專利名稱：自對準式薄膜晶體管的制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種使漏極與源極與柵極自對準式薄膜晶體管的制造方法。
本發(fā)明尤其涉及一種利用透明電極與自基板側(cè)(背面)曝光而改良液晶顯示器色度不均現(xiàn)象(mura)以使漏極與源極與柵極自對準式薄膜晶體管的制造方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示器中的現(xiàn)有薄膜晶體管(TFT)的制備方式，如第1a圖所示，一般在一基板1上鍍上具有所需圖案的金屬電極2作為柵極，隨后生長柵極絕緣層3后，依序生長一非晶型硅層4、n+硅層5及金屬層6，隨后在金屬層上涂布一層正光阻劑層7后，透過具有所需圖案的光罩8曝光隨后將正光阻劑層7經(jīng)曝光區(qū)域蝕刻除去，同時相對地蝕刻去除光阻劑下方的金屬層6產(chǎn)生通道A而形成一漏極61以及源極62，隨后將未曝光部分的光阻劑層7除去，隨后生長鈍化層(passivation layer)9，即獲得薄膜晶體管，如第1b圖所示。這種曝光制程俗稱黃光制程。
在形成柵極上的漏極及源極時，曝光時若光罩位置未對準，將導致漏極及源極與柵極間的重疊或接觸不平均隨后將導致柵漏電容(Cgd)不均，此為液晶顯示器中發(fā)生色度不均(mura)的主因。由于這種薄膜晶體管的尺寸均極小，小如數(shù)微米，因此光罩的對準極不易。
為了改良光罩對準問題，US 6,403,407B1揭示一種形成完全自對準的具有改良制程視窗的TFT的方法，該方法先在基板上鍍上金屬層并繪圖出所需的圖案作為柵極，隨后在該柵極金屬上依序生長第一介電層、半導體層、第二介電層使得這種層對應于金屬柵極的部分高于其他部分，并在第二介電層上涂布光阻劑后，利用該金屬柵極作為光罩進行背后曝光(自基板側(cè)曝光)，使對應金屬柵極的未經(jīng)曝光的正光阻劑留下，其余部分蝕刻除去也同時蝕刻除去未被光阻劑保護的第二介電層部分，從而形成與金屬柵極對準的通道絕緣層。隨后再于其上生長金屬層并涂覆光阻劑，利用通道絕緣層突起造成該通道絕緣層上方的光阻劑較薄的作用并利用具有灰階的光罩予以曝光，進而蝕刻去除絕緣通道層上方的金屬而形成漏極及源極。
該方法所利用的背后曝光僅界定出與金屬柵極對準的通道絕緣層。隨后所利用的灰階光罩進行曝光仍有不易對準的問題存在，且曝光過程繁復。
據(jù)此仍需要一種可使漏極與源極可與柵極自對準式薄膜晶體管制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自對準式薄膜晶體管的制造方法，該方法包括(i)在一基板上形成具有所需圖案的第一金屬層，(ii)在該金屬層上依序生長一柵極絕緣層、一半導體層、一歐姆接觸層以及一透明導電材料層，(iii)在透明導電材料層上涂覆負光阻劑，利用步驟(i)所形成的該第一金屬層作為光罩自背后曝光(自基板側(cè)照光)，(iv)使未經(jīng)曝光部分的負光阻劑經(jīng)蝕刻去除，同時蝕刻去除對應部分的該透明導電材料層及歐姆接觸層，(v)涂布正光阻劑并利用具有所需圖案的光罩予以正面曝光，接著蝕刻除去不需要的部分，(vi)生長一第二金屬層，再利用正光阻劑及正面曝光并蝕刻而留下所需的該第二金屬層，(vii)在該第二金屬層上生長一鈍化層，即完成本發(fā)明的柵極與漏極及源極對準的薄膜晶體管(TFT)。
依據(jù)本發(fā)明，由于在步驟(ii)利用中利用透明導電材料作為漏極與源極的材料，并利用其可透光的特性，當使用負光阻劑(經(jīng)曝光的部分留下，未曝光的部分可蝕刻去除)并利用該第一金屬層(柵極)作為光罩進行背后曝光，隨后進行蝕刻可將對應于柵極金屬的部分蝕刻去除，而可達到漏極及源極與柵極精確對準的目的，并進而解決傳統(tǒng)黃光制程中因柵漏電容(Cgd)不均導致的色度不均問題。
依據(jù)本發(fā)明，由于組合背后曝光及利用透明導電材料的手段，而可簡化TFT制程并獲得漏極及源極與柵極精確對準的TFT，進而可提高TFT生產(chǎn)良率并降低制造成本。


第1a及1b圖為現(xiàn)有制造薄膜晶體管的一般制程；第2圖是依據(jù)本發(fā)明方法的在基材上形成柵極的剖面圖；第3圖為本發(fā)明方法的在其上形成有柵極的基板上依據(jù)生長柵極絕緣層(GI)、半導體層、歐姆接觸層以及透明導電材料，最后涂布負光阻劑的TFT多層結(jié)構(gòu)剖面圖；其中箭頭代表照光方向；第4圖為蝕刻去除透明導電材料及歐姆接觸層在半導體層上對應于柵極的部位形成通道A的TFT多層結(jié)構(gòu)的剖面圖；第5圖為蝕刻去除柵極外部的半導體層、歐姆接觸層及透明導電層而形成島狀TFT后的TFT多層結(jié)構(gòu)剖面圖；第6圖為在透明電極對應兩側(cè)生長第二金屬層產(chǎn)生漏極及源極的TFT多層結(jié)構(gòu)的剖面圖；及第7圖為依據(jù)本發(fā)明方法制得的多層結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管剖面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明說明書中，有關”背后曝光”或”自基板側(cè)曝光”的術(shù)語意指自其上未形成任何圖案或材料層的基板側(cè)朝向基板的方向照光。
相反地，本發(fā)明中有關”正面曝光”或”自基板相反側(cè)曝光”的術(shù)語意指自其上形成有圖案或材料層的基板側(cè)朝向基板的方向照光。
本發(fā)明的自對準式薄膜晶體管的制造方法將參考下列圖式更詳細加以說明。
現(xiàn)請參見第2圖，其中在基板11上利用光微影蝕刻形成具有所需圖案的金屬層12為柵極。其中所用的基板11為透明材料，可使用例如玻璃、石英或塑膠等。而該柵極12可為TFT領域中使用的任何導電金屬，例如可使用單一導電金屬如鉻、鎢、鋁、銅及其合金以及其他導電材料，亦可為多層金屬材料例如Cr/Al、Mo/Al等。本發(fā)明中該柵極12不限于第2圖中所示的剖面形狀(topography)，亦可具有漸尖的斜邊(Taper)形狀。
接著請見第3圖，在其上形成有柵極12的基板11上依序生長柵極絕緣層(Gate Insulator，GI)13、半導體層14、歐姆接觸層15以及透明導電材料16，最后涂布負光阻劑17。利用背后曝光(自基板11側(cè)照光，光源如第3圖箭頭所示)后，使負光阻劑17的部分U未經(jīng)曝光(因柵極12作為光罩而使對應柵極上方部分的負光阻劑未曝光)及負光阻劑17的部分L經(jīng)曝光，將負光阻劑的部分U予以蝕刻去除并進而蝕刻去除底下的透明導電材料16及歐姆接觸層15，而在半導體層14上對應該柵極12的部分產(chǎn)生一通道A，接著去除經(jīng)曝光的負光阻劑部分L后，如第4圖所示。
隨后再涂布正光阻劑后利用光罩遮蔽所需部分予以正面曝光(與基板相反側(cè)的方向)蝕刻去除不需要的部分，亦即蝕刻去除柵極外部的導電金屬層16、歐姆接觸層15以及半導體層14，留下島狀TFT，如第5圖所示。
在形成如第5圖所示的島狀TFT后，又可視需要進一步蝕刻去除對應該通道的部分厚度的該半導體層14。此步驟為非必須，端視所欲用途而定。
本發(fā)明方法中，所用的柵極絕緣層13可為一般用在薄膜晶體管的絕緣材料，例如可使用氮化硅、氧化硅、氧氮化硅、氧化鋁、氧化鉭、有機材料例如聚酰胺等，或可為高-κ介電材料，例如鋇鍶鈦氧化物(BST)、鋇鋯鈦氧化物(BZT)及五氧化鉭等。而歐姆接觸層可使用例如n+-硅、p+-硅等，以n+-硅較佳。
本發(fā)明方法中，所用的半導體層可使用例如非晶型硅(a-Si、a-Si:H)、多晶硅或其他用以形成晶體管中電流通道的半導體材料。
依據(jù)本發(fā)明方法，主要利用透明導電材料的透光性而在背后曝光的同時可界定出漏極18a與源極18b間的通道A位置。所用的透明導電材料可為任何透明導電性材料，但一般使用例如銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)，其中又以銦鋅氧化物(IZO)較佳。
接著如第6圖所示，隨后在第5圖的結(jié)構(gòu)上生長第二金屬層18并利用正光阻劑及具所需圖案的光罩，自基板的相反側(cè)予以曝光后，蝕刻去除上述通道上方以及該透明導電材料上方的第二金屬部分，形成所要的漏極18a與源極18b。最后如第7圖所示，再于整個薄膜晶體管上生長一鈍化層(passivation layer)19，即完成本發(fā)明的自對準式薄膜晶體管(TFT)。
本發(fā)明方法中所用的第二金屬層可使用與第一金屬層相同或不同的材料，且可使用例如前述對第一金屬層所列舉的材料。
依據(jù)本發(fā)明的自對準式薄膜晶體管的制造方法，在第4圖所示步驟中，光罩使負光阻劑未經(jīng)曝光部分蝕刻去除并對應地蝕刻去除底下的導電金屬層16及歐姆接觸層15的步驟中，亦可僅蝕刻去除該導電金屬層16但仍保留該歐姆接觸層15，在進行第5圖所示的形成島狀TFT的步驟后，再蝕刻而去除對應該通道A的該歐姆接觸層15并裸露出半導體層14。該歐姆接觸層15的蝕刻順序并無任何限制，只要在涂布鈍化層19之前實施即可。
本發(fā)明方法中所用的蝕刻方式可為干蝕刻或濕蝕刻，以濕蝕刻較佳。
依據(jù)本發(fā)明方法所制得的薄膜晶體管主要可用于液晶顯示裝置。
本發(fā)明的自對準式薄膜晶體管的制造方法已通過上述較佳具體例加以詳細說明，惟這種較佳具體例僅用以說明本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明的范圍。據(jù)此，凡不脫離本發(fā)明的精神及范圍下所做的各種修正、變化及改變均屬本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種使薄膜晶體管的柵極與漏極及源極自對準的方法，包括利用該柵極本身作為光罩并利用一透明導電材料作為漏極與源極材料，使用一負光阻劑自該基板側(cè)照光，并由此蝕刻去除該透明導電材料對應于該柵極的部位，因而使該柵極與漏極及源極自對準。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該透明導電材料為銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該基板為玻璃基板。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該基板為石英基板。
5.一種自對準式薄膜晶體管的制造方法，該方法包括下列步驟(i)在一基板上形成具有所需圖案的第一金屬層；(ii)在該金屬層上依序生長一柵極絕緣層、一半導體層、一歐姆接觸層以及一透明導電材料層；(iii)在該透明導電材料層上涂覆一負光阻劑，利用步驟(i)所形成的該第一金屬層作為光罩自該基板側(cè)照光予以曝光；(iv)使未經(jīng)曝光部分的該負光阻劑經(jīng)蝕刻去除，同時進一步蝕刻去除對應部分的該透明導電材料層及該歐姆接觸層，形成對應于該柵極位置的一通道；(v)涂布正光阻劑并利用具有所需圖案的光罩自該基板的相反側(cè)予以曝光，接著蝕刻除去基板上該柵極兩側(cè)的部分該透明導電材料層、部分該歐姆接觸層以及部分該半導體層，形成島狀薄膜晶體管結(jié)構(gòu)；(vi)生長一第二金屬層，再利用正光阻劑及光罩自基板的相反側(cè)予以曝光后蝕刻去除對應該通道的第二金屬層；及(vii)在最后結(jié)構(gòu)的整個表面上生長一鈍化層；獲得該柵極與該漏極及該源極對準的薄膜晶體管(TFT)。
6.如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，還包括在步驟(v)之后，進一步蝕刻去除對應該通道的部分厚度的該半導體層。
7.如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，步驟(ii)中的透明導電材料層為銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)。
8.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，步驟(ii)中的透明導電材料層為銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)。
9.如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，該基板為玻璃基板。
10.如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，該基板為石英基板。
11.一種自對準式薄膜晶體管的制造方法，該方法包括下列步驟(i)在一基板上形成具有所需圖案的第一金屬層；(ii)在該金屬層上依序生長一柵極絕緣層、一半導體層、一歐姆接觸層以及一透明導電材料層；(iii)在該透明導電材料層上涂覆一負光阻劑，利用步驟(i)所形成的該第一金屬層作為光罩自該基板側(cè)照光予以曝光；(iv)使未經(jīng)曝光部分的該負光阻劑經(jīng)蝕刻去除，同時進一步蝕刻去除對應部分的該透明導電材料層，形成對應于該柵極位置的一通道；(v)涂布正光阻劑并利用具有所需圖案的光罩自該基板的相反側(cè)予以曝光，接著蝕刻除去基板上該柵極兩側(cè)的部分該透明導電材料層、部分該歐姆接觸層以及部分該半導體層，形成島狀薄膜晶體管結(jié)構(gòu)；(vi)進一步蝕刻去除對應該通道的該歐姆接觸層；(vii)生長一第二金屬層，再利用正光阻劑及光罩自基板的相反側(cè)予以曝光后蝕刻去除對應該通道的第二金屬層；及(viii)在最后結(jié)構(gòu)的整個表面上生長一鈍化層；獲得該柵極與該漏極及該源極對準的薄膜晶體管(TFT)。
12.如權(quán)利要求11所述的制造方法，其特征在于，還包括在步驟(vi)之后，進一步蝕刻去除對應于該通道的部分厚度的該半導體層。
13.如權(quán)利要求11所述的制造方法，其特征在于，步驟(ii)中的透明導電材料層為銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)。
14.如權(quán)利要求12所述的制造方法，其特征在于，步驟(ii)中的透明導電材料層為銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)。
15.如權(quán)利要求11所述的制造方法，其特征在于，該基板為玻璃基板。
16.如權(quán)利要求11所述的制造方法，其特征在于，該基板為石英基板。
17.一種薄膜晶體管，其由權(quán)利要求1所述的方法制成。
18.一種薄膜晶體管，其由權(quán)利要求5所述的方法制成。
19.一種薄膜晶體管，其由權(quán)利要求11所述的方法制成。
全文摘要
一種自對準式薄膜晶體管的制造方法，該方法包括在一基板上鍍上一金屬層后，利用光罩制程形成所需的柵極(gate)圖案，隨后依序生長柵極絕緣層、半導體層、歐姆接觸層、透明導電層，隨后利用負光阻劑利用該柵極金屬作為光罩進行背后曝光后，經(jīng)蝕刻，隨后進行一般的多層半導體制程，即可獲得與柵極對準的源極及漏極。依據(jù)本發(fā)明的方法，可改良因柵漏電容(Cgd)不均所產(chǎn)生的液晶顯示器色度不均(mura)問題。
文檔編號H01L21/336GK1677626SQ20041003143
公開日2005年10月5日 申請日期2004年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月29日
發(fā)明者黃茂村 申請人:廣輝電子股份有限公司