CN1652003A

CN1652003A - 一种薄膜晶体管与液晶显示器的制造方法

Info

Publication number: CN1652003A
Application number: CN 200510056841
Authority: CN
Inventors: 李豪捷; 徐启训
Original assignee: Quanta Display Inc
Current assignee: Quanta Display Inc
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2005-08-10

Abstract

本发明提供一种薄膜晶体管的制造方法，首先在基板上形成一图案化介电层，然后在基板上形成一金属层，并覆盖图案化介电层。接着对金属层进行一平坦化步骤，直到暴露出图案化介电层的表面，其中保留下来的金属层即是栅极。之后，在图案化介电层与栅极上形成栅绝缘层，并且在栅极上方的栅绝缘层上形成半导体层。最后，在半导体层上形成源极以及漏极。本发明因采用镶嵌工序替代现有技术中光刻与刻蚀的工序，增加金属层的材质选择性。此外，在薄膜晶体管的制造过程中使用镶嵌工序，便能采用电阻值较低的金属，因而提高了薄膜晶体管以及应用此薄膜晶体管的液晶显示器的效能。

Description

一种薄膜晶体管与液晶显示器的制造方法

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的薄膜晶体管的制造方法以及液晶显示器的制造方法，且特别涉及一种利用镶嵌工序的的薄膜晶体管制造方法与液晶显示器的制造方法。

背景技术

多媒体社会的急速进步，多半受惠于半导体组件或人机显示装置的飞跃性进步。就显示器而言，阴极射线管(CRT：Cathode Ray Tube)因具有优异的显示品质与经济性，一直独占近年来的显示器市场。然而，对于个人在桌上操作多个终端机或显示器装置的环境，或是以环保和节省能源的观点切入，阴极射线管对于空间的利用性以及能源的消耗仍存在许多问题。加上阴极射线管对于轻、薄、短、小以及低消耗功率的需求无有效解决方法，因此具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越性的薄膜晶体管液晶显示器已逐渐成为市场的主流。

现有技术中薄膜晶体管的制造方法为先在一基板上形成一栅极(gate)，接着于基板上依序沉积一绝缘层(insulating layer)以及一半导体层以覆盖住栅极，然后在半导体层的两侧分别形成源极或漏极(source/drain)，这样制成一薄膜晶体管。

然而，由于现有技术中薄膜晶体管的制造方法都是以光刻(photo-lithography)与刻蚀(etching)的方式将金属层图案化以形成栅极、源极与漏极。这样，金属层的材质需要与刻蚀液或是刻蚀气体相互配合，才能够进行刻蚀工序。因此，现有技术大部分都是选用具有良好刻蚀条件的金属，例如铝，作为金属层材质。正因为如此，在薄膜晶体管的电极材质的选择上就受到了许多的限制。尤其是铝相对其它金属来说具有较大的电阻值，随着薄膜晶体管的尺寸缩小的趋势，金属电阻值的大小势必会影响薄膜晶体管的效能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄膜晶体管的制造方法，以使薄膜晶体管的电极材质有较多的选择性。

本发明的另一个目的是提供一种薄膜晶体管的制造方法，以提高薄膜晶体管的效能。

本发明的另一个目的是提供一种液晶显示器的制造方法，以提高液晶显示器的效能。

本发明提供一种薄膜晶体管的制造方法，该方法包括：在基板上形成第一图案化介电层，然后在基板上形成第一金属层，并覆盖第一图案化介电层；对第一金属层进行一平坦化步骤，直到暴露出第一图案化介电层的表面，其中保留下来的第一金属层即是一栅极；在第一图案化介电层与栅极上形成栅绝缘层，并且在栅极上方的栅绝缘层上形成一半导体层；在半导体层上形成一源极以及一漏极。

所述的平坦化步骤包括一化学机械抛光工序。

所述第一金属层的材质选自铜、钨、铬、铝及其组合的其中之一。

形成所述源极以及漏极的方法是：在所述栅绝缘层上形成第二图案化介电层；在第二图案化介电层上形成第二金属层；对第二金属层进行一平坦化步骤，直到第二图案化介电层表面暴露出，其中保留下来的第二金属层就是源极以及漏极。

所述平坦化步骤包括化学机械抛光工序。

所述第二金属层的材质选自铜、钨、铬、铝及其组合的其中之一。

在形成源极以及漏极之后，还包括移除第二图案化介电层。

在基板上形成第一图案化介电层之前，还包括在基板上形成应力缓冲层。

所述应力缓冲层选自一氧化硅层、一氮化硅层、一氮氧化硅层及其组合的其中之一。

所述半导体层包括沟道层以及欧姆接触层。

本发明还提供一种薄膜晶体管的制造方法，该方法包括：首先在基板上形成栅极，然后在基板上形成栅绝缘层，以覆盖所述栅极；在该栅极上方的栅绝缘层上形成一半导体层，然后在栅绝缘层上形成一图案化介电层；在该图案化介电层上形成金属层，并且对该金属层进行一平坦化步骤，直到图案化介电层表面暴露出，其中保留下来的金属层就是源极以及漏极。

所述的平坦化步骤包括化学机械抛光工序。

所述金属层的材质选自铜、钨、铬、铝及其组合的其中之一。

在基板上形成栅极之前，还包括在所述基板上形成应力缓冲层。

所述的半导体层包括沟道层以及欧姆接触层。

本发明提供一种液晶显示器的制造方法，该方法包括：在一第一基板上形成一薄膜晶体管阵列层，然后提供一第二基板，并于该第一基板与该第二基板之间形成一液晶层；其中，所述薄膜晶体管阵列层包括多个薄膜晶体管与多个像素电极，且每个薄膜晶体管包括一栅极、一源极与一漏极，其中形成栅极和/或漏极与源极的方法是：形成一图案化介电层，然后在图案化介电层上形成一金属层，对该金属层进行一平坦化步骤，直到图案化介电层的表面暴露出来。

所述的平坦化步骤包括一化学机械抛光工序。

所述第二基板上还包括一彩色滤光层。

在本发明的薄膜晶体管的制造方法及液晶显示器的制造方法中，因采用镶嵌工序替代现有技术中光刻与刻蚀的工序，因此可以增加金属层的材质选择性。此外，在薄膜晶体管液晶显示器的薄膜晶体管的制造过程中使用镶嵌工序，便能采用电阻值较低的金属，因而提高了薄膜晶体管以及应用此薄膜晶体管的液晶显示器的效能。

附图说明

图1A至图1D依序为本发明一实施例的薄膜晶体管的制造流程剖面图；

图2A至图2F依序为本发明另一实施例的薄膜晶体管的制造流程剖面图；

图3A至图3F依序为本发明再一实施例的薄膜晶体管的制造流程剖面图；

图4为本发明一实施例的一种液晶显示器的剖面图。

【主要组件符号说明】

基板100、200、300；应力缓冲层110、210、310

第一图案化介电层120、220；第一金属层130、230

栅极132、232、320；栅绝缘层140、240、330

半导体层150、250、340；沟道层152、252、342

欧姆接触层154、254、344；源极162、262、362

漏极164、264、364；保护层180、280、370

薄膜晶体管190、290、390；第二金属层260

第二图案化介电层270；图案化介电层350

金属层360；第一基板400

薄膜晶体管阵列层410；液晶层420

彩色滤光层430；第二基板440

液晶显示器450

具体实施方式

图1A至图1D依序为本发明一实施例的薄膜晶体管的制造流程剖面图。首先，如图1A所示，在本实施例中，在基板100上形成第一图案化介电层120。在一实施例中，形成第一图案化介电层120的方法是先沉积一介电层(未绘示)，然后利用光刻工序以及刻蚀工序将此介电层图案化。值得注意的是，在形成第一图案化介电层120之前，还可先在基板100上形成一应力缓冲层110，以缓冲基板100在薄膜晶体管制造过程中所受到的应力，避免基板100的损坏或破裂。此应力缓冲层110可以是氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层或者是其组合的其中之一。

如图1B所示，在基板100上形成第一金属层130，且第一金属层130会将第一图案化介电层120覆盖。在一实施例中，此第一金属层130材质可以选用铜、钨、铬、铝及其组合的其中之一。

如图1C所示，对第一金属层130进行一平坦化步骤，直到暴露出第一图案化介电层120的表面。此平坦化步骤是化学机械抛光工序。而在平坦化步骤之后所保留下来的第一金属层130，即是栅极132。

如图1D所示，在第一图案化介电层120与栅极132上形成栅绝缘层140，并且在栅极132上方的栅绝缘层140上形成一半导体层150。在一实施例中，此半导体层150包括沟道层152以及欧姆接触层154。另外，栅绝缘层140的材质可以是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。沟道层152的材质是非晶硅。欧姆接触层154的材质是n+掺杂非晶硅。然后，在半导体层150上形成源极162以及漏极164，从而形成一薄膜晶体管190。在一实施例中，形成源极162以及漏极164的方法是利用光刻工序与刻蚀工序来形成。在形成源极162、漏极164之后，还可以在薄膜晶体管190上沉积一层保护层(未绘示)。

上述利用光刻工序与刻蚀工序以形成源极162以及漏极164仅为本发明的一实例中所使用。本发明并不限定只能使用光刻工序与刻蚀工序以形成源极162以及漏极164，可依据实际制作程序而选择较适当的工序，例如可采用镶嵌工序来制作。以下针对使用镶嵌工序形成源极以及漏极为另一实施例加以说明。

图2A至图2F依序为本发明另一实施例的薄膜晶体管的制造流程剖面图。其中，图2A至图2C的步骤，即形成应力缓冲层210、第一图案化介电层220、栅极232、栅绝缘层240以及半导体层250的方法，与上述实施例的图1A至图1C的步骤相同，因此不再赘述。

如图2D所示，在栅绝缘层240上形成第二图案化介电层270，形成第二图案化介电层270的方法是先沉积一层绝缘层(未绘示)，然后利用光刻工序与刻蚀工序将此介电层(未绘示)图案化。所形成的第二图案化介电层270形成在栅绝缘层240上，但并没有将半导体层250完全覆盖，而会暴露出部分半导体层250。

如图2E所示，在第二图案化介电层270上形成第二金属层260。第二金属层260的材质可以与上述实施例中形成栅极时所采用的金属层材质相同，可以是选自铜、钨、铬、铝及其组合的其中之一。

如图2F所示，对第二金属层260进行一平坦化步骤，直到暴露出第二图案化介电层270的表面。此平坦化步骤是化学机械抛光工序。而在经过平坦化步骤之后，保留下来的第二金属层260就是源极262以及漏极264，从而形成一薄膜晶体管290。在形成源极262以及漏极264之后，便可以选择性地将第二图案化介电层270移除。然后，再于薄膜晶体管290上沉积一层保护层(未绘示)。

图3A至图3F依序为本发明再一实施例的薄膜晶体管的制造流程剖面图。首先如图3A所示，先于基板300上形成栅极320，而形成此栅极320的方法是光刻工序与刻蚀工序。值得注意的是，在形成栅极320之前，可在基板100上先形成一应力缓冲层310，以缓冲基板300在薄膜晶体管制造过程中所遭到的应力，避免基板300的损坏或破裂。此应力缓冲层310可以是一氧化硅层、一氮化硅层、一氮氧化硅层及其组合的其中之一。

如图3B所示，在基板300上形成栅绝缘层330，并覆盖住栅极320。

如图3C所示，在栅极320上方的栅绝缘层330上形成半导体层340，此半导体层340包括沟道层342及欧姆接触层344。在本实施例中，栅绝缘层330的材质可以是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。沟道层342的材质可以是非晶硅。欧姆接触层344的材质可以是n+掺杂非晶硅。

如图3D所示，在半导体层340上形成一图案化介电层350。在一实施例中，形成图案化介电层350的方法是先沉积一介电层(未绘示)，然后利用光刻工序与刻蚀工序将此介电层(未绘示)图案化，以形成图案化介电层350。特别的是，此图案化介电层350并不会将半导体层340完全覆盖住，而仅会覆盖住部分半导体层340。

如图3E所示，在此图案化介电层350上形成金属层360。金属层360的材质是选自铜、钨、铬、铝及其组合的其中之一。

如图3F所示，对金属层360进行平坦化步骤，直到暴露出图案化介电层350的表面。此平坦化步骤是化学机械抛光工序。而在经过平坦化步骤之后，被保留下来的金属层360就是源极362及漏极364，从而形成一薄膜晶体管390。在形成源极362以及漏极364之后，还可以将图案化介电层350移除，然后在薄膜晶体管390上沉积一层保护层(未绘示)。

图4为本发明一实施例的一种液晶显示器的剖面图。请参考图4，本发明的液晶显示器450的制造方法是：首先在一第一基板400上形成一薄膜晶体管阵列层410。其中薄膜晶体管阵列层410包括多个薄膜晶体管(未绘示出)与多个像素电极(未绘示出)。其中，形成薄膜晶体管阵列层410的薄膜晶体管的方法是采用上述镶嵌工序形成(如图1A至图1D的制造流程或是图2A至图2F的制造流程或是图3A至图3F的制造流程)。在形成薄膜晶体管之后，再定义出多个像素电极，且各像素电极会与对应的薄膜晶体管电性连接。

之后，提供一第二基板440。第二基板440上还包括一彩色滤光层430。然后，于第一基板400与第二基板440之间形成一液晶层420，以构成一薄膜晶体管液晶显示器450。在此，于第二基板440上形成彩色滤光层430的方法，以及在第一基板400、第二基板440之间形成液晶层420的方法可以采用公知任何适用的方式来进行。

综上所述，在本发明薄膜晶体管液晶显示器的薄膜晶体管的制造方法中，利用镶嵌工序以形成薄膜晶体管的电极，因此在选择薄膜晶体管的电极材质时，可以有更多的选择。此外，若采用具有较低电阻值的金属，例如铜，来作为薄膜晶体管的电极材料时，可提高薄膜晶体管以及应用此薄膜晶体管的液晶显示器的效能。

上述实施例仅用于说明本发明，而并非用于限定本发明。

Claims

1.一种薄膜晶体管的制造方法，其特征在于包括：

在一基板上形成一第一图案化介电层；

在所述基板上形成一第一金属层，并覆盖所述第一图案化介电层；

对所述第一金属层进行一平坦化步骤，直到所述第一图案化介电层表面暴露出，其中保留下来的所述第一金属层就是一栅极；

在所述第一图案化介电层与所述栅极上形成一栅绝缘层；

在所述栅极上方的所述栅绝缘层上形成一半导体层；以及

在该半导体层上形成一源极以及一漏极。

2.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述平坦化步骤包括一化学机械抛光工序。

3.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述第一金属层的材质选自铜、钨、铬、铝及其组合的其中之一。

4.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，形成所述源极以及所述漏极的方法包括：

在所述栅绝缘层上形成一第二图案化介电层；

在所述第二图案化介电层上形成一第二金属层；以及

对该第二金属层进行一平坦化步骤，直到所述第二图案化介电层表面暴露出，其中保留下来的所述第二金属层就是所述源极以及漏极。

5.如权利要求4所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述平坦化步骤包括一化学机械抛光工序。

6.如权利要求4所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述第二金属层的材质选自铜、钨、铬、铝及其组合的其中之一。

7.如权利要求4所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，在形成所述源极以及所述漏极之后，还包括移除所述第二图案化介电层。

8.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，在所述基板上形成所述第一图案化介电层之前，还包括在该基板上形成一应力缓冲层。

9.如权利要求8所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述应力缓冲层选自一氧化硅层、一氮化硅层、一氮氧化硅层及其组合的其中之一。

10.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述半导体层包括一沟道层以及一欧姆接触层。

11.一种薄膜晶体管的制造方法，其特征在于包括：

在一基板上形成一栅极；

在所述基板上形成一栅绝缘层，覆盖该栅极；

在该栅极上方的栅绝缘层上形成一半导体层；

在所述栅绝缘层上形成一图案化介电层；

在该图案化介电层上形成一金属层；以及

对该金属层进行一平坦化步骤，直到所述图案化介电层表面暴露出，其中保留下来的所述金属层就是所述源极以及所述漏极。

12.如权利要求11所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述平坦化步骤包括一化学机械抛光工序。

13.如权利要求11所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述金属层的材质选自铜、钨、铬、铝及其组合的其中之一。

14.如权利要求11所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，在所述基板上形成所述栅极之前，还包括在所述基板上形成一应力缓冲层。

15.如权利要求14所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述应力缓冲层选自一氧化硅层、一氮化硅层、一氮氧化硅层及其组合的其中之一。

16.如权利要求11所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述半导体层包括一沟道层以及一欧姆接触层。

17.一种液晶显示器的制造方法，其特征在于包括：

在一第一基板上形成一薄膜晶体管阵列层，该薄膜晶体管阵列层包括多个薄膜晶体管与多个像素电极，且每个所述薄膜晶体管包括一栅极、一源极与一漏极，其中形成所述栅极和/或所述漏极与源极的方法包括：

形成一图案化介电层；

在该图案化介电层上形成一金属层；

对该金属层进行一平坦化步骤，直到所述图案化介电层表面暴露出；

提供一第二基板；以及

在所述第一基板与所述第二基板之间形成一液晶层。

18.如权利要求17所述的液晶显示器的制造方法，其特征在于，所述平坦化步骤包括一化学机械抛光工序。

19.如权利要求17所述的液晶显示器的制造方法，其特征在于，所述金属层的材质选自铜、钨、铬、铝及其组合的其中之一。

20.如权利要求17所述的液晶显示器的制造方法，所述第二基板上还包括一彩色滤光层。