专利名称：多晶硅薄膜晶体管制造方法
技术领域：
本发明是提供一种多晶硅薄膜晶体管制造方法，尤指一种利用光敏性材料来定义所有金属线接触窗(contact hole)，以减少光罩使用次数，简化多晶硅薄膜晶体管工艺的制造方法。
背景技术：
目前平面显示器技术开发中以液晶显示器(LCD；Liquid Crystal Display的技术较为成熟，由LCD应用的产品及市场销售值，每年均以倍数成长可看出其重要性，其中薄膜晶体管(Thin Film Transistor)液晶显示器的色彩及品质足以和阴极射线管竞争。
现今已发展出许多不同的薄膜晶体管型液晶显示器制造方法技术，传统薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)的制造方法是以沉积方式，把液晶显示器的各层结构依序沉积堆栈到玻璃基板上，为了实现高精细度的组件与象素排列，多晶硅已逐渐取代非晶硅而成为薄膜晶体管技术的发展主流。
然而，如美国专利US6,037,195所揭露，为制造多晶硅薄膜晶体管，其制造多晶硅组件的步骤需使用到多达9道光罩，远较一般非晶硅组件的5道光罩复杂且耗时。
因此，为了降低薄膜晶体管数组的制造成本，减少光罩的使用数量，如美国专利US5,913,113所揭露，使用5道光罩的制造方法，其中LG所提5道光罩制造方法的美国专利虽然节省了光罩的用量，但在其专利中最关键且困难之处，即在于同时蚀刻不同深度的介电层，因而导致加工范围(processwindow)狭窄，不利于实际生产，而且在其专利中，金属线制造方法先于激光结晶制造方法，加工范围亦更受限制。
综观以上所述，现有技术的多晶硅薄膜晶体管制造方法，至少存在以下缺点一、现有技术的多晶硅薄膜晶体管制造方法，其制造方法所需的光罩数量较多，且制造方法较为复杂而耗时，进而增加制造成本，影响市场竞争力。
二、现有技术的多晶硅薄膜晶体管制造方法，必需同时蚀刻不同深度的介电层，因而导致制造工艺范围狭窄不利生产，增加制造方法的困难度。
三、现有技术的多晶硅薄膜晶体管制造方法，因其金属线制造方法先于激光结晶制造方法，而限制了制造工艺范围，增加了整体制造方法的困难度。
发明内容
有鉴于现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多晶硅薄膜晶体管制造方法，利用光敏性材料来定义所有金属线接触窗，以减少光罩使用次数，简化制造方法的复杂度，进而降低制造成本，增加市场竞争力。
本发明的另一目的在于提供一种多晶硅薄膜晶体管制造方法，该制造方法进行接触窗蚀刻时不会有高度差，因此制造加工范围大，蚀刻条件易掌握。
本发明的再一目的在于提供一种多晶硅薄膜晶体管制造方法，其对金属线蚀刻倾角(taper angle)的要求小，加上底层无金属层，而使结晶制造方法更单纯，故具有更加宽敞的制造方法范围。
为达上述目的，本发明的穿透式多晶硅薄膜晶体管制造方法的较佳实施例中，主要包括下列步骤(a)于完成前置处理的玻璃基板上定义出一多晶硅主动区(polysilicon-island)；(b)依序形成一栅极氧化层(gate oxide)及第一金属层；(c)图案化处理该第一金属层，以定义出栅极；(d)形成一光敏性介电层；(e)图案化处理该光敏性介电层及该栅极氧化层，以形成数个接触窗；(f)形成第二金属层，并图案化处理该第二金属层；(g)形成一象素电极层，并图案化处理该象素电极层，定义出象素电极(PixelElectrode)。
本发明的反射式多晶硅薄膜晶体管制造方法的较佳实施例中，主要是包括有下列步骤(a)于完成前置处理的玻璃基板上定义出一多晶硅主动区(polysilicon-island)；(b)依序形成一栅极氧化层(gate oxide)及第一金属层；(c)图案化处理该第一金属层，以定义出栅极；(d)形成一光敏性介电层；(e)图案化处理该光敏性介电层及该栅极氧化层，以形成数个接触窗；(f)形成一反射式象素电极层，并图案化处理该反射式象素电极层。
本发明的半穿透半反射式多晶硅薄膜晶体管制造方法的较佳实施例中，主要是包括有下列步骤(a)于完成前置处理的玻璃基板上定义出一多晶硅主动区(polysilicon-island)；(b)依序形成一栅极氧化层(gate oxide)及第一金属层；(c)图案化处理该第一金属层，以定义出栅极；(d)形成一光敏性介电层；(e)图案化处理该光敏性介电层及该栅极氧化层，以形成数个接触窗；(f)形成一穿透式象素电极层，并图案化处理该穿透式象素电极层；(g)形成一反射式象素电极层，并图案化处理该反射式象素电极层。
完成前置处理的玻璃基板还可包括依序沉积一缓冲层(buffer)再形成一主动层(active layer)，所述缓冲层是由四乙氧基硅烷(TEOS)为原料所形成的氧化层。
上面所述图案化处理所用方法是本领域专业人员熟知的光刻胶、蚀刻等技术。
所述栅极氧化层是由四乙氧基硅烷(TEOS)为原料所形成的氧化层；所述主动层可为非晶硅层(α-Si)，在高温制造后可形成多晶硅层(poly-silicon)；所述第一金属层可为钨钼合金(MoW)、铬(Cr)、铝(Al)、铝/钕(Al/Nd)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)或铜(Cu)等常用金属；
图1A至图1C为本发明的利用光敏性介电材料制作接触窗的示意图；图2A至图2H为本发明的多晶硅薄膜晶体管制造方法的穿透式薄膜晶体管较佳实施例示意图；图3A至图3G为本发明的多晶硅薄膜晶体管制造方法的反射式薄膜晶体管较佳实施例示意图；图4A至图4G为本发明的多晶硅薄膜晶体管制造方法的半穿透半反射式薄膜晶体管较佳实施例的示意图；图5A为本发明的多晶硅薄膜晶体管制造方法的反射式薄膜晶体管另一较佳实施例示意图；图5B为本发明的多晶硅薄膜晶体管制造方法的半穿透半反射式薄膜晶体管另一较佳实施例示意图。
附图标号说明100金属层；101氧化层；102、102a光敏性介电层；103接触窗；200、300、400、500玻璃基板；201、301、401、501缓冲层202主动层；202a、302、402、502多晶硅主动区；203、303、403、503栅极氧化层；204、304、404第一金属层；204a、304a、404a、504栅极；205、305、405、505光敏性介电层；206、306、406接触窗。
具体实施例方式
为能对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，兹配合附图详细说明如后。
请参照图1A至图1C，其为本发明的利用光敏性介电材料制作接触窗的示意图，其中，如图1A所示，金属层100、氧化层101及光敏性介电层102的三层结构，因光敏性介电层102是使用光敏性介电材料，而光敏性介电材料具有照光之后成型的特性，故可以使用光刻胶技术对光敏性介电层102进行照光的图案转移，如图1B所示，已完成图案化的光敏性介电层102a便完成，如图1C所示，利用光敏性介电层102a作为光罩进行蚀刻制造方法，将氧化层101蚀刻成具有接触窗103的氧化层101a，如此所需的图案便转移完成，故本发明只需要一道光罩便可定义出所有接触窗103的位置，较一般制造方法减少一道光罩。
请参照图2A至图2H，其为本发明的多晶硅薄膜晶体管制造方法的穿透式薄膜晶体管较佳实施例示意图。
如图2A所示，提供一玻璃基板200，进行前置处理，其包括依序沉积一缓冲层(buffer layer)201及一主动层(active layer)202，该缓冲层201可为由四乙氧基硅烷(TEOS)为原料所形成的氧化层，该主动层202可为非晶硅层(α-Si)，在高温制造后可形成多晶硅层(poly-silicon)，再以光刻胶、蚀刻等方式定义出多晶硅主动区(polysilicon-island)202a(如图2B所示)，由于皆为一般现有技术的步骤，在此便不再多作赘述。
如图2C所示，依序形成一栅极氧化层(gate oxide)203及第一金属层204，其中该栅极氧化层203亦可为由四乙氧基硅烷(TEOS)为原料所形成的氧化层，该第一金属层204可为钨钼合金(MoW)、铬(Cr)、铝(Al)、铝/钕(Al/Nd)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)或铜(Cu)等常用金属。
如图2D所示，图案化处理该第一金属层204，以定义出栅极204a，所谓图案化是指进行光刻胶、蚀刻等制造方法，熟知此项技艺者可轻易理解，在此便不再多作赘述。
接下来进行本发明的重点，如图2E及图2F所示，形成一光敏性介电层205，使用光刻胶制造方法对光敏性介电层205进行照光的图案转移，再利用光敏性介电层205作为光罩来进行栅极氧化层203的蚀刻制造方法，以完成接触窗206，换句话说，便是图案化该光敏性介电层205及该栅极氧化层203，以形成数个接触窗206。
如图2G所示，形成第二金属层207，并图案化处理该第二金属层207，以得到所需的金属线分布位置。
如图2H所示，形成一象素电极层208，并图案化该象素电极层208，以定义出本发明的象素电极(Pixel Electrode)的位置。
纵观本实施例可知，本实施例总共使用了5道光罩，其分别使用在定义出多晶硅主动区202a、图案化处理第一金属层204、形成数个接触窗206、图案化处理该第二金属层207及图案化处理该象素电极层208。
请参照图3A至图3G，其为本发明的多晶硅薄膜晶体管制造方法的反射式薄膜晶体管较佳实施例示意图。
如图3A至图3E所示，其中玻璃基板300、缓冲层301、多晶硅主动区302、栅极氧化层303、第一金属层304、栅极304a、光敏性介电层305及接触窗206等，其形成的位置、使用的材料及制造方法的步骤等，与图2A至图2F的穿透式薄膜晶体管较佳实施例中相类似，在此便不再加以多作赘述。
如图3F至图3G所示，形成第二金属层307，再图案化该第二金属层307，以同时定义出象素电极(Pixel Electrode)307a与金属配线层307b。
纵观本实施例可知，本实施例总共使用了4道光罩，其分别使用在定义出多晶硅主动区302、图案化该第一金属层304、形成数个接触窗306及图案化该第二金属层307。
请参照图4A至图4G，其为本发明的多晶硅薄膜晶体管制造方法的半穿透半反射式薄膜晶体管较佳实施例的示意图。
如图4A至图4E所示，其中玻璃基板400、缓冲层401、多晶硅主动区402、栅极氧化层403、第一金属层404、栅极404a、光敏性介电层405及接触窗406等，其形成的位置、使用的材料及制造方法的步骤等，与图2A至图2F的穿透式薄膜晶体管较佳实施例中相类似，在此便不再加以多作赘述。
如图4F所示，形成一反射式象素电极层，并图案化该反射式象素电极层，以定义出反射式象素电极407。
如图4G所示，形成一穿透式象素电极层，并图案化该穿透式象素电极层，以定义出穿透式象素电极408。
纵观本实施例可知，本实施例总共使用了5道光罩，其分别使用在定义出多晶硅主动区402、图案化第一金属层404、形成数个接触窗406、定义出反射式象素电极407及定义出穿透式象素电极408。
如图5A所示，其为本发明的多晶硅薄膜晶体管制造方法的反射式薄膜晶体管另一较佳实施例示意图，如图5B所示，其为本发明的多晶硅薄膜晶体管制造方法的半穿透半反射式薄膜晶体管另一较佳实施例示意图，因两实施例的玻璃基板500、缓冲层501、多晶硅主动区502、栅极氧化层503、栅极504及光敏性介电层505的形成位置、使用材料等相类似，故给予相同的编号及命名，且其形成位置、使用材料及制造方法步骤等，已于上述实施例中详述，在此便不再多作赘述，而本两较佳实施例与其它较佳实施例最主要的不同点在于，图5A的反射式象素电极506a及图5B的反射式象素电极506b形成的结构不同，使本两较佳实施例形成具有凸块(Bump)的结构，而半穿透半反射式薄膜晶体管只需再形成一反射式象素电极507即可。
综上所述，本发明的多晶硅薄膜晶体管制造方法，可确实减少光罩使用次数，简化制造方法的复杂度，且该制造方法在进行接触窗蚀刻时不会有高度差；以上所述者，仅为本发明的较佳实施例，不能以之限制本发明的范围，容易联想到的，诸如使用不同材料的基板、金属层或介电层等等，熟悉此领域的技术人员于领悟本发明的精神后，皆可想到变化实施之，即凡依本发明权利要求所做的均等变化及修饰，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。
权利要求
1.一种多晶硅薄膜晶体管制造方法，其步骤包括(a)于完成前置处理的玻璃基板上定义出一多晶硅主动区；(b)依序形成栅极氧化层及第一金属层；(c)图案化处理该第一金属层，以定义出栅极；(d)形成一光敏性介电层；(e)图案化处理该光敏性介电层及该栅极氧化层，以形成数个接触窗；(f)形成第二金属层，并图案化处理该第二金属层；(g)形成一象素电极层，并图案化处理该象素电极层，定义出象素电极。
2.如权利要求第1项所述的多晶硅薄膜晶体管制造方法，其中所述玻璃基板上的前置处理可包括下列步骤依序沉积一缓冲层再形成一主动层。
3.如权利要求第2项所述的多晶硅薄膜晶体管制造方法，其中该缓冲层可为由四乙氧基硅烷为原料所形成的氧化层。
4.如权利要求第2项所述的多晶硅薄膜晶体管制造方法，其中该主动层可为α-硅层。
5.一种多晶硅薄膜晶体管制造方法，其步骤包括(a)于完成前置处理的玻璃基板上定义出一多晶硅主动区；(b)依序形成一栅极氧化层及第一金属层；(c)图案化处理该第一金属层，以定义出栅极；(d)形成一光敏性介电层；(e)图案化处理该光敏性介电层及该栅极氧化层，以形成数个接触窗；(f)形成一反射式象素电极层；(g)图案化处理该反射式象素电极层，定义出反射式象素电极。
6.如权利要求5所述的多晶硅薄膜晶体管制造方法，其中所述玻璃基板上的前置处理可包括下列步骤依序沉积一缓冲层再形成一主动层。
7.如权利要求6所述的多晶硅薄膜晶体管制造方法，其中所述缓冲层可为由四乙氧基硅烷为原料所形成的氧化层。
8.如权利要求6所述的多晶硅薄膜晶体管制造方法，其中该主动层可为α-硅层。
9.一种多晶硅薄膜晶体管制造方法，其步骤包括(a)于完成前置处理的玻璃基板上定义出一多晶硅主动区；(b)依序形成一栅极氧化层及第一金属层；(c)图案化处理该第一金属层，以定义出栅极；(d)形成一光敏性介电层；(e)图案化处理该光敏性介电层及该栅极氧化层，以形成数个接触窗；(f)形成一反射式象素电极层，并图案化处理该反射式象素电极层；(g)形成一穿透式象素电极层，并图案化处理该穿透式象素电极层。
10.如权利要求9所述的多晶硅薄膜晶体管制造方法，其中所述玻璃基板上的前置处理可包括下列步骤依序沉积一缓冲层再形成主动层。
11.如权利要求10所述的多晶硅薄膜晶体管制造方法，其中所述缓冲层可为四乙氧基硅烷(TEOS)氧化层。
12.如权利要求10所述的多晶硅薄膜晶体管制造方法，其中该主动层可为α-硅层。
全文摘要
一种多晶硅薄膜晶体管制造方法，主要包括有下列步骤于完成前置处理的玻璃基板上定义出一多晶硅主动区(polysilicon－island)；依序形成一栅极氧化层(gate oxide)及第一金属层；图案化处理该第一金属层，以定义出栅极；形成一光敏性介电层；图案化该光敏性介电层及该栅极氧化层，以形成数个接触窗；形成一穿透式象素电极层，并图案化处理该穿透式象素电极层；形成一反射式象素电极层，并图案化处理该反射式象素电极层。
文档编号H01L21/70GK1744292SQ20041007365
公开日2006年3月8日 申请日期2004年9月2日 优先权日2004年9月2日
发明者吴永富, 陈志强, 陈振铭 申请人:财团法人工业技术研究院