CN1870234A - 薄膜晶体管的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜晶体管的制作方法,包含:沉积导电层于基板上,再形成图案化掩模于导电层上,来覆盖基板上欲形成薄膜晶体管的区域,然后,移除未被该图案化掩模所覆盖的导电层区域,接下来,利用激光剥除法来定义激光孔洞于图案化掩模中,以露出部分的导电层,且激光孔洞对应于欲形成薄膜晶体管的沟道区;以及蚀刻该激光孔洞所露出的导电层,以形成漏极及源极于沟道区的两侧。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄膜晶体管阵列的制造方法,且特别是涉及一种利用激光剥离(laser ablation)的技术来简化薄膜晶体管阵列的工艺。
背景技术
目前对于薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid CrystalDisplay,TFT-LCD)的制造,多半使用五道光掩模工艺来制作。传统的五道光掩模工艺,如图1(a)所示:利用物理气相沉积法,在基板100上沉积一层第一金属层,接着,以第一道光刻蚀刻去除不必要的第一层金属层区域,形成栅极120于基板100上。
如图1(b)所示,依序连续沉积绝缘层140、半导体层160及欧姆接触层180于栅极120上,以第二道光掩模的光刻蚀刻工艺,在薄膜晶体管预定区域T形成半导体层160区域及欧姆接触层180区域。
如图1(c)所示,利用物理气相沉积法在整个基板100镀上第二金属层,经第三道光掩模的光刻蚀刻图案化第二金属层与其下的欧姆接触层180,形成漏极200a及源极200b于薄膜晶体管预定区域T上,且漏极200a与源极200b中间露出作为沟道区的半导体层160。
如图1(d)所示,沉积保护层220于包含岛状薄膜晶体管区域的基板100上的既有结构,经第四道光掩模的光刻蚀刻工艺,在保护层220中形成第一接触孔240于源极200b上。
如图1(e)所示,沉积像素电极260于保护层220上,以第五道光掩模的光刻蚀刻图案化像素电极260,经第一接触孔240电性连结于源极200b。
在现有的薄膜晶体管制作过程中,需要用到五道光掩模来完成整个工艺,但是,由于光掩模的数目越多,会使得制造成本提高、产能降低,所以,减少光掩模数目并简化工艺为目前业界共同努力的目标;而目前用利用激光剥离方法来简化工艺的做法,在其它应用领域已有类似应用,请参考美国公开号第20050064648号,其利用激光辐射能量,将热能传达到光热转化层(photothermal converting layer),使得被激光辐射作用的光热转化层区域上方的升华层(sublimation layer),因此而剥落,而美国公开号第20050258487号是利用激光剥离方法,在薄膜晶体管中的半导体层上形成沟槽(groove)。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种薄膜晶体管的简化工艺。
为达上述与其它目的,本发明的方法主要利用激光剥离工艺,在图案化光致抗蚀剂上形成激光孔洞,减少光掩模的使用来降低成本。
依照本发明一优选实施例,该方法包括下列主要步骤:沉积导电层于基板上,然后,于导电层上形成图案化掩模,来覆盖基板上预定形成薄膜晶体管的区域,再去除未被图案化掩模覆盖的导电层,接下来,利用激光剥除法定义激光孔洞于图案化掩模中,来露出部分的导电层,且此激光孔洞对应于预定形成薄膜晶体管的沟道区;以及,沿激光孔洞蚀刻被激光孔洞所露出的导电层,来形成漏极及源极于沟道区的两侧。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂,以下配合附图以及优选实施例,以更详细地说明本发明。
附图说明
图1(a)~图1(e)为一系列剖面图,用以说明现有制作薄膜晶体管的流程。
图2~10为一系列剖面图,用以说明本发明一优选实施例制作薄膜晶体管的流程。
简单符号说明
100~基板; 120~栅极;
140~绝缘层; 160~半导体层;
180~欧姆接触层; 200a~漏极;
200b~源极; 220~保护层;
240~第一接触孔; 260~像素电极;
300~基板; 310~栅极;
320~绝缘层; 340~半导体层;
360~欧姆接触层; 380~导电层;
380a~漏极; 380b~源极;
400~光致抗蚀剂层; 420~保护层;
440~像素电极; A~薄膜晶体管预定区域;
B~激光孔洞; C~预定沟道区;
D~接触孔; T~薄膜晶体管预定区域。
具体实施方式
图2为本发明优选实施例的起始步骤:首先,形成导电层于基板300上,在导电层上方沉积第一光致抗蚀剂层(未图示),利用第一道光掩模的曝光显影后,以蚀刻工艺形成栅极310,再去除光致抗蚀剂层。其中,此基板300为一般显示器常使用的材料如刚性的基板,例如:玻璃、陶瓷、硅基材等,如应用在可弯曲的电子产品(flexible display)上时,为挠性基板,例如,塑料基板,如聚醚砜(polyethersulfone,PES)、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylenenaphthalate,PEN)、聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚酰亚胺(polyimide,PI)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)等材料或以上材料的组合,并且,亦可为透光材料基板,或是不透材料基板,例如运用在电激发光元件(electroluminescence light device,ELD)或是可饶性产品(flexible display)领域,可使用金属材料的基板。
接下来,依序连续沉积绝缘层320、半导体层340、欧姆接触层360、导电层380,及光致抗蚀剂层400作为蚀刻保护层,以第二道光掩模的曝光显影后,图案化光致抗蚀剂层400,如图3所示,此光致抗蚀剂层400覆盖于薄膜晶体管预定区域A上的导电层380,然后,以各向异性蚀刻,去除未被该图案化光致抗蚀剂层400覆盖的导电层,如图4所示。其中,半导体层、欧姆接触区的材料可为非晶硅、多晶硅、微晶硅、单晶硅或上述材料的组合,且欧姆接触层可为掺杂n型或是p型半导体层。
请参考图5,利用激光束的能量,进行激光剥除法,剥除部份光致抗蚀剂层400,来定义激光孔洞B,以露出预定沟道区C上方的导电层380,然后,以各向同性蚀刻或是各向异性蚀刻,来去除区域A以外的欧姆接触层360及半导体层340,此时在预定沟道区域C的导电层380可当作保护层,避免其下的欧姆接触层及半导体层被蚀刻去除。蚀刻后的结构,如图6所示,值得注意的是,此步骤亦可在进行激光剥除法定义光致抗蚀剂层400的激光孔洞B之前进行;接下来,沿激光孔洞B依序蚀刻所露出的导电层380与其下的欧姆接触层360,以形成漏极380a及源极380b于沟道区C的两侧,如图7。最后再去除光致抗蚀剂层400,得到图8所示的结构。值得注意的是,现有技术在本步骤中,采用光掩模的方式,来定义光致抗蚀剂层400的图案,而本发明则是利用激光剥除法来定义光致抗蚀剂层400的图案,因此可以减少一道光掩模的工艺以及光掩模的成本。
另外,本发明的实施例亦可利用数字曝光方式(digital exposure),使得激光束自动定位及调整能量的作用,来进行激光剥除,以定义光致抗蚀剂层400的激光孔洞B;另外,在进行激光剥除法的过程中,亦可使用光掩模来定位,以定义出光致抗蚀剂层400的激光孔洞B。
接下来的步骤,请参照图9,沉积保护层420在第二金属导线380上,再形成光致抗蚀剂层(图未示)在保护层420上,利用第三道光掩模的曝光显影后,以蚀刻工艺形成接触孔D,以露出部分的源极380b,最后再去除光致抗蚀剂层;接下来,继续在保护层420上方沉积像素电极440,再形成光致抗蚀剂层(未图示)在像素电极440上,利用第四道光掩模的曝光显影后,以蚀刻工艺,让此像素电极440透过接触孔D,和源极380b电性相连接,再去除光致抗蚀剂层,如图10所示;其中像素电极440,依显示器类型可为穿透电极或反射电极。其透光的材料为可为铟锌氧化物(indium zinc oxide,IZO)、铟锡氧化物(indium tin oxide,ITO)、镉锡氧化物(cadmium tin oxide,CTO)、铝锌氧化物(aluminum zinc oxide,AZO)等,而反射的材料例如金属为:金、银、铜、铁、铝、钛、钽、钼、钕、钨等,上述材料的合金或上述材料的组合;另外,像素电极亦可为半穿透半反射材料,或为上述穿透及反射两种材料的组合,且二者为部份覆盖;且第二金属导线380与栅极310的材料可类同于像素电极440。
具体而言,像素电极440提供电压至发光材料或是液晶材料,而发光材料亦可为无机材料,例如发光二极管(light emitting diode,LED)、有机材料可为电激发光元件(electroluminescence light device,ELD)包含有机发光二极管(organic light emitting diode,OLED)或聚合物发光二极管(polymer lightemitting diode,PLED)等有机材料。
本发明的激光剥除方法,亦可运用在彩色滤光片的工艺设计,例如薄膜晶体管形成于彩色滤光片上,称为彩色滤光片上阵列(Array on color filter,AOC),或是彩色滤光片形成于薄膜晶体管上,称为阵列上彩色滤光片(Colorfilter on array,COA)的设计。
虽然本发明以优选实施例揭露如上,然而其并非用以限定本发明,本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,可作些许的更动与润饰,因此本发明的保护范围应当以权利要求所界定者为准。
Claims (16)
1、一种薄膜晶体管的制作方法,包含:
形成导电层于基板上;
形成图案化掩模于该导电层上,以覆盖于该基板上欲形成薄膜晶体管的区域;
移除未被该图案化掩模所覆盖的该导电层;
用激光剥除法定义激光孔洞于该图案化掩模中,以露出部分的该导电层,且该激光孔洞对应于欲形成该薄膜晶体管的沟道区;以及
蚀刻该激光孔洞所露出的该导电层,以形成漏极及源极于该沟道区的两侧。
2、如权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法,还包括在该基板上依序形成栅极、绝缘层、半导体层,其中,该绝缘层,覆盖于该栅极与该基板上,而该半导体层于该绝缘层上,且该导电层于该半导体层上。
3、如权利要求2所述的薄膜晶体管的制作方法,还包括移除未被该图案化掩模所覆盖的该半导体层。
4、如权利要求2所述的薄膜晶体管的制作方法,其中在该半导体层及该导电层之间,还设有欧姆接触层。
5、如权利要求4所述的薄膜晶体管的制作方法,还包括移除未被该图案化掩模覆盖的该欧姆接触层。
6、如权利要求4所述的薄膜晶体管的制作方法,还包括蚀刻该激光孔洞所露出的该欧姆接触层。
7、如权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法,还包括去除该图案化掩模的步骤。
8、如权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法,还包括形成保护层于该导电层之上。
9、如权利要求8所述的薄膜晶体管的制作方法,还包括形成像素电极于该保护层之上。
10、如权利要求9所述的薄膜晶体管的制作方法,其中该像素电极提供电压至发光材料。
11、如权利要求9所述的薄膜晶体管的制作方法,其中该发光材料包括无机材料或有机材料。
12、如权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法,其中该基板包括挠性基板、不透光基板或透光基板。
13、如权利要求12所述的薄膜晶体管的制作方法,其中挠性基板的材料包括聚醚砜、聚萘二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或以上材料的组合。
14、如权利要求9所述的薄膜晶体管的制作方法,其中该像素电极的材料包括透光的材料、反射的材料或上述材料的组合。
15、如权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法,还包括形成彩色滤光片于该基板上。
16、如权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法,还包括形成彩色滤光片,覆盖于该薄膜晶体管。
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