專利名稱：薄膜晶體管的制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關于一種薄膜晶體管的制造方法。特別是關于一種可于蝕刻島狀半導體時同時 造成閘絕緣層減薄的制程方法。
背景技術(shù)：
使用薄膜晶體管(TFT)的液晶顯示裝置，目前正在積極地應用于平面顯示器(統(tǒng)稱為 TFT-LCD)。在攜帶性、顯示品質(zhì)方面，其巳在筆記型個人計算機、大尺寸液晶電視等領域廣 泛地獲得實用化。
圖1A至圖1E為習知的五道微影蝕刻制程的薄膜晶體管制程方法剖面圖，其大致可分為 下列五大步驟
步驟一請參考圖1A,在絕緣基板100上沉積第一金屬層，以第一微影蝕刻制程定義閘 極110和儲存電容電極111;
步驟二請參考圖1B，形成閘絕緣層120、主動層130和歐姆接觸層140之后，以第二
微影蝕刻制程定義島狀半導體102;
步驟三請參考圖1C，沉積第二金屬層之后，以第三微影蝕刻制程定義源極150和汲極 160，并使用第二金屬層作為屏蔽蝕刻歐姆接觸層140，使形成TFT背信道區(qū)；
步驟四請參考圖1D，形成保護層170之后，以第四微影蝕刻制程定義接觸孔180，并 裸露部分汲極160;
步驟五請參考圖1E,形成透明導電層之后，以第五微影蝕刻制程定義畫素電極190，
并使畫素電極190與汲極160透過接觸孔180電氣接續(xù)。
請繼續(xù)參考圖1E，畫素電極190夾著保護層170、鬧絕緣層120而與儲存電容電極 lll相對向，其構(gòu)成畫素的儲存電容C。由平行板電容公式(1)可知畫素的儲存電容C的大小 與畫素電極190以及儲存電容電極111的重疊面積A成正比；而與畫素電極190以及儲存電 容電極lll的距離d成反比。
(1)<formula>formula see original document page 4</formula>(其中s為介電常數(shù))因畫素的儲存電容的設計值與TFT-LCD畫素的充放電特性息息相關，儲存電容過大可能 會有充電不足的問題；太小則易造成顯示畫面的閃爍。由于TFT-LCD的薄膜晶體管數(shù)組基板 所使用的掃描配線、數(shù)據(jù)配線及儲存電容電極配線一般是采遮光的金屬材質(zhì)，而金屬材質(zhì)的 配線將遮蔽光線透過，其大為限制產(chǎn)品的光利用效率，并使得背光模塊的消耗功率增加。若 是藉由減少掃描配線、資料配線的幅寬來提升TFT-LCD光利用效率，將使得TFT-LCD配線的 RC負載增加，造成訊號傳遞的失真；而藉由減少儲存電容電極的幅寬來提升TFT-LCD光利用 效率，則可能因儲存電容不符需求，而造成顯示畫面閃爍，影響顯示品質(zhì)。
為解決上述問題，本發(fā)明提出一種薄膜晶體管的制造方法，其可藉島狀半導體蝕刻參數(shù)的 調(diào)整，在不需增加任何多余制程歩驟下，于蝕刻島狀半導體時一并蝕刻部分未被島狀半導體 覆蓋的閘絕緣層，使儲存電容電極上方的閘鮑緣層厚度減薄，儲存電容電極與畫素電極間的 距離縮短，畫素的儲存電容增加，如此即可適度減少儲存電容電極的幅寬，增加產(chǎn)品的光利 用效率。
本發(fā)明的目的在于提供一種薄膜晶體管的制造方法，以縮短畫素電極與儲存電容電極間 的距離，使畫素的儲存電容增加，如此即可適度減少儲存電容電極的幅寬，增加產(chǎn)品的光利 用效率。
為達上述目的，本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法，其包括下列步驟于絕緣基板上形成 第一金屬層，以第一微影蝕刻制程定義出閘極和儲存電容電極。于具有第一金屬層的絕緣基 板上依序形成閘絕緣層、主動層、歐姆接觸層，再以第二微影蝕刻制程定義出島狀半導體結(jié) 構(gòu)，并同時蝕刻部份未被島狀半導體覆蓋的閘絕緣層。于具有島狀半導體的絕緣基板上形成 第二金屬層，以第三微影蝕刻制程定義出源極和汲極，并使用第二金屬層作為屏蔽蝕刻歐姆 接觸層，以形成TFT背信道區(qū)。于具有源極和汲極的絕緣基板上形成保護層，以第四微影蝕 刻制程定義出接觸孔以暴露出部份汲極。于具有接觸孔的絕緣基板上形成透明導電層，以第 五微影蝕刻制程定義出畫素電極，使畫素電極覆蓋于儲存電容電極上，并使畫素電極與汲極 透過第一接觸孔電氣接續(xù)。
在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，更包括以第三微影蝕刻制程定義出輔助電極，并 使輔助電極與儲存電容電極相對向。再以第四微影蝕刻制程定義出第二接觸孔，以暴露出部 份輔助電極，并使畫素電極與輔助電極透過第二接觸孔電氣接續(xù)。
在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，未被島狀半導體覆蓋的閘絕緣層厚度減少為被島 狀半導體覆蓋的閘絕緣層厚度的1/3 2/3。
在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，島狀半導體與閘絕緣層的蝕刻方式可包括干蝕刻
發(fā)明內(nèi)容制程。
在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，干蝕刻制程的反應氣體包括六氟化硫以及氯氣的 混合氣體。
在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，干蝕刻制程的六氟化硫氣體流量可為120 300 ml/min，氯氣流量可為100 800 ml/min。
在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，干蝕刻的制程功率約為3000 4200W。 在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，閘絕緣層材料可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅 或其任意組合，主動層材料可包括非晶硅，.歐姆接觸層材料可包括n+摻雜硅。 由于豐發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法是藉蝕刻氣體的流量與蝕刻功率的調(diào)整，可于蝕刻島狀 半導體時一并蝕刻部份未被島狀半導體覆蓋的闡絕緣層，使得儲存電容電極上方的閘絕緣層
厚度減薄，畫素電極以及儲存電容電極的距離縮短，畫素的儲存電容增加，如此即可適度減 少儲存電容電極的幅寬，增加產(chǎn)品的光利用效率。新的島狀半導體蝕刻制程與原始制程兼容, 不需額外步驟。^


圖1A至圖1E為習知的五道微影蝕刻制程的薄膜晶體管制程方法剖面圖。 圖2A至圖2J為本發(fā)明第一實施例的五道微影蝕刻制程的薄膜晶體管制程方法 剖面圖。
圖3A至圖3F為本發(fā)明第二實施例的五道微影蝕刻制程的薄膜晶體管制程方法 剖面圖。
附圖中主要組件符號說明
100、200絕緣基板
102、202島狀半導體
110、210 |、司極
111、211儲存電容電極
120、220閘絕緣層
130、230主動層
140、240歐姆接觸層
150、250源極
160、260汲極
170、270保護層
180接角蟲孔6255輔助電極 281第一接觸孔 282第二接觸孔 190、 290畫素電極 201第一金屬層 204第二金屬層 206透明導電層
具體實施例方式
為使熟習本發(fā)明所屬技術(shù)領域的一般技藝者能更進一步了解本發(fā) 明，下文特列舉本發(fā)明的較佳實施例，并配合所附圖式，詳細說明本 發(fā)明的構(gòu)成內(nèi)容及所欲達成的功效。
請參考圖2A 2J，其為本發(fā)明第一實施例的五道微影蝕刻制程的薄膜晶體管制程 方法剖面圖。
請參照圖2A。提供一玻璃、石英或類似的材質(zhì)來作為絕緣基板200。接著可使用濺 鍍法(sputtering)，在溫度約25至100。C之間形成厚度約1000至5000埃的第一金屬層 201于絕緣基板200上。 一般而言，上述第一金屬層201的材料可選擇絡、鈦、鉬、鋁、 銅、鋁合金或其任意組合。在某些情況下，第一金屬層201亦可采用由上述材料所形成 的多層結(jié)構(gòu)。
請參照圖2B。然后，對第一金屬層201進行第一微影蝕刻制程，以定義閘極210和 儲存電容電極211于絕緣基板200上。在一較佳實施例中，可使用濕蝕刻法來進行上述 微影蝕刻制程。
請參照圖2C。接著形成閘絕緣層220于閘極210和儲存電容電極211之土，以作為 絕緣之用。其中閘絕緣層220的材料可選擇一般的介電材料來加以形成，例如可選擇氧 化硅、氮化硅、氮氧化硅或其任意組合。在一較佳實施例中，可使用電漿化學氣相沉積 法(PECVD)，在溫度約33(TC的環(huán)境中形成厚度約3000至4000埃的氧化硅或氮化硅層。 至于在制程中所使用的反應氣體包括SiH4、 N20、 NH3、 N2或SiHaCl2、 NH3、 N2、 N20。然后， 使用熟知技術(shù)形成一主動層230于閘絕緣層220之上以作為后續(xù)形成TFT的信道，其中 主動層230的材料可選擇非晶硅。接著，再形成一歐姆接觸層240于主動層230之上， 以作為后續(xù)TFT的汲極和源極與主動層230的接面。其中歐姆接觸層240的材料可選擇 n+摻雜硅。
請參照圖2D。然后，對歐姆接觸層240、主動層230進行第二微影蝕刻制程，以便定義出島狀半導體202于絕緣基板200上。在一較佳實施夢ll中，可使用干蝕刻法來進
行上述微影蝕刻制程，其反應氣體可選擇六氟化硫(SFe)、氯氣(Cl2)的混合氣體，SFe的 氣體流量可為120 300 ml/min、 ()12的氣體流量可為100 800 ml/min、蝕刻功率可為 3000 4200W。依上述制程條件即可于蝕刻島狀半導體202時一并蝕刻部份未被島狀半導 體202覆蓋的閘絕緣層220，并使閘絕緣層220膜厚減少為原來厚度的1/3 2/3。
請參照圖2E。接著形成第二金屬層204于歐姆接觸層240、主動層230、閘絕緣層 220與絕緣基板200之上?？墒褂脼R鍍法(sputtering)，在溫度約25至IO(TC之間形成 厚度約1000至5000埃的第二金屬層204。 一般而言，上述第二金屬層204的材料可選 擇鉻、鈦、鉬、鋁、銅、鋁合金或其任意組合。在某些情況下，第二金屬層204亦可采 用由上述材料所形成的多層結(jié)構(gòu)。
請參照圖2F。然后，對第二金屬層204進行第三微影蝕刻制程，以定義源極250和 汲極260于絕緣基板200上。在一較佳實施例中，可使用濕蝕刻法來進行上述微影蝕刻 制程。隨后使用源極250和汲極260作為屏蔽，蝕刻歐姆接觸層240，以形成TFT的背 信道區(qū)。
請參照圖2G。接著形成保護層270于源極250、汲極260、主動層230和閘絕緣層 220之上，以作為水氣隔絕和保護之用。其中該保護層270的材料可選擇一般的介電材 料，如氮化層、氧化層、有機材料或其任意的組合。在一較佳實施例中，可使用電漿化 學氣相沉積法(PECVD),在溫度約330'C的環(huán)境中形成厚度約2000至4000埃的氧化硅或 氮化硅層。至于在制程中所使用的反應氣體包括SiH4、 N20、 NH3、 N2或SiH2Cl2、 NH3、 N2、 N20。
請參照圖2H。然后，對保護層270進行第四微影蝕刻制程，以便定義出第一接觸孔 281，并使部份汲極260經(jīng)由第一接觸孔281裸露。在一較佳實施例中，可使用干蝕刻法 來進行上述微影蝕刻制程。
請參照圖21。接著形成透明導電層206于保護層270的上表面。在一較佳實施例中， 可使用濺鍍法(sputtering)在溫度大約25。C的環(huán)境中，形成厚度約500至1000埃的銦 錫氧化物(ITO)薄膜來作為透明導電層206。
請參照圖2J。然后，對透明導電層206進行第五微影蝕刻制程，以便定義出畫素電 極290，并使畫素電極290覆蓋于儲存電容電極211上，并透過第一接觸孔281與汲極 260電氣接續(xù)。在一較佳實施例中，可使用HCl與HN03的混合溶液或是HCl與FeCl2的混 合溶液來對ITO層進行濕蝕刻程序，以形成所需的畫素電極290。
請繼續(xù)參照圖2J。畫素電極290夾著保護層270、閘絕緣層220而與儲存電容電
8極211相對向，其構(gòu).成畫素的儲存電容。因?qū)W姆接觸層240、主動層230進行第二微 影蝕刻制程時亦一并蝕刻部份未被島狀半導體202覆蓋的閘絕緣層2加，使得未被島狀 半導體202覆蓋的閘絕緣層220膜厚減少為原來厚度的1/3 2/3，畫素電極290以及儲 存電容電極211的距離縮短，畫素的儲存電容增加，故可適度減少儲存電容電極211的 幅寬，以增加產(chǎn)品的光利用效率。
請參考圖3A 3F，其為本發(fā)明第二實施例的五道微影蝕刻制程的薄膜晶體管制程 方法剖面圖。因第二實施例的第一、第二微影蝕刻制程與第一實施例的第一、第二微影 蝕刻制程相同(請參照圖2A' 2D)，故在此不多做贅述。
請參照圖3A。于定義出島狀半導體202于絕緣基板200上后，接著形成第二金屬層 204于歐姆接觸層240、主動層230、閘絕緣層220.與絕緣基板200之上。可使用濺鍍法 (sputtering)，在溫度約25至100。C之間形成厚度約1000至5000埃的第二金屬層204。 一般而言，上述第二金屬層204的材料可選擇鉻、鈦、鉬、鋁、銅、鋁合金或其任意組 合。在某些情況下，第二金屬層204亦可采用由上雄材料所形成的多層結(jié)構(gòu)。
請參照圖3B。然后，對第二金屬層204進行第三微影蝕刻制程，以定義源極250、 汲極260和輔助電極255于絕緣基板200上，并使輔助電極25.5與儲存電容電極211相 對向。在一較佳實施例中，可使用濕、蝕刻法來進行上述微影蝕刻制程。隨后使用源極250 和汲極260作為屏蔽，蝕刻歐姆接觸層240，以形成TFT的背信道區(qū)。
請參照圖3C。接著形成保護層270于源極250、汲極260、輔助電極255、主動層 230和閘絕緣層220之上，以作為水氣隔絕和保護之用。其中該保護層270的材料可選 擇一般的介電材料，如氮化層、氧化層、有機材料或其任意的組合。在一較佳實施例中， 可使用電漿化學氣相沉積法(PECVD)，在溫度約33(TC的環(huán)境中形成厚度約2000至4000 埃的氧化硅或氮化硅層。至于在制程中所使用的反應氣體包括SiH4、N20、NH3、N2或SiH2Cl2、 NH3、 N2、 N20。
請參照圖3D。然后，對保護層270進行第四微影蝕刻制程，以便定義出第一接觸孔 281和第二接觸孔282，并使部份汲極260經(jīng)由第一接觸孔281裸露且部份輔助電極255 經(jīng)由第二接觸孔282裸露。在一較佳實施例中，可使用干蝕刻法來進行上述微影蝕刻制 程。
請參照圖3E。接著形成透明導電層206于保護層270的上表面。在一較佳實施例中， 可使用濺鍍法(sputtering)在溫度大約25'C的環(huán)境中，形成厚度約500至1000埃的銦 錫氧化物(ITO)薄膜來作為透明導電層206。
-請參照圖3 。然后，對透明導電層206進行第五微影蝕刻制程，以便定義出畫素電極290,并使畫素電極290覆蓋于儲存電容電極211上，并分別透過第一接觸孔281、 第二接觸孔282與汲極260、輔助電極255電氣接續(xù)。在一較佳實施例中，可使用HC1 與HN03的混合溶液或是HC1與FeCl2的混合溶液來對ITO層進行濕蝕刻程序，以形成所 需的畫素電極290。
請繼續(xù)參照圖3F。畫素電極290與輔助電極255電氣接續(xù)，并夾著閘絕緣層220而 與儲存電容電極211相對向，其構(gòu)成畫素的儲存電容。因?qū)W姆接觸層240、主動層230 進行第二微影蝕刻制程時亦一并蝕刻部份未被島狀半導體202覆蓋.的閘絕緣層220,使 得未被島狀半導體202覆蓋的閘絕緣層220膜厚減少為原來厚度的1/3 2/3，輔助電極 255以及儲存電容電極211的距離縮短，畫素的儲存電容增加，故可適度減少儲存電容 電極211的幅寬，以增加產(chǎn)品的光利用效率。
綜上所述，本發(fā)明薄膜晶體管的制造方法的特征在于提出一種新的島狀半導體蝕刻 制程，其藉蝕刻氣體的流量與蝕刻功率的調(diào)整，于蝕刻島狀半導體時一并蝕刻部份未被 島狀半導體覆蓋的閘絕緣層。使得儲存電容電極上方的閘絕緣層厚度減薄，畫素電極以 及儲存電容電極的距離縮短，畫素的儲存電容增加，如此即可適度減少儲存電容電極的 幅寬，增加產(chǎn)品的光利用效率。新的島狀半導體蝕刻制程與原始制程兼容，不需額外步 驟。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明審請專利范圍所做的均等變化與修 飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管的制造方法，其包括下列步驟提供一絕緣基板；于該絕緣基板上形成一第一金屬層，以一第一微影蝕刻制程定義出一閘極以及一儲存電容電極；于具有該第一金屬層的該絕緣基板上依序形成一閘絕緣層、一主動層、一歐姆接觸層，再以一第二微影蝕刻制程定義出一島狀半導體結(jié)構(gòu)，并同時蝕刻部份未被該島狀半導體覆蓋的該閘絕緣層；于具有該島狀半導體的該絕緣基板上形成一第二金屬層，以一第三微影蝕刻制程定義出一源極和一汲極，并使用該第二金屬層作為屏蔽蝕刻該歐姆接觸層，以形成一薄膜晶體管背信道區(qū)；于具有該源極和該汲極的該絕緣基板上形成一保護層，以一第四微影蝕刻制程定義出一第一接觸孔，以暴露出部份該汲極；以及于具有該接觸孔的該絕緣基板上形成一透明導電層，以一第五微影蝕刻制程定義出一畫素電極，使該畫素電極覆蓋于該儲存電容電極上，并使該畫素電極與該汲極透過該第一接觸孔電氣接續(xù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于其中以所述的第三微影 蝕刻制程定義出一輔助電極，并使該輔助電極與該儲存電容電極相對向，以所述的第 四微影蝕刻制程定義出一第二接觸孔，以暴露出部份該輔助電極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于其中使該畫素電極與該 .輔助電極透過該第二接觸孔電氣接續(xù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于其中未被該島狀半導體 覆蓋的該閘絕緣層厚度減少為被該島狀半導體覆蓋的該閘絕緣層厚度的1/3 2/3。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于其中該島狀半導體與該 閘絕緣層的蝕刻方式可包括一干蝕刻制程。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于其中該干蝕刻制程的反應氣體包括六氟化硫以及氯氣的混合氣體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于其中所述的干蝕刻制程的六氟化硫氣體流量可為120 300ml/min，所述的干蝕刻制程的氯氣流量可為100 800 ml/min，所述的干蝕刻的制程功率約為3000 4200W。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其中該閘絕緣層材料可包括氧化硅、 氮化硅、氮氧化硅或其任意組合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其中該主動層材料可包括非晶硅。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其中該歐姆接觸層材料可包括n+摻 雜硅。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管的制造方法，其包括一種新的島狀半導體蝕刻制程，乃藉蝕刻氣體的流量與蝕刻功率的調(diào)整，于蝕刻島狀半導體時一并蝕刻部份未被島狀半導體覆蓋的閘絕緣層，使得儲存電容電極上方的閘絕緣層厚度減薄，畫素電極以及儲存電容電極的距離縮短，畫素的儲存電容增加，如此即可適度減少儲存電容電極幅寬，增加產(chǎn)品的光利用效率。
文檔編號H01L21/336GK101562154SQ20091011133
公開日2009年10月21日 申請日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者呂雅茹, 王裕芳, 陳明志, 馬竣人, 黃雋堯 申請人:福州華映視訊有限公司;中華映管股份有限公司