TWI426565B - 顯示面板及薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種顯示面板及薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，尤指一種利用通入六氟化硫氣體與氧氣進行感應耦合電漿蝕刻製程以去除作為閘極絕緣層之氮化矽層之重工方法，以及利用上述重工方法製作之顯示面板。
液晶顯示面板主要包括一陣列基板(array substrate)、一彩色濾光片基板(CF substrate)，以及填充於陣列基板與彩色濾光片基板之間的液晶分子。陣列基板(亦稱為薄膜電晶體基板)上設置有複數個呈陣列狀排列之畫素，且各畫素內分別設置有一薄膜電晶體元件，藉此控制各畫素的開關。陣列基板需經歷多道的沉積、微影與蝕刻等製程，以製作出薄膜電晶體元件之閘極、閘極絕緣層、半導體層、源極/汲極，以及定義出畫素電極與保護層等元件之圖案。
一般而言，在陣列基板的製作過程中，針對物理氣相沉積製程或是微影製程等非牽涉到化學反應的製程所形成的膜層，在發生成膜失敗、膜值異常或機台當機等問題下，可利用重工製程將所成長的膜層移除再重新形成另一符合標準的膜層。然而，對於涉及化學反應的膜層，例如利用化學氣相沉積製程形成的膜層，由於係為不可逆反應，一旦發生成膜失敗、膜值異常或機台當機等問題，現行作法係將整片基板以報廢方式處理，因此造成製造成本上升，同時亦會影響陣列基板的產能。
本發明之目的之一在於提供一種薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法及使用薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法製作之顯示面板，以解決習知技術之高成本問題。
本發明提供一種薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，包括下列步驟。提供一基板，其包括一作為閘極絕緣層之氮化矽層位於基板之一表面上。進行一第一脫膜製程，以移除基板上之氮化矽層。第一脫膜製程包括進行一感應耦合電漿蝕刻製程以蝕刻氮化矽層，其中感應耦合電漿蝕刻製程之通入氣體包括六氟化硫氣體與氧氣，六氟化硫之流量大體上係介於300sccm至500sccm之間，氧氣之流量大體上係介於150sccm至350sccm之間，感應耦合電漿蝕刻製程之製程壓力大體上係介於80mtorr至160mtorr之間，且感應耦合電漿蝕刻製程之製程功率大體上係介於2000W至3000W之間。
本發明另提供一種薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，包括下列步驟。提供一玻璃基板，其包括一作為閘極絕緣層之氮化矽層位於玻璃基板之一表面上。進行一第一脫膜製程，以移除玻璃基板上之氮化矽層。第一脫膜製程包括進行一感應耦合電漿蝕刻製程以蝕刻該氮化矽層，其中感應耦合電漿蝕刻製程對於氮化矽層與玻璃基板之一蝕刻選擇比大體上係介於18至30之間。
本發明之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法利用感應耦合電漿蝕刻製程移除作為閘極絕緣層的氮化矽層，而在本發明所教導的製程條件下，感應耦合電漿蝕刻製程對於氮化矽與玻璃具有高蝕刻選擇比，故可在不造成玻璃基板的損傷下蝕刻掉氮化矽層，以利於後續重工製程的進行。
為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。
請參考第1圖。第1圖繪示了本發明一較佳實施例之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法的流程示意圖。如第1圖所示，本實施例之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法包括進行下列步驟：步驟10：提供一基板，基板包括一閘極，以及一作為閘極絕緣層之氮化矽層位於基板與閘極之表面；步驟12：進行一第一檢測製程，以判斷氮化矽層之成膜是否正常，若是，則進行步驟14，若否，則進行步驟16；步驟14：進行後續製程；步驟16：進行一第一脫膜製程，以移除基板上之氮化矽層；步驟18：進行一第二脫膜製程，以移除閘極；步驟20：進行一溼式清洗製程，以去除基板上之化學殘留物；步驟22：進行一乾式清洗製程，以去除基板上之有機微粒；步驟24：進行一沖洗製程，以清潔基板之表面；以及步驟26：進行一第二檢測製程，以判斷基板之表面是否具有殘留物，若是，則進行步驟20，若否，則進行步驟28：步驟28：進行一重工製程，以依序於基板上形成另一閘極與另一氮化矽層，且在重工製程後，可再進行步驟12，以確認重新形成的氮化矽層的成膜是否正常。
請參考第2圖至第5圖，並請一併參考第1圖。第2圖至第5圖繪示了本發明第一較佳實施例之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法的示意圖。如第2圖所示，首先，提供一基板30，其中在本實施例中基板30為一玻璃基板，但不以此為限，基板30亦可為其它材質之基板。基板30包括一閘極32，以及一作為閘極絕緣層之氮化矽層34位於基板30與閘極32之表面。閘極32之材質可為例如鋁釹合金/鉬(AlNd/Mo)、鋁/鉬(Al/Mo)、鉬/鋁/鉬(Mo/Al/Mo)、鈦/鋁/鈦(Ti/Al/Ti)等，但不以此為限而亦由其它單層或複合層之導電材質所構成。此外，在本實施例中，氮化矽層34係利用化學氣相沉積製程形成於基板30上。隨後，對基板30進行一第一檢測製程，以判斷氮化矽層34之成膜是否正常，若氮化矽層34之成膜正常，則可進行後續製程，若氮化矽層34因機台當機或其它不可預期之因素而導致成膜失敗或膜值異常，則進行後續的脫膜製程與重工製程。
如第3圖所示，當第一檢測製程檢測出氮化矽層34之成膜失敗或膜值異常時，對基板30進行第一脫膜製程，以移除基板30上之氮化矽層34。第一脫膜製程包括進行一感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma,ICP)蝕刻製程以蝕刻掉氮化矽層34。在本實施例中，感應耦合電漿蝕刻製程之通入氣體包括六氟化硫(SF6)氣體與氧氣，其中六氟化硫之流量大體上係介於300標準立方厘米每分鐘(standard cubic centimeter per minute,sccm)至500sccm之間，氧氣之流量大體上係介於150sccm至350sccm之間，感應耦合電漿蝕刻製程之製程壓力大體上係介於80mtorr至160mtorr之間，且感應耦合電漿蝕刻製程之製程功率大體上係介於2000W至3000W之間，但不以此為限。此外，在基板30使用玻璃基板的狀況下，本實施例之感應耦合電漿蝕刻製程對於氮化矽層34與玻璃基板之蝕刻選擇比大體上係介於18至30之間，例如氮化矽層34與玻璃基板之蝕刻選擇比大體上為24，藉此在蝕刻氮化矽層34的過程中，不致造成基板30表面的損傷。
如第4圖所示，於移除氮化矽層34後，接著再進行一第二脫膜製程，以移除閘極32。第二脫膜製程可視閘極32之材料不同而選用不同的製程。例如，當閘極32之材料為鋁釹合金/鉬、鋁/鉬或鉬/鋁/鉬時，第二脫膜製程可包括一溼式蝕刻製程，並使用醋酸、硝酸與磷酸之混合溶液作為蝕刻液。此外，例如，當閘極32之材料為鈦/鋁/鈦時，第二脫膜製程可包括一溼式蝕刻製程，並使用硝酸與鹽酸之混合溶液作為蝕刻液。然而，第二脫膜製程並不以溼式蝕刻製程為限，而亦可視脫膜效果而使用乾式蝕刻製程。於移除閘極32後，接著對基板30進行清洗製程，其中清洗製程可包括一溼式清洗製程、一乾式清洗製程與一沖洗製程，其中溼式清洗製程主要係利用清洗液去除基板30上之化學殘留物，乾式清洗製程主要係利用乾式方式例如照射紫外線以去除基板30上之有機微粒，而沖洗製程主要係利用去離子水清潔基板之表面，以增加基板30與後續形成之膜層的附著力。於清洗製程結束後，再進行一第二檢測製程，以判斷基板30之表面是否具有殘留物，若基板30之表面仍有殘留物，則可重覆進行清洗製程，或調整上述溼式清洗製程、乾式清洗製程與沖洗製程的參數，或是改變清洗製程的步驟順序與次數，直到基板30之表面無殘留物。
如第5圖所示，當確認基板30之表面無殘留物後，接著進行一重工製程，以依序於基板30上形成另一閘極36與另一氮化矽層38。在氮化矽層38形成後，可再進行第一檢測製程，以判斷氮化矽層38之成膜是否正常，若氮化矽層38之成膜正常，則可進行後續製程，若氮化矽層38仍具有成膜失敗或膜值異常等問題，則進行後續的脫膜製程與重工製程，直至氮化矽層的成膜正常。
本發明之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法並不限於在閘極絕緣層形成後立刻進行，亦可在後續膜層例如半導體層形成後再進行。請繼續參考第6圖至第9圖。第6圖至第9圖繪示了本發明第二較佳實施例之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法的示意圖。為了簡化說明並便於比較各實施例之異同，以下說明主要針對兩實施例之相異處進行說明。如第6圖所示，首先，提供一基板50，例如一玻璃基板，但不以此為限。與前述實施例不同之處在於，在本實施例中，基板50除了包括一閘極52與一作為閘極絕緣層之氮化矽層54外，另包括至少一半導體層56位於氮化矽層54上。半導體層56可為例如一非晶矽層、一微晶矽層、一單晶矽層、一多晶矽層、一碳化矽層、一氧化物半導體層、或其它合適材料層、或上述材料層之堆疊層。隨後，對基板50進行一第一檢測製程，以判斷半導體層56及/或氮化矽層54之成膜是否正常，若半導體層56及/或氮化矽層54之成膜正常，則可進行後續製程，若半導體層56及/或氮化矽層54經檢測後發現成膜失敗或膜值異常，則進行後續的脫膜製程與重工製程。
如第7圖所示，當第一檢測製程檢測出半導體層56及/或氮化矽層54之成膜失敗或膜值異常時，對基板50進行第一脫膜製程，以移除基板50上之半導體層56與氮化矽層54。第一脫膜製程包括進行一感應耦合電漿蝕刻製程以蝕刻掉半導體層56與氮化矽層54。在本實施例中，感應耦合電漿蝕刻製程之通入氣體包括六氟化硫氣體與氧氣，其中六氟化硫之流量大體上係介於300sccm至500sccm之間，氧氣之流量大體上係介於150sccm至350sccm之間，感應耦合電漿蝕刻製程之製程壓力大體上係介於80mtorr至160mtorr之間，且感應耦合電漿蝕刻製程之製程功率大體上係介於2000W至3000W之間，但不以此為限。此外，在蝕刻氮化矽層54的過程中，感應耦合電漿蝕刻製程對於氮化矽層54與玻璃基板之蝕刻選擇比大體上係介於18至30之間，例如氮化矽層54與玻璃基板之蝕刻選擇比大體上為24，藉此在蝕刻氮化矽層54的過程中，不致造成基板50表面的損傷。值得說明的是在本實施例中，感應耦合電漿蝕刻製程可一併蝕刻掉半導體層56與氮化矽層54，然而本發明之應用並不以此為限。換言之，半導體層56與氮化矽層54亦可分別利用不同的製程加以移除。
如第8圖所示，於移除半導體層56與氮化矽層54後，接著再進行一第二脫膜製程，以移除閘極52。第二脫膜製程可視閘極52之材料不同而選用不同的製程，在此不再多加贅述。接著對基板50進行清洗製程，其中清洗製程的種類與順序如上述實施例所述。如第9圖所示，接著進行一重工製程，以依序於基板50上形成另一閘極58、另一氮化矽層60與另一半導體層62。
由上述可知，本發明之方法係利用感應耦合電漿蝕刻製程去除異常之氮化矽閘極絕緣層，再利用重工製程重新形成另一氮化矽閘極絕緣層。值得說明的是本發明之感應耦合電漿蝕刻製程的通入氣體包括六氟化硫氣體與氧氣，且氣體流量、製程壓力與製程功率係控制在下列範圍內：六氟化硫的流量大體上介於300sccm至500sccm之間；氧氣之流量大體上介於150sccm至350sccm之間；感應耦合電漿蝕刻製程之製程壓力大體上介於80mtorr至160mtorr之間；以及感應耦合電漿蝕刻製程之製程功率大體上係介於2000W至3000W之間。
在上述製程條件下，感應耦合電漿蝕刻製程對於氮化矽層與玻璃之間的蝕刻選擇比可控制在介於18至30之間(例如蝕刻選擇比約為24)，藉此在蝕刻氮化矽層的過程中，不致造成基板表面的損傷，而使基板可再用於進行氮化矽層的重工製程。請參考第10圖。第10圖顯示了在蝕刻掉氮化矽層後未被閘極覆蓋之玻璃基板與被閘極覆蓋之玻璃基板的厚度差異。如第10圖所示，在經歷感應耦合電漿蝕刻製程後，由玻璃基板上25個不同位置所量測出之玻璃基板的厚度與玻璃基板的初始厚度的差異大體上係介於90埃(angstrom)至230埃之間，且玻璃基板的平均厚度差異約為144埃。此一實驗結果顯示了在本發明之感應耦合電漿蝕刻製程的製程條件下，感應耦合電漿蝕刻製程對於氮化矽與玻璃具有極佳的蝕刻選擇比，使得玻璃基板的厚度在氮化矽層的蝕刻過程中僅微幅地縮減，而可維持良好的均勻性。由於玻璃基板在移除了氮化矽層後仍具有良好的均勻性，因此在後續重工製程中進行其它膜層的微影製程時，可確保光阻具有良好的曝光效果。
請再參考第11圖。第11圖繪示了本發明一較佳實施例之顯示面板的示意圖。如第11圖所示，本實施例之顯示面板100可為一液晶顯示面板、一有機發光顯示面板、一電泳顯示面板或其它類型的顯示面板。顯示面板100包括一薄膜電晶體102，且薄膜電晶體102包括一作為閘極絕緣層之氮化矽層104。在本實施例中，薄膜電晶體102之氮化矽層104係利用本發明前述之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法加以製作。
綜上所述，本發明之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法利用感應耦合電漿蝕刻製程移除由化學氣相沉積製程所形成的氮化矽層，而在本發明所教導的製程條件下，感應耦合電漿蝕刻製程對於氮化矽與玻璃具有高蝕刻選擇比，故可在不造成玻璃基板的損傷下蝕刻掉氮化矽層。因此，移除了氮化矽層的玻璃基板仍具有良好的厚度均勻性，而使得後續重工製程可順利進行，而可避免習知以報廢方式處理氮化矽層出現成膜異常的玻璃基板所導致的成本上升問題。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，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、12、14、16、18、20、22、24、26、28．．．流程步驟
30．．．基板
32．．．閘極
34．．．氮化矽層
36．．．閘極
38．．．氮化矽層
50．．．基板
52．．．閘極
54．．．氮化矽層
56．．．半導體層
58．．．閘極
60．．．氮化矽層
62．．．半導體層
100．．．顯示面板
102．．．薄膜電晶體
104．．．氮化矽層
第1圖繪示了本發明一較佳實施例之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法的流程示意圖。
第2圖至第5圖繪示了本發明第一較佳實施例之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法的示意圖。
第6圖至第9圖繪示了本發明第二較佳實施例之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法的示意圖。
第10圖顯示了在蝕刻掉氮化矽層後未被閘極覆蓋之玻璃基板與被閘極覆蓋之玻璃基板的厚度差異。
第11圖繪示了本發明一較佳實施例之顯示面板的示意圖。
10、12、14、16、18、20、22、24、26、28．．．流程步驟
Claims (17)
- 一種薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，包括：提供一基板，該基板包括一作為閘極絕緣層之氮化矽層位於該基板之一表面上，以及一閘極位於該基板與該氮化矽層之間；進行一第一脫膜製程，以移除該基板上之該氮化矽層，該第一脫膜製程包括進行一感應耦合電漿蝕刻製程以蝕刻該氮化矽層，其中該感應耦合電漿蝕刻製程之通入氣體包括六氟化硫氣體與氧氣，六氟化硫之流量大體上係介於300sccm至500sccm之間，氧氣之流量大體上係介於150sccm至350sccm之間，該感應耦合電漿蝕刻製程之製程壓力大體上係介於80mtorr至160mtorr之間，且該感應耦合電漿蝕刻製程之製程功率大體上係介於2000W至3000W之間；以及進行一第二脫膜製程，以移除該閘極。
- 如請求項1所述之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，其中六氟化硫氣體之流量大體上係為400sccm，氧氣之流量大體上係為200sccm，該感應耦合電漿蝕刻製程之製程壓力大體上係為120mtorr，且該感應耦合電漿蝕刻製程之製程功率大體上係為2500W。
- 如請求項1所述之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，其中該 基板包括一玻璃基板。
- 如請求項3所述之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，其中該感應耦合電漿蝕刻製程對於該氮化矽層與該玻璃基板之一蝕刻選擇比大體上係介於18至30之間。
- 如請求項4所述之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，其中該感應耦合電漿蝕刻製程對於該氮化矽層與該玻璃基板之一蝕刻選擇比大體上係為24。
- 如請求項1所述之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，另包括於進行完該第二脫膜製程後，依序於該基板上形成另一閘極與另一氮化矽層。
- 如請求項1所述之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，其中該基板另包括一半導體層，位於該氮化矽層上，且該第一脫膜製程另包括移除該半導體層。
- 如請求項7所述之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，其中該半導體層包括一非晶矽層。
- 一種顯示面板，包括一薄膜電晶體，該薄膜電晶體包括一作為閘極絕緣層之氮化矽層，其中該氮化矽層係利用請求項6所述之 薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法加以製作。
- 一種薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，包括：提供一玻璃基板，該玻璃基板包括一作為閘極絕緣層之氮化矽層位於該玻璃基板之一表面上，以及一閘極位於該玻璃基板與該氮化矽層之間；進行一第一脫膜製程，以移除該玻璃基板上之該氮化矽層，該第一脫膜製程包括進行一感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma,ICP)蝕刻製程以蝕刻該氮化矽層，其中該感應耦合電漿蝕刻製程對於該氮化矽層與該玻璃基板之一蝕刻選擇比大體上係介於18至30之間；以及進行一第二脫膜製程，以移除該閘極。
- 如請求項10所述之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，其中該感應耦合電漿蝕刻製程對於該氮化矽層與該玻璃基板之一蝕刻選擇比大體上係為24。
- 如請求項10所述之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，其中該感應耦合電漿蝕刻製程之通入氣體包括六氟化硫(SF6)氣體與氧氣，六氟化硫之流量大體上係介於300sccm至500sccm之間，氧氣之流量大體上係介於150sccm至350sccm之間，該感應耦合電漿蝕刻製程之製程壓力大體上係介於80mtorr至160mtorr之間，且該感應耦合電漿蝕刻製程之製程功率大體上係介 於2000W至3000W之間。
- 如請求項10所述之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，其中六氟化硫氣體之流量大體上係為400sccm，氧氣之流量大體上係為200sccm，該感應耦合電漿蝕刻製程之製程壓力大體上係為120mtorr，且該感應耦合電漿蝕刻製程之製程功率大體上係為2500W。
- 如請求項10所述之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，另包括於進行完該第二脫膜製程後，依序於該玻璃基板上形成另一閘極與另一氮化矽層。
- 如請求項10所述之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，其中該玻璃基板另包括一半導體層，位於該氮化矽層上，且該第一脫膜製程另包括移除該半導體層。
- 如請求項15所述之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法，其中該半導體層包括一非晶矽層。
- 一種顯示面板，包括一薄膜電晶體，該薄膜電晶體包括一作為閘極絕緣層之氮化矽層，其中該氮化矽層係利用請求項14所述之薄膜電晶體之閘極絕緣層的重工方法加以製作。
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