专利名称：控制形成金属薄膜电极小剖面斜角的方法及其产品的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种薄膜电晶体液晶显示器(Thin Film TransistorLiquid Crystal Display；TFT-LCD)的制造方法，特别是关于一种控制形成金属薄膜电极小剖面斜角(Low taper angle)的方法及其产品。
由于液晶显示器具有体积小、重量轻、低驱动电压及低消耗功率等优点，因而大量地被应用在笔记型电脑、个人数位化处理系统及彩色电视上，并朝着取代传统显示器的影像管的趋势发展。主动矩阵型(active matrix)液晶显示器装置，典型地包括在液晶面板上制作薄膜电晶体阵列，作为像素的开关元件，通过控制薄膜电晶体而影响像素液晶的光学特性，以显示影像。
制作薄膜电晶体的过程是在透明的基板(substrate)上沉积及蚀刻各种不同材料的膜层，以形成电晶体的结构，
图1显示一个薄膜电晶体的部份结构，在一透明的基板10上形成金属膜闸电极12，其上覆盖一层闸极绝缘层16，后续再完成电晶体的其他构造。在一薄膜电晶体装置的结构中，金属膜闸电极12的轮廓(profile)对于闸极绝缘层16沉积其上的阶梯覆盖性(step coverage)有决定性的影响，因此，为使闸极绝缘层16获得良好的阶梯覆盖性，要求金属膜闸电极12的剖面斜角是必要的。在薄膜电晶体的制造过程中，金属湿蚀刻制程很难控制金属膜闸电极12的剖面斜角θ，而金属干蚀刻制程，尤其是反应性离子蚀刻(Reactive Ion Etching；RIE)制程却可以达成。通常，在利用金属干蚀刻制程时，由于光阻(photoresist)原本的轮廓，使得金属膜闸电极12的剖面斜角θ可以控制在45至60度之间。然而，在产能、制造成本及对下层的蚀刻选择性的考虑上，选择金属湿蚀刻制程优于金属干蚀刻制程。因此，如何利用湿蚀刻制程使金属膜闸电极12获得良好的剖面斜角是十分重要的课题。
在传统技术中，使用湿蚀刻制程制作金属膜电极，从未获得良好剖面斜角的方法，因此，一种能够利用湿蚀刻制程控制形成金属膜电极小剖面斜角，使得沉积其上的绝缘层获得良好的阶梯覆盖性的方法，成为必须要解决的问题。
本发明的主要目的在于提供一种控制形成金属薄膜电极小剖面斜角的方法及其产品，利用湿蚀刻制程形成具有小剖面斜角的金属薄膜，达到降低制造成本及提高产能，并使得沉积其上的绝缘层具有良好的阶梯覆盖性，进而提升优良率的目的。
本发明的目的是这样实现的一种控制形成金属薄膜电极小剖面斜角的方法，其特征在于它包括下列步骤(1)形成第一厚度的第一金属层；(2)形成第二厚度的第二金属层于该第一金属层上；(3)湿蚀刻该二金属层，其中，蚀刻溶液对该第二金属层的蚀刻率大于对该第一金属层的蚀刻率。
该第一厚度大于该第二厚度。该第二金属层对该第一金属层的蚀刻选择比在2至5之间。该第一金属层是钼铬合金，该第二金属层是铝基材料。该第一厚度为200nm，该第二厚度为50nm。该蚀刻溶液是磷酸、硝酸或醋酸。包括沉积一绝缘层覆盖该二金属层一种小剖面斜角的金属薄膜电极，其特征在于它包括第一厚度的第一金属层、第二厚度的第二金属层于该第一金属层上及剖面斜角是利用湿蚀刻制程蚀刻该二金属层而形成。
该第一厚度大于该第二厚度。该剖面斜角小于10度。该第一金属层是钼铬合金，该第二金属层是铝基材料。该第一厚度为200nm，该第二厚度为50nm。该剖面斜角为7.5度。
本发明的主要优点是，由于蚀刻溶液对上层金属的蚀刻率大于下层金属。由于上层金属的蚀刻较下层金属的蚀刻快，且上层金属很薄，使得所形成的金属电极的剖面斜角很小，因而随后覆盖其上的绝缘层具有良好的阶梯覆盖性。可以轻易达成小于10度的剖面斜角，优于传统的干蚀刻制程。在较佳实施例中，可以完成具有7.5度剖面斜角的金属电极；本发明是利用湿蚀刻制程制作金属电极，由于湿蚀刻制程的产能高、成本低且对下层的蚀刻选择性较高，而且所形成的金属电极的剖面斜角小，后续沉积的绝缘层可以得到良好的阶梯覆盖性，因此提高整个薄膜电晶体装置的优良率及产能，并降低制造成本。
下面结合较佳实施例和附图详细说明。
图1是薄膜电晶体的闸电极的结构示意图；图2是本发明的的结构示意图；图3是图2的制造双层金属结构的示意图；图4是图2的进行图案化定义闸电极的步骤示意图；图5是图2完成闸电极的步骤示意图。
参阅图2-图5，本发明的方法是在透明的基板10上形成作为闸电极12的双层金属结构，其包括下层金属12a及上层金属12b上覆盖一层闸极绝缘层16。上层金属12b的厚度较下层金属12a的厚度薄，且湿蚀刻溶液对上层金属12b的蚀刻速度较下层金属12a快。本实施例中下层金属12a为钼铬合金，厚度约为200nm，而上层金属12b为铝基材料，厚度约为50nm，剖面斜角θ约为7.5度。
制作图2所示的闸电极12的双层金属结构的方法如图3中所示，首先提供一透明的基板10，其是由玻璃、石英、塑胶或类似材质所制成，于其上依序形成下层金属12a及上层金属12b，上层金属12b的厚度较下层金属12a的厚度薄，使用例如溅镀法，选取铬(Cr)、铝(AI)、铜(Cu)、钼(Mo)、钽(Ta)、钛(Ti)或其他低电阻值的金属或金属合金作为电极材料，典型地，下层金属12a的厚度约为100-500nm，上层金属12b的厚度约为20-200nm。
接着使用光学微影制程对双层闸电极金属12a及12b进行图案化，将光罩的图案转移到光阻14，如图4所示。然后，以湿蚀刻制程蚀刻闸电极金属层12a及12b，在蚀刻溶液中快速浸泡，蚀刻溶液的选取根据其对二金属层12a及12b的蚀刻率，二者的蚀刻选择比约在2-5之间，蚀刻后清洗并移除光阻14，形成闸电极12，如图5所示。再继续沉积绝缘层，即形成图2所示的结构，一般可以使用氧化物、氮化物或其他类似的氧化材料作为绝缘层16，可以利用例如化学气相沉积法(CVD)或电浆强化化学气相沉积法(CVD；PECVD)，氮化硅或氧化硅一般可以于反应室中以SiH4、NH3、N2、N2O或SiH2Cl2、NH3、N2或N2O形成。后续形成电晶体结构的其他部分，由于与传统的制程相同，故不再重述。
由于蚀刻溶液对上层金属12b的蚀刻率高于下层金属12a的蚀刻率，且上层金属12b的厚度非常薄，使得形成的闸电极12的剖面斜角非常小，其角度可以轻易地达到10度以下，优于传统的干蚀刻制程。在较佳实施例中，下层金属12a采用钼铬合金，厚度约为200nm，上层金属12b使用铝基材料，厚度约为50nm，蚀刻溶液使用磷酸、硝酸或醋酸，可以获得剖面斜角约为7.5度的闸电极12。由于闸电极12的剖面斜角非常小，因此随后沉积的闸极绝缘层16可以得到良好的阶梯覆盖性。
本发明具有湿蚀刻制程的产能高、成本低及对下层的蚀刻选择性高等优点，因此除了可以使闸电极的剖面斜角变小，而得到良好的闸极绝缘层的阶梯覆盖性外，还可提高整个薄膜电晶体装置的产能及降低制造成本，对于优良率的提升亦有帮助。
以上为本发明的较佳实施例所作的叙述，凡利用本发明的技术思想的等效变化，都应包含于本申请的保护范围之内。
权利要求
1.一种控制形成金属薄膜电极小剖面斜角的方法，其特征在于它包括下列步骤(1)形成第一厚度的第一金属层；(2)形成第二厚度的第二金属层于该第一金属层上；(3)湿蚀刻该二金属层，其中，蚀刻溶液对该第二金属层的蚀刻率大于对该第一金属层的蚀刻率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于该第一厚度大于该第二厚度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于该第二金属层对该第一金属层的蚀刻选择比在2至5之间。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于该第一金属层是钼铬合金，该第二金属层是铝基材料。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于该第一厚度为200nm，该第二厚度为50nm。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于该蚀刻溶液是磷酸、硝酸或醋酸。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括沉积一绝缘层覆盖该二金属层。
8.一种小剖面斜角的金属薄膜电极，其特征在于它包括第一厚度的第一金属层、第二厚度的第二金属层于该第一金属层上及剖面斜角是利用湿蚀刻制程蚀刻该二金属层而形成。
9.如权利要求8所述的小剖面斜角的金属薄膜电极，其特征在于该第一厚度大于该第二厚度。
10.如权利要求8所述的小剖面斜角的金属薄膜电极，其特征在于该剖面斜角小于10度。
11.如权利要求8所述的小剖面斜角的金属薄膜电极，其特征在于该第一金属层是钼铬合金，该第二金属层是铝基材料。
12.如权利要求11所述的小剖面斜角的金属薄膜电极，其特征在于该第一厚度为200nm，该第二厚度为50nm。
13.如权利要求12所述的小剖面斜角的金属薄膜电极，其特征在于该剖面斜角为7.5度。
全文摘要
一种控制形成金属薄膜电极小剖面斜角的方法及其产品,包括在基板上形成作为金属电极的双层金属结构,利用湿蚀刻溶液对于双层金属结构的上层金属的蚀刻率大于下层金属,形成具有小剖面斜角的金属薄膜,达到降低制造成本及提高产能,并使得沉积其上的绝缘层具有良好的阶梯覆盖性,进而提升优良率的目的。
文档编号G03F7/09GK1378101SQ0111043
公开日2002年11月6日 申请日期2001年4月5日 优先权日2001年4月5日
发明者林文坚, 徐宏辉 申请人:元太科技工业股份有限公司