专利名称：薄膜晶体管的制造方法
技术领域：
本发明是关于一种薄膜晶体管的制造方法。特别是关于一种可于蚀刻岛状半导体时同时 造成闸绝缘层减薄的制程方法。
背景技术：
使用薄膜晶体管(TFT)的液晶显示装置，目前正在积极地应用于平面显示器(统称为 TFT-LCD)。在携带性、显示品质方面，其巳在笔记型个人计算机、大尺寸液晶电视等领域广 泛地获得实用化。
图1A至图1E为习知的五道微影蚀刻制程的薄膜晶体管制程方法剖面图，其大致可分为 下列五大步骤
步骤一请参考图1A,在绝缘基板100上沉积第一金属层，以第一微影蚀刻制程定义闸 极110和储存电容电极111;
步骤二请参考图1B，形成闸绝缘层120、主动层130和欧姆接触层140之后，以第二
微影蚀刻制程定义岛状半导体102;
步骤三请参考图1C，沉积第二金属层之后，以第三微影蚀刻制程定义源极150和汲极 160，并使用第二金属层作为屏蔽蚀刻欧姆接触层140，使形成TFT背信道区；
步骤四请参考图1D，形成保护层170之后，以第四微影蚀刻制程定义接触孔180，并 裸露部分汲极160;
步骤五请参考图1E,形成透明导电层之后，以第五微影蚀刻制程定义画素电极190，
并使画素电极190与汲极160透过接触孔180电气接续。
请继续参考图1E，画素电极190夹着保护层170、闹绝缘层120而与储存电容电极 lll相对向，其构成画素的储存电容C。由平行板电容公式(1)可知画素的储存电容C的大小 与画素电极190以及储存电容电极111的重叠面积A成正比；而与画素电极190以及储存电 容电极lll的距离d成反比。
(1)<formula>formula see original document page 4</formula>(其中s为介电常数)因画素的储存电容的设计值与TFT-LCD画素的充放电特性息息相关，储存电容过大可能 会有充电不足的问题；太小则易造成显示画面的闪烁。由于TFT-LCD的薄膜晶体管数组基板 所使用的扫描配线、数据配线及储存电容电极配线一般是采遮光的金属材质，而金属材质的 配线将遮蔽光线透过，其大为限制产品的光利用效率，并使得背光模块的消耗功率增加。若 是藉由减少扫描配线、资料配线的幅宽来提升TFT-LCD光利用效率，将使得TFT-LCD配线的 RC负载增加，造成讯号传递的失真；而藉由减少储存电容电极的幅宽来提升TFT-LCD光利用 效率，则可能因储存电容不符需求，而造成显示画面闪烁，影响显示品质。
为解决上述问题，本发明提出一种薄膜晶体管的制造方法，其可藉岛状半导体蚀刻参数的 调整，在不需增加任何多余制程歩骤下，于蚀刻岛状半导体时一并蚀刻部分未被岛状半导体 覆盖的闸绝缘层，使储存电容电极上方的闸鲍缘层厚度减薄，储存电容电极与画素电极间的 距离缩短，画素的储存电容增加，如此即可适度减少储存电容电极的幅宽，增加产品的光利 用效率。
本发明的目的在于提供一种薄膜晶体管的制造方法，以縮短画素电极与储存电容电极间 的距离，使画素的储存电容增加，如此即可适度减少储存电容电极的幅宽，增加产品的光利 用效率。
为达上述目的，本发明的薄膜晶体管的制造方法，其包括下列步骤于绝缘基板上形成 第一金属层，以第一微影蚀刻制程定义出闸极和储存电容电极。于具有第一金属层的绝缘基 板上依序形成闸绝缘层、主动层、欧姆接触层，再以第二微影蚀刻制程定义出岛状半导体结 构，并同时蚀刻部份未被岛状半导体覆盖的闸绝缘层。于具有岛状半导体的绝缘基板上形成 第二金属层，以第三微影蚀刻制程定义出源极和汲极，并使用第二金属层作为屏蔽蚀刻欧姆 接触层，以形成TFT背信道区。于具有源极和汲极的绝缘基板上形成保护层，以第四微影蚀 刻制程定义出接触孔以暴露出部份汲极。于具有接触孔的绝缘基板上形成透明导电层，以第 五微影蚀刻制程定义出画素电极，使画素电极覆盖于储存电容电极上，并使画素电极与汲极 透过第一接触孔电气接续。
在本发明的薄膜晶体管的制造方法中，更包括以第三微影蚀刻制程定义出辅助电极，并 使辅助电极与储存电容电极相对向。再以第四微影蚀刻制程定义出第二接触孔，以暴露出部 份辅助电极，并使画素电极与辅助电极透过第二接触孔电气接续。
在本发明的薄膜晶体管的制造方法中，未被岛状半导体覆盖的闸绝缘层厚度减少为被岛 状半导体覆盖的闸绝缘层厚度的1/3 2/3。
在本发明的薄膜晶体管的制造方法中，岛状半导体与闸绝缘层的蚀刻方式可包括干蚀刻
发明内容制程。
在本发明的薄膜晶体管的制造方法中，干蚀刻制程的反应气体包括六氟化硫以及氯气的 混合气体。
在本发明的薄膜晶体管的制造方法中，干蚀刻制程的六氟化硫气体流量可为120 300 ml/min，氯气流量可为100 800 ml/min。
在本发明的薄膜晶体管的制造方法中，干蚀刻的制程功率约为3000 4200W。 在本发明的薄膜晶体管的制造方法中，闸绝缘层材料可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅 或其任意组合，主动层材料可包括非晶硅，.欧姆接触层材料可包括n+掺杂硅。 由于丰发明的薄膜晶体管的制造方法是藉蚀刻气体的流量与蚀刻功率的调整，可于蚀刻岛状 半导体时一并蚀刻部份未被岛状半导体覆盖的阐绝缘层，使得储存电容电极上方的闸绝缘层
厚度减薄，画素电极以及储存电容电极的距离縮短，画素的储存电容增加，如此即可适度减 少储存电容电极的幅宽，增加产品的光利用效率。新的岛状半导体蚀刻制程与原始制程兼容, 不需额外步骤。^
图1A至图1E为习知的五道微影蚀刻制程的薄膜晶体管制程方法剖面图。 图2A至图2J为本发明第一实施例的五道微影蚀刻制程的薄膜晶体管制程方法 剖面图。
图3A至图3F为本发明第二实施例的五道微影蚀刻制程的薄膜晶体管制程方法 剖面图。
附图中主要组件符号说明
100、200绝缘基板
102、202岛状半导体
110、210 |、司极
111、211储存电容电极
120、220闸绝缘层
130、230主动层
140、240欧姆接触层
150、250源极
160、260汲极
170、270保护层
180接角虫孔6255辅助电极 281第一接触孔 282第二接触孔 190、 290画素电极 201第一金属层 204第二金属层 206透明导电层
具体实施例方式
为使熟习本发明所属技术领域的一般技艺者能更进一步了解本发 明，下文特列举本发明的较佳实施例，并配合所附图式，详细说明本 发明的构成内容及所欲达成的功效。
请参考图2A 2J，其为本发明第一实施例的五道微影蚀刻制程的薄膜晶体管制程 方法剖面图。
请参照图2A。提供一玻璃、石英或类似的材质来作为绝缘基板200。接着可使用溅 镀法(sputtering)，在温度约25至100。C之间形成厚度约1000至5000埃的第一金属层 201于绝缘基板200上。 一般而言，上述第一金属层201的材料可选择络、钛、钼、铝、 铜、铝合金或其任意组合。在某些情况下，第一金属层201亦可采用由上述材料所形成 的多层结构。
请参照图2B。然后，对第一金属层201进行第一微影蚀刻制程，以定义闸极210和 储存电容电极211于绝缘基板200上。在一较佳实施例中，可使用湿蚀刻法来进行上述 微影蚀刻制程。
请参照图2C。接着形成闸绝缘层220于闸极210和储存电容电极211之土，以作为 绝缘之用。其中闸绝缘层220的材料可选择一般的介电材料来加以形成，例如可选择氧 化硅、氮化硅、氮氧化硅或其任意组合。在一较佳实施例中，可使用电浆化学气相沉积 法(PECVD)，在温度约33(TC的环境中形成厚度约3000至4000埃的氧化硅或氮化硅层。 至于在制程中所使用的反应气体包括SiH4、 N20、 NH3、 N2或SiHaCl2、 NH3、 N2、 N20。然后， 使用熟知技术形成一主动层230于闸绝缘层220之上以作为后续形成TFT的信道，其中 主动层230的材料可选择非晶硅。接着，再形成一欧姆接触层240于主动层230之上， 以作为后续TFT的汲极和源极与主动层230的接面。其中欧姆接触层240的材料可选择 n+掺杂硅。
请参照图2D。然后，对欧姆接触层240、主动层230进行第二微影蚀刻制程，以便定义出岛状半导体202于绝缘基板200上。在一较佳实施梦ll中，可使用干蚀刻法来进
行上述微影蚀刻制程，其反应气体可选择六氟化硫(SFe)、氯气(Cl2)的混合气体，SFe的 气体流量可为120 300 ml/min、 ()12的气体流量可为100 800 ml/min、蚀刻功率可为 3000 4200W。依上述制程条件即可于蚀刻岛状半导体202时一并蚀刻部份未被岛状半导 体202覆盖的闸绝缘层220，并使闸绝缘层220膜厚减少为原来厚度的1/3 2/3。
请参照图2E。接着形成第二金属层204于欧姆接触层240、主动层230、闸绝缘层 220与绝缘基板200之上。可使用溅镀法(sputtering)，在温度约25至IO(TC之间形成 厚度约1000至5000埃的第二金属层204。 一般而言，上述第二金属层204的材料可选 择铬、钛、钼、铝、铜、铝合金或其任意组合。在某些情况下，第二金属层204亦可采 用由上述材料所形成的多层结构。
请参照图2F。然后，对第二金属层204进行第三微影蚀刻制程，以定义源极250和 汲极260于绝缘基板200上。在一较佳实施例中，可使用湿蚀刻法来进行上述微影蚀刻 制程。随后使用源极250和汲极260作为屏蔽，蚀刻欧姆接触层240，以形成TFT的背 信道区。
请参照图2G。接着形成保护层270于源极250、汲极260、主动层230和闸绝缘层 220之上，以作为水气隔绝和保护之用。其中该保护层270的材料可选择一般的介电材 料，如氮化层、氧化层、有机材料或其任意的组合。在一较佳实施例中，可使用电浆化 学气相沉积法(PECVD),在温度约330'C的环境中形成厚度约2000至4000埃的氧化硅或 氮化硅层。至于在制程中所使用的反应气体包括SiH4、 N20、 NH3、 N2或SiH2Cl2、 NH3、 N2、 N20。
请参照图2H。然后，对保护层270进行第四微影蚀刻制程，以便定义出第一接触孔 281，并使部份汲极260经由第一接触孔281裸露。在一较佳实施例中，可使用干蚀刻法 来进行上述微影蚀刻制程。
请参照图21。接着形成透明导电层206于保护层270的上表面。在一较佳实施例中， 可使用溅镀法(sputtering)在温度大约25。C的环境中，形成厚度约500至1000埃的铟 锡氧化物(ITO)薄膜来作为透明导电层206。
请参照图2J。然后，对透明导电层206进行第五微影蚀刻制程，以便定义出画素电 极290，并使画素电极290覆盖于储存电容电极211上，并透过第一接触孔281与汲极 260电气接续。在一较佳实施例中，可使用HCl与HN03的混合溶液或是HCl与FeCl2的混 合溶液来对ITO层进行湿蚀刻程序，以形成所需的画素电极290。
请继续参照图2J。画素电极290夹着保护层270、闸绝缘层220而与储存电容电
8极211相对向，其构.成画素的储存电容。因对欧姆接触层240、主动层230进行第二微 影蚀刻制程时亦一并蚀刻部份未被岛状半导体202覆盖的闸绝缘层2加，使得未被岛状 半导体202覆盖的闸绝缘层220膜厚减少为原来厚度的1/3 2/3，画素电极290以及储 存电容电极211的距离縮短，画素的储存电容增加，故可适度减少储存电容电极211的 幅宽，以增加产品的光利用效率。
请参考图3A 3F，其为本发明第二实施例的五道微影蚀刻制程的薄膜晶体管制程 方法剖面图。因第二实施例的第一、第二微影蚀刻制程与第一实施例的第一、第二微影 蚀刻制程相同(请参照图2A' 2D)，故在此不多做赘述。
请参照图3A。于定义出岛状半导体202于绝缘基板200上后，接着形成第二金属层 204于欧姆接触层240、主动层230、闸绝缘层220.与绝缘基板200之上。可使用溅镀法 (sputtering)，在温度约25至100。C之间形成厚度约1000至5000埃的第二金属层204。 一般而言，上述第二金属层204的材料可选择铬、钛、钼、铝、铜、铝合金或其任意组 合。在某些情况下，第二金属层204亦可采用由上雄材料所形成的多层结构。
请参照图3B。然后，对第二金属层204进行第三微影蚀刻制程，以定义源极250、 汲极260和辅助电极255于绝缘基板200上，并使辅助电极25.5与储存电容电极211相 对向。在一较佳实施例中，可使用湿、蚀刻法来进行上述微影蚀刻制程。随后使用源极250 和汲极260作为屏蔽，蚀刻欧姆接触层240，以形成TFT的背信道区。
请参照图3C。接着形成保护层270于源极250、汲极260、辅助电极255、主动层 230和闸绝缘层220之上，以作为水气隔绝和保护之用。其中该保护层270的材料可选 择一般的介电材料，如氮化层、氧化层、有机材料或其任意的组合。在一较佳实施例中， 可使用电浆化学气相沉积法(PECVD)，在温度约33(TC的环境中形成厚度约2000至4000 埃的氧化硅或氮化硅层。至于在制程中所使用的反应气体包括SiH4、N20、NH3、N2或SiH2Cl2、 NH3、 N2、 N20。
请参照图3D。然后，对保护层270进行第四微影蚀刻制程，以便定义出第一接触孔 281和第二接触孔282，并使部份汲极260经由第一接触孔281裸露且部份辅助电极255 经由第二接触孔282裸露。在一较佳实施例中，可使用干蚀刻法来进行上述微影蚀刻制 程。
请参照图3E。接着形成透明导电层206于保护层270的上表面。在一较佳实施例中， 可使用溅镀法(sputtering)在温度大约25'C的环境中，形成厚度约500至1000埃的铟 锡氧化物(ITO)薄膜来作为透明导电层206。
-请参照图3 。然后，对透明导电层206进行第五微影蚀刻制程，以便定义出画素电极290,并使画素电极290覆盖于储存电容电极211上，并分别透过第一接触孔281、 第二接触孔282与汲极260、辅助电极255电气接续。在一较佳实施例中，可使用HC1 与HN03的混合溶液或是HC1与FeCl2的混合溶液来对ITO层进行湿蚀刻程序，以形成所 需的画素电极290。
请继续参照图3F。画素电极290与辅助电极255电气接续，并夹着闸绝缘层220而 与储存电容电极211相对向，其构成画素的储存电容。因对欧姆接触层240、主动层230 进行第二微影蚀刻制程时亦一并蚀刻部份未被岛状半导体202覆盖.的闸绝缘层220,使 得未被岛状半导体202覆盖的闸绝缘层220膜厚减少为原来厚度的1/3 2/3，辅助电极 255以及储存电容电极211的距离縮短，画素的储存电容增加，故可适度减少储存电容 电极211的幅宽，以增加产品的光利用效率。
综上所述，本发明薄膜晶体管的制造方法的特征在于提出一种新的岛状半导体蚀刻 制程，其藉蚀刻气体的流量与蚀刻功率的调整，于蚀刻岛状半导体时一并蚀刻部份未被 岛状半导体覆盖的闸绝缘层。使得储存电容电极上方的闸绝缘层厚度减薄，画素电极以 及储存电容电极的距离縮短，画素的储存电容增加，如此即可适度减少储存电容电极的 幅宽，增加产品的光利用效率。新的岛状半导体蚀刻制程与原始制程兼容，不需额外步 骤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明审请专利范围所做的均等变化与修 饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种薄膜晶体管的制造方法，其包括下列步骤提供一绝缘基板；于该绝缘基板上形成一第一金属层，以一第一微影蚀刻制程定义出一闸极以及一储存电容电极；于具有该第一金属层的该绝缘基板上依序形成一闸绝缘层、一主动层、一欧姆接触层，再以一第二微影蚀刻制程定义出一岛状半导体结构，并同时蚀刻部份未被该岛状半导体覆盖的该闸绝缘层；于具有该岛状半导体的该绝缘基板上形成一第二金属层，以一第三微影蚀刻制程定义出一源极和一汲极，并使用该第二金属层作为屏蔽蚀刻该欧姆接触层，以形成一薄膜晶体管背信道区；于具有该源极和该汲极的该绝缘基板上形成一保护层，以一第四微影蚀刻制程定义出一第一接触孔，以暴露出部份该汲极；以及于具有该接触孔的该绝缘基板上形成一透明导电层，以一第五微影蚀刻制程定义出一画素电极，使该画素电极覆盖于该储存电容电极上，并使该画素电极与该汲极透过该第一接触孔电气接续。
2. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于其中以所述的第三微影 蚀刻制程定义出一辅助电极，并使该辅助电极与该储存电容电极相对向，以所述的第 四微影蚀刻制程定义出一第二接触孔，以暴露出部份该辅助电极。
3. 根据权利要求2所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于其中使该画素电极与该 .辅助电极透过该第二接触孔电气接续。
4. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于其中未被该岛状半导体 覆盖的该闸绝缘层厚度减少为被该岛状半导体覆盖的该闸绝缘层厚度的1/3 2/3。
5. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于其中该岛状半导体与该 闸绝缘层的蚀刻方式可包括一干蚀刻制程。
6. 根据权利要求5所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于其中该干蚀刻制程的反应气体包括六氟化硫以及氯气的混合气体。
7. 根据权利要求6所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于其中所述的干蚀刻制程的六氟化硫气体流量可为120 300ml/min，所述的干蚀刻制程的氯气流量可为100 800 ml/min，所述的干蚀刻的制程功率约为3000 4200W。
8. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其中该闸绝缘层材料可包括氧化硅、 氮化硅、氮氧化硅或其任意组合。
9. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其中该主动层材料可包括非晶硅。
10. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其中该欧姆接触层材料可包括n+掺 杂硅。
全文摘要
本发明涉及一种薄膜晶体管的制造方法，其包括一种新的岛状半导体蚀刻制程，乃藉蚀刻气体的流量与蚀刻功率的调整，于蚀刻岛状半导体时一并蚀刻部份未被岛状半导体覆盖的闸绝缘层，使得储存电容电极上方的闸绝缘层厚度减薄，画素电极以及储存电容电极的距离缩短，画素的储存电容增加，如此即可适度减少储存电容电极幅宽，增加产品的光利用效率。
文档编号H01L21/336GK101562154SQ20091011133
公开日2009年10月21日 申请日期2009年3月24日 优先权日2009年3月24日
发明者吕雅茹, 王裕芳, 陈明志, 马竣人, 黄隽尧 申请人:福州华映视讯有限公司;中华映管股份有限公司