专利名称：形成接触孔的方法和利用该方法制造薄膜晶体管板的方法
技术领域：
本发明披露的内容涉及用于形成接触孔的方法，更具体地，涉及利用干法蚀刻形成接触孔的方法和用于制造包括该接触孔的TFT(面)板。
背景技术：
液晶显示器(“LCD”)是一种广泛使用的平板显示器。LCD可包括具有插入其间的电极和液晶层的两个面板。LCD将电压施加至该电极，以使液晶层中的液晶分子重新排列，从而调整入射光的发射量。
广泛使用的LCD包括在各个面板上的电极和用于切换(转换)施加到电极上的电压的薄膜晶体管(“TFT”)。可在两个基板中的一个基板上设置TFT。在LCD中，多个像素电极可在一个基板上排列为矩阵，并且可在另一个基板的表面上形成共用电极。通过将单独的电压(individual voltage)施加到各个像素电极上，可在LCD上显示图像。为了施加单独的电压，将多个三端子TFT连接至各个像素电极，并且在基板上设置用于传输控制TFT的信号的多个栅极线和用于传输要施加到像素电极上的电压的多个数据线。
当LCD的显示面积增大时，连接至TFT的栅极线和数据线变得更长，从而增大了栅极线和数据线的电阻。为了使得可由电阻引起的信号延迟降低到最小，栅极线和数据线可用具有低电阻率的材料形成。
可以使用具有电阻率约1.59μΩcm的银(Ag)布线来减少栅极线和数据线的信号延迟问题。但是，当将Ag用于布线时，接下来的处理(例如，形成绝缘层)必须在低温下进行，因为Ag具有高的热敏感性。在低温下形成的绝缘层可能具有较差的机械性能。当对这样的绝缘层进行干法蚀刻以形成接触孔时，蚀刻速率难于控制，并且可能会发生例如形成导致倒锥形剖面的底切的情况。另外，经历蚀刻处理的栅极布线或数据布线可能会被氧化和脱色(变色，discolored)。
发明内容
本发明的典型实施例提供了一种具有可控蚀刻速率的用于形成接触孔的方法。
本发明的典型实施例提供了一种用于形成接触孔的方法，其中，可防止接触孔下面的金属布线被氧化。
根据本发明的实施例，一种用于形成接触孔的方法包括在基板上形成导电层；将该导电层图样化以形成布线；通过低温沉积处理在该布线和基板上形成绝缘层；以及利用缺氧气体(anoxic gas)对该绝缘层进行干法蚀刻以暴露该布线。
布线可包括银(Ag)。
缺氧气体可包括基于氟的气体和氮气。
基于氟的气体可包括SF6、CF4、CHF3或C2F6中的至少一种。
基于氟的气体与氮气的混合比率可在约2∶1到约4∶1的范围内。
干法蚀刻可包括等离子体蚀刻。
接触孔的侧剖面可大致为直角。
低温沉积处理可在约280℃或更低的温度下进行。
低温处理(过程)可包括等离子体化学汽相沉积。
绝缘层可包括有机层、低温非晶氧化硅层或低温非晶氮化硅层。
根据本发明的实施例，一种用于制造薄膜晶体管(TFT)面板的方法包括形成栅极布线，其包括在基板上沿第一方向延伸的栅极线；利用第一低温沉积处理形成覆盖栅极布线的第一绝缘层；形成数据布线，其包括沿第二方向延伸以与在第一绝缘层上的栅极线交叉的数据线；利用第二低温沉积处理形成覆盖数据布线的第二绝缘层；以及形成接触孔，其通过对第一绝缘层和第二绝缘层进行干法蚀刻或通过利用缺氧气体对第二绝缘层来暴露栅极布线或数据布线进行干法蚀刻。
通过以下结合附图的描述，可以更详细地理解本发明的典型实施例，附图中图1是根据本发明的实施例用于形成接触孔的方法的流程图；图2至图6是示出了根据本发明的实施例用于形成接触孔的方法的剖面图；
图7A是根据本发明的实施例制造的薄膜晶体管(TFT)面板的布置图；图7B是沿着图7A的B-B’线的剖面图；图8A、图9A、图10A和图11A是依次示出了根据本发明的实施例用于制造TFT面板的方法的布置图；以及图8B、图9B、图10B和图11B是沿着图8A、图9A、图10A和图11A的B-B’线的剖面图。
具体实施例方式
下面将参照附图对本发明的典型实施例进行更详细的描述。但是，可以以许多不同的形式来实施本发明，而不应该将本发明理解为限于本文所述的实施例。
参照附图描述了根据本发明的实施例用于形成接触孔的方法。图1是根据本发明的实施例用于形成接触孔的方法的流程图，而图2至图6是示出了根据本发明的实施例用于形成接触孔的方法的剖面图。
参照图1和图2，在基板1上形成导电层2(S1)。导电层2可包括例如Ag或Ag合金。在下文中将导电层2称作“Ag导电层”。基板1可以是包括例如玻璃、石英、或蓝宝石(刚玉)的绝缘层。在基板1上形成Ag导电层2之前，可设置包括例如铟的氧化物材料(如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO))的透明导电氧化物层(未示出)，以提高Ag导电层2与基板1的附着力(粘附力)。
Ag导电层2可通过例如溅射法在基板1上形成。在本发明的实施例中，Ag导电层2具有约1000到约3000的厚度，优选为约1500到约2000。为了增大Ag导电层2与上覆的绝缘层之间的附着力并防止Ag扩散到上覆层中，可在Ag导电层2上形成透明导电层(未示出)。
参照图1和图3，将Ag导电层2图样化以形成布线(S2)。在其上形成有Ag导电层2的基板1上形成感光层。然后将感光层曝光并显影，从而形成感光层图样3。接着利用感光层图样3作为蚀刻掩模将Ag导电层2图样化，以形成包括例如Ag的金属布线2’。金属布线2’在下文中称作“Ag布线”。在本发明的实施例中，Ag导电层2的图样化可通过湿法蚀刻进行。
参照图1和图4，形成绝缘层4(S3)。在其上形成有Ag布线2’的基板1的整个表面上形成绝缘层4。由于Ag布线2’对热敏感，所以当在高温下进行随后的处理时，可能会发生聚集(agglomeration，粘结)或短路。
在本发明的实施例中，在Ag布线2’上形成的绝缘层4可在约280℃或更低的温度下沉积。绝缘层4可由例如有机层、低温非晶氧化硅层或低温非晶氮化硅层形成。在本发明的实施例中，有机层可包括例如全氟环丁烷(PFCB)、苯并环丁烯(BCB)或压克力(丙烯酸类，acryl)。低温非晶二氧化硅层或低温非晶氮化硅层可包括例如等离子体增强的化学汽相沉积(PECVD)。有机层可通过例如旋转涂覆法或非旋转涂法形成。
参照图1和图5，对绝缘层4进行蚀刻以暴露布线(S4)。在绝缘层4上形成感光层，然后将感光层曝光并显影，以形成感光层图样5。接着，利用感光层图样5作为蚀刻掩模将绝缘层4图样化，从而形成接触孔6以暴露Ag布线2’。在本发明的实施例中，绝缘层4的图样化形成可利用包括例如等离子体蚀刻的干法蚀刻来进行。等离子体蚀刻可通过例如等离子体蚀刻(PE)模型装置(plasmaetch mode device，等离子体蚀刻模式装置)来进行。将电源信号施加到PE模型装置的上部。当通过PE模型装置进行等离子体蚀刻时，可将对基板1或Ag布线2’的损坏降低到最小，并且可降低对于感光层图样5的蚀刻选择性。当通过PE模型装置进行等离子体蚀刻时，压力可在约200mT到约500mT的范围内。
与通过高温沉积处理形成的绝缘层相比，通过低温沉积处理形成的绝缘层4较为不坚硬(solid)。因此，当通过利用氧气进行等离子体蚀刻而使绝缘层4图样化来形成接触孔时，蚀刻速率可为约30000/min。因此，难以控制蚀刻速率。此外，由于接触孔的侧剖面会是倒锥形的，所以在绝缘层下的金属布线可能会发生腐蚀。由此，金属布线被氧化和脱色。
在根据本发明实施例的用于形成接触孔的方法中，在等离子体蚀刻中可使用包括基于氟的气体和氮气(N2)气体的缺氧气体。基于氟的气体通过直接蚀刻与绝缘层4发生反应，并且其可包括选自SF6、CF4、CHF3或C2F6的组中的至少一种。氮气(N2)可用来代替高度反应性氧气，以控制不够坚硬的绝缘层4的蚀刻速率。例如，当在低温绝缘层上利用包括氮气气体的蚀刻气体进行等离子体蚀刻时，蚀刻速率可为约10000/min。在本发明的实施例中，基于氟的气体与氮气(N2)气体的混合物比率可以例如在约2∶1到约4∶1的范围内，并且其可随绝缘层4的硬度或厚度变化而变化。当根据本发明的实施例通过利用蚀刻气体的等离子体蚀刻将绝缘层4图样化以形成接触孔6时，接触孔6的侧剖面大致为直角。此外，通过接触孔6暴露的Ag布线2’不会被等离子体蚀刻气体氧化，并且Ag布线2’不会脱色。
参照图6，从绝缘层4除去感光层图样5。
根据本发明实施例的接触孔形成方法可用于例如TFT基板(用于液晶显示器或有机EL)、半导体元件或半导体器件中。
参照附图对利用根据本发明实施例用于形成接触孔的方法来制造薄膜晶体管(TFT)面板的方法进行描述。
参照附图7A和7B对利用根据本发明实施例用于形成接触孔的方法制造的TFT面板的结构进行描述。图7A是通过根据本发明实施例的方法制造的薄膜晶体管(TFT)的布置图，而图7B是沿着图7A的B-B’线的剖面图。
如图7A和图7B所示，多个传输栅极信号的栅极布线形成在绝缘基板10之上。栅极布线包括水平延伸的栅极线22；栅极焊盘24，其连接至栅极线22的端部以接收来自外部的栅极信号并将该栅极信号传输至栅极线22；突出的TFT的栅电极26，其连接至栅极线22；以及与栅极线22平行地形成的存储电极27和存储电极线28。存储电极线28水平地延伸越过像素区，并连接至存储电极27，该存储电极27比存储电极线28宽。存储电极27覆盖与像素电极82相连的漏电极(漏极)延伸部分67，以形成存储电容器，该电容器提高像素的电荷保持能力。根据本发明实施例的存储电极27和存储电极线28可以以各种方式对其形状和布置(排列)进行改变。
栅极布线22、24、26、27和28可由例如Ag导电层形成。为了提高与基板10的附着力，在栅极布线22、24、26、27以及28与基板10之间的透明导电氧化物层(未示出)可包括例如，诸如ITO和IZO的铟氧化物。透明导电氧化物层(未示出)可在栅极布线22、24、26、27以及28上形成，以提高相对于诸如栅极绝缘层30的上层的附着力，并防止Ag扩散到上部的层中。
栅极绝缘层30可包括例如在基板10和栅极布线22、24、26、27以及28上的氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)。在本发明的实施例中，氮化硅可以是低温非晶氮化硅，而氧化硅可以是低温非晶二氧化硅。
半导体层40可包括例如，在栅电极26上的栅极绝缘层30之上的岛形非晶氢化硅或多晶硅。在半导体层40上的欧姆接触层55和56可包括例如，硅化物或具有高度掺杂的n-型杂质的n+非晶氢化硅。
数据布线在欧姆接触层55和56以及栅极绝缘层30上形成。数据布线包括数据线62，其在纵向方向上形成，并与栅极线22交叉以限定像素；源电极(源极)65，其为数据线62的分支，并在欧姆接触层55上延伸；数据焊盘68，其连接至数据线62的端部，并接收来自外部的图像信号；漏电极66，其与源电极65分开，并在欧姆接触层56上形成，与在栅电极26或TFT的通道部分上的源电极65相对；以及具有足够大面积的漏电极延伸部分67，其从漏电极66延伸并覆盖存储电极27。
数据布线62、65、66、67以及68可由例如Ag导电层形成。为了提高与下层(例如栅极绝缘层30)之间的附着力，在数据布线62、65、66、67以及68与栅极绝缘层30之间的透明导电氧化物层(未示出)可包括例如诸如ITO或IZO的铟氧化物。另外，为了增大数据布线62、65、66、67以及68与上覆的绝缘层(例如钝化层70)之间的附着力，以及为了防止Ag扩散到上覆层中，透明导电层(未示出)可在数据布线62、65、66、67以及68之上形成。
源电极65具有至少覆盖半导体层40的部分。漏电极66位于栅电极26上与源电极65相对的位置，并且具有至少覆盖半导体层40的部分。欧姆接触层55和56存在于半导体层40和源电极65之间、以及半导体层40和漏电极66之间，以降低它们之间的接触电阻。
漏电极延伸部分67覆盖存储电极27，以在存储电极27和栅极绝缘层30之间形成存储电容。在本发明的实施例中，当不形成存储电极27时，也不形成漏电极延伸部分67。
在数据布线62、65、66、67和68以及半导体层40未被数据布线62、65、66、67和68覆盖的部分上形成钝化层70。在本发明的实施例中，当利用低温非晶氧化硅或低温非晶氮化硅形成钝化层70时，可使用等离子体化学汽相沉积。
当钝化层70包括有机材料时，钝化层70可包括在钝化层下面的绝缘层(未示出)，以防止钝化层70的有机材料接触在源电极65与漏电极66之间的半导体层40的暴露部分，该绝缘层包括例如低温非晶硅或非晶氧化硅。
在钝化层70中形成暴露漏电极延伸部分67和数据焊盘68的接触孔77和78。在钝化层70和栅极绝缘层30中形成暴露栅极焊盘24的接触孔74。接触孔74、77和78的侧剖面可以大致是直角。
在钝化层70上形成通过接触孔77电连接至漏电极66并位于像素中的像素电极82。被施加数据电压的像素电极82通过使用共用电极产生电场来确定液晶层的LC分子的排列，该液晶层在像素电极82与上部显示面板的共用电极之间。
在钝化层70上形成通过接触孔74连接至栅极焊盘24的辅助栅极焊盘84和通过接触孔78连接至数据焊盘68的辅助数据焊盘88。像素电极82和辅助栅极焊盘84与辅助数据焊盘88可包括透明导电氧化物，例如ITO或IZO。
接下来，参照图7A和7B以及图8A至11B来描述根据本发明实施例用于制造TFT面板的方法。
如图8A和图8B所示，利用例如溅射法在绝缘基板10上形成具有约1000到约3000厚度的Ag导电层。然后，通过将Ag导电层图样化而形成包括水平延伸的栅极线22、连接至栅极线22的端部的栅极焊盘24、连接至栅极线22的突出的栅电极26、以及平行于栅极线22形成的存储电极27和存储电极线28的栅极布线。在形成Ag导电层之前，可形成包括例如诸如ITO或IZO的铟氧化物的透明导电氧化物层(未示出)，以提高栅极布线22、24、26、27和28与基板10之间的附着力，并且可沿着Ag导电层将基板10图样化。在形成Ag导电层之后，还可形成透明导电氧化物层(未示出)，以提高与上层(例如栅极绝缘层30)的附着力，并防止Ag扩散到上层中。透明导电氧化物层可沿着Ag导电层图样化。在本发明的实施例中，Ag导电层和透明导电氧化物层的图样化可通过例如湿法蚀刻来进行。
参照图9A和9B，将栅极绝缘层30沉积在其上形成有栅极布线22、24、26、27和28的基板10的整个表面上。在本发明的实施例中，为了防止由Ag导电层形成的栅极布线22、24、26、27和28的聚集(粘结)，栅极绝缘层30可在约280℃或更低的温度下形成。栅极绝缘层30可以是例如低温非晶氧化硅层或低温非晶氮化硅层。在本发明的实施例中，可形成具有约1500到约5000厚度的栅极绝缘层30。
接着，利用例如等离子体化学汽相沉积在栅极绝缘层30上连续沉积分别具有约500到约2000厚度和300～600厚度的本征非晶硅层和掺杂的非晶硅层。在本征非晶硅层和掺杂的非晶形硅层上进行光刻，以在栅极绝缘层30上形成岛状的半导体层40和欧姆接触层55和56。
参照图10A和10B，在栅极绝缘层30、半导体层40的暴露部分、以及欧姆接触层55和56上形成Ag导电层。进行光刻，以形成数据布线，其包括与栅极线22交叉的数据线62、连接至数据线62并在欧姆接触层55上延伸的源电极65、连接至数据线62的端部的数据焊盘68、与源电极65隔开并在欧姆接触层56上形成为与栅电极26或TFT的通道部分上的源电极65相对的漏电极66、以及具有从漏电极66延伸的足够大面积并覆盖存储电极27的漏电极延伸部分67。在形成Ag导电层之前，可设置包括例如诸如ITO或IZO的铟氧化物的透明导电氧化物层(未示出)，以提高栅极布线22、24、26、27和28中的每一个与基板10之间的附着力。该透明导电氧化物层可沿着Ag导电层图样化。在形成Ag导电层之后，还可形成透明导电氧化物层(未示出)，以提高与上层(例如栅极绝缘层30)的附着力，并防止Ag扩散到上层中。透明导电氧化物层可沿着Ag导电层图样化。在本发明的实施例中，Ag导电层和透明导电氧化物层的图样化可通过例如湿法蚀刻来进行。
接着，通过蚀刻掺杂的非晶硅层未被数据布线62、65、66、67和68覆盖的部分，分别在栅电极26的两侧形成数据布线62、65、66、67和68。使半导体层40在欧姆接触层55和56之间的部分暴露。在本发明的实施例中，可进行氧气等离子体处理，以使半导体层40的暴露部分的表面稳定。
参照图11A和图11B，钝化层70可由单个层或多个层形成，这些层包括例如，如PFCB、BCB、压克力(丙烯酸类)的有机材料；或如氮化硅或氧化硅的无机材料。氮化硅可以是例如低温非晶氮化硅，而氧化硅可以是例如低温非晶氧化硅。在本发明的实施例中，当利用低温非晶氧化硅或低温非晶氮化硅形成钝化层70时，可使用等离子体化学汽相沉积。
可利用有机材料通过例如旋转涂覆或非旋转涂覆法来形成钝化层70。
接着，在钝化层70上形成感光层，并将其曝光并显影，从而形成感光层图样90。利用感光层图样90作为蚀刻掩模将栅极绝缘层30和钝化层70图样化，从而形成接触孔74，以暴露栅极焊盘24。然后，将钝化层70图样化，从而形成暴露漏电极延伸部分67和数据焊盘68的接触孔77和78。栅极绝缘层30和钝化层70的图样化通过例如包括等离子体蚀刻的干法蚀刻来进行。
可利用例如缺氧气体通过等离子体蚀刻(PE)模型装置进行等离子体蚀刻，该缺氧气体包括基于氟的气体和氮气。在本发明的实施例中，压力可在约200mT到约500mT的范围内。基于氟的气体可以是选自由SF6、CF4、CHF3或C2F6构成的组中的至少一种，并且基于氟的气体与氮气(N2)气体的混合比率可以是例如在约2∶1到约4∶1的范围内，并随着绝缘层的硬度或厚度的变化而变化。在本发明的实施例中，蚀刻速度可为约10000/min。
由于可利用具有比氧气气体具有更低反应性的氮气气体通过等离子体蚀刻将栅极绝缘层和钝化层形成图样来形成本发明实施例中的接触孔，因此栅极绝缘层和钝化层可在低温下进行沉积。因而，即使当绝缘层不足够坚硬时也可控制蚀刻速度。另外，可防止接触孔的侧剖面成为倒锥形，并且接触孔的侧剖面(lateral profile)可大致为直角。此外，由于通过接触孔暴露的金属布线，例如，栅极焊盘、数据焊盘、以及漏电极延伸部分并不受蚀刻气体的影响，因此可防止栅极焊盘、数据焊盘、以及漏电极延伸部分被氧化和脱色。
接下来，在钝化层70上由例如ITO或IZO形成透明导电氧化物层，然后对钝化层进行光刻，以形成通过接触孔77连接至漏电极66的像素电极82、以及分别通过接触孔74和78连接至栅极焊盘24和数据焊盘68的辅助栅极焊盘84和辅助数据焊盘88。
根据本发明实施例的接触孔形成方法可应用于具有下栅极型TFT(在其中，栅电极形成于半导体层之下)的TFT面板和具有上栅极型TFT(在其中，栅电极形成于半导体层之上)的TFT面板。尽管在制造TFT面板的方法中，利用不同的掩模通过光刻法形成了半导体层和数据布线，但是根据本发明的实施例用于形成接触孔的方法也可应用于制造在其中利用一种感光层图样通过光刻法形成半导体层和数据布线的TFT面板的方法。
根据本发明的实施例，可通过控制低温沉积绝缘层的蚀刻速率为接触孔提供改善的侧剖面。另外，可防止绝缘层下面的金属布线的腐蚀。
尽管参照附图描述了本发明的典型实施例，但是应该理解，本发明并不限于这些具体的实施例，在不脱离所要求保护的本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可作各种变化和修改。
权利要求
1.一种用于形成接触孔的方法，包括在基板上形成导电层；将所述导电层图样化，以形成布线；通过低温沉积处理在所述布线和所述基板上形成绝缘层；以及利用缺氧气体对所述绝缘层进行干法蚀刻，以暴露所述布线。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述布线包括银(Ag)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述缺氧气体包括基于氟的气体和氮气。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基于氟的气体包括SF6、CF4、CHF3或C2F6中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基于氟的气体与所述氮气的混合比率在约2∶1到约4∶1的范围内。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述干法蚀刻包括等离子体蚀刻。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接触孔的侧剖面大致为直角。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低温沉积处理在约280℃或更低的温度下进行。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低温沉积处理包括等离子体化学汽相沉积。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述绝缘层包括有机层、低温非晶氧化硅层或低温非晶氮化硅层。
11.一种用于制造薄膜晶体管(TFT)面板的方法，所述方法包括在基板上形成栅极布线，其包括以第一方向延伸的栅极线；利用第一低温沉积处理形成覆盖所述栅极布线的第一绝缘层；在所述第一绝缘层上形成数据布线，其包括以第二方向延伸以与所述栅极线交叉的数据线；利用第二低温沉积处理形成覆盖所述数据布线的第二绝缘层；以及形成接触孔，其通过利用缺氧气体对所述第一绝缘层和所述第二绝缘层进行干法蚀刻或通过对所述第二绝缘层进行干法蚀刻来暴露所述栅极布线或所述数据布线。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述缺氧气体包括基于氟的气体和氮气。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述基于氟的气体包括SF6、CF4、CHF3或C2F6中的至少一种。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述基于氟的气体与所述氮气的混合比率在约2∶1到约4∶1的范围内。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述干法蚀刻包括等离子体蚀刻。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述接触孔的侧剖面大致为直角。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述低温沉积处理在约280℃或更低的温度下进行。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述低温沉积处理包括等离子体化学汽相沉积。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述栅极布线或所述数据布线中的至少一种包括银(Ag)。
20.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一和第二绝缘层包括有机层、低温非晶氧化硅层或低温非晶氮化硅层。
21.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一绝缘层是栅极绝缘层，而所述第二绝缘层是钝化层。
22.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一方向大致垂直于所述第二方向。
全文摘要
本发明涉及一种用于形成接触孔的方法，包括在基板上形成导电层；将导电层图样化以形成布线；通过低温处理在布线和基板上形成绝缘层，以及利用缺氧气体对绝缘层进行干法蚀刻以暴露布线。
文档编号H01L21/311GK1897248SQ200610099328
公开日2007年1月17日 申请日期2006年7月17日 优先权日2005年7月15日
发明者秦洪基, 金湘甲, 吴旼锡, 丁有光 申请人:三星电子株式会社