CN1870234B

CN1870234B - 薄膜晶体管的制作方法

Info

Publication number: CN1870234B
Application number: CN2006100925506A
Authority: CN
Inventors: 石志鸿; 廖达文; 林汉涂; 甘丰源
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2006-06-15
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2026-06-15
Also published as: CN1870234A

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

薄膜晶体管的制作方法

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

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，以形成该薄膜晶体管的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10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。