專利名稱：薄膜晶體管陣列基板及其制造方法與退火爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種薄膜晶體管陣列基板，特別是一種顯示器的薄膜晶體管陣列基板。
背景技術：
近年來，已積極發(fā)展使用含銦、鎵、鋅、及氧的透明非晶氧化物半導體膜當作通道層的薄膜晶體管(Film Transistor, TFT)。在半導體制程中，因半導體摻入雜質如硼、磷或砷等時會產生大量空位，使原子排列混亂，導致半導體材料性質劇變，因此需要退火來恢復晶體的結構和消除缺陷，也有利把間隙式位置的雜質原子通過退火而讓它們進入置換式位置。在含氧環(huán)境中進行退火制程已經是使用含銦、鎵、鋅、及氧的透明非晶氧化物作為半導體的薄膜晶體管結構必須的制程，主要目的為修復因制程中含銦、鎵、鋅、及氧的透明非晶氧化物失去氧所產生臨界電壓飄移(V-TH shift)問題。但若使用有機保護層作為鈍化層時，在含氧環(huán)境中進行退火制程會因有機保護層無法耐高溫，因此會同時造成漏極/源極金屬的氧化，因而造成導線阻抗升高，甚至線阻抗不均的問題。另外使用高濃度的氧氣做為退火制程所需的反應氣體，由于在高溫下使用高氧濃度有可能會造成劇烈的氧化現(xiàn)象，例如燃燒甚至爆炸。因此在退火爐設備的設計上必須有更進一步的安全設計避免問題的發(fā)生。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種薄膜晶體管陣列基板及其制造方法與使用在其制造方法的退火爐用以解決先前技術所造成的問題。本發(fā)明的一技術方案為一種薄膜晶體管陣列基板。根據(jù)本發(fā)明一實施方式，一種薄膜晶體管陣列基板包含基底、柵極層、絕緣層、氧化物半導體層、源極/漏極層、有機壓克力系光阻、保護層以及導電層。柵極層是形成于基底上。絕緣層是形成于柵極層及基底上。氧化物半導體層形成于絕緣層上。源極/漏極層是設置于絕緣層及氧化物半導體層上，源極/漏極層形成有間隙，氧化物半導體層自間隙露出。有機壓克力系光阻是覆蓋于源極/漏極層上。保護層是形成于基底、氧化物半導體層及有機壓克力系光阻上。導電層設置于保護層或有機壓克力系光阻上且連接至源極/漏極層或柵極層。在本發(fā)明一實 施方式中，其中氧化物半導體層包含非晶氧化物，非晶氧化物包括銦、鋅、及鎵。在本發(fā)明一實施方式中，其中導電層的材料包含銦錫氧化物。在本發(fā)明一實施方式中，其中保護層為有機保護層。本發(fā)明的另一技術方案為一種薄膜晶體管陣列基板的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明另一實施方式，一種薄膜晶體管陣列基板的制造方法包含下列步驟:(a)提供一基底；(b)依序形成柵極層覆蓋于基底上、形成絕緣層同時覆蓋于基底與柵極層上、形成氧化物半導體層覆蓋于絕緣層上；(C)在氧化物半導體層與絕緣層上同時形成源極/漏極層，其中源極/漏極層形成有間隙，使氧化物半導體層自間隙露出；(d)形成有機壓克力系光阻覆蓋于源極/漏極層上，通過在含有固定濃度的氧的環(huán)境中，對氧化物半導體層進行退火處理；(e)對氧化物半導體層進行退火處理后，形成保護層于基底、氧化物半導體層及有機壓克力系光阻上；以及(f)對保護層及有機壓克力系光阻進行蝕刻制程，在蝕刻制程完成后的保護層或有機壓克力系光阻上形成導電層且使導電層連接至源極/漏極層或柵極層。在本發(fā)明另一實施方式中，其中蝕刻制程是干式蝕刻制程。在本發(fā)明另一實施方式中，其中干式蝕刻制程是等離子蝕刻制程。在本發(fā)明另一實施方式中，其中氧化物半導體層包含非晶氧化物，非晶氧化物包括銦、鋅及鎵。在本發(fā)明另一實施方式中，其中導電層的材料包含銦錫氧化物。在本發(fā)明另一實施方式中，其中保護層為有機保護層。本發(fā)明的再一技術方案為一種用于前述的薄膜晶體管陣列基板的制造方法中步驟⑷的退火爐。根據(jù)本發(fā)明再一實施方式，一種用于前述的薄膜晶體管陣列基板的制造方法中步驟(d)的退火爐包含第一腔體、第二腔體、第一氣室、第二氣室、第一氣道、第二氣道、警示控制裝置以及氣壓控制裝置。第二腔體是包覆第一腔體。第一氣室內填充氧氣且第二氣室內填充惰性氣體。第一氣道分別連接第一氣室與第一腔體用以將氧氣自第一氣室傳送至第一腔體。第二氣道一端與第二氣室連接，第二氣道的相對另一端延伸第一分支部與第二分支部，第一分支部連接第一腔體且第二分支部連接第二腔體用以將惰性氣體自第二氣室分別傳送至第二腔體與第一腔體。警示控制裝置包含氣體偵測裝置、警示裝置以及氣流控制閥。氣體偵測裝置是設置于第一腔體內，用以偵測第一腔體內的氧氣與惰性氣體的濃度比例。警示裝置是與氣體偵測裝置連接用以發(fā)出警示信號。數(shù)個氣流控制閥是設置在第二氣道的第一分支部與第一氣道上并連接氣體偵測裝置及警示裝置，用以控制氧氣與惰性氣體進入第一腔體的流量。氣壓控制裝置是分別連接第一腔體與第二腔體，用以控制第一腔體與第二腔體內部的氣體壓力。在本發(fā)明另一實施方式中，進一步包含主氣道，是將第二氣道的第一支部與第一氣道匯整成一而進入該第一腔體。在本發(fā)明上述實施方式中，由于采用有機壓克力系光阻作為退火制程時源極/漏極層的氧化屏障，由于有機壓克力系光阻可承受退火制程時的溫度故可保護源極/漏極層而可避免源極/漏極層的氧化，因而造成導線阻抗升高，甚至線阻抗不均的問題。另外，退火爐可在退火處理中，利用警示控制裝置調整最佳氧濃度與防止氧化反應外擴的發(fā)生。


為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點與實施例能更明顯易懂，所附附圖的說明如下:圖1是本發(fā)明一實施方式的薄膜晶體管陣列基板的剖面示意圖；圖2A至圖2C繪示根據(jù)本發(fā)明另一實施方式薄膜晶體管陣列基板的制造方法的剖面示意圖；圖3是繪示依照本發(fā)明再一實施方式的一種使用在膜晶體管陣列基板制造方法中退火處理的退火爐的結構示意圖。主要元件符號說明100:陣列基板230:第一氣室110:基底240:第二氣室120:柵極層250:第一氣道130:絕緣層260:第二氣道140:氧化物半導體層 262:第一分支部150:源極/漏極層264:第二分支部152:間隙270:警示控制裝置160:有機壓克力 系光阻 272:氣體偵測裝置170:保護層274:警示裝置180:導電層276:氣流控制閥200:退火爐280:氣壓控制裝置210:第一腔體290:主氣道220:第二腔體
具體實施例方式以下將以附圖及詳細說明清楚說明本發(fā)明的精神，如熟悉此技術的人員在了解本發(fā)明的實施例后，當可由本發(fā)明所教示的技術，加以改變及修飾，其并不脫離本發(fā)明的精神與范圍。請參閱圖1，其繪示本發(fā)明一實施方式的薄膜晶體管陣列基板100的剖面示意圖。如圖1所示，薄膜晶體管陣列基板100包含基底110、柵極層120、絕緣層130、氧化物半導體層140、源極/漏極層150、有機壓克力系光阻160、保護層170以及導電層180。棚極層120是形成于基底110上。在本實施例中，基底110可使用樹脂基底、有機聚合物基底或是玻璃基底。絕緣層130是形成于柵極層120及基底110上。氧化物半導體層140形成于絕緣層130上，其中氧化物半導體層140包括一非晶氧化物。在其他實施例的與^晶氧化物也可為銦、鋅及錫共同組成的肖_晶氧化物。源極/漏極層150是設置于絕緣層130及氧化物半導體層140上，源極/漏極層150形成有間隙152，氧化物半導體層140自間隙152露出。有機壓克力系光阻160是覆蓋于源極/漏極層150上。保護層170形成于基底110、氧化物半導體層140及有機壓克力系光阻160上。在本實施例中，保護層170為有機保護層。利用干式蝕刻圖型化保護層170之后，形成導電層180，其中導電層180可為銦錫氧化物。導電層180設置于保護層170或有機壓克力系光阻160上且連接至源極/漏極層150或連接至柵極層120。圖2A至圖2C繪示根據(jù)本發(fā)明另一實施方式薄膜晶體管陣列基板100的制造方法的剖面示意圖。圖2A繪示柵極層120覆蓋于基底110上并形成絕緣層130同時覆蓋于基底110與柵極層120上，再而形成氧化物半導體層140覆蓋于絕緣層130上。在本實施例中，基底110可為樹脂基底、有機聚合物基底或是玻璃基底，氧化物半導體層140包括一非晶氧化物。在其他實施例中，此非晶氧化物也可為銦、鋅及鎵的共同組合物。在氧化物半導體層140與絕緣層130上同時形成源極/漏極層150，其中源極/漏極層150形成有間隙152，使氧化物半導體層140自間隙152露出。之后，形成有機壓克力系光阻160覆蓋于源極/漏極層150上，并通過在含有固定濃度的氧的環(huán)境中，對氧化物半導體層140進行退火處理。通常是在3000C到5000C下，于一填充惰性氣體與氧氣的退火爐中執(zhí)行退火處理，通過此退火處理，可使本實施例所述的氧化物半導體層140中發(fā)生原子級的重排，以解決氧化物半導體層140失去氧而造成臨界電壓飄移的問題。此外，因有機壓克力系光阻160具有可承受高溫的特性，故在退火處理中，源極/漏極層150因被有機壓克力系光阻160所覆蓋，可避免因源極/漏極層150的氧化，而造成導線阻抗升高，甚至線阻抗不均的問題。圖2B繪示在氧化物半導體層進行退火處理后，濺鍍一層保護層170于基底110、氧化物半導體層140及有機壓克力系光阻160上，此保護層170可以為有機保護層，用以當作進行蝕刻制程時的停止層。在本實施例中未移除有機壓克力系光阻160，在其他實施例時，也可視需要在進行退火處理后移除有機壓克力系光阻160。圖2C繪示在保護層170及有機壓克力系光阻160上進行蝕刻制程，并在蝕刻制程完成后，于保護層170或有機壓克力系光阻160上形成導電層180。其中，導電層180以真空濺鍍方式直接附著于保護層170上并連接至源極/漏極層150或柵極層120，本實施例中，導電層180可為銦錫氧化物，可用來傳送電性信號。此外，蝕刻制程可為干式蝕刻制程，進一步敘述此干式蝕刻制程為等離子蝕刻制程，然而在其他實施例中，也可以為其他方式的蝕刻制程。因此，借以圖2A至圖2C的步驟方法，可制成如圖1所述的薄膜晶體管陣列基板100。圖3是繪示依照本發(fā)明再一實施方式的一種使用在前述的薄膜晶體管陣列基板的制造方法中退火處理的退火爐200包含第一腔體210、第二腔體220、第一氣室230、第二氣室240、第一氣道250、第二氣道260、警示控制裝置270以及氣壓控制裝置280。第二腔體220是包覆第一腔體210。第一氣室230內填充氧氣且第二氣室240內填充惰性氣體，在其他實施例中，所填充的惰性氣體可為氮氣。第一氣道250分別連接第一氣室230與第一腔體210用以將氧氣自第一氣室230傳送至第一腔體210。第二氣道260一端與第二氣室240連接,第二氣道260的相對另一端延伸第一分支部262與第二分支部264，第一分支部262連接第一腔體210且第二分支部264連接第二腔體220用以將惰性氣體自第二氣室240分別傳送至第二腔體220與第一腔體210。第二腔體220填充惰性氣體可防止第一腔體210內的氧氣外擴產生爆炸的危險。
警示控制裝置270包含氣體偵測裝置272、警示裝置274以及氣流控制閥276。氣體偵測裝置272是設置于第一腔體210內，用以偵測第一腔體210內的氧氣與惰性氣體的濃度比例。警示裝置274是與氣體偵測裝置272連接用以發(fā)出警示信號。數(shù)個氣流控制閥276是設置在第二氣道260的第一分支部262與第一氣道250上并連接氣體偵測裝置272及警示裝置274，用以控制氧氣與惰性氣體進入第一腔體210的流量，可因此保持在退火處理時的最佳的氧濃度。在本實施例中，第二氣道260的第一支部可與第一氣道250匯整成一主氣道290而進入第一腔體210。氣壓控制裝置280是分別連接第一腔體210與第二腔體220，用以控制第一腔體210與第二腔體220內部的氣體壓力，當?shù)谝磺惑w210或第二腔體220內的氣壓過大時，氣壓控制裝置280可偵測其氣壓后，并進行排氣動作借以降低而保持第一腔體210與第二腔體220內部的穩(wěn)定的氣體壓力。由上述本發(fā)明實施方式可知，本發(fā)明實施方式具有下列優(yōu)點。(I)本發(fā)明實施方式采用有機壓克力系光阻作為退火制程時的源極/漏極層的氧化屏障，由于有機壓克力系光阻可承受高溫，故在退火制程的環(huán)境下，可保護源極/漏極層，避免因源極/漏極層的氧化，而造成導線阻抗升高，甚至線阻抗不均的問題。(2)本發(fā)明實施方式的退火爐可在退火制程處理中利用警示控制裝置來調整退火爐內的最佳氧濃度與防止因氧化反應外擴而產生氣爆的發(fā)生。雖然本發(fā)明已以實施方式揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視所附的權利要求書所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種薄膜晶體管陣列基板，其特征在于，包含: 一基底; 一柵極層，形成于該基底上； 一絕緣層，形成于該柵極層及該基底上； 一氧化物半導體層，形成于該絕緣層上； 一源極/漏極層，設置于該絕緣層及該氧化物半導體層上，該源極/漏極層形成有一間隙，該氧化物半導體層自該間隙露出； 一有機壓克力系光阻層，覆蓋于該源極/漏極層上； 一保護層，形成于 該基底、該氧化物半導體層及該光阻層上；以及 一導電層，設置于該保護層或該光阻層上且連接至該源極/漏極層或該柵極層。
2.根據(jù)權利要求1所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于，該氧化物半導體層包含一非晶氧化物，該非晶氧化物包括銦、鋅、及鎵。
3.根據(jù)權利要求1所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于，該導電層的材料包含銦錫氧化物。
4.根據(jù)權利要求1所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于，該保護層為一有機保護層。
5.一種薄膜晶體管陣列基板的制造方法，其特征在于，包含: (a)提供一基底； (b)依序形成一柵極層覆蓋于該基底上、形成一絕緣層同時覆蓋于該基底與該柵極層上、形成一氧化物半導體層覆蓋于該絕緣層上； (C)在該氧化物半導體層與該絕緣層上同時形成一源極/漏極層，其特征在于，該源極/漏極層形成有一間隙，使該氧化物半導體層自該間隙露出； Cd)形成一有機壓克力系光阻覆蓋于該源極/漏極層上，并在含有固定濃度的氧的環(huán)境中，對該氧化物半導體層進行退火處理； (e)對該氧化物半導體層進行退火處理后，形成一保護層于該基底、該氧化物半導體層及該有機壓克力系光阻上；以及 (f)對該保護層及該有機壓克力系光阻進行蝕刻制程，在蝕刻制程完成后的該保護層或該有機壓克力系光阻上形成一導電層且使該導電層連接至該源極/漏極層或該柵極層。
6.根據(jù)權利要求5所述的薄膜晶體管陣列基板的制造方法，其特征在于，該蝕刻制程是一干式蝕刻制程。
7.根據(jù)權利要求6所述的薄膜晶體管陣列基板的制造方法，其特征在于，該干式蝕刻制程是一等離子蝕刻制程。
8.根據(jù)權利要求5所述的薄膜晶體管陣列基板的制造方法，其特征在于，該氧化物半導體層包含一非晶氧化物，該非晶氧化物包括銦、鋅及鎵。
9.根據(jù)權利要求5所述的薄膜晶體管陣列基板的制造方法，其特征在于，該導電層的材料包含銦錫氧化物。
10.根據(jù)權利要求5所述的薄膜晶體管陣列基板的制造方法，其特征在于，該保護層為一有機保護層。
11.一種用于如權利要求5所述的薄膜晶體管陣列基板的制造方法中步驟(d)的退火爐，其特征在于，包含: 一第一腔體與一第二腔體，其中該第二腔體是包覆該第一腔體； 一第一氣室與一第二氣室，其中該第一氣室內填充一氧氣且該第二氣室內填充一惰性氣體； 一第一氣道，分別連接該第一氣室與該第一腔體用以將該氧氣自該第一氣室傳送至該第一腔體； 一第二氣道，該第二氣道一端與該第二氣室連接，該第二氣道的相對另一端延伸一第一分支部與一第二分支部，該第一分支部連接該第一腔體且該第二分支部連接該第二腔體用以將該惰性氣體自該第二氣室分別傳送至該第二腔體與該第一腔體； 一警示控制裝置，包含: 一氣體偵測裝置，是設置于該第一腔體內，用以偵測該第一腔體內的該氧氣與該惰性氣體的濃度比例； 一警示裝置，是與該氣體偵測裝置連接用以發(fā)出警示信號；以及多個氣流控制閥，是設置在該第二氣道的該第一分支部與該第一氣道上并連接該氣體偵測裝置及該警示裝置，用以控制該氧氣與該惰性氣體進入該第一腔體的流量；以及 一氣壓控制裝置，是分別連接該第一腔體與該第二腔體，用以控制該第一腔體與該第二腔體內部的氣體壓力。
12.根據(jù)權利要求11所述的退火爐，其特征在于，進一步包含一主氣道，是將該第二氣道的該第一支部與該第一氣道匯整成一而進入該第一腔體。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種薄膜晶體管陣列基板及其制造方法與使用在其制造方法的退火爐。薄膜晶體管陣列基板包含基底、柵極層、絕緣層、氧化物半導體層、源極/漏極層、有機壓克力系光阻、保護層以及導電層。柵極層是形成于基底上。絕緣層是形成于柵極層及基底上。氧化物半導體層形成于絕緣層上。源極/漏極層是形成于絕緣層及氧化物半導體層上，源極/漏極層形成有間隙，氧化物半導體層自間隙露出。有機壓克力系光阻是覆蓋于源極/漏極層上。保護層是形成于基底、氧化物半導體層及有機壓克力系光阻上。導電層設置于保護層或有機壓克力系光阻上且連接至源極/漏極層或柵極層。
文檔編號H01L27/02GK103187415SQ20121035996
公開日2013年7月3日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權日2011年12月29日
發(fā)明者藍緯洲, 辛哲宏, 吳幸怡 申請人:元太科技工業(yè)股份有限公司