專利名稱：掩模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管陣列基板，尤其涉及液晶顯示器件中的薄膜晶體管陣列基板及其制造方法和在該制造方法中使用的掩模。
背景技術(shù)：
通常地，液晶顯示(LCD)器件通過施加電場來控制光透射率，以產(chǎn)生圖像。LCD器件通常包括具有按矩陣排列的液晶單元的液晶板和用于驅(qū)動液晶單元的驅(qū)動電路。
液晶顯示板包括薄膜晶體管陣列基板和相對的濾色器陣列基板，其中位于兩基板之間的間隔物保持恒定的單元間隙，且在單元間隙內(nèi)設(shè)置液晶材料。薄膜晶體管陣列基板通常包括選通線(gate line)和數(shù)據(jù)線、在選通線和數(shù)據(jù)線交叉點的薄膜晶體管開關(guān)器件、在由交叉的選通線和數(shù)據(jù)線限定的液晶單元之內(nèi)的并連接到薄膜晶體管的像素電極、和取向膜(alignment film)。選通線和數(shù)據(jù)線分別經(jīng)選通焊盤部分和數(shù)據(jù)焊盤部分傳輸來自驅(qū)動電路的信號。響應(yīng)于選通線傳輸?shù)膾呙栊盘?，薄膜晶體管把在數(shù)據(jù)線上傳輸?shù)南袼仉妷簜鬟f到像素電極。濾色器陣列基板通常包括用于每個液晶單元的濾色器、隔開濾色器的黑矩陣(blackmatrix)、向液晶單元提供參考電壓的公共電極、和取向膜。
液晶顯示板通常通過單獨地制備薄膜陣列基板和濾色器陣列基板、把薄膜陣列基板和濾色器陣列基板連接到一起、在基板之間注入液晶材料、和在薄膜陣列基板和濾色器陣列基板之間密封液晶材料來制成。因為制造薄膜晶體管陣列基板需要多掩模工藝，所以制造薄膜晶體管陣列基板在液晶顯示板的生產(chǎn)成本中是重要的。相應(yīng)地，因為每個掩模工藝包括許多子工藝，例如淀積、清洗、光刻、蝕刻、光刻膠剝離和檢測。因此，為了減少生產(chǎn)成本，作出了重大努力以減小所需掩模工藝的總數(shù)。
圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)薄膜晶體管陣列基板的部分平面圖，圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖l的薄膜陣列基板沿I-I’的剖面圖。在圖1中，薄膜晶體管陣列基板包括在下基板42(圖2中)上交叉的選通線2和數(shù)據(jù)線4，其中柵絕緣膜44(圖2中)分隔選通線和數(shù)據(jù)線2和4。在每個交叉點上設(shè)置薄膜晶體管6，在由選通線和數(shù)據(jù)線2和4限定的液晶單元內(nèi)設(shè)置像素電極18。薄膜晶體管陣列基板包括由像素電極18和選通線2重疊形成的存儲電容器20。此外，選通焊盤部分26連接到選通線2，數(shù)據(jù)焊盤部分34連接到數(shù)據(jù)線4。
每個薄膜晶體管6包括連接到選通線2的柵極8；連接到數(shù)據(jù)線4的源極10；連接到像素電極18的漏極12；和與柵極8重疊以在源極10和漏極12之間限定溝道的有源層14。響應(yīng)于沿選通線2傳輸?shù)倪x通信號，薄膜晶體管6允許像素電壓信號沿數(shù)據(jù)線4傳輸以提供給像素電極18和存儲電容器20。此外，有源層14與數(shù)據(jù)焊盤36、存儲電極22和數(shù)據(jù)線4重疊，且為了形成歐姆接觸(在圖2中)在有源層14上設(shè)置歐姆接觸層48。
在圖1和2中，經(jīng)由穿過保護膜50的第一接觸孔16，像素電極18連接到漏極12。當(dāng)被像素電壓充電時，像素電極18用于產(chǎn)生相對于在上基板(未示出)上形成的公共電極(未示出)的電勢差。由于液晶的介電各向異性，這種電勢差使設(shè)置在薄膜晶體管陣列基板和上基板(未示出)之間的液晶(未示出)旋轉(zhuǎn)。因此，像素電壓通過像素電極18控制從安置在下基板42之下的光源輸入穿過上基板透射的光的數(shù)量。
存儲電容器20包括一部分“前置級”(pre-stage)選通線2。存儲電容器20還包括與選通線2、插入的柵絕緣膜44、插入的有源層14和插入的歐姆接觸層48重疊的存儲電極22。在保護膜50上設(shè)置的部分像素電極18通過在保護膜50中的第二接觸孔24接觸存儲電極22。因此，存儲電容器20穩(wěn)定地保持像素電極18上的像素電壓，直到提供下一個像素電壓。
經(jīng)選通焊盤部分26，選通線2連接到選通驅(qū)動器(未示出)。選通焊盤部分26包括從選通線2伸出的選通焊盤28和經(jīng)由穿過柵絕緣膜44并穿過保護膜50的第三接觸孔30連接到選通焊盤28的選通焊盤保護電極32。數(shù)據(jù)線4經(jīng)數(shù)據(jù)焊盤部分34連接到數(shù)據(jù)驅(qū)動器(未示出)。數(shù)據(jù)焊盤部分34包括從數(shù)據(jù)線4伸出的數(shù)據(jù)焊盤36和經(jīng)由穿過保護膜50的第四接觸孔38連接到數(shù)據(jù)焊盤36的數(shù)據(jù)焊盤保護電極40。
圖3A至3D是說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖2所示的薄膜晶體管陣列基板的制造方法的剖面圖。在圖3A中，通過淀積在上基板42上形成柵金屬層，通過使用第一掩模工藝進行光刻和蝕刻來構(gòu)圖柵金屬層，以形成選通線2、柵電極8和選通焊盤28。柵金屬層包括鉻(Cr)、鉬(Mo)或鋁的單層或雙層結(jié)構(gòu)。
在圖3B中，通過淀積順序地設(shè)置柵絕緣膜、未摻雜非晶硅層、n+非晶硅層和源/漏金屬層，并使用第二掩模通過光刻在源/漏金屬層上形成光刻膠圖形，由此形成柵絕緣膜44、有源層14、歐姆接觸層48和源/漏圖形。在此情況下，使用在薄膜晶體管的溝道區(qū)具有衍射曝光部分的衍射曝光掩模作為第二掩模。由此，在溝道區(qū)的光刻膠圖形的高度低于光刻膠的其余部分。隨后，使用濕法蝕刻工藝構(gòu)圖源/漏金屬層以提供包括數(shù)據(jù)線4、源極10、漏極12(其目前與源極10形成一體)和存儲電極22的源/漏圖形。
接著，使用干法蝕刻工藝構(gòu)圖n+非晶硅層和非晶硅層并使用相同的光刻膠圖形來提供歐姆接觸層48和有源層14。通過灰化工藝從溝道部分除去相對低高度的光刻膠圖形。此后，通過濕法蝕刻工藝蝕刻在溝道部分的源/漏圖形和歐姆接觸層48。由此，暴露一部分有源層14使源極10與漏極12斷開。接著，通過剝離工藝除去剩余的光刻膠圖形。由無機絕緣材料例如氮化硅(SiNX)或氧化硅(SiOX)構(gòu)成柵絕緣膜14，源/漏金屬為鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)或鉬合金。
在圖3C中，在圖3B所示的結(jié)構(gòu)上形成具有第一至第四接觸孔16、24、30和38的保護膜50。通過淀積技術(shù)(例如等離子體增強化學(xué)汽相淀積(PECVD))設(shè)置保護膜50，接著通過使用第三掩模和蝕刻工藝的光刻來構(gòu)圖保護膜50，以限定第一至第四接觸孔16、24、30和38。穿過保護膜50形成第一接觸孔16以暴露部分漏極12。穿過保護膜50形成第二接觸孔24以暴露部分存儲電極22。穿過保護膜50和柵絕緣膜44形成第三接觸孔30以暴露部分選通焊盤28。穿過保護膜50形成第四接觸孔38以暴露部分?jǐn)?shù)據(jù)焊盤36。保護膜50由與柵絕緣膜44同樣的無機材料構(gòu)成，或由具有小介電常數(shù)的有機材料例如丙烯酸有機化合物、BCB(苯并環(huán)丁烯)或PFCB(全氟環(huán)丁烷)構(gòu)成。
在圖3D中，在保護膜50上設(shè)置透明電極圖形。使用淀積技術(shù)(例如濺射)把透明電極材料淀積到圖3C所示的結(jié)構(gòu)上。接著，通過使用第四掩模和蝕刻工藝的光刻來構(gòu)圖透明電極材料，以提供透明電極圖形。該圖形包括像素電極18、選通焊盤保護電極32和數(shù)據(jù)焊盤電極40，其中像素電極18經(jīng)第一接觸孔16電連接到漏極12，經(jīng)第二接觸孔24電連接到存儲電極22。此外，像素電極18與部分前置級選通線2重疊，選通焊盤保護電極32經(jīng)第三接觸孔30電連接到選通焊盤28，數(shù)據(jù)焊盤保護電極40經(jīng)第四接觸孔38電連接到數(shù)據(jù)焊盤36。透明電極材料包括氧化銦錫(ITO)、氧化錫(TO)或氧化銦鋅(IZO)。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明致力于一種薄膜晶體管陣列基板及其制造方法和掩模，其基本上避免了由現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺陷引起的一個或多個問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種實現(xiàn)三掩模工藝的薄膜晶體管陣列基板及其制造方法，由此減小了制造成本并提高了產(chǎn)量。
本發(fā)明的另一目的是提供一種應(yīng)用于使用三掩模工藝的薄膜晶體管陣列基板及其制造方法的掩模。
以下的說明將闡釋本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，這些特征和優(yōu)點將部分地從說明中理解，或可以通過本發(fā)明的實踐得出。通過說明書和權(quán)利要求及附圖中特別提出的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)和獲得發(fā)明的目的和其它優(yōu)點。
為了實現(xiàn)這些和其它優(yōu)點及根據(jù)本發(fā)明的目的，如此處所實施和廣義說明的，一種掩模包括透明掩?；澹辉谕该餮谀；迳闲纬傻挠糜诮財嗳肷涔獾钠帘尾糠郑缓驮谘谀；迳闲纬傻闹辽賰蓚€部分曝光部分，每個具有不同的光透射率。
應(yīng)該明白前述總的說明和后面的詳細(xì)說明都是典型的和解釋性的，其用來提供權(quán)利要求的進一步解釋。


附圖用于提供對發(fā)明的進一步理解并引入這里構(gòu)成說明書的一部分，說明發(fā)明的實施例，并與說明一起用于解釋發(fā)明的原理。在附圖中圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的薄膜晶體管陣列基板的部分平面圖；圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)圖1的薄膜晶體管陣列基板沿I-I’的剖面圖；圖3A至3D是說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)圖2所示的薄膜晶體管陣列基板的制造方法的剖面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的典型薄膜晶體管陣列基板的部分平面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明圖4的典型薄膜晶體管陣列基板沿II-II’的剖面圖；圖6A是根據(jù)本發(fā)明的典型第一掩模工藝的部分平面圖；圖6B是根據(jù)本發(fā)明圖6A的典型第一掩模工藝沿II-II’的剖面圖；圖7A是根據(jù)本發(fā)明的典型第二掩模工藝的部分平面圖；圖7B是根據(jù)本發(fā)明圖7A的典型第二掩模工藝沿II-II’的剖面圖；圖8A是根據(jù)本發(fā)明的典型第三掩模工藝的部分平面圖；圖8B是根據(jù)本發(fā)明圖7A的典型第三掩模工藝沿II-II’的剖面圖；圖9A至9D是根據(jù)本發(fā)明圖7B的典型第二掩模工藝沿II-II’的剖面圖；圖10A至10D是根據(jù)本發(fā)明在圖7A的第二掩模工藝期間實現(xiàn)的典型第二掩模沿III-III’的剖面圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明在第二掩模工藝期間實現(xiàn)的另一典型第二掩模的剖面圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明在第二掩模工藝期間實現(xiàn)的另一典型第二掩模的剖面圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明在第二掩模工藝期間實現(xiàn)的另一典型第二掩模的剖面圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明在第二掩模工藝期間實現(xiàn)的另一典型第二掩模的剖面圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的另一典型薄膜晶體管陣列基板的部分平面圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明圖15的典型薄膜晶體管陣列基板沿1V-IV’的剖面圖；圖17A是根據(jù)本發(fā)明的另一典型第二掩模工藝的部分平面圖；圖17B是根據(jù)本發(fā)明圖17A的典型第二掩模工藝沿IV-IV’的剖面圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明的另一典型薄膜晶體管陣列基板的部分平面圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明圖18的典型薄膜晶體管陣列基板沿V-V’的剖面圖。
具體實施例方式
具體參照附圖中的例子說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的典型薄膜晶體管陣列基板的部分平面圖，圖5是根據(jù)本發(fā)明圖4的典型薄膜晶體管陣列基板沿II-II’的剖面圖。在圖4和5中，薄膜晶體管陣列基板包括在下基板88上的選通線52和數(shù)據(jù)線58，由此柵絕緣圖形90可以使選通線和數(shù)據(jù)線52和58的交點電絕緣。薄膜晶體管80可以設(shè)置在選通線和數(shù)據(jù)線52和58的每個交叉點上，像素電極72可以設(shè)置在由選通線和數(shù)據(jù)線52和58的交點限定的每個液晶單元內(nèi)。薄膜晶體管陣列基板還可以包括在由像素電極72疊蓋的部分(前置級)選通線52處的存儲電容器78。此外，選通焊盤部分82可以連接到選通線52，數(shù)據(jù)焊盤部分84可以連接到數(shù)據(jù)線58。
每個薄膜晶體管80可以包括連接到選通線52的柵極54、連接到數(shù)據(jù)線58的源極60、連接到像素電極72的漏極62和與柵極54重疊的半導(dǎo)體圖形。半導(dǎo)體圖形至少可以包括在源極60和漏極62之間用于限定溝道70的有源層92。此外，部分柵絕緣圖形90可以設(shè)置在半導(dǎo)體圖形和柵極54之間。相應(yīng)地，響應(yīng)沿選通線52傳輸?shù)倪x通信號，薄膜晶體管80可以把沿數(shù)據(jù)線58傳輸?shù)南袼仉妷盒盘柷袚Q到像素電極72并進入存儲電容器78。
此外，半導(dǎo)體圖形可以包括歐姆接觸層94，有源層92可以在源極60和漏極62之間形成溝道。半導(dǎo)體圖形可以由數(shù)據(jù)線58和數(shù)據(jù)焊盤64疊蓋，部分歐姆接觸層94和有源層92可以由存儲電極66疊蓋，由此那些部分可以與設(shè)置在選通線52之上的柵絕緣圖形90重疊。歐姆接觸層94可以向存儲電極66、數(shù)據(jù)線58、源極60、漏極62和數(shù)據(jù)焊盤64提供歐姆接觸。以這種方式形成半導(dǎo)體圖形，以致與選通線52和柵絕緣圖形90的相應(yīng)部分重疊，其中可以除去在液晶單元之間區(qū)域(即數(shù)據(jù)線58)的半導(dǎo)體圖形，僅剩余柵絕緣圖形90。因此，在液晶單元之間的區(qū)可以阻止由半導(dǎo)體圖形自身引起的液晶單元之間的信號干擾。
在圖4和5中，可以沿薄膜晶體管80的漏極62、歐姆接觸層94、有源層92和柵絕緣圖形90的側(cè)表面連接像素電極72。當(dāng)向像素電極72提供像素電壓時，在像素電極72上的電壓產(chǎn)生相對于在上基板(未示出)上形成的公共電極的電勢差。由于液晶的介電各向異性，這個電勢差使設(shè)置在薄膜晶體管基板(即下基板88)和上基板之間的液晶(未示出)旋轉(zhuǎn)。因此，液晶控制從位于下基板88之下的光源(未示出)產(chǎn)生的光傳輸，所述光穿過像素電極72向上基板(未示出)傳遞。
每個存儲電容器78可以與前置級選通線52相關(guān)，前置級選通線52即是與在先前的選通驅(qū)動周期中導(dǎo)通的薄膜晶體管相關(guān)的選通線52。存儲電極66可以與選通線52、設(shè)置在選通線52之上的柵絕緣圖形90、有源層92和歐姆接觸層94重疊，存儲電極66可以連接到像素電極72。此外，存儲電容器78可以保持在像素電極72上的像素電壓直到提供下一個像素電壓。
經(jīng)選通焊盤部分82，可以把選通線52連接到選通驅(qū)動器(未示出)，其中選通焊盤部分82可以包括從選通線52伸出的選通焊盤56和連接到選通焊盤56的選通焊盤保護電極74。經(jīng)數(shù)據(jù)焊盤部分84，可以把數(shù)據(jù)線58連接到數(shù)據(jù)驅(qū)動器(未示出)，其中數(shù)據(jù)焊盤部分84可以包括從數(shù)據(jù)線58伸出的數(shù)據(jù)焊盤64和連接到數(shù)據(jù)焊盤64的數(shù)據(jù)焊盤保護電極76。此外，數(shù)據(jù)焊盤部分84可以包括疊在數(shù)據(jù)焊盤64和下基板88之間的柵絕緣圖形90、有源層92和歐姆接觸層94。
圖6A是根據(jù)本發(fā)明的典型第一掩模工藝的部分平面圖，圖6B是根據(jù)本發(fā)明圖6A的典型第一掩模工藝沿II-II’的剖面圖。在圖6A和6B中，可以通過淀積技術(shù)(例如濺射)在下基板88上形成柵金屬層。接著，通過使用第一掩模的光刻工藝來構(gòu)圖柵金屬層，并接著蝕刻柵金屬層以形成柵圖形。柵圖形可以包括選通線52、柵極54和選通焊盤56。柵金屬層至少包括Cr、MoW、Cr/Al、Cu、Al(Nd)、Mo/Al、Mo/Al(Nd)和Cr/Al(Nd)之一。
圖7A是根據(jù)本發(fā)明的典型第二掩模工藝的部分平面圖，圖7B是根據(jù)本發(fā)明圖7A的典型第二掩模工藝沿II-II’的剖面圖。在圖7A和7B中，例如使用等離子體增強化學(xué)汽相淀積(PECVD)或濺射方法順序地淀積柵絕緣層、未摻雜非晶硅層、n+非晶硅層和源/漏金屬層。柵絕緣層可以包括無機絕緣材料，例如氮化硅(SiNX)或氧化硅(SiOX)，源/漏金屬層可以包括例如Cr、MoW、Cr/Al、Cu、Al(Nd)、Mo/Al、Mo/Al(Nd)和Cr/Al(Nd)。
接著，通過使用采用第二掩模的光刻工藝和多個灰化和蝕刻來構(gòu)圖源/漏金屬層、n+非晶硅層、未摻雜非晶硅層和柵絕緣層，以產(chǎn)生柵絕緣圖形90、半導(dǎo)體圖形和源/漏圖形。半導(dǎo)體圖形可以包括有源層92和歐姆接觸層94，源/漏圖形可以產(chǎn)生并包括源極60、漏極62、數(shù)據(jù)線58、存儲電極66和數(shù)據(jù)焊盤64。
在源/漏圖形被形成為與柵圖形交叉的區(qū)域以這種方式沿柵圖形形成柵絕緣圖形90，使得柵圖形不暴露。
半導(dǎo)體圖形和源/漏圖形可以形成與柵絕緣圖形90相似的圖形，并可以在薄膜晶體管區(qū)和選通線52區(qū)被部分地除去。因此，可以留下柵絕緣圖形90。此外，除去半導(dǎo)體和源/漏圖形的區(qū)68可以對應(yīng)于剩余的柵絕緣圖形90，不包括薄膜晶體管區(qū)中形成溝道70和源極和漏極60和62的區(qū)。因此，當(dāng)半導(dǎo)體圖形暴露于光時，由于光激活了半導(dǎo)體圖形，可以減小光誘發(fā)的漏電流。
而且，選通線52區(qū)中除去半導(dǎo)體源/漏圖形的區(qū)68可以對應(yīng)于液晶單元之間的部分，即數(shù)據(jù)線58，以阻止由與選通線52重疊的半導(dǎo)體和源/漏圖形引起的數(shù)據(jù)線58之間的短路和信號干擾。而且，可以從薄膜晶體管的溝道70附加地除去源/漏圖形以暴露半導(dǎo)體圖形的歐姆接觸層94。為了選擇性地除去半導(dǎo)體和源/漏圖形，可以用部分曝光掩模作為第二掩模。由此，由部分曝光掩模構(gòu)圖的光刻膠圖形可以具有兩臺階形態(tài)(two-step form)。
圖8A是根據(jù)本發(fā)明的典型第三掩模工藝的部分平面圖，圖8B是根據(jù)本發(fā)明圖7A的典型第三掩模工藝沿II-II’的剖面圖。在圖8A和8B中，可以把透明電極材料淀積到下基板88的整個表面上，其中通過淀積技術(shù)(例如濺射)形成源/漏圖形。隨后，可以使用第三掩模通過光刻和蝕刻工藝來構(gòu)圖透明電極材料，以形成包括像素電極72、選通焊盤保護電極74和數(shù)據(jù)焊盤保護電極76的透明電極圖形。像素電極72可以電連接到漏極62，可以形成前置級選通線52與存儲電極66重疊并連接到存儲電極66?？梢栽谶x通焊盤56的頂部上形成選通焊盤保護電極74以提供保護，在數(shù)據(jù)焊盤64的頂部上形成數(shù)據(jù)焊盤保護電極76用于保護。這里，透明電極材料可以包括例如氧化銦錫ITO、氧化錫TO或氧化銦鋅IZO。接著，在透明電極圖形形成之后，可以例如采用源極60和漏極62作為掩模使用干法蝕刻工藝除去溝道70的歐姆接觸層94。
可以使用隨后的工藝設(shè)置取向膜，以確定液晶的排列方向。取向膜保護通過第三掩模工藝形成的薄膜晶體管陣列基板?？梢酝ㄟ^使用第二掩模的光刻工藝和多個灰化和蝕刻工藝來構(gòu)圖源/漏金屬層、n+非晶硅層、未摻雜非晶硅層和柵絕緣層，以產(chǎn)生柵絕緣圖形90、半導(dǎo)體圖形和源/漏圖形。半導(dǎo)體圖形可以包括有源層92和歐姆接觸層94，源/漏圖形可以產(chǎn)生并包括源極60、漏極62、數(shù)據(jù)線58、存儲電極66和數(shù)據(jù)焊盤64。
圖9A至9D是根據(jù)本發(fā)明圖7B的典型第二掩模工藝沿II-II’的剖面圖，圖10A至10D是根據(jù)本發(fā)明在圖7A的第二掩模工藝期間實現(xiàn)的典型第二掩模沿III-III’的剖面圖。在圖9A和10A中，可以在先前形成柵圖形的下基板88上順序地形成柵絕緣層89、非晶硅層91、n+非晶硅層93和源/漏金屬層95。此后，使用第二掩模101作為部分曝光掩模通過光刻工藝把光刻膠涂覆到整個表面以在源/漏金屬層95上形成光刻膠圖形100。
第二掩模101可以包括在透明掩?；?02的第一部分曝光區(qū)P1形成的部分透光層104，在第二部分曝光區(qū)P2形成的部分透光層104和衍射曝光狹縫105，和在屏蔽區(qū)P3形成的屏蔽層103。此外，第二掩模101可以包括暴露部分透明掩?；?02的完全曝光區(qū)P0。由此，可以設(shè)置第一和第二部分區(qū)域P1和P2用于不同量的部分曝光。作為替換，除了如上所述把部分透光層104與衍射曝光狹峰結(jié)合以外，還可以通過使用透射率不同的透光層，或控制衍射曝光狹縫的間隙，來控制曝光量。第二掩模101的透明掩?；?02可以包括石英(SiO2)，屏蔽層102和衍射曝光狹縫105可以包括金屬材料例如鉻Cr，部分透光層104可以包括導(dǎo)電材料例如MoSix。
在使用第二掩模101的光刻工藝期間，可以除去通過第二掩模101的完全曝光區(qū)P0完全地暴露的所有光刻膠。在由屏蔽區(qū)P3和第一和第二部分曝光區(qū)P1和P2遮蔽或部分地暴露的區(qū)域可以形成光刻膠圖形100。例如，由第二掩模101的部分透光層104部分地暴露的第一部分暴露區(qū)100A可以形成光刻膠圖形100的第一高度。與第一部分暴露區(qū)100A相比，光刻膠圖形100的第二部分暴露區(qū)100B可以形成高于第一高度的第二高度，其中第二部分暴露區(qū)100B中通過第二掩模101的衍射曝光狹縫105和部分透光層104照射較少量的光。此外，由第二掩模101的屏蔽層103遮蔽的光刻膠圖形100的屏蔽區(qū)100C具有高于第二高度的第三高度。
在圖9B和10B中，可以使用光刻膠圖形100作為掩模通過蝕刻工藝來同時構(gòu)圖源/漏金屬層95、n+非晶硅層93、未摻雜非晶硅層91和柵絕緣層89。因此，可以形成包括有源層和歐姆接觸層92和94的半導(dǎo)體圖形、和包括數(shù)據(jù)線58、源極60、漏極62、存儲電極66和數(shù)據(jù)焊盤64的源/漏圖形以具有與柵絕緣圖形90相似的圖形。
在圖9C和10C中，例如使用氧氣O2等離子體通過第一灰化工藝，除去光刻膠圖形100內(nèi)具有第一高度的最低的第一部分暴露區(qū)100A，留下了被降低指定高度的第二部分暴露區(qū)100B和屏蔽區(qū)100C?？梢允褂贸チ说谝徊糠直┞秴^(qū)100A的光刻膠圖形100通過蝕刻工藝來部分地除去源/漏圖形和半導(dǎo)體圖形。由此，如圖7A所示除去了源/漏和半導(dǎo)體圖形的區(qū)域可以對應(yīng)于除了在薄膜晶體管區(qū)中形成溝道70和源極和漏極60和62的區(qū)域的剩余區(qū)68，和用于數(shù)據(jù)線58之間開口(open)的選通線52區(qū)的一部分68。
在圖9D和10D中，例如使用氧氣O2等離子體通過第二灰化工藝，除去在光刻膠圖形100中通過第一灰化工藝被降低指定高度的第二部分暴露區(qū)100B，留下被降低多于指定高度的屏蔽區(qū)100C?？梢允褂玫诙糠直┞秴^(qū)100B通過蝕刻工藝從薄膜晶體管的溝道區(qū)除去源和漏圖形，由此分隔源極60和漏極62。此外，可以例如通過剝離工藝除去光刻膠圖形100的屏蔽區(qū)100C。
圖11是根據(jù)本發(fā)明在第二掩模工藝期間實現(xiàn)的另一典型第二掩模的剖面圖。在圖11中，第二掩模150包括在掩?；?52的第一部分曝光區(qū)P1形成的用于每個第一間隙的第一衍射曝光狹縫156；在第二部分曝光區(qū)P2形成的用于窄于第一間隙的每個第二間隙的第二衍射曝光狹縫158；和在屏蔽區(qū)P3形成的屏蔽層154。此外，第二掩模150可以包括完全曝光區(qū)P0以防止掩?；?52的曝光。第二掩模150的透明掩?；?52可以包括石英(SiO2)，屏蔽層154和第一和第二衍射曝光狹縫156和158可以包括金屬材料，例如鉻(Cr)。
使用第二掩模150的光刻工藝期間，可以除去由第二掩模150的完全曝光區(qū)P0完全地暴露的任何光刻膠。在由屏蔽區(qū)P3和第一和第二部分曝光區(qū)P1和P2遮蔽或部分地暴露的區(qū)域內(nèi)形成光刻膠圖形100。例如，可以形成通過第二掩模150的第一衍射曝光狹縫156部分地暴露的第一部分暴露區(qū)100A以具有光刻膠圖形100的第一高度。與第一部分暴露區(qū)100A相比，形成光刻膠圖形100的第二部分暴露區(qū)100B以具有高于第一高度的第二高度，第二部分暴露區(qū)100B中通過第二掩模150的第二衍射曝光狹縫158被照射較少量的光。此外，由第二掩模150的屏蔽層154遮蔽的光刻膠圖形100的屏蔽區(qū)100C可以具有高于第二高度的第三高度。
圖12是根據(jù)本發(fā)明在第二掩模期間實現(xiàn)的另一典型第二掩模的剖面圖。在圖12中，第二掩模160可以包括在掩?；?62的第一部分曝光區(qū)P1由第一透射率材料形成的第一部分透光層166；在第二部分曝光區(qū)P2由低于第一透射率的第二透射率材料形成的第二部分透光層168；和在屏蔽區(qū)P3形成的屏蔽層164。此外，第二掩模160可以包括完全曝光區(qū)P0以完全地暴露部分掩?；?62。第二掩模160中的透明掩模基板162可以包括石英(SiO2)，屏蔽層164可以包括金屬材料例如鉻(Cr)，第一和第二部分透光層166和168可以包括具有不同透射率的材料。例如第一和第二部分透光層166和168可以都包括MoSix，每個具有不同Mo含量。因此，第一部分透光層166包括的材料可以具有高于第二透光層168的材料的透射率。
在使用第二掩模160的光刻工藝期間，可以除去由第二掩模160的完全曝光區(qū)P0完全地暴露的任何光刻膠。在由屏蔽區(qū)P3和第一和第二部分曝光區(qū)P1和P2遮蔽或部分地暴露的區(qū)域內(nèi)可以形成光刻膠圖形100。例如，形成通過第二掩模160的第一部分透光層166部分地暴露的第一部分暴露區(qū)100A以具有光刻膠圖形100的第一高度。與第一部分暴露區(qū)100A相比，形成光刻膠圖形100的第二部分暴露區(qū)100B以具有高于第一高度的第二高度，其中第二部分暴露區(qū)100B中通過第二掩模160的第二部分透光層166被照射較少量的光。此外，由第二掩模160的屏蔽層164遮蔽的光刻膠圖形100的屏蔽區(qū)100C具有高于第二高度的第三高度。
圖13是根據(jù)本發(fā)明在第二掩模期間實現(xiàn)的另一典型第二掩模的剖面圖。在圖13中，第二掩模170可以包括在掩模基板172的第一部分曝光區(qū)P1形成的具有第一厚度的第一部分透光層176；在第二部分曝光區(qū)P2形成的具有大于第一厚度的第二厚度的第二部分透光層178；和在屏蔽區(qū)P3形成的屏蔽層174。此外，第二掩模170可以包括完全曝光區(qū)P0以提供掩?；?72的完全曝光。第二掩模170中的透明掩?；?72可以包括石英(SiO2)，屏蔽層174可以包括金屬材料例如鉻(Cr)，第一和第二部分透光層176和178可以包括材料例如MoSix。例如，第一部分透光層176具有的高度可以低于第二部分透光層178的高度。因此，第一部分透光層176具有的透射率可以相對大于第二部分透光層178的透射率。
在使用第二掩模170的光刻工藝期間，可以除去由第二掩模170的完全曝光區(qū)P0完全地暴露的任何光刻膠。在由屏蔽區(qū)P3和第一和第二部分曝光區(qū)P1和P2遮蔽或部分地暴露的區(qū)域內(nèi)可以形成光刻膠圖形100。例如，形成通過第二掩模170的第一部分透光層176部分地暴露的第一部分暴露區(qū)100A以具有光刻膠圖形100的第一高度。與第一部分暴露區(qū)100A相比，形成光刻膠圖形100的第二部分暴露區(qū)100B以具有高于第一高度的第二高度，其中第二部分暴露區(qū)100B中通過第二掩模170的第二部分透光層178被照射較少量的光。此外，未由第二掩模170的屏蔽層174暴露的光刻膠圖形100的屏蔽區(qū)100C具有高于第二高度的第三高度。
圖14是根據(jù)本發(fā)明在第二掩模工藝期間實現(xiàn)的另一典型第二掩模的剖面圖。在圖14中，第二掩模180可以包括形成的具有第一透射率的第一部分透光層186和在其上形成的用于在掩?；?72的第一部分曝光區(qū)P1的每個第一間隙的第一衍射曝光狹縫190。形成的具有第一透射率的第一部分透光層186可以包括在其上形成的用于在第二部分曝光區(qū)P2的窄于第一間隙的每個第二間隙的第二衍射曝光狹縫198和在屏蔽區(qū)P3形成的屏蔽層184。此外，第二掩模180可以包括完全曝光區(qū)P0以完全地暴露部分掩?；?82。第二掩模180中的透明掩?；?82可以包括石英(SiO2)，屏蔽層184和第一和第二衍射曝光狹縫190和192可以包括金屬材料例如鉻(Cr)，部分透光層186可以包括材料例如MoSix。
在使用第二掩模180的光刻工藝期間，可以除去由第二掩模180的完全曝光區(qū)P0完全地暴露的任何光刻膠。在由屏蔽區(qū)P3和第一和第二部分曝光區(qū)P1和P2遮蔽或部分地暴露的區(qū)域內(nèi)可以形成光刻膠圖形100。例如，形成通過第一衍射曝光狹縫190和部分透光層186部分地暴露的第一部分暴露區(qū)100A以具有光刻膠圖形100的第一高度。與第一部分暴露區(qū)100A相比，形成光刻膠圖形100的第二部分暴露區(qū)100B以具有高于第一高度的第二高度，第二部分暴露區(qū)100B中通過第二掩模180的第二衍射曝光狹縫192和部分透光層186被照射較少量的光。此外，由第二掩模180的屏蔽層184遮蔽的光刻膠圖形100的屏蔽區(qū)100C可以具有高于第二高度的第三高度。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的另一典型薄膜晶體管陣列基板的部分平面圖，圖16是根據(jù)本發(fā)明圖15的典型薄膜晶體管陣列基板沿IV-IV’的剖面圖。因為圖15和16所示的薄膜晶體管陣列基板具有與如圖4和5所示的相似的元件，除了存儲電容器110的結(jié)構(gòu)以外，因此相似的元件給予相同的參考標(biāo)號并省略對它們的詳細(xì)說明。
在圖4和5中，存儲電容器78可以包括前置級選通線52、存儲電極66、柵絕緣圖形90、有源層92和歐姆接觸層94，其中存儲電容器78連接到像素電極72。另一方面，在圖15和16中，存儲電容器110可以包括前置級選通線52、柵絕緣圖形90和像素電極72。例如，在圖15和16所示的存儲電容器110中，可以除去有源層92、歐姆接觸層94和存儲電極66。有源層92、歐姆接觸層94和存儲電極66的除去可以減小在選通線52和像素電極72之間的間隙，由此增加了存儲電容器110的電容。對應(yīng)于存儲電容器110的位置，可以在第二掩模工藝期間使用由第二部分曝光引起的半導(dǎo)體源/漏圖形的消除區(qū)(未示出)進行從存儲電容器110除去有源層92、歐姆接觸層94和存儲電極66的過程。
圖17A是根據(jù)本發(fā)明另一典型第二掩模工藝的部分平面圖，圖17B是根據(jù)本發(fā)明圖17A的典型第二掩模工藝沿IV-IV’的剖面圖。在圖17A和17B中，第一掩模工藝可以相似于根據(jù)圖6A和6B所述的工藝，第三掩模工藝可以相似于根據(jù)圖8A和8B所述的工藝。
在圖17A和17B中，使用第一掩模工藝(例如見圖6A和6B)在設(shè)置有柵圖形的下基板88上可以形成柵絕緣圖形90、半導(dǎo)體圖形和源/漏圖形。在完成第一掩模工藝之后在下基板88上，例如使用等離子體增強化學(xué)汽相淀積(PECVD)或濺射來順序地淀積柵絕緣層、非晶硅層、n+非晶硅層和源/漏金屬層。柵絕緣層可以包括無機絕緣材料，例如氧化硅SiOX或氮化硅SiNX，源/漏圖形可以包括金屬材料例如Cr、MoW、Cr/Al、Cu、Al(Nd)、Mo/Al、Mo/Al(Nd)和Cr/Al(Nd)。
隨后，在使用第二掩模的光刻工藝期間在源/漏圖形上可以形成光刻膠圖形。第二掩?？梢允遣糠制毓庋谀＃ㄈ鐖D9A、10A和11-14所示的完全曝光區(qū)P0、第一部分曝光區(qū)P1、第二部分曝光區(qū)P2和屏蔽區(qū)P3。因此，如上所述，光刻膠圖形可以包括具有第一高度的第一部分暴露區(qū)、具有第二高度的第二部分暴露區(qū)，和具有第三高度的屏蔽區(qū)。
使用兩臺階光刻膠圖形通過蝕刻工藝可以形成柵絕緣圖形90、包括有源層92和歐姆接觸層94的半導(dǎo)體圖形，和源/漏圖形，所有圖形具有相似的圖形。此后，在第一灰化工藝期間可以除去光刻膠圖形的第一部分暴露區(qū)，接著通過蝕刻工藝可以在薄膜晶體管區(qū)和選通線區(qū)52選擇性地除去對應(yīng)于第一部分暴露區(qū)的半導(dǎo)體和源/漏圖形以暴露柵絕緣圖形90。例如，在薄膜晶體管區(qū)除去了半導(dǎo)體和源/漏圖形的區(qū)112對應(yīng)于除了形成溝道(未示出)和源極和漏極60和62的區(qū)以外的剩余區(qū)。如果半導(dǎo)體圖形暴露于光，它將被激活以防止光漏電流的產(chǎn)生。而且，在選通線52區(qū)的半導(dǎo)體和源/漏圖形的區(qū)112對應(yīng)于數(shù)據(jù)線58之間的區(qū)(包括形成存儲電容器的區(qū))，即除了選通線52和數(shù)據(jù)線58的交叉點以外的剩余選通線52。因此，避免了由半導(dǎo)體和源/漏圖形引起的數(shù)據(jù)線58之間的短路和信號干擾。
接著，在第二灰化工藝期間可以除去光刻膠圖形的第二部分暴露區(qū)，通過隨后的蝕刻工藝可以在薄膜晶體管的溝道區(qū)70除去源/漏圖形，由此暴露半導(dǎo)體圖形的歐姆接觸層94。此外，通過剝離工藝可以除去光刻膠的剩余屏蔽區(qū)。
圖18是根據(jù)本發(fā)明的另一典型薄膜晶體管陣列基板的部分平面圖，圖19是根據(jù)本發(fā)明圖18的典型薄膜晶體管陣列基板沿V-V’的剖面圖。因為與圖4和5所示的薄膜晶體管陣列基板相比，除了沿源/漏圖形進一步形成了透明電極圖形外，圖18和19所示的薄膜晶體管陣列基板具有相似的元件，所以相似的元件給予相同的參考標(biāo)記并省略對它們的詳細(xì)說明。
在圖18和19中，透明電極圖形可以包括像素電極120、選通焊盤保護電極82、數(shù)據(jù)焊盤保護電極124和上數(shù)據(jù)線122?？梢匝叵聰?shù)據(jù)線58形成上數(shù)據(jù)線122以與數(shù)據(jù)焊盤保護電極124連接。像素電極120可以完全覆蓋漏極62和存儲電極66，其中存儲電極66可以與前置級選通線52重疊。因此，存儲電容器126可以包括前置級選通線52、柵絕緣圖形90、有源層92、歐姆接觸層94和像素電極120。上數(shù)據(jù)線122可以完全覆蓋源極60和下數(shù)據(jù)線58并可以由源極60和漏極62的材料形成。
透明電極圖形可以覆蓋所有的源/漏圖形以在第三掩模工藝期間構(gòu)圖透明電極材料層時保護源/漏圖形不被蝕刻劑腐蝕，同時，透明電極圖形可以用作冗余圖形以防止源/漏圖形電短路。
具有這種結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管陣列基板的制造方法可以包括如圖6A和6B所示用于形成柵圖形的第一掩模工藝；如圖7A和7B所示用于形成柵絕緣圖形90、半導(dǎo)體圖形和源/漏圖形的第二掩模工藝；和如圖18和19所示用于形成透明電極圖形的第三掩模工藝。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板及其制造方法應(yīng)用三掩模工藝以簡化基板結(jié)構(gòu)進而簡化制造工藝，由此減小制造成本并提高產(chǎn)量。
而且，在根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板及其制造方法中，在第二掩模工藝可以利用兩臺階光刻膠圖形以使用部分曝光掩模。因此，可以同時形成柵絕緣圖形和半導(dǎo)體圖形和源/漏圖形，由此能夠選擇性地除去柵絕緣圖形、半導(dǎo)體圖形和源/漏圖形。例如，根據(jù)具有按區(qū)而不同的間隙的衍射曝光狹縫、取決于其材料和厚度而按區(qū)具有不同透射率的部分透光層、或衍射曝光狹縫和部分透光層的結(jié)合，部分曝光掩模具有按區(qū)制造的不同的部分曝光量，由此光刻膠圖形制造為至少兩臺階。
而且，在根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板及其制造方法中，可以形成透明電極圖形以覆蓋源/漏圖形，由此在構(gòu)圖透明電極層的同時保護源/漏圖形不被蝕刻劑腐蝕并且避免源/漏圖形電短路。
不脫離本發(fā)明的精神和范圍對本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板及其制造方法和掩模做出修改和替換對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，本發(fā)明覆蓋所附權(quán)利要求和它們的等同范圍內(nèi)所提供的修改和替換。
權(quán)利要求
1.一種掩模，包括透明掩?；?；在透明掩模基板上形成的用于截斷入射光的屏蔽部分；和在掩?；迳闲纬傻闹辽賰蓚€部分曝光部分，每個具有不同的光透射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的掩模，其中每個部分曝光部分被設(shè)置為具有衍射曝光狹縫之間的不同間隙以使入射光的透射率不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的掩模，其中每個部分曝光部分具有至少兩個部分透光材料層，其中每個材料層具有不同的光透射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的掩模，其中每個部分曝光部分具有至少兩個部分透光材料層，其中每個材料層具有不同的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的掩模，其中每個部分曝光部分具有與用于衍射和透射入射光的衍射曝光狹縫結(jié)合的用于部分地透射入射光的部分透光層。
全文摘要
一種掩模，包括透明掩模基板；在透明掩?；迳闲纬傻挠糜诮財嗳肷涔獾钠帘尾糠?；和在掩?；迳闲纬傻闹辽賰蓚€部分曝光部分，每個具有不同的光透射率。
文檔編號H01L21/84GK1734337SQ200510093170
公開日2006年2月15日 申請日期2003年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月17日
發(fā)明者金雄權(quán), 趙興烈 申請人:Lg.飛利浦Lcd有限公司