專利名稱：薄膜刻蝕方法
技術領域：
本發(fā)明為一種薄膜刻蝕方法，特別是指一種應用于半導體或薄膜晶體管陣列的薄膜制程中，用以消除刻蝕后產(chǎn)生的倒角或改善刻蝕后薄膜形狀不完美的薄膜刻蝕方法。
背景技術：
利用薄膜技術制造電子組件或導線時，一般均會依照所制造組件的特性，而有多道的成膜、光刻膠及刻蝕等制程，而其中刻蝕是將材料使用化學反應或物理撞擊作用而移除的技術，通過由刻蝕將薄膜形成特定的結構形狀，如此才能達到特定的功能?？涛g技術可以分為「濕刻蝕」(Wet Etching)及「干刻蝕」(Dry Etching)兩類。在濕刻蝕中，是使用化學溶液，經(jīng)由化學反應以達到刻蝕的目的，而干刻蝕，通常是一種等離子體刻蝕(Plasma Etching)較為普及。
就濕刻蝕作用而言，每一種特定的被刻蝕材料，通?？梢哉业揭环N對其快速有效且不致刻蝕其它材料的「刻蝕劑」，因此，通常濕刻蝕對不同材料會具有相當高的「選擇性」(Selectivity)。由于化學反應并不會對特定方向有任何的偏好，因此濕刻蝕本質上乃是一種「等向性刻蝕」(Isotropic Etching)。等向性刻蝕意味著，濕刻蝕不但會在縱向進行刻蝕，而且也會有橫向的刻蝕效果。橫向刻蝕會導致所謂「倒角」(Undercut)的現(xiàn)象發(fā)生。相反的，在等離子體刻蝕中，等離子體是一種由正電荷(離子)，負電荷(電子)及中性自由基(Radical)所構成的部份解離氣體。其最大的優(yōu)點即是「非等向性刻蝕」(Anisotropic Etching)。然而，干刻蝕的選擇性卻比濕刻蝕來得低，這是因為干刻蝕的刻蝕機制基本上是一種物理交互作用；因此離子的撞擊不但可以刻蝕薄膜，也同時會對光刻膠進行刻蝕。
如圖1A所示，是為一薄膜液晶顯示器柵極電極制程，于光刻(photolithography)后的結構示意圖。如圖1B所示，是為圖1A的柵極電極制程，進行刻蝕步驟(Etch Step)的示意圖。如圖1C所示，是為圖1B的柵極電極制程，剝除光刻膠后的結構示意圖。一般薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)面板的陣列(Array)制程，其第一道柵極電極的制造，先以物理氣相沉積(PVD，Physical Vapor Deposition)方法沉積于一基板10上形成一釹鋁合金(AlNd)的第一薄膜21及一氮化釹鋁合金(AlNdN)的第二薄膜22，共計形成兩層金屬薄膜結構，再由黃光光刻制程將柵極的圖案定義出來。接著在光刻膠30的作用下，以濕刻蝕的方法，將圖案轉移至薄膜，最后經(jīng)過剝膜程序，即完成陣列的第一道制程。然而、在濕刻蝕過程中，由于氮化釹鋁合金(AlNdN)的刻蝕速率較釹鋁合金(AlNd)刻蝕速率為慢，造成柵極邊角(Taper)不良，甚至有倒角不良的形狀出現(xiàn)。
如圖2A、2B及2C所示，是為一單層薄膜結構的刻蝕制程示意圖。如圖3A、3B及3C所示，是為一三層薄膜結構的刻蝕制程示意圖。其中圖2A及3A均為光刻后的結構示意圖，圖2B及3B均為刻蝕步驟的示意圖。而圖2C及3C則均為剝除光刻膠后的結構示意圖。由以上圖示得知，除了圖1A、1B及1C所示雙層膜刻蝕會有倒角或形狀不良的問題外，在單層薄膜刻蝕或多層薄膜刻蝕時，亦會有刻蝕不良的問題。
上述不良形狀結構造成的缺點包括1.所形成的倒角，因為是一具由尖型的導體結構，因此容易有尖端放電的效應，造成靜電破壞而使組件失效。2.剝膜時，容易造成液體或異物堆積于倒角的部位，使清潔不完全，因而造成皮膜披覆能力變差，因而形成膜浮或膜剝等不良。3.以上不良的現(xiàn)象，當位于掃描線或數(shù)據(jù)線等導線結構時，往往會造成電路不良的現(xiàn)象。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的，是要調整薄膜制造的步驟，通過由增加一道退光刻膠的刻蝕制程，使得薄膜與刻蝕材料接觸的面積增加，因此可以消除現(xiàn)有刻蝕制程所產(chǎn)生的倒角或薄膜形狀不完美的問題。
為達上述的目的，本發(fā)明提供一種薄膜刻蝕方法，是應用于一半導體或一薄膜晶體管陣列的薄膜制程中，其包括下列步驟首先提供一基板，而該基板上已經(jīng)形成有至少一層的薄膜，并且于最上面一層該薄膜的頂部形成有一光刻膠；接著使用第一刻蝕劑對該薄膜進行刻蝕；然后使用第二刻蝕劑對該光刻膠進行刻蝕；以及使用第一刻蝕劑對該薄膜再次進行刻蝕。
對薄膜進行刻蝕的方法，可使用一般現(xiàn)有的刻蝕方法，當薄膜刻蝕進行到因光刻膠覆蓋，而使得該薄膜與刻蝕材料接觸面積減少，因而造成不同薄膜間的刻蝕速率趨于不一致，或有倒角現(xiàn)象產(chǎn)生，或有薄膜的形狀不完美等現(xiàn)象時，則可進行光刻膠刻蝕的制程。通過由對光刻膠適度的刻蝕，使光刻膠覆蓋于薄膜的面積適度的減少，以改善光刻膠造成薄膜刻蝕不良的現(xiàn)象。當光刻膠造成刻蝕不良的因素被排除后，此時可再次對薄膜進行刻蝕，如此可以消除倒角的問題且使薄膜獲得良好的刻蝕形狀。
通過由本發(fā)明的實施，至少可達下列的功效一、可以改善及消除薄膜成形時的倒角問題。
二、以避免線不良或點不良的問題產(chǎn)生。
三、可以使薄膜成形的形狀符合吾人所需，不會有銳角或不規(guī)則的形狀產(chǎn)生。
四、消除倒角后，可避免因為尖端放電，造成靜電破壞而使組件失效。
五、消除倒角后，不會造成液體或異物堆積于倒角的部位，使皮膜披覆能力提升，因而不會有膜浮或膜剝等不良的問題。
為使對本發(fā)明的目的、構造特征及其功能有進一步的了解，茲配合圖式及相關實施例詳細說明如下以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
圖1A是為一薄膜液晶顯示器柵極電極制程，于光刻后的結構示意圖；圖1B是為圖1A的柵極電極制程，進行刻蝕步驟的示意圖；圖1C是為圖1B的柵極電極制程，剝除光刻膠后的結構示意圖；圖2A是為一單層薄膜結構，于光刻后的結構示意圖；圖2B是為一單層薄膜結構，于進行刻蝕步驟的示意圖；圖2C是為一單層薄膜結構，于剝除光刻膠后的結構示意圖；圖3A是為一三層薄膜結構，于光刻后的結構示意圖；圖3B是為一三層薄膜結構，于進行刻蝕步驟的示意圖；圖3C是為一三層薄膜結構，于剝除光刻膠后的結構示意圖；
圖4是為一本發(fā)明的薄膜刻蝕方法實施例流程圖；圖5A是為一雙層薄膜結構于光刻后的結構示意圖；圖5B是為圖5A的雙層薄膜結構，進行第一階段刻蝕的示意圖；圖5C是為圖5B的雙層薄膜結構，進行第二階段刻蝕的示意圖；圖5D是為圖5C的雙層薄膜結構，進行第三階段刻蝕的示意圖；圖5E是為圖5D的雙層薄膜結構，第三階段刻蝕后的示意圖；圖5F是為圖5E的雙層薄膜結構，剝除光刻膠后的結構示意圖；圖6A是為一單層薄膜結構于光刻后的結構示意圖；圖6B是為圖6A的單層薄膜結構，進行第一階段刻蝕的示意圖；圖6C是為圖6B的單層薄膜結構，進行第二階段刻蝕的示意圖；圖6D是為圖6C的單層薄膜結構，進行第三階段刻蝕的示意圖；圖6E是為圖6D的單層薄膜結構，剝除光刻膠后的結構示意圖；圖7A是為一三層薄膜結構于光刻后的結構示意圖；圖7B是為圖7A的三層薄膜結構，進行第一階段刻蝕的示意圖；圖7C是為圖7B的三層薄膜結構，進行第二階段刻蝕的示意圖；圖7D是為圖7C的三層薄膜結構，進行第三階段刻蝕的示意圖；圖7E是為圖7D的三層薄膜結構，剝除光刻膠后的結構示意圖。
其中，附圖標記10基板21第一薄膜22第二薄膜23第三薄膜30光刻膠步驟S1提供一基板，該基板上形成有至少一層薄膜，且于最上面一層該薄膜的頂部形成有一光刻膠步驟S2使用第一刻蝕劑刻蝕該薄膜步驟S3使用第二刻蝕劑刻蝕該光刻膠步驟S4使用第一刻蝕劑再次刻蝕該薄膜
具體實施例方式
如圖4所示，是為一本發(fā)明的薄膜刻蝕方法實施例流程圖。該薄膜刻蝕方法，是應用于一半導體或一薄膜晶體管陣列的薄膜制程中，其包括下列步驟提供一基板，該基板上形成有至少一層薄膜，且于最上面一層該薄膜的頂部形成有一光刻膠(步驟S1)；第一階段刻蝕，是使用第一刻蝕劑對該薄膜進行刻蝕(步驟S2)；第二階段刻蝕，是于第一階段刻蝕后，使用第二刻蝕劑對該光刻膠進行刻蝕(步驟S3)；以及第三階段刻蝕，是于第二階段刻蝕后，使用第一刻蝕劑對該薄膜再次進行刻蝕(步驟S4)。
如圖5A所示，是為一雙層薄膜結構于光刻后的結構示意圖。如圖5B所示，是為圖5A的雙層薄膜結構，進行第一階段刻蝕的示意圖。如圖5C所示，是為圖5B的雙層薄膜結構，進行第二階段刻蝕的示意圖。如圖5D所示，是為圖5C的雙層薄膜結構，進行第三階段刻蝕的示意圖。如圖5E所示，是為圖5D的雙層薄膜結構，第三階段刻蝕后的示意圖。如圖5F所示，是為圖5E的雙層薄膜結構，剝除光刻膠后的結構示意圖。本實施例首先以一薄膜晶體管液晶顯示器面板的陣列制程為例，當其第一道柵極電極制造時，首先提供一玻璃基板10，并于該玻璃基板10上形成兩層金屬薄膜，其分別為一釹鋁合金(AlNd)的第一薄膜21及一氮化釹鋁合金(AlNdN)的第二薄膜22，并且于該第二薄膜22的頂部，形成一光刻膠30。
第一階段刻蝕，是使用一般現(xiàn)有的濕刻蝕，對該第一薄膜21與第二薄膜22進行刻蝕。由于濕刻蝕具有等向性刻蝕的特性，也就是濕刻蝕不但會在縱向進行刻蝕，而且也會有橫向的刻蝕效果。而此時第一薄膜21的刻蝕速率約為2100/分，而該第二薄膜22的刻蝕速率約為300/分，當?shù)谝槐∧?1與第二薄膜22以不同的刻蝕速率進行一段時間后，在橫向刻蝕的作用下，會導致所謂「倒角」的現(xiàn)象產(chǎn)生。因為此時距離第二金屬最后要完成的圖案尚有一段距離，因此有再次修正的空間。當?shù)谝浑A段刻蝕進行到，因光刻膠30覆蓋而使得第一薄膜21與刻蝕材料化學反應的面積減少，而造成第一薄膜21與第二薄膜22的刻蝕速率趨于不一致或有倒角現(xiàn)象產(chǎn)生或有薄膜的形狀不完美等現(xiàn)象時，則可進行第二階段刻蝕。
第二階段刻蝕，是于第一階段刻蝕后，對該光刻膠30進行刻蝕，一般而言，當?shù)谝浑A段刻蝕時發(fā)生「倒角」現(xiàn)象或將要發(fā)生「倒角」現(xiàn)象時，則會進行第二階段刻蝕。該第二階段刻蝕特別是以一種干刻蝕法加以進行，而該干刻蝕法特別是一種含氧氣的等離子體刻蝕法(02Plsma)。通過由干刻蝕具有「非等向性刻蝕」的特性，以移除部份的光刻膠30，因而使第二薄膜22背光刻膠30覆蓋的面積減少，如此可增加第二薄膜22于濕刻蝕時的化學作用面積。因此該第二階段刻蝕，主要是使該光刻膠30不覆蓋該第一階段刻蝕所產(chǎn)生的倒角(Undercut)為原則。
第三階段刻蝕，是于第二階段刻蝕后，對該薄膜再次進行刻蝕。其使用刻蝕的方式是與第一階段刻蝕的濕刻蝕法相同，當經(jīng)過第第二階段刻蝕后，因為部份光刻膠30已被移除，因此第二薄膜22被光刻膠30覆蓋的面積減少，也因此使得第三階段刻蝕時，第二薄膜22被濕刻蝕的化學反應面積增加，使得第一金屬及第二金屬的化學反應速率相同，兩者約同樣的達到2100/分，因此可以改善因化學反應速率不同時，所造成倒角的問題。
如圖6A所示，是為一單層薄膜結構于光刻后的結構示意圖。如圖6B所示，是為圖6A的單層薄膜結構，進行第一階段刻蝕的示意圖。如圖6C所示，是為圖6B的單層薄膜結構，進行第二階段刻蝕的示意圖。如圖6D所示，是為圖6C的單層薄膜結構，進行第三階段刻蝕的示意圖。如圖6E所示，是為圖6D的單層薄膜結構，剝除光刻膠后的結構示意圖。本實施例是為一適用于單層薄膜結構的薄膜刻蝕方法實施例，其首先提供一基板10，并于該基板10上形成一第一薄膜21，其例如鉻金屬(Cr)或鉬金屬(Mo)的金屬薄膜，并且于該第一薄膜21頂部，形成一光刻膠30。
接著進行第一階段刻蝕、第二階段刻蝕及第三階段刻蝕，其中第一及第三階段刻蝕，主要是針對該第一薄膜21進行刻蝕，而第二階段刻蝕主要對該光刻膠30進行刻蝕。而有關第一、第二及第三階段刻蝕的方法及原理，是與雙層薄膜結構刻蝕方法實施例的第一、第二及第三階段刻蝕相同，在此不再贅述，通過由本單層薄膜結構刻蝕方法實施例的實施，亦可消除單層薄膜刻蝕后所產(chǎn)生的倒角問題，并使的該第一薄膜21的薄膜形狀更為完美。
如圖7A所示，是為一三層薄膜結構于光刻后的結構示意圖。如圖7B所示，是為圖7A的三層薄膜結構，進行第一階段刻蝕的示意圖。如圖7C所示，是為圖7B的三層薄膜結構，進行第二階段刻蝕的示意圖。如圖7D所示，是為圖7C的三層薄膜結構，進行第三階段刻蝕的示意圖。如圖7E所示，是為圖7D的三層薄膜結構，剝除光刻膠后的結構示意圖。本實施例是為一適用于三層或三層以上薄膜結構的薄膜刻蝕方法實施例。以三層薄膜結構為例，其首先提供一基板10，并于該基板10上形成三層金屬薄膜，其分別為一鉬金屬(Mo)的第一薄膜21、一鋁金屬(Al)的第二薄膜22及一鉬金屬(Mo)的第三薄膜23，并且于該第三薄膜23的頂部，形成-光刻膠30。上述的第一薄膜21、第二薄膜22及第三薄膜23亦可以分別為鉻金屬(Cr)、鋁金屬(Al)、鉻金屬(Cr)或者其它材質。
接著進行第一階段刻蝕、第二階段刻蝕及第三階段刻蝕，其中第一及第三階段刻蝕，主要是針對該第一薄膜21、第二薄膜22及第三薄膜23的金屬薄膜進行刻蝕，而第二階段刻蝕主要對該光刻膠30進行刻蝕。而有關第一、第二及第三階段刻蝕的方法與原理，是與雙層薄膜結構刻蝕方法實施例的第一、第二及第三階段刻蝕相同，在此不再贅述，通過由本三層薄膜結構刻蝕方法實施例的實施，亦可消除薄膜刻蝕后所產(chǎn)生倒角的問題，并使的該金屬薄膜的形狀更為完美。
以上所使用的第一刻蝕劑與第二刻蝕劑，其中第一薄膜21及第二薄膜22若為鋁或鋁合金，則所使用的刻蝕劑的主要成分為磷酸、硝酸與醋酸的混合溶液。
惟以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，當不能以的限制本發(fā)明的范圍。即凡是依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化及修飾，仍將不失本發(fā)明的要義所在，亦不脫離本發(fā)明的精神及范圍，故都應視為本發(fā)明的進一步實施狀況。
權利要求
1.一種薄膜刻蝕方法，是應用于一半導體或一薄膜晶體管陣列的薄膜制程中，其包括下列步驟提供一基板，該基板上形成有至少一層薄膜，且于最上面一層該薄膜的頂部形成有一光刻膠；使用第一刻蝕劑刻蝕該薄膜；使用第二刻蝕劑刻蝕該光刻膠；以及使用第一刻蝕劑再次刻蝕該薄膜。
2.如權利要求1項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該刻蝕該薄膜的步驟是為一濕刻蝕法。
3.如權利要求1項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該刻蝕該光刻膠的步驟是為一干蝕劑法，其包含一含氧氣的等離子體刻蝕法(O2Plsma)。
4.如權利要求1項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該再次刻蝕該薄膜的步驟是為一濕刻蝕法。
5.如權利要求1項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該薄膜是為單層的薄膜。
6.如權利要求1項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該薄膜是為多層的薄膜。
7.如權利要求1項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該刻蝕該光刻膠的步驟，是使該光刻膠不覆蓋該刻蝕該光刻膠的步驟所產(chǎn)生的倒角(Undercut)。
8.如權利要求1項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該薄膜是為一金屬薄膜。
9.如權利要求1項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該第一刻蝕劑是為一磷酸、硝酸與醋酸的混合溶液。
10.如權利要求1項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該第二刻蝕劑是為一磷酸、硝酸與醋酸的混合溶液。
11.如權利要求1項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該基板上的該薄膜為一雙層薄膜結構。
12.如權利要求11項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該雙層薄膜結構包含有一釹鋁合金(AlNd)的第一薄膜。
13.如權利要求11項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該雙層薄膜結構包含有一氮化釹鋁合金(AlNdN)的第二薄膜。
14.如權利要求1項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該基板上的該薄膜為一三層薄膜結構。
15.如權利要求14項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該三層薄膜結構包含有一鉬金屬(Mo)的第一薄膜。
16.如權利要求14項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該三層薄膜結構包含有一鋁金屬(Al)的第二薄膜。
17.如權利要求14項所述的薄膜刻蝕方法，其特征在于，該三層薄膜結構包含有一鉬金屬(Mo)的第三薄膜。
全文摘要
本發(fā)明為一種薄膜刻蝕方法，是應用于一半導體或薄膜晶體管陣列(TFTArray)的薄膜制程中，用以改良現(xiàn)有刻蝕后產(chǎn)生倒角(Undercut)的問題，或使刻蝕后的薄膜形狀更加的完美。該薄膜刻蝕方法是將現(xiàn)有的刻蝕制程，分為兩階段加以進行，且于該兩階段的刻蝕制程間，再插入一退光刻膠的刻蝕制程，通過由將光刻膠適度的刻蝕后，使得薄膜與刻蝕材料的接觸面積增加，因此可以消除現(xiàn)有刻蝕所產(chǎn)生的倒角或薄膜形狀不完美的問題。
文檔編號C23F1/16GK1992150SQ200510137420
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月30日 優(yōu)先權日2005年12月30日
發(fā)明者許嘉哲, 施雅鐘, 鄭勉仁, 吳承昌, 張瑞宗 申請人:中華映管股份有限公司