含 有下列步驟:(,a)減鍍(sputter) —第一金屬層,在此第一
4 4992 9__— 五、發明說明.(6) 金屬層上使用光阻圖案以形成一閘極電極;(b)植入一閘極 絕緣層、一本質(i η ΐ r i n s i c )非晶矽層,和一 n+非晶矽 層.’並且灑佈一第二金屬層,利用此第二金屬層來形成一 源極電極和一没極電極,此步驛中,利用一種雙步曝光技 術,將此第二金屬層與島丘層合併在一道黃光製程;(c)形 成一隔離絕緣層(passivation layer);以及(d)形成一銦 錫氧化物電極層。 步驟(b)中,本發明之雙步曝光技術係以兩種曝光圖 案(exposed pattern),一為完全曝光(comp 1 ete exposure)之圖案A,另一為非完全曝光(incomplete exposure)之圖案B,來進行此雙步曝光製程,而非完全曝 光圖案B則繼續進行氧電漿银刻(〇2 plasma etching)。步 驟(c)和(d)可以沿用習知的五道光罩頂層銦錫氧化物製程 (5-mask top ITO process)的方法來完成。 根據本發明,由於第二金屬層製程在步驟(b)中提前 處理,故,減少了因光阻材料殘留或是粉塵污染而引起第 二金屬層開啟或是第一金屬層/第二金屬層短路的發生 。 另外,此薄膜電晶體的製作方法具有島丘金屬光罩結構 (island metal mask structure)的特性’此種結構可以 在電漿蝕刻製程中保護主動層免於電漿傷害。 在本發明的較佳實施例中’光阻#料塗佈的厚度
第10頁 V· 4 4992 9 五、發明說明(7) (thickness)和厚度的均勻度(unif〇rmity)是雙步曝光製 程中的兩個重要關鍵。而光阻厚度範圍約為1仁mi # πι,完全曝光的強度範圍(intensity)約為30mj/cm2〜 250mj/cin2,非完全曝光的強度範圍則約為3〇m:j/cm2 〜15 0m j/cm2 ’留在通道區域的光阻厚度的範圍是5〇〇埃 (Angstrom)〜5 0 0 0 0埃。兩種使用的氧電漿蝕刻的模式分別 為電聚強化模式(plasma enhanced mode,PE mode)和反 應式離子银刻(reactive ion etching,RIE)模式。 茲配合下列圖式 '實施例之詳細說明及專利申請# 圍,將上述及本發明之其他目的與優點詳述於后。 圖式之簡要說明 圖1為本發明之非晶矽薄膜電晶體陣列在單一晝素區 頂視示意圖。 、B 、 2為圖1中沿著線AA’之本發明之非晶矽薄膜電晶體 一剖面結構示意圖 Μ 圖圖3e說明圖2之本發明之非晶矽薄臈電晶體陳 造過種。 平列的製 圖4a和圖4b分別為本發明之雙步曝光製程的穿么 70王曝光圖案 44992 9 五、發明說明(8) A和非完全曝光圖案β 程 圖4C-圖4g詳細說明本發明之雙步曝光製程的流 圖5說明本發明之非晶矽薄臈電晶 PE模式和RIE模式之氧電漿蝕刻模 1的製造過程中, 方。 所使用的腐蝕物的處 圖6說明本發明之非晶矽薄膜電晶體陣 源極電流Ids相對閘極-源極電壓v 列在室溫下,汲極. PCS 十生 圖號說明 101第一金屬層、閘極電極102第— 1 0 3非晶矽層、主動層 〜金屬層 2 0 1基板 2 0 5 n+非晶矽層 2 0 3閘極絕緣; 3 41隔離絕緣 3 2 5光阻材料 3 4 2銦錫氧化物電極層 411 通道區域
第12頁 ^ 44992 9 五、發明說明(9)
Vgs 閘極-源極電壓
Vth 臨界電壓 ids 汲極-源極電流 仁FE場效應移動率 發明之詳細說明 圖1為在單一畫素區,根據本發明之非晶矽薄膜電晶 體陣列的一個較佳實施例的—頂視示意圖。從圖丨所示曰,曰 此非晶矽薄膜電晶體陣列主要包含有一第—金屬層i 0上、 一第二金屬層1〇2和非晶矽層103。在此第一金屬層1〇1上 將使用光阻圖案來形成一閘極電極。藉由植入一閘極絕緣 層,和非晶矽層1 〇3,並濺鍍此第二金屬層丨02,形成此第 二金屬層上的一源極電極和一汲極電極。 圖2為圖1中沿著線之本發明之非晶矽薄臈電晶體 陣列的一剖面結構示意圖。如圖2所示,本發明之非晶石夕 薄膜電晶體陣列的結構包含一基板2〇1 ; 一閘極電極1〇1, 形成在此基板201的上方;一閘極絕緣層2〇3 ,形成在此閘 極電極ιοί的上方;一主動層103,形成在此閘極絕緣層2〇3 的上方;一 n+非晶矽層205,形成在此主動層1〇3的上方;以 及一金屬層102,形成在此n+非晶矽層2〇5的上方,此金屬 層1 02定義一源極電極和一汲極電極,此n+非晶石夕層2〇5和 此金屬層102在製程過程中具有島丘金屬光罩結構的特 性’用以保護此主動層1 03在蝕刻製程中免受傷害。
4-499 2 9 五、發明說明(ίο) 。宽根ίΐί明1基板可選用透明絕緣材質,如玻璃基板 第一金屬層可選自一群含有鎢(w)和鉬(Μ0)化合、鋁 曾Li銘合金(A1'alloy)、欽(Ti)、鉻(Cr)、減前述枋 ^紐。而成的多層(IHUltilayer),之中的一種金屬材質。 第二金屬層可選自一群含有鉻/銘、絡/銘/鉻、麵/紹/ t翻/銘、鈦/銘、鈦/紹/鈦之中的—種多層金屬材質, 其中’鉻/鋁表示第-層為鉻,其上方第二層為鋁,其餘 以此類推。主動層為一非晶矽層。 圖3a〜圖3e說明圖2之本發明之非晶矽薄膜電晶體陣列 的製造過程。 參考圖3a,首先濺鍍第一金屬層1〇1於一基板2〇1上, 利用黃光製程,在此金屬層上使用一光阻圖案(使用第一 道光罩)來形成一閘極電極1〇1。本實施例中,選用1埃〜η 埃的釩化鎢(MoW)為此第一金屬層的材料。 、 參考圖3b ’依序在閘電極1〇1的上方,整個基板2〇1上 ,沉積(deposit) —閘極絕緣層203、一本質非晶石夕層 1 03 ,和一n+非晶矽層205。之後,其上再濺鍍第二金屬層 102。最後,在整個表面上塗佈一層光阻材料325 ^本實施 例中’選用1.5k埃〜5k埃的SiNx為閘極絕緣層203、0.5k埃 ~ 2 k埃的本質非晶矽層1 〇 3、3 0 0埃的n+非晶矽層2 0 5。而第 二金屬層102選用〇. 5k埃的鉻(Cr)、6k埃的鋁(Al) 、lk埃
第14頁 f 4 4992 9 五、發明說明(11) 在接下來的步驟中’利用一種雙步曝光技術’將此第 二金屬層與·^島丘層合併在一道實光製私(使用第二道光 罩)中去蝕刻,此黃光製程後的結果如圖3c所示。之後形 成一隔離絕緣層34 1 (使用第三道光罩)和形成一銦錫氧化 物電極層342 (使用第四道光罩)的步驟’可以沿用習知的 五道光罩頂層銦錫氧化物製程的方法來完成’這兩個步驟 分別如圖3 d.和圖3 e所示。 圖3b至圖3c之雙步曝光技術的流程詳細說明如下: (bl )繼步驟圖3b之後,首先,以圖4a中的圖案A為光革, 用較強的光(higher light intensity)照射,進行完全曝 光;其次’以圖4b中的圖案B為光罩,用較弱的光(i〇wer light intensity)照射,進行非完全曝光。經顯影 (development)後,其結果如圖4c所示,其中,通道區域 (channel regi〇n)仍殘留一層較薄的(thinner)光阻材料 325 °(b2)接下來,進行第二金屬層1〇2濕蝕刻(wet etching ),和非晶矽、非晶矽乾蝕刻(dry etching), 其結果如圖4d所示。(b3)在非完全曝光圖案b上的光阻, 即通道區域411上,則進行氧電漿蝕刻,其結果如圖杬所 不。之後,(b4)將通道區域上的第二金屬層作濕蝕刻,並 且將光阻剝除掉,其結果如圖4f所示。最後,(b5)以此 第二金屬層為光罩來乾蝕刻n+非晶矽,其鈷果如圖4g所
4 499 2 9
在此雙步曝光製程中,非完全曝光圖案B上的光阻的 厚度和厚度的均勻度是兩個重要的因素。由於此光阻 全顯影,光阻的厚度和厚度的均句度不容易去控制,通g 會在厚度上產生大差異(deviati〇n)。除此之外,若完全 曝光圖案A和非完全曝光圖案B之間的光阻厚度差不大過 300^0埃的話,在氧電漿蝕刻和η+非晶矽蝕刻過程中,處理 視窗會非常小。甚且,非完全曝光的光阻圖案通常會產生 非常模糊的邊緣(dul 1 edge)。假如,此邊緣太過平滑的 話,這些邊牆(side wall)的光阻將會連結在通道區域的 兩侧邊緣,在接下來的通道第二金屬層裡產生一些殘留。 在島丘银刻製程(在第一次的第二金屬層製程之後)裡 ,本發明之較佳實施例中,光阻的蝕刻約5〇埃〜25〇〇〇埃, 並且氧電漿蝕刻速率(rate)約為10埃〜1 5 0 0埃。由於此兩 個重要的蝕刻因素,在通道區域的光阻厚度不能太薄。換 句話說,增加光阻的厚度會加寬處理視窗。本發明使用正 光阻材料,而在多個曝光強度的試驗裡,較佳的光阻厚产 約為1^ηιι〜1〇βπι,較佳情況的完全曝光的強度 (intensity)約為30inj/cm2〜250mj/cm2,非完全曝光的強产 則約為30m j/ cm2〜150m j/cm2 ’在通道區域的光阻厚度的較 佳範圍是500埃〜500 00埃。對於接續的n+非晶石夕飯刻"和氧& 電漿蝕刻製程裡,此通道區域的光阻厚度範圍5 〇 〇埃
〃在4992 9 五、發明說明(13) -50000埃是非常安全的。 接下來’說明本發明所使用的兩種氧電漿蝕刻模式, PE模式和RIE模式。圖5為此兩種模式所使用的腐餘物的處 方。如圖5所示,在RIE模式中,所使用的腐蝕物為 400sccm的氧、800瓦(W)的電力(power)、20度的冷卻溫度 (cooler temper at ure)和10 0m 托耳(Torr)的壓力。而在pe 模式中’所使用的腐姓物為400scctn的氧、500瓦的電力、 40度的冷卻溫度和375m托耳的壓力。當使用RIE模式的氧 電漿蝕刻製程來剝離通道區域上的光阻時,接績的第二金 屬層濕钱刻會失敗(failed)。在通道區域上的第二金屬層 無法以濕蝕刻剝離,甚至進行一長時期的超蝕刻 (overetching) ’如此僅會產生嚴重的側面蝕刻,而導致 第二金屬層上的源極-汲極的斷裂(broken)。而當使用pe 模式的氧電漿蝕刻製程來剝離通道區域上的光阻時,此種 製程問題則不會發生。此種製程問題發生的原因可能是, 第一金屬層頂部的表面在iRIE模式的氣電毁银刻製程中形 成路氧化物(CrOx)。而在PE模式中,化學反應支配此钱刻 製程,而較少的能量(或動量)會被傳至此電晶體薄膜。所 以,難以超越活化能(activation energy)來形成絡氧化 物。 在第二金屬層银刻前的氯(Cl2)電漿處理是解決第二 金屬氧化物形成的方法,但不容易控制光阻厚度的均句
第17頁 -τΜθ- 五、發明說明(14) 度。解決之道可改變第二金屬層材質,或是以乾蝕 去蝕刻第二金屬層通道區域。 圖6說明本發明之非晶石夕薄臈電晶體在室溫下,没極 源極電流Ids相對閘極-源極電壓Vgs的特性。如圖6所示, 軸表示閉極-源極電壓vss,縱軸表示沒極_源極電流Id ^ = 界電壓(threshold voltage)、約為2.63伏特,場效應移 動性(field effect mobility)/^ 約為 〇74cm2/v_sec, 次臨界飄擺(siibthreshold swing)約為〇.72v/dec。這些 結果顯示了本發明之非晶矽薄臈電晶體的特 -
的蝕刻製程所影響。 s攸矛'夕J 紅^所述,本發明之非晶矽薄膜電晶體簡化了黃光製 步驟來製造。又可減少因光阻材= ::島1:屬路=…卜,此薄膜電晶體在製=法上 製程中保護主㈣’此種結構可以在電漿㈣ 勒增免於電漿傷害。 唯,以上所述_ 士_ 不能以此限定本發誉堇為本發明之較佳實施例而已,當 利範圍所作之均蓉=實施之範圍。即大凡依本發明申請專 之範園内。隻化與修飾’皆應仍屬本發明專利涵蓋
第18頁
Claims (1)
- 4 499 2 9一種非晶矽溥膜電晶體陣列的 一基底; 結構’包含有:一閘極電極,形成在該基 一閘極絕緣層,形成在該 一主動層,形成在該閘極 為一非晶發層; 板的上方; 閘極電極的上方; 絕緣層的上方,且該主動層 一 n+非晶矽層,形成在該主動層的上方;以及, 金屬層开》成在該非晶破層的上方,該金屬層定 義一源極電極,與一汲極電極; 其令’該n+非晶矽層和該金屬層具有島丘金屬光罩結 構的特性’用以保護該主動層在蝕刻製程中免受傷害 2.如專利申請範圍第1項所述之非晶矽薄膜電晶體陣列的 結構,其中’該閘極電極包括一金屬層,該金屬層係 選自一群含有鎢和鉬化合、鋁、鋁合金、鈦、鉻、 鉬及前述材質組合而成的多層,之中的一種金屬 材質。 3.如專利申請範圍第1項所述之非晶矽薄膜電晶體陣列的 結構,其中,該金屬層係選自含有一群含有鉻/鋁、鉻 /鋁/鉻、鉬/鋁/鉬、鉬/鋁、鈦/鋁、鈦/鋁/鈦之中的 一種多層金屬材質,其中,第20頁 d 4992 9申請專利範圍 絡/紹表示第一層為絡,上 鉻/鋁/鉻表示第一厗苐一層為鋁, 第三層為鉻, S…,上方第二層為鋁 鉬/鋁/鉬表示第一岸 第三層為鉬, 胃‘,、,上方第二層為鋁 鉬/铭表示第一層爲相 #/粗# - @ 為鉬’上方第二層為鋁, 鈦/鋁表不第一層為鈦,上 鈦/鋁/鈦表示第一層A 第一層為鋁, 第三層為鈦。 為鈦,上方第二層為銘 再上方 再上方 再上方 4. 如專利申請範圍篦彳 & m,~^ ΐ ΐ 述之非晶石夕薄膜電晶體陣列的 认# A ® aί 陣列的結構更包含一通道區域介於該金屬層定義之 我原極電極和汲極電極。 5. 一'種薄膜電晶體陣列的制决十,+ .,、. 干的製作方法,包含下列步驟: (a) ί賤鐘一第一金屈屉认 a々,屬層於一基板上,利用一黃光製程在°亥第一金屬層上使用一光阻圖案來形成一 閘極電極; (b) 依序在該閘電極的上方,和該整個基板上,植入 -閘絕緣層、-本質非晶矽層,和一 n+非晶矽層 ’並在整個基板上,再濺鍍一第二金屬層; (c) 利用一種雙步曝光方法’將該第二金屬層與一島 丘層合併在一道黃光製程令去蝕刻’並在該第 一金屬層上形成一源極電極和—沒極.電極;44992 9 六、中請專利範圍 ------ (d) 整個基板上,再形成一隔離絕緣層;以及, (e) 在該隔離絕緣層上形成一銦錫氧化物電極層。 6 $專利申請範圍第5項所述之非晶矽薄膜電晶體陣列的 製作方法,其中,該雙步曝光方法更包含下列步驟: (d〇在該整個基板的表面上,塗佈一種光阻材料 並且分別以一完全曝光圖案,和另一非完全 曝光圖案,進行曝光,曝光後並顯影; (d2)進行該第二金屬層濕蝕刻’和該n+非晶矽、該 非晶石夕乾餘刻; (d3)在該非完全曝光圖案之區域,稱通道區域,上 的光阻進行氧電漿蝕刻; (d4)在該通道區域的第二金屬層作濕蝕刻,並且將 該光阻剝除掉;以及, (d 5 )以該第二金屬層為光罩來乾银刻n+非晶石夕。 7. 如專利申凊範圍第5項所述之非晶矽薄膜電晶體陣列的 製作方法’其中,該完全曝光圖案是以較強光照射, 進行曝光’而該非完全曝光圖案則以較弱光照射,進 行曝光。 8. 如專利申请範圍第5項所述之非晶矽薄膜電晶體陣列的 製作方法,其中,該氧電漿蝕刻為一電漿強化模式之 氧電漿蝕刻。449 92 9 六、申請專利範圍 9. 如專利申請範圍第5項所述之#晶矽薄膜電晶體陣列的 製作方法,其中,該氧電漿蝕刻為一反應式離子蝕刻 模式之氧電漿蝕刻, 10. 如專利申請範圍第6項所述之非晶矽薄膜電晶體陣列 的製作方法,其中,該在通道區域的光阻厚度的範圍 是500埃〜50000埃。 11. 如專利申請範圍第5項所述之非晶矽薄膜電晶體陣列 的製作方法,其中,該完全曝光的強度範圍約 30mj/cm2〜250mj/cm2,而該非完全曝光的強度範圍約 3 0m j/cm2-15 011^/cm2。 12. 如專利申請範圍第5項所述之非晶矽薄膜電晶體陣列 的製作方法’其中,該光阻的蝕刻約5 〇埃〜2 5 0 0 0埃, 並且該氧電漿蝕刻速率釣為I 〇埃〜1 5 〇 〇埃。 13. 如專利申請範圍第5項所述之非晶矽薄膜電晶體陣列 的製作方法,其中,該完全曝光圖案和該非完全曝光 圖案之間的光阻厚度差範圍為大於3〇〇〇埃。 14. 如專利申請範圍第5項所述之非晶矽薄膜電晶體陣列 的製作方法,其中,該閘極絕緣層的厚度約為丨5 〇 〇埃449929_ 六、f請專利範圍 〜5 0 0 0埃。 15.如專利申請範圍第5項所述之非晶矽薄膜電晶體陣列 的製作方法,其中,該第一金屬層的厚度約為500埃〜 15000 埃。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7754547B2 (en) | 2008-01-08 | 2010-07-13 | Au Optronics Corporation | Method of manufacturing active matrix array structure |
CN105097502A (zh) * | 2015-07-15 | 2015-11-25 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种薄膜图案的形成方法 |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7189992B2 (en) * | 2002-05-21 | 2007-03-13 | State Of Oregon Acting By And Through The Oregon State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Transistor structures having a transparent channel |
US7339187B2 (en) * | 2002-05-21 | 2008-03-04 | State Of Oregon Acting By And Through The Oregon State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Transistor structures |
US20040209468A1 (en) * | 2003-04-17 | 2004-10-21 | Applied Materials Inc. | Method for fabricating a gate structure of a field effect transistor |
US6841475B1 (en) * | 2003-11-21 | 2005-01-11 | Au Optronics Corporation | Method for fabricating thin film transistors |
JP4275519B2 (ja) * | 2003-12-12 | 2009-06-10 | 東京応化工業株式会社 | 微細パターンの形成方法および液晶表示素子の製造方法 |
US7098091B2 (en) * | 2004-02-20 | 2006-08-29 | Au Optronics Corporation | Method for fabricating thin film transistors |
US7527994B2 (en) * | 2004-09-01 | 2009-05-05 | Honeywell International Inc. | Amorphous silicon thin-film transistors and methods of making the same |
US20060102197A1 (en) * | 2004-11-16 | 2006-05-18 | Kang-Lie Chiang | Post-etch treatment to remove residues |
US20060204859A1 (en) * | 2005-03-09 | 2006-09-14 | International Business Machines Corporation | An extra dose trim mask, method of manufacture, and lithographic process using the same |
TWI290771B (en) * | 2006-01-02 | 2007-12-01 | Wintek Corp | TFT substrate, liquid crystal display panel, transflective liquid crystal display device, and methods for the same |
KR100866252B1 (ko) * | 2007-05-17 | 2008-10-30 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서의 제조방법 |
US8133773B2 (en) * | 2007-10-17 | 2012-03-13 | Au Optronics Corporation | Apparatus and method for reducing photo leakage current for TFT LCD |
US8704232B2 (en) | 2012-06-12 | 2014-04-22 | Apple Inc. | Thin film transistor with increased doping regions |
US9065077B2 (en) | 2012-06-15 | 2015-06-23 | Apple, Inc. | Back channel etch metal-oxide thin film transistor and process |
US9685557B2 (en) | 2012-08-31 | 2017-06-20 | Apple Inc. | Different lightly doped drain length control for self-align light drain doping process |
US8987027B2 (en) | 2012-08-31 | 2015-03-24 | Apple Inc. | Two doping regions in lightly doped drain for thin film transistors and associated doping processes |
US8748320B2 (en) | 2012-09-27 | 2014-06-10 | Apple Inc. | Connection to first metal layer in thin film transistor process |
US8999771B2 (en) | 2012-09-28 | 2015-04-07 | Apple Inc. | Protection layer for halftone process of third metal |
US9201276B2 (en) | 2012-10-17 | 2015-12-01 | Apple Inc. | Process architecture for color filter array in active matrix liquid crystal display |
TWI483036B (zh) | 2012-11-19 | 2015-05-01 | Au Optronics Corp | 陣列基板及其製作方法 |
US9001297B2 (en) | 2013-01-29 | 2015-04-07 | Apple Inc. | Third metal layer for thin film transistor with reduced defects in liquid crystal display |
US9088003B2 (en) | 2013-03-06 | 2015-07-21 | Apple Inc. | Reducing sheet resistance for common electrode in top emission organic light emitting diode display |
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Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4684436A (en) * | 1986-10-29 | 1987-08-04 | International Business Machines Corp. | Method of simultaneously etching personality and select |
JP3066944B2 (ja) * | 1993-12-27 | 2000-07-17 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、その駆動方法及びそれを有するシステム |
US5545576A (en) | 1994-04-28 | 1996-08-13 | Casio Computer Co., Ltd. | Method for manufacturing a thin film transistor panel |
KR0145899B1 (ko) | 1995-02-11 | 1998-09-15 | 김광호 | 완전 자기 정렬형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조방법 |
US6200906B1 (en) * | 1998-12-17 | 2001-03-13 | Micron Technology, Inc. | Stepped photoresist profile and opening formed using the profile |
-
2000
- 2000-08-02 TW TW089115509A patent/TW449929B/zh not_active IP Right Cessation
- 2000-10-18 US US09/692,247 patent/US6479398B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7754547B2 (en) | 2008-01-08 | 2010-07-13 | Au Optronics Corporation | Method of manufacturing active matrix array structure |
CN105097502A (zh) * | 2015-07-15 | 2015-11-25 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种薄膜图案的形成方法 |
CN105097502B (zh) * | 2015-07-15 | 2018-02-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种薄膜图案的形成方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6479398B1 (en) | 2002-11-12 |
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