TWI328861B - Fabrication methods of thin film transistor substrate - Google Patents
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Description
1328861 • 第96108579號專利說明書修正本 修正日期：99年6月23日 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 - 本發明係有關於一種薄膜電晶體基底的製造方法，尤
• 其是關於一種藉由僅三道光罩製程以及一道雷射燒蝕製 程而完成薄膜電晶體陣列的方法。 【先前技掏J 在習知技術中，TFT-LCD陣列基板係利用五或四道光 罩製程而製作，由於光罩數目較多的緣故，因此會降低產 能並增加生產成本。一般而言，藉由四道光罩製程而製作 TFT-LCD陣列基板之步驟包括：形成閘極與電容下電極 之第一道光罩製程、形成閘極介電層、半導體層、歐姆接 觸層之第二道光罩製程、形成電晶體之源/汲極之第三道 光罩製程、與形成資料線與電容上電極之第四道光罩製 程。 為了增進生產效率並降低生產成本，因此業界亟需一 種製程複雜度較低之薄膜電晶體陣列的製造方法。 【發明内容】 本發明係提供一種薄膜電晶體基底的製造方法，藉由三道 光罩製程以及一道雷射燒蝕製程而完成薄膜電晶體陣列。 本發明一較佳實施例提供一種薄膜電晶體基底的製造方 法，包括：形成一第一導電層於一基底上；使用一第一光罩 製程圖案化該第一導電層，以形成一接觸墊、一閘極線、一 閘極結構、及一電容下電極；形成一堆疊層以覆蓋該基底、 該接觸墊、該閘極線、該閘極結構、及該電容下電極，該堆 0632.Α50683-ΓΛ' 5 1328861 第％1〇8579號專利說明鸯修正本 疊層依順序包括〜、 修正日期："年6月23曰 層；使用一第二先絕緣層、一半導體層及一歐姆接觸 底及形成暴露該接觸=裎圖案化該堆疊層，以暴露部分該基 層以覆蓋該基底、誃，面之一第一開口；形成一透明導電 接觸墊；形成一笫^層、及經由該第一開口所暴露之該 三光罩製程以形成.电層以後盖該透明導電層；使用一第 該閘極結構上方之、、1}與該閘極線垂直之一資料線；（2)位於 區上之-晝素電核極和巧；（3)位於該基底财之-晝素 (5)該接觸墊上方該電容下電極上方之一電容上電極； 分隔該源極和汲極之—觸墊電極；以及(6)暴露該半導體層以 晝素電極，該源槌番第一開口；其中，該及極電性接觸該 接觸該晝素電極；…接觸，資料線，及該電容上電極電性 用-雷射燒钮製種圖案化全基底;及使 和接觸墊電極之〜 ”又s v成暴路该晝素電極 乐二及—第四開口。 【實施方式】 弟一貫施例 方》〜1L圖係緣示第一實施例之薄膜電曰雕其广 中，第U圖係,會示由第一道光罩】二基，造 的上視圖，而第1β圖係緣示沿 成之結構 面圖。如第，，圖所示，於一基底上 顯不），亚錯由第—道光罩裳程而形成層（圖未 圖案包含電容下電極18、閉極16、閑極？圖案:上述導電 墊〗2以及閘極線接觸墊2〇。宜 、貝料線接觸 如是銅、銘，、鈦或路等金屬而其形案之村料例 在此不再贅述。另外，電容下電極18為屬習知技術，
0632-A50683-TW 你線]4之一部分， 6 1328861 ， 第96川M79號專利說明書修正本 修正曰期：99年6月23曰 且閘極16係延伸自閘極線14。 圖，二= 製程所形成之結構的上視 圖。如第之剖面線aa’戶斤得之剖面 雜㈣、f容下電極is、閑極^、 圖案化以形成堆叠々圖二由2第二製程而將上述堆疊層 一個露出資科“γ2=γγ面2分基底表面且形成 疊層圖案22包含閘極絕緣層22a、半導體汗層口 ^。其争，雄 接觸層既。其中，半導體層22b <材料‘是 晶石夕;問極絕緣層22a之材料例如是、== 化石夕。由於堆疊層之材料與形成方法均屬習知 再贅述。請注意，位於閘極16上 ’了在此不 延伸至基絲面，也就是^人^Μ閘極絕緣層孤係 層22b以及歐姆接觸^r之王宽包=極16;另外，半導體 度。 故之晃度舉例皆超過閘極16之寬 圖上製程所形成之結構的上視 圖。如第簡示，於 成一透明的銦錫氧化物層24鱼_ "屈、之堆豐層上依序形 物層24可為透明導電層"可使—例層其中娜氧化 金屬層26之材料例如是銅二: = 屬習知技術，在此不再贅述德，而料成方法 阻層（圖未顯示）。之金屬層26上形成:光 圖案2 8並安進行第三:光罩製程；成第二:二色:二J 一光阻圖木30b及一開口服，且第二光阻圖案3此係較第
0632-A506S3-TW 7 1328861 第96108579號專利說明書修正本 修正日期：99年6月23日 一光阻圖案30a厚，較佳者係第二光阻圖案30b之厚度為第 一光阻圖案30a之1. 5倍以上。接著，如第1H圖所示，以第 .一光阻圖案30a、第二光阻圖案30b為罩幕蝕刻開口 16a下 • 方之金屬層26、透明的銦錫氧化物層24以及歐姆接觸層 22c，並形成一開口 16b。上述開口 16b露出閘極16上方之 半導體層22b的部分表面。之後，如第II圖所示，蝕刻第一 光阻圖案30a、第二光阻圖案30b直到第一光阻圖案30a整 個被移除為止；其中，由於第二光阻圖案30b係較第一光阻 圖案30a厚的緣故，因此有部分第二光阻圖案30b會殘留在 閘極16與閘極線14上方。接著，如第1J圖所示，利用殘留 在閘極16與閘極線14上方之第二光阻圖案30b為罩幕以移 除位於電容下電極18、資料線接觸墊12與晝素區I上方之 金屬層26。然後，如第1K圖所示，剝除殘留在閘極16與閘 極線14上方之第二光阻圖案30b。綜上所述，在此第三道光 罩製程之後，殘留之金屬層26分別作為與閘極線14垂直之 一資料線、位於該閘極16上方之源極和汲極（由開口 16b隔 開）；而殘留之銦錫氧化物層24分別作為位於晝素區I上方 之一晝素電極、電容下電極18上方之一電容上電極、資料線 接觸墊12上方之一接觸墊電極。其中，上述汲極電性接觸上 述晝素電極；上述源極電性接觸上述資料線；上述電容上電 極電性接觸上述晝素電極。 第1L圖係繪示由雷射燒蝕製程所形成之結構的上視 圖，而第10圖係繪示沿著第1L圖之剖面線所得之剖面 圖。如第1L、1M圖所示，形成一保護層32以全面性覆蓋 上述基底。接著，如第1N和10圖所示，使用一雷射燒蝕 製程圖案化保護層32，以分別形成暴露上述晝素電極和 0632-A50683-TW 8 1328861 第96108579號專利說明書修正本 修正日期：99年6月23曰 資料線接觸墊12之開口 36與38，其中此雷射燒蝕製程 係直接以一雷射光束34透過一光罩圖案35，移除位於上 述資料線接觸墊12及上述晝素電極上方之部分保護層 32。另外，在其它實施例（圖未顯示）中，亦可使用傳統 之光罩製程進行移除步驟，也就是先形成一光阻圖案於保 護層上以作為罩幕，並暴露出上述接觸墊電極及上述晝素 電極上方之部分保護層，接著使用一雷射光束移除上述接 觸墊電極及上述晝素電極上方之部分保護層，然後除去該 光阻圖案。上述保護層3 2之材料例如是氣化石夕、氧化石夕、 氮氧化矽或有機材料絕緣層。 第二實施例 第2A〜2Q圖係繪示第二實施例之薄膜電晶體基底的製造 方法。其中，第2A圖係繪示由第一道光罩製程所形成之結構 的上視圖，而第2B圖係繪示沿著第2A圖之剖面線BB’所得 之剖面圖。如第2A、2B圖所示，於一基底上形成一導電層（圖 未顯示），並藉由第一道光罩製程而形成一導電圖案。上述導 電圖案包含電容下電極218、閘極216、閘極線214、資料線 接觸墊212以及閘極線接觸墊220。其中，上述導電圖案之 材料例如是銅、銘、鉬、鈦或絡等金屬，而其形成方法屬習 知技術，在此不再贅述。另外，電容下電極218為閘極線214 之一部分，且閘極216係延伸自閘極線214。 第2C圖係繪示由第二道光罩製程所形成之結構的上視 圖，而第21圖係繪示沿著第2C圖之剖面線所得之剖面圖； 另外，第2D〜2H圖係為第二道光罩製程之剖面圖。如第2D 圖所示，於基底與電容下電極218、閘極216、閘極線214以 及資料線接觸墊212上形成一堆疊層（包括閘極絕緣層 0632-A50683-TW 9 1328861 第96108579號專利說明書修正本 修正日期：99年6月23日 222a、半導體層222b、以及歐姆接觸層222c)。接著，如第 2E圖所示，先於堆疊層上形成一光阻層（圖未顯示），接著 使用一半色調光罩圖案224並進行第三道光罩製程以形成光 阻圖案226a、226b、226c、226d及露出部分歐姆接觸層222c 表面之一開口 212a，其中符號228所指之處為半色調區域 (half - tone areas) ’且光阻圖案226b、226c係較光阻圖 案226a、226d厚’較佳者係光阻圖案226b、226c之厚度為 光阻圖案226a、226d之1.5倍以上。接著’如第2F圖所示， 以光阻圖案226a、226b、226c、226d為罩幕蝕刻未被光阻圖 案覆蓋之區域的堆疊層並將其全部移除，且形成露出部分資 料線接觸墊212表面之一開口 212b。之後，如第2G圖所示， 蝕刻光阻圖案226a、226b、226c、226d直到光阻圖案226a、 226d整個被移除為止；其中，由於光阻圖案226b、226c係 較光阻圖案226a、226d厚的緣故’因此有部分光阻圖案 226b、226c會殘留在閘極216與閘極線214上方。接著，如 第2H圖所示，以殘留在閘極216與閘極線214上方之部分光 阻圖案226b、226c為罩幕而蝕刻未被光阻圖案覆蓋之區域的 半導體層222b與歐姆接觸層222c並將其全部移除。之後， 如第21圖所示，剝除殘留在閘極216與閘極線214上方之部 分光阻圖案226b、226c。在此，半導體層孤之材料例如 是非晶矽或多晶矽；閘極絕緣層222a之材料例如是氮化矽' 氧化石夕或氮氧化石夕。由於堆疊層之材料與形成方糾屬習知 技術’在此不再資述。請注意’位於閘極216上方之部 極絕緣，222a係延伸至基底表面，也就是說完全包覆閑極 16，但是，半導體層222b以及歐姆接觸層2版之 皆未超過閘極16之寬度。 ' χ + ^
0632-A50683-TW 丄JZOOO丄 第96】08579號專利說明書修正本 第2J圖係緣示由第三道光罩製程年邮日 圖，而*20圖係緣示沿著,2J圖之二:成之結構的上視 圖。如第2K圖所示，於基底與上述_=/斤得之剖面 成-透明的銦錫氧化物層23〇與严、隹豐層上依序形 化物層230可為透明導電層，也使=32 ’其中銦錫氧 其中金屬層微之材料例如是銅、如=氧化物層， 成方法屬習知技術，在此不再梦述m各’而其形 成一光阻層（圖未顯示）。之後，如第2L圖所屬層232形 調光罩圖案（圖未顯示）並進行第三道使用一半色 圖案234a、^_ 234b 〜先罩衣程以形成光阻 = 安二4 .5倍以上。接著，如第2M圖所示，^光阻 圖术234a、光阻圖案2·為罩幕 先阻 層232、透明的_氧 ^ 216a下方之金屬 體層222b的部分表面。之後 出=6 土方之半導 案234a、光阻圖案2N圖所不’钱刻光阻圖 止；其中，由於光阻3安2% ^且圖案234b整個被移除為 田+古卹八，先阻圖木234a係較光阻圖案234b厚的緣故， 214上方之C 利用殘留在閘極216與閘極線 ⑽、資圖案挪為罩幕以移除電容下電極 錢剝除说樹屬層挪， 234a。P卜仏閣 與極線214上方之部分光阻圖案 232分別作為二:==罩製程之後’殘留之金屬層 及極（由開口 216b隔開）；而殘留之錮錫氧化
0632-A50683-TW 1328861 第96108579號專利說明書修正本 修正日期：99年6月23日 物層230分別作為位於畫素區I上方之一畫素電極、電容下 電極218上方之一電容上電極、資料線接觸墊212上方之一 接觸墊電極。其中，上述没極電性接觸上述晝素電極；上述 源極電性接觸上述資料線；上述電容上電極電性接觸上述晝 素電極。 第2P圖係繪示由雷射燒蝕製程所形成之結構的上視 圖，而第2Q圖係繪示沿著第2P圖之剖面線BB’所得之剖面 圖。如第2P、2Q圖所示，形成一保護層250以全面性覆蓋上 述基底。接著，如第2Q圖所示，使用一雷射燒蝕製程圖案化 保護層250，以分別形成暴露上述晝素電極和資料線接觸墊 212之開口 260與270。此雷射燒蝕製程之方法相似於或同於 第一實施例所述之方式。此保護層250之材料例如是氮化 矽、氧化矽、氮氧化矽或有機材料絕緣層。 綜上所述，本發明係利用雷射燒蝕技術將保護層圖案 化，因而可以減少一道黃光與钱刻製程。如此一來，即可 達到增進生產效率並降低生產成本的目的。 0632-A50683-TW 12 1328861 第96108579號專利麵讎正本 修正日期："年6月23日 【圖式簡單說明】 第1A〜10圖係繪示一較佳實施例之薄膜電晶體基底的 製造方法。 - 第2A〜2Q圖係繪示另一較佳實施例之薄膜電晶體基底 的製造方法。 、日日土- 【主要元件符號說明】 AA’、BB’〜剖面線； 12、212〜資料線接觸墊； 16'216〜閘極； 18、218〜電容下電極； 22、222〜堆疊層圖案； 22b、222b〜半導體層； 24、230〜銦錫氧化物層； 28、224〜半色調光罩圖案 226a、226b、226c、226d、 32、250〜保護層； 35〜光罩圖案； 228〜半色調區域； 30b〜第二光阻圖案。 I〜晝素區； 14、214〜閘極線； 16a、16b、216a、216b〜開口 20、220〜閘極線接觸塾； 22a、222a〜閘極絕緣層； 22c、222c〜歐姆接觸層； 26、232〜金屬廣； > 234a、234b〜光阻圖案； 34〜雷射光束； 36、38、212a、212b〜開口； 30a〜第一光阻圖案；
0632-A50683-TW
Claims (1)
1328861 ' 第96108579號專利說明書修正本 修正日期：99年6月23日 十、申請專利範圍： 1. 一種薄膜電晶體基底的製造方法，包括： 形成一第一導電層於一基底上； 使用一第一光罩製程圖案化該第一導電層，以形成一 接觸墊、一閘極線、一閘極及一電容下電極； 形成一堆疊層以覆蓋該基底、該接觸墊、該閘極線、 該閘極、及該電容下電極，該堆疊層依順序包括一閘極絕 緣層、一半導體層及一歐姆接觸層； 使用一第二光罩製程圖案化該堆疊層，以暴露部分該 基底及形成暴露該接觸墊表面之一第一開口； 形成一透明導電層以覆蓋該基底、該堆疊層、及經由 該第一開口所暴露之該接觸墊； 形成一第二導電層以覆蓋該透明導電層； 使用一第三光罩製程以形成： 與該閘極線垂直之一貧料線， 位於該閘極上方之源極和汲極； 位於該基底預定之一晝素區上之一晝素電極； 該電容下電極上方之一電容上電極； 該接觸墊上方之一接觸墊電極；以及 暴露該半導體層以分隔該源極和及極之' —弟二開口， 其中’該 >及極電性接觸該晝素電極’該源極電性接觸 該貧料線，及該電容上電極電性接觸§亥畫素電極， 其中該第三光罩製程係包括： 形成一光阻層於該第二導電層上； 使用一半色調（half-tone)光罩圖案化該光阻層， 以於該基底之預定晝素區、電容下電極及接觸墊上方形成 0632-A50683-TW 14 1328861 第9_9號專利說明書修正本 修正曰期·，年6月23曰 —阻圖案’亚於該閘極及―f料線預定區上方形成 第—核圖案’其中該第二光關案之 総圖案且於該閉極上方具有一暴 電- 第五開口； 不守电層之一 移除該第五開口内之第二導電層、透明導電声 姆接觸層，形成暴露該半導體層之該第二開口丨s “ 以^除該第—光阻圖案以及部分該第二光阻圖案；及 墊：方下光阻圖案作為罩幕，移除位於該接觸 層；旦素£上方與該電容下電極上方之第二導電 形成一保護層以全面性覆蓋該基底；及 2一雷射燒姓製程圖案化該保護層， 晝ι電極和接觸塾電極之一第三及—第四開，成暴路該 2.如申請專利範圍第丨項之方法，1 程係包括直接以一雷射光 ^中該运射燒钱製 接觸墊雷極及+ 1 ° 罩圖木，移除位於該 二柽及該晝素電極上方之部分該保護層。 程包括：申°月專利辄圍第1項之方法，其中該雷射燒钱製 該二==保護層上以作為罩幕，並暴露出 使晝素電極上方之部分該保護層； 方之部分姉護層；及 。極及Μ素電極上 除去該光阻圖案。 4厂如申請專利範圍第i項之方法，盆中 木之厚度為該第-光阻圖案之1.5倍以上一先阻圖 5·如申請專利範圍第U之方法，其中該閘極係延伸 °632-A5〇683-TW 1328861 修正日期：99年6月23曰 第96108579號專利說明書修正本 自該閘極線。 電層 6. 如申請專利範圍第丨項之 或第二導電層之材料係包括一金屬'。，其中該第一導 7. 如申請專利範圍第6項之 銅、鋁、鉬、鈦或鉻。 ，其中該金屬包括 8. 如申請專利範圍第〗項之 之 材料係包括非晶矽或多晶矽。 ，/、中該半導體層 9. 如申請專利範圍第1項之 之材料係包括氮化石夕、氧切或氮氧化梦中該閘極絕緣層 10. 如申請專利範圍第Μ 材料係包括氮化石夕、氧化發、氮中該保護層之 η.-種薄膜電晶體L?製=有機包材括料叫 形成一第一導電層於一基底上； 使用-第-光罩製程圖案化該第—導電層，以 接觸墊、一閘極線、一閘極及一電容下電極； ^ — 形成-堆疊層以覆蓋該基底、該接觸墊、該 該閘極、及該電容下電極，該堆疊層依順序包括—間極 緣層、—半導體層及一歐姆接觸層； 使用一第二光罩製程圖案化該堆疊層，以暴露部分該 基底及形成暴露該接觸塾表面之一第一開口； έ 形成一透明導電層以覆蓋該基底、該堆疊層、及經由 該第一開口所暴露之該接觸墊； 形成一第二導電層以覆蓋該透明導電層； 使用一第三光罩製程以形成： 與該閘極線垂直之一資料線； 位於該閘極上方之源極和汲極； 0632-A50683-TW 16 1328861 ' 第96108579號專利說明書修正本 修正日期：99年6月23日 位於該基底預定之一晝素區上之一晝素電極； 該電容下電極上方之一電容上電極； 該接觸墊上方之一接觸墊電極；以及 暴露該半導體層以分隔該源極和〉及極之一第二開口， 其中’該 >及極電性接觸該畫素電極’該源極電性接觸 該資料線，及該電容上電極電性接觸該晝素電極； 形成一保護層以全面性覆蓋該基底；及 使用一雷射燒蝕製程圖案化該保護層，以形成暴露該 晝素電極和接觸墊電極之一第三及一第四開口，其中該雷 射燒钱製程係包括直接以一雷射光束透過一光罩圖案，移 除位於該接觸墊電極及該晝素電極上方之部分該保護層。 12. —種薄膜電晶體基底的製造方法，包括： 形成一第一導電層於一基底上·， 使用一第一光罩製程圖案化該第一導電層，以形成一 ' 接觸墊、一閘極線、一閘極及一電容下電極； 形成一堆疊層以覆蓋該基底、該接觸墊、該閘極線、 該閘極、及該電容下電極，該堆疊層依順序包括一閘極絕 緣層、一半導體層及一歐姆接觸層； 使用一第二光罩製程圖案化該堆疊層，以暴露部分該 基底及形成暴露該接觸墊表面之一第一開口； 形成一透明導電層以覆蓋該基底、該堆疊層、及經由 該第一開口所暴露之該接觸墊； 形成一第二導電層以覆盖該透明導電層， 使用一第三光罩製程以形成： 與該閘極線垂直之一資料線； 位於該閘極上方之源極和汲極； 0632-A50683-TW 17 1328861 ' 第96108579號專利說明書修正本 修正日期：99年6月23日 位於該基底預定之一晝素區上之一畫素電極； 該電容下電極上方之一電容上電極； 該接觸墊上方之一接觸墊電極；以及 暴露該半導體層以分隔該源極和汲極之一第二開口； 其中，該汲_極電性接觸該晝素電極5該源極電性接觸 該資料線，及該電容上電極電性接觸該晝素電極； 形成一保護層以全面性覆蓋該基底；及 使用一雷射燒蝕製程圖案化該保護層，以形成暴露該 畫素電極和接觸墊電極之一第三及一第四開口； 其中該雷射燒#製程包括： 形成一光阻圖案於該保護層上以作為罩幕，並暴露出 該接觸墊電極及該晝素電極上方之部分該保護層； _ 使用一雷射光束移除該接觸墊電極及該晝素電極上 方之部分該保護層；及 ' 除去該光阻圖案。 0632-A50683-TW 18
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