專利名稱：用以定義tft的源極、漏極與半導(dǎo)體層的圖案的灰階光罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種用于定義薄膜晶體管的源極、漏極與半導(dǎo)體層的圖案的灰階光
背景技術(shù)：
薄膜晶體管(TFT)，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在大面積電子電路產(chǎn)品，如液晶顯示器 (LCD)、接觸式影像感測器(CIS)以及其他常見的消費型電子設(shè)備中，主要是扮演著控制元 件的角色。公知的薄膜晶體管包含一柵極電極、一源極、一漏極以及做為晶體管通道的一半 導(dǎo)體層，以現(xiàn)有的制作技術(shù)制作薄膜晶體管時，通常需要四次以上的微影制程來定義出薄 膜晶體管各個元件的圖案，為了降低制程成本，目前在定義薄膜晶體管元件圖案時則使用 灰階光罩(half-tone mask)來當作制備薄膜晶體管的第二道光罩，因此在制作薄膜晶體管 時，包含灰階光罩僅需四次微影制程即可完成薄膜晶體管的制作。請參考圖1至圖4，圖1與圖4是繪示公知使用四道光罩制作薄膜晶體管的制程 示意圖。如圖1所示，提供一用于制備薄膜晶體管的基板10。基板10表面設(shè)有一利用第 一道光罩進行一第一微影暨蝕刻制程所形成的柵極電極12，之后再依序形成一柵極電極絕 緣層14、一半導(dǎo)體層16、一導(dǎo)電層18以及一光阻層20，此外，為降低導(dǎo)電層18與半導(dǎo)體層 16間的阻抗值，通常會在導(dǎo)電層18與半導(dǎo)體層16間另形成含有N型摻質(zhì)的一歐姆接觸層 (n+ohmiccontact layer)170接著請參考圖2及圖3，圖2是繪示做為第二道光罩的一灰階光罩22的示意圖。 灰階光罩22包含一透明基板24以及設(shè)于透明基板24上的一遮蔽圖案26、以及一半透區(qū)域 (half-tone region) 30，其中遮蔽圖案26是用于定義薄膜晶體管漏極和源極的圖案，而半 透區(qū)30是用于定義位于源極和漏極下方半導(dǎo)體層的圖案，且由圖2可知，半透區(qū)30是為一 凹型的圖樣，凹型的開口是為漏極的位置，凹型的底部是用于定義薄膜晶體管的通道，而半 透區(qū)凹型兩側(cè)的邊緣是沿著遮蔽圖案26的邊緣設(shè)置。如圖3所示，利用灰階光罩22做為 第二道光罩并進行第二微影暨蝕刻制程，由于灰階光罩22在曝光過程中的各區(qū)的透光度 不同，因此經(jīng)由微影制程所形成的圖案化光阻32的厚度將隨曝光度而異，接著經(jīng)由一是列 的蝕刻制程，并以圖案化光阻32為蝕刻遮罩，移除部分的導(dǎo)電層18、一歐姆接觸層17以及 半導(dǎo)體層16，以定義出薄膜晶體管的漏極、源極以及做為薄膜晶體管通道的半導(dǎo)體島。其后 移除部分圖案化光阻32，使得通道區(qū)裸露，接著依序移除通道區(qū)上方的部分導(dǎo)電層18、部 分歐姆接觸層17以及部分的半導(dǎo)體層16，然后再完全移除圖案化光阻32，并進行數(shù)道沉積 制程，并進行第三、第四微影暨蝕刻制程，最后在基板10上形成保護層，以完成薄膜晶體管 的制作。如圖4所示，圖4是利用上述制程所形成的一薄膜晶體管34的俯視圖。如圖4所 示，薄膜晶體管34的源極36和漏極38的邊緣與做為通道的半導(dǎo)體層40邊緣十分貼近；若 半導(dǎo)體層40在蝕刻過程中未被蝕刻完全，產(chǎn)生如土丘般的小突起(即發(fā)生所謂的「土手現(xiàn) 象」)時，原本應(yīng)經(jīng)由通道漂移至源極36的電子，反而沿著半導(dǎo)體層40的邊緣移動，在源極36與漏極38間的半導(dǎo)體層40邊緣產(chǎn)生一漏電途徑42 (如圖中箭頭所示的方向)，此一漏 電途徑將嚴重影響薄膜晶體管34的元件正常操作。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述的薄膜晶體管的漏電問題，發(fā)明人經(jīng)深思后，特提出一種可改善薄膜 晶體管漏電問題的灰階光罩，以克服公知技術(shù)的不足。為達上述目的，本發(fā)明提供一種用以定義薄膜晶體管的源極、漏極與半導(dǎo)體層的 圖案的灰階光罩，其包含一基板以及設(shè)于該基板上的一遮蔽圖案、一半透光圖案以及一透 光區(qū)。該遮蔽圖案包含一用以定義薄膜晶體管的漏極的圖案與位于漏極下方的半導(dǎo)體層的 圖案的第一遮蔽圖案以及一用以定義薄膜晶體管的源極的圖案與位于源極下方的半導(dǎo)體 層的圖案的第二遮蔽圖案，其中該第一遮蔽圖案具有一第一邊與一第二邊，且該第一邊與 該第二邊大體上垂直，而該第二遮蔽圖案具有一第一邊與一第二邊，該第一邊與該第二邊 大體上垂直，且該第一遮蔽圖案的該第一邊與該第二遮蔽圖案的該第一邊大體上平行且二 者之間具有一間隙；此外，設(shè)于基板上的該半透圖案是用以定義未被漏極與源極覆蓋的半 導(dǎo)體層的圖案，其中該半透光圖案具有一主要圖案設(shè)于該第一遮蔽圖案與該第二遮蔽圖案 之間的該間隙內(nèi)，以及一第一延伸圖案自該主要圖案向外延伸并包覆該第一遮蔽圖案的該 第二邊與該第二遮蔽圖案的該第二邊。因此，使用本發(fā)明的灰階光罩制備的薄膜晶體管，其半導(dǎo)體層的外緣是與漏極或 源極的邊緣分別保持一段距離，使得電子的自漏極邊緣經(jīng)過半導(dǎo)體層邊緣到源極邊緣的漏 電路徑增長，相對來說電阻值也隨路徑增長而增加，因此可以間接減少電子沿半導(dǎo)體邊緣 漏電的可能性。


圖1與圖4是繪示公知使用四道光罩制作薄膜晶體管的制程示意圖。圖5是依據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例所繪示的用以定義薄膜晶體管的源極、漏極與 半導(dǎo)體層的圖案的灰階光罩。
具體實施例方式請參考圖5，圖5是依據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例所繪示，用以定義薄膜晶體管的源 極、漏極與半導(dǎo)體層的圖案的灰階光罩44。如圖5所示，灰階光罩44包含一基板45以及形 成基板45上的一遮蔽圖案48、一半透光圖案54以及一透光圖案56。遮蔽圖案48包含一第一遮蔽圖案50以及一第二遮蔽圖案52，其中第一遮蔽圖案 50是用以定義薄膜晶體管的漏極的圖案與位于漏極下方的半導(dǎo)體層的圖案，且第一遮蔽圖 案50具有一第一邊501、一第二邊502以及一第三邊503，大體上，第二邊502及第三邊503 是分別垂直于第一邊501，且第二邊502與第三邊503大體上為相互平行。另外，第一遮蔽 圖案50另與一用于定義漏極連接墊的連接墊圖案53連接，以便在形成薄膜晶體管的源極、 漏極及半導(dǎo)體時，一并形成與薄膜晶體管以外的其他元件(例如像素電極)電連接的漏極 連接墊。遮蔽圖案48的第二遮蔽圖案52是用以定義薄膜晶體管的源極的圖案與位于源極下方的半導(dǎo)體層的圖案。第二遮蔽圖案52具有一第一邊521與一第二邊522，大體上第二 遮蔽圖案52的第一邊521與第二邊522垂直，且，由圖5可知，第一遮蔽圖案50的第一邊 501與第二遮蔽圖案52的第一邊521 二者相互平行，彼此之間并保有一間隙。在第一遮蔽圖案50和第二遮蔽圖案52間設(shè)有半透光圖案54，其透光率是介于遮 蔽圖案48與透光區(qū)56之間。半透光圖案54是用以定義未被漏極與源極覆蓋的半導(dǎo)體層的 圖案，其中半透光圖案54包含一主要圖案541、一第一延伸圖案542、一第二延伸圖案543、 一第一漏極包覆圖案544、一第二漏極包覆圖案545以及一源極包覆圖案546。主要圖案541 是位于第一遮蔽圖案50與第二遮蔽圖案52之間的該間隙，主要是用于設(shè)于源極和漏極間 的通道圖案；第一延伸圖案542和第二延伸圖案543是自主要圖案541的兩端向外延伸，并 分別與主要圖案541垂直，且第一延伸圖案542是包覆在第一遮蔽圖案50的第二邊502與 第二遮蔽圖案52的第二邊522外側(cè)，而第二延伸圖案543是包圍在第一遮蔽圖案50的第 三邊503外側(cè)；同時，半透光圖案54的第一漏極包覆圖案544和第二漏極包覆圖案545是 設(shè)置在第一遮蔽圖案50背向第二遮蔽圖案52的一側(cè)，且分別與第一延伸圖案542及第二 延伸圖案543連接；此外，半透光區(qū)域54的源極包覆圖案546是設(shè)在第二遮蔽圖案52背對 于第一遮蔽圖案50的一例，并連接第一延伸圖案542。由圖5可以看出，灰階光罩的第一遮 蔽圖案50是被半透光圖案54的主要圖案541、第一延伸圖案542、第二延伸圖案543、第一 漏極包覆案544及第二漏極包覆圖案545所圍繞，而第二遮蔽圖案52則被主要圖案541、第 一延伸圖案542和源極包覆圖案546所包圍，因此就巨觀來看，灰階光罩44的半透光圖案 54大體上包圍在第一遮蔽圖案50和第二遮蔽圖案52的外圍，用以定義薄膜晶體管未被源 極或漏極所覆蓋的半導(dǎo)體層的圖案。值得注意的是，請同時比較圖2及圖5，本發(fā)明的灰階光罩44的遮蔽圖案48相對 于半透光圖案54來說，原本在圖面右側(cè)的階梯式邊緣外擴切齊，并藉由第一延伸區(qū)542的 設(shè)置，延伸了第一遮蔽圖案50的第二邊502和第二遮蔽圖案52的第二邊522到第一延伸 區(qū)542外緣的距離，；同時，灰階光罩44的源極包覆區(qū)546是沿著第二遮蔽圖案52的邊緣 設(shè)置，增加了半導(dǎo)體層在源極旁的面積；因此利用半透光圖案54所定義出來的半導(dǎo)體層的 外緣會與漏極或源極的邊緣保有一適當?shù)木嚯x，即使因為蝕刻不完全而發(fā)生土手現(xiàn)象時， 仍可以避免漏極或源極與半導(dǎo)體層的邊緣過近而引發(fā)的漏電現(xiàn)象。因此，若使用本發(fā)明的灰階光罩44做為制作薄膜晶體管的第二道光罩時，并以曝 光后會溶于顯影劑的正光阻為蝕刻遮罩的材料時，經(jīng)曝光顯影后在薄膜晶體管的該些材料 層上形成厚薄度不一的光阻圖案，接著再經(jīng)一連串的蝕刻制程，以去除多余的材料層后，定 義出薄膜晶體管的源極、漏極以及半導(dǎo)體層；因此利用上述較佳實施例所示的灰階光罩44 所制作的薄膜晶體管，由半透光圖案54所定義出的半導(dǎo)體層的外緣將與源極或漏極的邊 緣保持一定的距離；相對來說，電子自漏極沿半導(dǎo)體層外緣移動到源極的路徑加長，其電阻 值亦隨路徑延長而增加，間接降低其漏電的可能性。綜上所述，本發(fā)明所公開的用于制作薄膜晶體管的灰階光罩是可定義出較大的半 導(dǎo)體層，使得漏極或源極的邊緣與半導(dǎo)體層的外緣保持一適度的距離，半導(dǎo)體層凸出于源 極或漏極的部分增加了電阻值，可減少電子經(jīng)由半導(dǎo)體邊緣移動到源極的可能性，以有效 減少薄膜晶體管的漏電問題。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
一種用于定義TFT的源極、漏極與半導(dǎo)體層的圖案的灰階光罩，其特征在于，包含一基板；一遮蔽圖案，設(shè)于該基板上，該遮蔽圖案包含一第一遮蔽圖案，用以定義薄膜晶體管的漏極的圖案與位于漏極下方的半導(dǎo)體層的圖案，其中該第一遮蔽圖案具有一第一邊與一第二邊，且該第一邊與該第二邊大體上垂直；以及一第二遮蔽圖案，用以定義薄膜晶體管的源極的圖案與位于源極下方的半導(dǎo)體層的圖案，該第二遮蔽圖案具有一第一邊與一第二邊，該第一邊與該第二邊大體上垂直，且該第一遮蔽圖案的該第一邊與該第二遮蔽圖案的該第一邊大體上平行且二者之間具有一間隙；一半透光圖案，設(shè)于該基板上，用以定義未被漏極與源極覆蓋的半導(dǎo)體層的圖案，其中該半透光圖案具有一主要圖案設(shè)于該第一遮蔽圖案與該第二遮蔽圖案之間的該間隙內(nèi)，以及一第一延伸圖案自該主要圖案向外延伸并包覆該第一遮蔽圖案的該第二邊與該第二遮蔽圖案的該第二邊；以及一透光區(qū)，設(shè)于該基板上。
2.如權(quán)利要求1所述的灰階光罩，其特征在于，該半透光圖案包含一第一漏極包覆圖 案，連接于該第一延伸圖案并包覆該第一遮蔽圖案背向該第二遮蔽圖案的一側(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的灰階光罩，其特征在于，該半透光圖案包含一源極包覆區(qū)，連接 于該第一延伸圖案并包覆該第二遮蔽圖案背對第一遮蔽圖案的一側(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的灰階光罩，其特征在于，該第一遮蔽圖案具有一第三邊，該第一 遮蔽圖案的該第三邊與該第一邊大體上垂直，且該半透光圖案還包含一第二延伸圖案自該 主要圖案向外延伸并包覆該第一遮蔽圖案的該第三邊。
5.如權(quán)利要求4所述的灰階光罩，其特征在于，該半透光圖案包含一第二漏極包覆圖 案，連接于該第二延伸圖案并包覆該第一遮蔽圖案背向該第二遮蔽圖案的一側(cè)。
全文摘要
一種用于定義TFT的源極、漏極與半導(dǎo)體層的圖案的灰階光罩，其包含有一基板以及設(shè)于該基板上的一遮蔽圖案、一半透光圖案以及一透光區(qū)。該遮蔽圖案是用于定義薄膜晶體管的漏極、源極的圖案以及設(shè)于該源極或漏極下方的半導(dǎo)體層的圖案，該半透光圖案是用以定義未被源極、漏極所覆蓋的半導(dǎo)體層的圖案，且該半透光圖案大體上是包圍在該遮蔽圖案的外側(cè)，并且該半透光圖案的外緣是與漏極或源極的邊緣保持一定的距離。
文檔編號G03F1/32GK101846875SQ200910119348
公開日2010年9月29日 申請日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者蘇大榮, 蔡東曉 申請人:華映視訊(吳江)有限公司;中華映管股份有限公司