專利名稱：薄膜晶體管襯底及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管(TFT)襯底及其制造方法，更具體地，它涉及提高了顯示質(zhì)量的薄膜晶體管襯底及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般地，薄膜晶體管襯底被用來對液晶顯示器(LCD)或有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)等上的各個(gè)像素獨(dú)立地進(jìn)行驅(qū)動。
薄膜晶體管襯底包括用于傳輸柵極信號的柵極線、用于傳輸數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)線、與柵極線和數(shù)據(jù)線連接的薄膜晶體管和與薄膜晶體管連接的像素電極。柵極線和數(shù)據(jù)線一般相互垂直，在一對相鄰的柵極線和一對相鄰的數(shù)據(jù)線之間形成像素。
薄膜晶體管襯底還包括用于絕緣信號布線和電極的數(shù)個(gè)絕緣層。特別地，有機(jī)保護(hù)層用來將包括膜晶體管的源電極、漏電極的數(shù)據(jù)圖樣和數(shù)據(jù)線與像素電極絕緣。無機(jī)保護(hù)層可以被另外形成在數(shù)據(jù)圖樣和有機(jī)保護(hù)層之間。
用于形成數(shù)據(jù)圖樣的金屬如果直接置于如蝕刻劑(etchant)或顯影劑(developer)等的化學(xué)物質(zhì)中可能會被銹蝕。此外，這種金屬很容易和去離子水(deionized water)或空氣中的潮氣反應(yīng)而形成金屬氧化物層。
金屬氧化物層減弱了有機(jī)保護(hù)層與數(shù)據(jù)圖樣間的附著力，造成有機(jī)保護(hù)層與數(shù)據(jù)圖樣松脫。此外，金屬氧化物層降低了光致抗蝕劑和數(shù)據(jù)圖樣之間的附著力，從而使數(shù)據(jù)圖樣斷開。而且，金屬氧化物層使得數(shù)據(jù)線和源電極短路，引起像素缺陷。再者，由于金屬氧化物層的緣故，不可能形成微小的數(shù)據(jù)圖樣，所以很難實(shí)現(xiàn)玻璃上的系統(tǒng)(system-on-glassSOG)。
正如上面描述的，在具有數(shù)據(jù)圖樣直接暴露在各種化學(xué)物質(zhì)中或者數(shù)據(jù)圖樣直接與有機(jī)保護(hù)層接觸的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管襯底中，各種腐蝕和缺陷就會產(chǎn)生，使用這種薄膜晶體管襯底的顯示裝置的顯示質(zhì)量會惡化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就是提供一種具有提高了顯示質(zhì)量的薄膜晶體管襯底及其制造方法。
在本發(fā)明典型實(shí)施例中，提供了一種薄膜晶體管襯底，包括柵極線；數(shù)據(jù)線，與柵極線交叉并提供與柵極線和數(shù)據(jù)線毗鄰的像素區(qū)域；數(shù)據(jù)圖樣，形成在與數(shù)據(jù)線大體相同的平面上并由與數(shù)據(jù)線大體相同的金屬形成；薄膜晶體管，與柵極線和數(shù)據(jù)線連接；像素電極，與薄膜晶體管連接；有機(jī)保護(hù)層，形成在像素電極下并用于保護(hù)薄膜晶體管；無機(jī)保護(hù)層，形成在數(shù)據(jù)圖樣和有機(jī)保護(hù)層之間，無機(jī)保護(hù)層以與數(shù)據(jù)圖樣相似的圖樣形成在數(shù)據(jù)圖樣上。
優(yōu)選地，無機(jī)保護(hù)層圖樣的寬度比數(shù)據(jù)圖樣的寬度窄。無機(jī)保護(hù)層的周長也比數(shù)據(jù)圖樣的小，并且無機(jī)保護(hù)層的外緣(periphery)可能位于數(shù)據(jù)圖樣的凸出的外緣內(nèi)。
優(yōu)選地，薄膜晶體管襯底還包括形成在數(shù)據(jù)圖樣下的層間絕緣層，其中，層間絕緣層與數(shù)據(jù)圖樣直接接觸的表面比數(shù)據(jù)圖樣的寬度窄。
優(yōu)選地，薄膜晶體管包括與柵極線連接的柵電極；與數(shù)據(jù)線連接的源電極；與像素電極連接的漏電極；和形成源電極和漏電極之間的溝道的有源層。
優(yōu)選地，薄膜晶體管襯底還包括與像素交疊的存儲電極；形成在存儲電極和像素電極之間并由它們形成的存儲電容，其中有機(jī)保護(hù)層、無機(jī)保護(hù)層和層間絕緣層中的至少之一被設(shè)置在存儲電極和像素電極之間。
優(yōu)選地，薄膜晶體管襯底還包括貫穿有機(jī)保護(hù)層和無機(jī)保護(hù)層的接觸孔，其中像素電極通過接觸孔與漏電極連接。
優(yōu)選地，無機(jī)保護(hù)層只形成在數(shù)據(jù)線、源電極和漏電極上。
在本發(fā)明其它典型實(shí)施例中，提供了一種制造薄膜晶體管襯底的方法，包括在絕緣襯底上形成有源層；形成柵極絕緣層；形成包括柵極線和柵電極的柵極圖樣；淀積數(shù)據(jù)金屬層；在數(shù)據(jù)金屬層上形成無機(jī)保護(hù)層；通過在數(shù)據(jù)金屬層和無機(jī)保護(hù)層上構(gòu)造圖樣，來形成包括數(shù)據(jù)線、源電極和漏電極的數(shù)據(jù)圖樣；在數(shù)據(jù)圖樣上形成有機(jī)保護(hù)層；以及在有機(jī)保護(hù)層上形成包括像素電極的透明導(dǎo)電圖樣。
優(yōu)選地，在形成無機(jī)保護(hù)層時(shí)使數(shù)據(jù)金屬層不暴露于空氣中。而且，形成無機(jī)保護(hù)層時(shí)使數(shù)據(jù)金屬層不暴露在潮氣中。
優(yōu)選地，在相同處理室(chamber)內(nèi)執(zhí)行數(shù)據(jù)金屬層的淀積和無機(jī)保護(hù)層的形成。
優(yōu)選地，形成數(shù)據(jù)圖樣包括在無機(jī)保護(hù)層上形成光致蝕刻劑；通過對光致蝕刻劑構(gòu)造圖樣來形成圖樣化掩模(patterning mask)；通過將圖樣化掩模用作掩模來蝕刻數(shù)據(jù)金屬層和無機(jī)保護(hù)層；以及去掉圖樣化掩模。
優(yōu)選地，蝕刻數(shù)據(jù)金屬層和無機(jī)保護(hù)層包括第一干蝕刻數(shù)據(jù)金屬層和無機(jī)保護(hù)層，和第二干蝕刻數(shù)據(jù)金屬層。
優(yōu)選地，通過使用SF6和O2來執(zhí)行第一干蝕刻，通過使用Cl2和O2來執(zhí)行第二干蝕刻。
優(yōu)選地，當(dāng)形成數(shù)據(jù)圖樣時(shí)，無機(jī)保護(hù)層的寬度比數(shù)據(jù)圖樣的窄。無機(jī)保護(hù)層的周長可能因此比數(shù)據(jù)圖樣的小，在形成數(shù)據(jù)圖樣時(shí)，無機(jī)保護(hù)層的外緣可能位于數(shù)據(jù)圖樣的凸出的外緣內(nèi)。
優(yōu)選地，制造薄膜晶體管襯底的方法還包括形成覆蓋柵極圖樣的層間絕緣層；形成與數(shù)據(jù)圖樣直接接觸的層間絕緣層的表面，以使得比數(shù)據(jù)圖樣的寬度窄。
優(yōu)選地，制造薄膜晶體管襯底的方法還包括形成貫穿有機(jī)保護(hù)層和無機(jī)保護(hù)層的接觸孔。
依照其它典型實(shí)施例，薄膜晶體管襯底包括數(shù)據(jù)圖樣和交疊在數(shù)據(jù)圖樣上的無機(jī)保護(hù)層，其中無機(jī)保護(hù)層的周長小于或等于數(shù)據(jù)圖樣的周長。
無機(jī)保護(hù)層的外緣優(yōu)選地位于數(shù)據(jù)圖樣的凸出的外緣內(nèi)。
薄膜晶體管襯底可能還包括與無機(jī)保護(hù)層交疊的有機(jī)保護(hù)層；形成在有機(jī)保護(hù)層上的像素電極，其中像素電極通過貫穿有機(jī)保護(hù)層和無機(jī)保護(hù)層而形成的接觸孔與數(shù)據(jù)圖樣的一部分接觸。


通過下面的描述并結(jié)合附圖，上文提到的以及本發(fā)明其它的特性和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯，在附圖中圖1是圖示說明根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例的布局圖。
圖2是圖示說明圖1中的一個(gè)典型像素區(qū)域的布局圖。
圖3是沿圖2中的III-III’所取的剖面圖。
圖4示出了與具有傳統(tǒng)正常值的薄膜晶體管相比較，根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例中的有機(jī)保護(hù)層的充電特性圖。
圖5A是圖示說明由傳統(tǒng)薄膜晶體管襯底產(chǎn)生的高像素缺陷的映射圖。
圖5B是圖示說明根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例產(chǎn)生的高像素缺陷的映射圖。
圖6示出了對由傳統(tǒng)薄膜晶體管襯底產(chǎn)生的高像素缺陷進(jìn)行EDS測量的結(jié)果。
圖7示出了對修復(fù)了由傳統(tǒng)薄膜晶體管襯底產(chǎn)生的高像素缺陷后進(jìn)行EDS測量的結(jié)果。
圖8示出了對根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例產(chǎn)生的高像素缺陷進(jìn)行EDS測量的結(jié)果。
圖9示出了與具有傳統(tǒng)正常值的薄膜晶體管相比較，根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例的接觸阻抗測量值。
圖10A到圖10F是圖示說明根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例的制造過程的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例。為了清楚的顯示，在圖中，層、薄膜和區(qū)域的厚度被夸大。在全圖中相同的數(shù)字表示相同的元件?？梢岳斫獾氖?，當(dāng)例如層、薄膜、區(qū)域或襯底的元件被稱為“在另一個(gè)元件上”，它可能表示直接在其它元件上面，或者也會有介于其間的其它元件存在。
盡管應(yīng)用于本發(fā)明的薄膜晶體管的溝道可能是多晶硅、非晶硅a-Si、或其它類似材料，這里將只描述用多晶硅制成溝道的多晶硅薄膜晶體管和多晶硅薄膜晶體管襯底。
圖1是圖示說明根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例的布局圖。圖2是圖示說明圖1所述的一個(gè)典型像素區(qū)域的布局圖。圖3是沿圖2中的III-III’所取的剖面圖。圖4示出了與具有傳統(tǒng)正常值的薄膜晶體管相比較，根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例中有機(jī)保護(hù)層的充電特性圖。
參照圖1，薄膜晶體管襯底10包括有效顯示區(qū)域17，具有由多條柵極線300和多條數(shù)據(jù)線500的交叉所限定的像素區(qū)域；數(shù)據(jù)驅(qū)動電路15，用于驅(qū)動有效顯示區(qū)域17的數(shù)據(jù)線500；柵極驅(qū)動電路13，用于驅(qū)動有效顯示區(qū)域17的柵極線300。柵極線300沿著與數(shù)據(jù)線500大致垂直的方向延伸，且彼此互相絕緣。盡管為了清楚的目的在圖1中只有兩條柵極線300和兩條數(shù)據(jù)線500，應(yīng)當(dāng)理解在薄膜晶體管襯底10中可能用了更多的柵極線300和數(shù)據(jù)線500。
有效顯示區(qū)域17包括在每個(gè)像素區(qū)域中形成的薄膜晶體管170和像素電極800。薄膜晶體管170響應(yīng)柵極線300上的柵極信號，把數(shù)據(jù)線500上的數(shù)據(jù)信號充入像素電極800。如果薄膜晶體管襯底10用于LCD，則像素電極800會與面向薄膜晶體管襯底10的濾色板的共用電極一起產(chǎn)生一個(gè)電勢差。在此LCD中，液晶層形成在薄膜晶體管襯底和濾色板間，像素電極800和共用電極之間的的電荷改變液晶層中液晶分子的方向。
柵極驅(qū)動電路13按順序驅(qū)動?xùn)艠O線300。只要柵極線300被驅(qū)動，數(shù)據(jù)驅(qū)動電路15就將數(shù)據(jù)信號提供給數(shù)據(jù)線500?？梢栽谛纬捎行э@示區(qū)域17時(shí)，大體同時(shí)地形成柵極驅(qū)動電路13和數(shù)據(jù)驅(qū)動電路15。
薄膜晶體管襯底10可能被用于類似OLED、LCD的顯示設(shè)備中，但不盡限于此。
參照圖2和圖3，在有效顯示區(qū)域17內(nèi)形成的像素區(qū)域包括與柵極線300和數(shù)據(jù)線500連接的薄膜晶體管170、與薄膜晶體管170連接的像素電極800和存儲電容器Cst。盡管薄膜晶體管170可以用單一的金屬氧化物半導(dǎo)體MOS來形成，例如N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體NMOS和P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體PMOS，或者用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS形成，但是這里只描述PMOS的。
薄膜晶體管170響應(yīng)柵極線300的柵極信號，將數(shù)據(jù)線500的數(shù)據(jù)信號提供給像素電極800。薄膜晶體管170包括與柵極線300連接的第一和第二柵電極311和312，與數(shù)據(jù)線500連接的源電極510、與像素電極800連接的漏電極520、和用來在源電極510和漏電極520間形成溝道的有源層100。
第一和第二柵電極311和312垂直地從柵極線300突出，并根據(jù)從柵極線300接收的柵極信號操控薄膜晶體管170。如圖所示，柵極線300在薄膜晶體管170表面上大致橫向延伸，第一和第二柵電極311和312從柵極線300垂直突出，穿過薄膜晶體管襯底10的表面。在這種情況下，最好形成兩個(gè)柵電極，例如柵電極311和312，來抑制彎折現(xiàn)象(kink phenomenon)，也就是在高漏極電壓下漏極電流的突然增大。代替的，如果彎折現(xiàn)象可以被單個(gè)柵電極抑制，就可以只形成單個(gè)柵電極。換句話說，如果彎折現(xiàn)象不能被第一第二柵電極311和312抑制，可以再加一個(gè)柵電極。
源電極510垂直從數(shù)據(jù)線500突出，通過有源層100將從數(shù)據(jù)線500接收的數(shù)據(jù)信號提供給漏電極520。如圖2所示，數(shù)據(jù)線500延大致垂直于柵極線300的方向延伸，源電極510沿大致平行于柵極線300方向從數(shù)據(jù)線500突出。
漏電極520朝向源電極510，將接收的數(shù)據(jù)電壓提供給像素電極800。如圖2所示，第一和第二柵電極311和312被置于漏電極520和源電極510之間。
有源層100形成在緩沖絕緣層50上，該緩沖絕緣層50位于有源層100和絕緣襯底30之間。有源層100包括與第一和第二柵電極311和312交疊并與其對準(zhǔn)的一對溝道區(qū)域110、接觸每個(gè)溝道區(qū)域110的兩側(cè)的第一到第四低摻雜漏極(LDD)區(qū)域121，122，123和124、和形成于第二和第三LDD區(qū)域122和123之間的有源連接區(qū)域150。絕緣層200置于第一第二柵電極311，312和溝道區(qū)域110之間。絕緣層200也可以與緩沖絕緣層50的暴露部分交疊。
溝道區(qū)域110形成薄膜晶體管170的溝道。第一到第四LDD區(qū)域121，122，123和124有p雜質(zhì)注入，減小截至電流(off current)。應(yīng)該理解雜質(zhì)是一種注入半導(dǎo)體材料的物質(zhì)，提供自由電子(N型雜質(zhì))或空穴(P型雜質(zhì))。有源連接區(qū)域150連接相互分離的溝道區(qū)域110。在這種情況下，可以通過調(diào)節(jié)第一第二柵電極311和312的間隔，或者通過把第二和第三LDD區(qū)域122和123形成為單個(gè)區(qū)域，來去除有源連接區(qū)域150。
有源層100還包括注入p+雜質(zhì)的源極接觸區(qū)域130和漏極接觸區(qū)域140。源極和漏極接觸區(qū)域130和140通過貫穿層間絕緣層400和柵極絕緣層200的第一第二接觸孔751和752分別與源電極510和漏電極520連接。
像素電極800形成在有機(jī)保護(hù)層700上。像素電極800通過貫穿有機(jī)保護(hù)層700和無機(jī)保護(hù)層600的第三接觸孔753與漏電極520連接，接收像素電壓。
形成存儲電容器Cst，使得垂直地從存儲線910突出的存儲電極920與像素電極800相交疊，其中存儲線910和柵極線300用相同材料制成而且在同一平面上形成。如圖2所示，存儲線910沿與柵極線300大致平行的方向延伸，存儲電極920沿與存儲線910大致垂直方向延伸。有機(jī)保護(hù)層700和層間絕緣層400介于存儲電極920和像素電極800之間?；蛘?，存儲線910和存儲電極920可以用與數(shù)據(jù)線500相同的材料制成并與數(shù)據(jù)線500形成在同一平面上。在這種可選的實(shí)施例中，有機(jī)保護(hù)層700，而不是層間絕緣層400，將存儲電極920與像素電極800分開。
如圖4所示，由存儲電極920和像素電極800形成在它們之間的存儲電容器Cst的充電特性的測量值位于3.95E-12F到4E-12F之間。如果考慮到測量誤差和測量值非常小，它們和位于3.8E-12F到3.9E-12F的傳統(tǒng)值沒有明顯區(qū)別。
在有效顯示區(qū)域17內(nèi)形成的像素區(qū)域還包括無機(jī)保護(hù)層600和有機(jī)保護(hù)層700，以便將包括數(shù)據(jù)線500、源電極510和漏電極520的數(shù)據(jù)圖樣與包括像素電極800的透明導(dǎo)電圖樣絕緣。
無機(jī)保護(hù)層600以與數(shù)據(jù)圖樣類似的圖樣只在數(shù)據(jù)圖樣上形成，并在數(shù)據(jù)圖樣和有機(jī)保護(hù)層700之間形成。即無機(jī)保護(hù)層600被限制在與數(shù)據(jù)圖樣交疊的位置上。無機(jī)保護(hù)層600的下面部分，在除了漏電極520和像素電極800通過第三接觸孔753接觸的一個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)圖樣的大致所有區(qū)域，接觸到數(shù)據(jù)圖樣的上面部分。通過此無機(jī)保護(hù)層600，有機(jī)保護(hù)層700不直接接觸數(shù)據(jù)圖樣的上面部分。與此同時(shí)，可以部分地去除無機(jī)保護(hù)層600的兩側(cè)使得數(shù)據(jù)圖樣的上面部分可以稍微露出，這樣數(shù)據(jù)圖樣就可以比無機(jī)保護(hù)層有稍大一些的寬度。也就是說，數(shù)據(jù)圖樣的周長可能比無機(jī)保護(hù)層600的稍大。
有機(jī)保護(hù)層700形成在無機(jī)保護(hù)層600和像素電極800之間。有機(jī)保護(hù)層700的上面部分可以制成平面表面或者壓紋圖案。
圖5A是圖示說明由傳統(tǒng)薄膜晶體管襯底產(chǎn)生的高像素缺陷的映射圖；圖5B是圖示說明根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例產(chǎn)生的高像素缺陷的映射圖；圖6示出了對由傳統(tǒng)薄膜晶體管襯底產(chǎn)生的高像素缺陷進(jìn)行的能量色散分光法(EDS)的測量結(jié)果；圖7示出了對根據(jù)本發(fā)明的傳統(tǒng)薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例產(chǎn)生的高像素缺陷修復(fù)后進(jìn)行的能量色散分光法(EDS)的測量結(jié)果；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例的EDS測量結(jié)果。
參照圖5A，傳統(tǒng)薄膜晶體管產(chǎn)生了高像素缺陷。高像素缺陷意味著數(shù)據(jù)線500和源電極510在圖2中的A區(qū)域短路，因此薄膜晶體管襯底的特性惡化。另外，除了區(qū)域A，可能在別的區(qū)域產(chǎn)生這些高像素缺陷。
參照圖6，示出了高像素缺陷的EDS測量值G1。即，在柵極關(guān)斷電壓下，高像素缺陷的漏極電流的測量值比正常區(qū)域的EDS測量值NOR高1E-2A到1E-3A。高像素缺陷的測量值位于1E-11A到1E-9A的范圍內(nèi)。因此，關(guān)斷電流增加，則薄膜晶體管170的特性惡化。如圖7所示，在高像素缺陷區(qū)域用激光修復(fù)后，EDS的測量值High1有正常值Repair1和Repair2。這樣，可以說明數(shù)據(jù)線500和源電極510被短路。
如果薄膜晶體管在數(shù)據(jù)曾形成后被暴露于空氣中7小時(shí)或者更長時(shí)間，金屬氧化物層就形成了。這個(gè)金屬氧化物層在旋轉(zhuǎn)清洗時(shí)和空氣中的去離子水和潮氣反應(yīng)，使分開的數(shù)據(jù)線500和源電極510短路，產(chǎn)生高像素缺陷。如圖5A，由于在旋轉(zhuǎn)清洗時(shí)產(chǎn)生的金屬氧化物層，這些高像素缺陷在玻璃母板的外部區(qū)域比在中心更常出現(xiàn)。
如圖5B所示，根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例盡管進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)清洗卻不出現(xiàn)任何高像素缺陷。這是因?yàn)閿?shù)據(jù)圖樣不暴露在空氣中的去離子水或潮氣中，因?yàn)樗艿搅酥辉跀?shù)據(jù)圖樣上形成的無機(jī)保護(hù)層600的保護(hù)。
本發(fā)明的薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例具有如圖8所示的EDS測量正常值。具體而言，由柵極接通和關(guān)斷電壓差引起的漏極電流差被保持在正常值大約107。這個(gè)值與圖6所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的正常的漏極電流差107相同。
圖9是圖示說明與薄膜晶體管襯底的傳統(tǒng)正常值比較，本發(fā)明的薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例的接觸電阻測量值的圖。
參照圖9，根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例的接觸電阻值在600,000Ω到800,000Ω。這些值小于在范圍800,000Ω到1，100,000Ω的傳統(tǒng)接觸電阻值。因此，顯示出根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管襯底的典型實(shí)施例比傳統(tǒng)薄膜晶體管襯底具有更好的接觸電阻特性。
如前所描述，根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管襯底不形成金屬氧化物層，從而能夠抑制不希望出現(xiàn)的特征，例如松脫的無機(jī)層、高像素缺陷、腐蝕、數(shù)據(jù)圖樣斷開等等。另外，由于可以形成微小的圖樣(minutepattern)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)SOG結(jié)構(gòu)。
下面參照圖10A到10F描述制造薄膜晶體管襯底的過程。
參照圖10A，緩沖絕緣層50形成在絕緣襯底30上，通過第一掩膜處理過程，有源層100形成在絕緣襯底30上。
更具體地，例如硅氮化合物SiNx或者二氧化硅SiO2的無機(jī)絕緣材料被置于絕緣襯底30的整個(gè)表面，以防止絕緣襯底30雜質(zhì)的擴(kuò)散。這個(gè)無機(jī)絕緣材料可能形成緩沖絕緣層50。
通過低壓化學(xué)汽相沉積(LPCVD)過程或者等離子加強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(PECVD)過程，非晶硅a-Si在緩沖絕緣層50上形成。在這種情況下，脫氫過程可以在結(jié)晶化之前進(jìn)行，以防止氫元素在硅Si層中存在。
要使非晶硅a-Si層結(jié)晶化，可以采用順序橫向凝固(SLS)方法，它是準(zhǔn)分子激光退火方法(ELA)方法的一種，在水平方向掃描一個(gè)線光束使晶體橫向生長，來增加晶體的體積。或者，可以采用通常的ELA方法或者其它結(jié)晶方法。
參照圖10B，柵極絕緣層200形成在緩沖絕緣層50和有源層100上。通過第二掩膜處理過程，包括柵極線300、第一第二柵電極311和312、存儲線910和存儲電極920的柵極圖樣形成在柵極絕緣層200上。雜質(zhì)摻雜在源極接觸區(qū)域130、漏極接觸區(qū)域140和有源接觸區(qū)域150內(nèi)。其它雜質(zhì)摻雜在第一到第四LDD區(qū)域121、122、123和124內(nèi)。
更具體地，例如SiNx或者SiO2的無機(jī)保護(hù)材料被置于緩沖絕緣層50和有源層100的整個(gè)表面來形成柵極絕緣層200。
接著，柵極金屬層，例如但不僅僅鉻(Cr)、鉻合金、鉬(Mo)、鉬合金、銀(Ag)、銀合金、鎢(W)、鎢合金、鈦(Ti)、鈦合金，通過濺射技術(shù)，以單層或多層結(jié)構(gòu)被沉積在柵極絕緣層200上。僅為舉例，一個(gè)鋁釹合金(AlNd)制成的單層或者鋁和鋁釹合金(AlNd)制成的雙層被沉積。
下面，將光致蝕刻劑覆蓋在柵極金屬層上，且用第二掩模通過光刻處理過程對柵極金屬層進(jìn)行構(gòu)造圖樣。光刻是用來將圖樣從光學(xué)掩模轉(zhuǎn)換到沉積到表面的抗蝕劑層上的工藝。光學(xué)掩模在選中的區(qū)域阻擋抗蝕劑暴露在紫外輻射中，而且包括對紫外線透明的盤支持的鉻不透明區(qū)域。接著形單層或多層?xùn)艠O圖樣。
接著，使用只留在柵極圖樣上的光致蝕刻劑作為掩模，p+雜質(zhì)被摻雜到源極接觸區(qū)域130、漏極接觸區(qū)域140和有源連接區(qū)域150，。
只留在柵極圖樣上的光致抗蝕劑被去除，p-雜質(zhì)被摻雜到第一到第四LDD區(qū)域121、122、123和124。
進(jìn)行激活處理過程，使得p+雜質(zhì)可以擴(kuò)散到源極接觸區(qū)域130、漏極接觸區(qū)域140和有源連接區(qū)域150，p-雜質(zhì)可以擴(kuò)散到第一到第四LDD區(qū)域121、122、123和124。為了激活，采用快速熱退火(RTA)技術(shù)，用于短時(shí)間內(nèi)用聚焦燈來加熱相應(yīng)的區(qū)域?；蛘呖梢圆捎闷渌せ罴夹g(shù)。
參照圖10C，通過第三掩模處理過程，層間絕緣層400形成在柵極絕緣層200、柵極層、存儲線910和存儲電極920上。
更詳細(xì)地，通過應(yīng)用無機(jī)絕緣材料，例如SiNx或者SiO2，通過PECVD過程或者大氣壓力化學(xué)汽相沉積APCVD過程，單層或者多層結(jié)構(gòu)的層間絕緣層400沉積在柵極絕緣層200和柵極圖樣上。
接著，貫穿層間絕緣層400和柵極絕緣層200的第一第二接觸孔751和752通過使用第三掩模的光刻處理過程形成，分別曝光源極接觸區(qū)域130和漏極接觸區(qū)域140。
參照圖10D，包括數(shù)據(jù)線500、源電極510、漏電極520和無機(jī)保護(hù)層600的數(shù)據(jù)圖樣被形成。
更詳細(xì)地，數(shù)據(jù)金屬層，例如鉻(Cr)、鉻合金、鉬(Mo)，鉬合金、銀(Ag)、銀合金、鎢(W)、鎢合金、鈦(Ti)或鈦合金通過濺射方法，以成單層或多層結(jié)構(gòu)被沉積。僅為舉例，單層MoW、三層Ti/Al/Ti或者三層Mo/Al/Mo可以被沉積。
接著，無機(jī)絕緣材料如SiNx或者SiO2沉積在數(shù)據(jù)金屬層的整個(gè)表面，以形成單層或多層的無機(jī)保護(hù)層。在此情況下，最好不要將數(shù)據(jù)金屬層暴露在空氣中或空氣中的潮氣中。舉例而言，數(shù)據(jù)金屬層和無機(jī)保護(hù)層可以在同一處理室內(nèi)按順序來沉積。
此后，為了恢復(fù)溝道區(qū)域110在沉積處理過程中削弱的特性并加強(qiáng)金屬間的接觸阻抗，進(jìn)行退火處理過程。RTA技術(shù)可以使用在退火中，然而其它激活技術(shù)也可以被選擇性地使用。
接著，通過應(yīng)用第四掩模，具有正光敏性的光阻被覆蓋在無機(jī)保護(hù)層上，并對光致抗蝕劑曝光。光致抗蝕劑被構(gòu)造圖形使得只在數(shù)據(jù)圖樣和無機(jī)保護(hù)層上保留，形成一個(gè)光致抗蝕劑的圖樣化掩模(patterning mask)。
應(yīng)用光致抗蝕劑的圖樣化掩模，進(jìn)行干光刻處理過程，完成無機(jī)保護(hù)層600和包括數(shù)據(jù)線500、源電極510和漏電極520的數(shù)據(jù)圖樣。
也就是，使用六氟化硫(SF6)和氧氣(O2)來執(zhí)行第一刻蝕處理過程，刻蝕數(shù)據(jù)金屬層，除了其中的一部分。這種情況下無機(jī)保護(hù)層得以形成。最好使用對于無機(jī)保護(hù)層600和數(shù)據(jù)圖樣的刻蝕選擇性近似的干刻蝕氣體。
接著，進(jìn)行第二刻蝕處理過程，使用氯氣(Cl2)和氧氣(O2)來刻蝕部分剩余的數(shù)據(jù)金屬層，形成數(shù)據(jù)圖樣。最好使用對于數(shù)據(jù)圖樣有好刻蝕效果而對層間絕緣層400刻蝕效果差的干刻蝕氣體。氯氣(Cl2)和氧氣(O2)對于數(shù)據(jù)圖樣和層間絕緣層400具有20∶1的刻蝕選擇性。
這種情況下，通過控制氣流、處理時(shí)間、溫度和直流電能等等方式來刻蝕無機(jī)保護(hù)層600的兩側(cè)，讓數(shù)據(jù)圖樣的上面部分的兩側(cè)的一部分暴露。這樣，無機(jī)保護(hù)層600的尺寸就比數(shù)據(jù)圖樣的稍微小一些。進(jìn)一步，層間絕緣層400可以被再刻蝕使得層間絕緣層400不和數(shù)據(jù)圖樣在數(shù)據(jù)圖樣下面部分的兩個(gè)側(cè)的一部分接觸。此外，無機(jī)保護(hù)層600和數(shù)據(jù)圖樣可以用單個(gè)刻蝕處理過程來形成。
接著，光致抗蝕劑的圖樣化掩模可以用剝除處理過程去除。
可以理解，使用上述處理過程，無機(jī)保護(hù)層600只在數(shù)據(jù)圖樣上形成。這是為了消除前面描述中的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的各種缺陷。
參照圖10E，通過第四掩模處理過程，有機(jī)保護(hù)層700形成在無機(jī)保護(hù)層600和層間絕緣層400上。
更具體地，有機(jī)保護(hù)層700沉積在無機(jī)保護(hù)層600和層間絕緣層400上，通過旋涂技術(shù)。光敏有機(jī)材料，例如但不限于丙烯(acryl)，用作有機(jī)保護(hù)層700。第三接觸孔753和有機(jī)保護(hù)層700用第五掩模通過光刻處理過程形成?？梢赃x擇的，通過使用部分曝光掩模作為第五掩模，有機(jī)保護(hù)層700的表面可以形成壓紋圖案。這種情況下，部分曝光掩模是半色調(diào)掩?；蜓苌淦毓庋谀?。
參照圖10F，通過第六掩模處理過程，包括像素電極800的透明導(dǎo)電圖樣形成在有機(jī)保護(hù)層700上。更具體地，透明導(dǎo)電金屬層例如銦錫氧化物(ITO)或者銦鋅氧化物沉積在有機(jī)保護(hù)層700上。此后，通過光刻處理過程，使用第六掩模，對透明導(dǎo)電金屬層構(gòu)造圖樣來形成透明導(dǎo)電圖樣，在第三接觸孔753附近形成像素電極800，使得像素電極800與漏電極520相接觸。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管襯底包括只在數(shù)據(jù)圖樣上形成的無機(jī)保護(hù)層。
這種結(jié)構(gòu)可以抑制腐蝕，因?yàn)閿?shù)據(jù)圖樣不直接暴露在各種化學(xué)物質(zhì)中。而且，由于沒有形成金屬氧化物層，松脫的有機(jī)保護(hù)層、斷路的數(shù)據(jù)圖樣、短路的數(shù)據(jù)線和源電極等等問題可以解決。因此，使用薄膜晶體管的顯示設(shè)備如LCD或OLED的顯示質(zhì)量被提高。進(jìn)一步，由于可以形成微小的圖樣，薄膜晶體管襯底可以適用于SOG結(jié)構(gòu)。
盡管發(fā)明已經(jīng)參照優(yōu)選的實(shí)施例被展示和描述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解可能發(fā)生各種形式和細(xì)節(jié)的變化，而不會偏離如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。而且，‘第一’、‘第二’之類的詞語并不代表任何順序或重要性。類似地，‘第一’、‘第二’之類的詞語僅用來區(qū)別一個(gè)元件和另一個(gè)元件。進(jìn)一步，類似“一個(gè)”的詞語并不代表數(shù)量上的限制，僅是代表存在至少一個(gè)所稱的項(xiàng)目。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管襯底，包括柵極線；數(shù)據(jù)線，與柵極線交叉，并提供與柵極線和數(shù)據(jù)線毗鄰的像素區(qū)域；數(shù)據(jù)圖樣，形成在與數(shù)據(jù)線大體相同的平面上并由與數(shù)據(jù)線大體相同的金屬形成；薄膜晶體管，與柵極線和數(shù)據(jù)線連接；像素電極，與薄膜晶體管連接；有機(jī)保護(hù)層，形成在像素電極下并保護(hù)薄膜晶體管；以及無機(jī)保護(hù)層，形成在數(shù)據(jù)圖樣和有機(jī)保護(hù)層之間，無機(jī)保護(hù)層以與數(shù)據(jù)圖樣相似的圖樣形成在數(shù)據(jù)圖樣上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管襯底，其中無機(jī)保護(hù)層的圖樣的寬度比數(shù)據(jù)圖樣的寬度小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管襯底，其中無機(jī)保護(hù)層的周長比數(shù)據(jù)圖樣的周長小，且無機(jī)保護(hù)層的外緣位于數(shù)據(jù)圖樣的凸出的外緣內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管襯底，其中薄膜晶體管包括與柵極線連接的柵電極；與數(shù)據(jù)線連接的源電極；與像素電極連接的漏電極；以及形成源電極和漏電極之間的溝道的有源層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管襯底，其中只在數(shù)據(jù)線、源電極和漏電極上形成無機(jī)保護(hù)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管襯底，還包括與像素電極交疊的存儲電極和由存儲電極和像素電極形成在它們之間的存儲電容，其中有機(jī)保護(hù)層、無機(jī)保護(hù)層和層間絕緣層中的至少一個(gè)被設(shè)置在存儲電極和像素電極之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管襯底，其中只在數(shù)據(jù)線、源電極和漏電極上形成無機(jī)保護(hù)層。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的的薄膜晶體管襯底，還包括貫穿有機(jī)保護(hù)層和無機(jī)保護(hù)層的接觸孔，其中像素電極和漏電極通過此接觸孔連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管襯底，其中只在數(shù)據(jù)線、源電極和漏電極上形成無機(jī)保護(hù)層。
10.一種制造薄膜晶體管襯底的方法，包括在絕緣襯底上形成有源層；形成柵極絕緣層；形成包括柵極線和柵電極的柵極圖樣；沉積數(shù)據(jù)金屬層；在數(shù)據(jù)金屬層上形成無機(jī)保護(hù)層；通過在數(shù)據(jù)金屬層和無機(jī)保護(hù)層上構(gòu)造圖樣，來形成包括數(shù)據(jù)線、源電極和漏電極的數(shù)據(jù)圖樣；在數(shù)據(jù)圖樣上形成有機(jī)保護(hù)層；以及在有機(jī)保護(hù)層上形成包括像素電極的透明導(dǎo)電圖樣。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成無機(jī)保護(hù)層時(shí)數(shù)據(jù)金屬層不暴露在空氣中。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成無機(jī)保護(hù)層時(shí)數(shù)據(jù)金屬層不暴露在潮氣中。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中沉積數(shù)據(jù)金屬層和形成無機(jī)保護(hù)層在同一處理室中完成。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成數(shù)據(jù)圖樣包括在無機(jī)保護(hù)層上形成光致抗蝕劑；通過構(gòu)造圖樣來形成圖樣化掩模；通過將圖樣化掩模用作掩模來刻蝕數(shù)據(jù)金屬層和無機(jī)保護(hù)層；以及去除圖樣化掩模。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中刻蝕數(shù)據(jù)金屬層和無機(jī)保護(hù)層包括第一干刻蝕數(shù)據(jù)金屬層和無機(jī)保護(hù)層；以及第二干刻蝕數(shù)據(jù)金屬層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中使用SF6和O2進(jìn)行第一干刻蝕，使用Cl2和O2進(jìn)行第二干刻蝕。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中無機(jī)保護(hù)層的寬度在形成數(shù)據(jù)圖樣時(shí)比數(shù)據(jù)圖樣的寬度小。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中無機(jī)保護(hù)層的周長在形成數(shù)據(jù)圖樣時(shí)比數(shù)據(jù)圖樣的寬度小，無機(jī)保護(hù)層的外緣位于數(shù)據(jù)圖樣的凸出的外緣之內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括形成貫穿有機(jī)保護(hù)層和無機(jī)保護(hù)層的接觸孔。
20.一種薄膜晶體管襯底，包括數(shù)據(jù)圖樣；以及與數(shù)據(jù)圖樣交疊的無機(jī)保護(hù)層，其中無機(jī)保護(hù)層的周長小于或等于數(shù)據(jù)圖樣的周長。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的薄膜晶體管襯底，其中無機(jī)保護(hù)層的外緣位于數(shù)據(jù)圖樣的凸出的外緣之內(nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的薄膜晶體管襯底，還包括與無機(jī)保護(hù)層交疊的有機(jī)保護(hù)層和形成在有機(jī)保護(hù)層上的像素電極，其中像素電極通過貫穿有機(jī)保護(hù)層和無機(jī)保護(hù)層而形成的接觸孔與數(shù)據(jù)圖樣的一部分接觸。
全文摘要
公開了一種提高了顯示質(zhì)量的薄膜晶體管襯底，包括柵極線；數(shù)據(jù)線，與柵極線交叉并提供與柵極線和數(shù)據(jù)線毗鄰的像素區(qū)域；數(shù)據(jù)圖樣，形成在與數(shù)據(jù)線大致相同的平面上并由與數(shù)據(jù)線大致相同的材料形成；薄膜晶體管，與柵極線和數(shù)據(jù)線連接、像素電極，與薄膜晶體管連接；有機(jī)保護(hù)層，在像素電極下形成并保護(hù)薄膜晶體管；和無機(jī)保護(hù)層，形成在數(shù)據(jù)圖樣和有機(jī)保護(hù)層之間，無機(jī)保護(hù)層以與數(shù)據(jù)圖樣有類似的圖樣形成在數(shù)據(jù)圖樣上。進(jìn)一步提供了上述薄膜晶體管的制造方法。
文檔編號H01L21/84GK1893092SQ20061010074
公開日2007年1月10日 申請日期2006年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月4日
發(fā)明者柳春基 申請人:三星電子株式會社