一种薄膜晶体管的制造方法及薄膜晶体管与流程

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种薄膜晶体管的制造方法及薄膜晶体管。

背景技术：

在现有的薄膜晶体管的制造过程中，为了保证外围线路的阻抗并节约空间，往往会对外围线路进行转层桥接设计，对开孔及走线进行极限压缩，即将第一金属层(m1)和第二金属层(m2)交错设计，在显示区附近再将第一金属层(m1)与第二金属层(m2)通过氧化铟锡(ito)桥接起来。

图1示出了根据现有技术的薄膜晶体管的连接结构的剖视图。如图1所示，在现有的薄膜晶体管中，包括从下到上依次堆叠的基板1、第一金属层(m1)2，用于形成栅极、第一绝缘层3、第二金属层(m2)4，用于形成源/漏极、第二绝缘层5，在第一绝缘层3和第二绝缘层5上，分别设置有通孔，氧化铟锡层6通过通孔将第一金属层2和第二金属层4连接起来。

图2示出了根据现有技术的薄膜晶体管的连接结构的俯视图。如图2所示，在现有的薄膜晶体管中，绝缘层上开有通孔(图中虚线示出了绝缘层上的通孔)，氧化铟锡层6通过通孔将m1与m2连接在一起。在外围线路中，m1与m2交错。

上述的这种转层桥接设计，需要在第一金属层(m1)和第二金属层(m2)上方的绝缘层上开两个孔，而且m1上的开孔需要贯穿两层绝缘层，进而使用氧化铟锡(ito)将m1和m2连接在一起。在绝缘层上开孔时，会形成taper(锥形)角。在贯穿两层绝缘层的开孔上，会形成两个taper角，易出现taper角不好导致氧化铟锡(ito)爬坡异常，氧化铟锡不能正常连接m1与m2的情况，易产生线不良。氧化铟锡(ito)镀膜出现异常时，同样会导致线不良。现有的技术方案中，易造成产能损耗，且良率不佳。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种薄膜晶体管的制造方法及薄膜晶体管，从而提供一种成本低、良品率高、能够实现更高开孔率等的薄膜晶体管的制造工艺及产品。

根据本发明的一方面，提供一种薄膜晶体管的制造方法，包括以下步骤：在基板上形成第一金属层，用于形成栅极；在所述第一金属层上形成绝缘层，用作栅极绝缘层；在所述绝缘层上形成有源层，用于形成源区和漏区；在所述有源层上形成一定厚度的光阻层；对所述光阻层进行分区域曝光、显影，去除所述光阻层上的部分光阻；对所述绝缘层、有源层进行蚀刻处理，在所述绝缘层上蚀刻有通孔；在所述绝缘层上形成第二金属层，用于形成源极和漏极；其中，所述第一金属层和所述第二金属层通过所述通孔相连接。

优选地，所述有源层由硅组成。

优选地，采用半色调工艺对所述光阻层进行分区域曝光。

优选地，所述分区域曝光的区域包括不透光区域、半透光区域和全透光区域；所述有源层欲形成所述源区和漏区处正上方的区域为不透光区域，进行不曝光处理；所述薄膜晶体管像素处正上方的区域为半透光区域，进行半曝光处理；所述绝缘层欲形成所述通孔处正上方的区域为全透光区域，进行全曝光处理。

优选地，所述蚀刻处理包括第一蚀刻处理；所述第一蚀刻处理对所述有源层和所述绝缘层进行蚀刻，去除所述全透光区域下的所有所述有源层和所述全透光区域下一定厚度的所述绝缘层。

优选地，所述第一蚀刻处理结束后，对所述半透光区域的所述光阻层进行灰化处理，清除所述半透光区域的全部光阻。

优选地，所述灰化处理结束后，进行第二蚀刻处理，所述第二蚀刻处理对所述有源层和所述绝缘层进行蚀刻，去除所述半透光区域下的所有所述有源层和所述全透光区域下的剩余所述绝缘层。

优选地，所述第二蚀刻处理结束后，进行剥膜处理，清除剩余的所述光阻层。

优选地，所述第一蚀刻处理后，所述全透光区域下所述绝缘层的剩余蚀刻量，与所述第二蚀刻处理半透光区的有源层在相同时间内的蚀刻量相同。

根据本发明的另一方面，提供一种薄膜晶体管，使用如权利要求1-9中任一项制造方法制得，包括：第一金属层，位于基板之上，用作栅极层；绝缘层，位于所述栅极层之上，用作栅极绝缘；所述绝缘层上开有通孔；第二金属层，位于所述绝缘层上，用作源极和漏极；其中，所述第一金属层和所述第二金属层通过所述通孔直接相连接。

根据本发明实施例的薄膜晶体管的制造方法，使用了半色调工艺，进行分区域曝光，能够实现第一金属层(m1)和第二金属层(m2)在连接处仅由一层绝缘层隔开，并且m1与m2通过绝缘层上的开孔直接相连接，有效的避免了线不良情况的发生。

根据本发明实施例的薄膜晶体管的制造方法，在基板上依次形成第一金属层、绝缘层、有源层，并合理的设置光阻层，对光阻层进行分区域曝光，能够在形成有源层的同时进行开孔，缩短了制程工艺周期，有效降低了生产过程中的产能loading(装载)，降低了制造成本，为生产高分辨率产品，窄边框产品提供了有效的制造工艺。

根据本发明实施例提供的薄膜晶体管，第一金属层(m1)与第二金属层(m2)直接连接，有效减少了taper角异常或ito异常等其余层异常导致的m1与m2未连接而出现的线不良。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据现有技术的薄膜晶体管的连接结构的剖视图；

图2示出了根据现有技术的薄膜晶体管的连接结构的俯视图；

图3示出了根据本发明实施例的薄膜晶体管的制造方法的流程图；

图4a-图4f示出了根据本发明实施例的薄膜晶体管的各个制造流程中薄膜晶体管的剖面图；

图5示出了根据本发明另一个实施例的薄膜晶体管的制造方法的流程图；

图6a-图6h示出了根据本发明另一个实施例的薄膜晶体管的各个制造流程中薄膜晶体管的剖面图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

图3示出了根据本发明实施例的薄膜晶体管的制造方法的流程图；图4a-图4f示出了根据本发明实施例的薄膜晶体管的各个制造流程中薄膜晶体管的剖面图。结合图3和图4a-4f，详细地说明本发明实施例的薄膜晶体管的制造方法包括的以下步骤：

在步骤s301中，在基板上形成第一金属层；

如图4a所示，形成基板1，并在基板1上形成第一金属层2。

在本发明的一个实施例中，基板1为透明基板，例如是玻璃基板或柔性基板。

在本发明的一个实施例中，在基板1上沉积形成第一金属层2，并使第一金属层2图案化，形成栅极。第一金属层2例如由金、银、铝、铜、镍或其任意合金组成。可通过光刻实现第一金属层2的图案化。

在步骤s302中，在基板和第一金属层上形成依次堆叠的第一绝缘层、硅层以及电子型半导体层；

如图4b所示，在基板1和第一金属层2上形成依次堆叠的第一绝缘层3、硅层7和电子型半导体层8。

具体地，在基板1和第一金属层2上形成第一绝缘层3，第一绝缘层3完全覆盖基板1和第一金属层2，并用作栅极绝缘层；在第一绝缘层3上设置有硅层7(硅层7作为有源层)，硅层7例如由无定形硅(a-si)组成，用于形成薄膜晶体管的源区和漏区；在硅层7上设置有电子型半导体层8，电子型半导体层8也称为n+层。

在步骤s303中，在电子型半导体层上设置光阻层；

如图4c所示，在电子型半导体层8上形成具有一定厚度的光阻层9，光阻层9完全覆盖电子型半导体层8。光阻层9可以通过涂覆光刻胶形成。

在步骤s304中，采用半色调工艺，进行分区域曝光；

如图4d所示，采用半色调(half-tone)工艺，进行分区域曝光，处理光阻层9。光阻层9分为三个部分，分别为硅岛区(面内硅岛处)、开孔区(面外连接孔处)和其他区域(面内像素处)。结合图4e和图4d对光阻层9的各部分进行说明，，图4e所示的保留的电子型半导体层8正上方的光阻层9的部分称为面内硅岛处；图4e所示的第一绝缘层3通孔处正上方的光阻层9的部分称为面外连接孔处；光阻层9的其余部分称为面内像素处。在采用半色调工艺的步骤中，使用黄光对光阻层9进行分区域曝光，面内硅岛处进行不透光曝光，以使光阻完全保留，面内像素处进行半透光曝光，以使光阻部分保留，面外连接孔处进行全透光曝光，以使光阻全部清除。在分区域曝光处理结束后，进行显影处理。显影后光阻层9的形状如图4d所示，面内硅岛处的光阻层9全部保留；面外连接孔处的光阻层9全部清除；其余部分(面内像素处)的光阻层9清除了一定厚度的光阻。

在步骤s305中，进行蚀刻处理；

如图4e所示，根据蚀刻处理蚀刻厚度的不同，蚀刻处理分为三个不同的部分，面内硅岛处蚀刻掉光阻层9剩余的光阻，保留硅层7、电子型半导体层8以及第一绝缘层3；面内像素处蚀刻掉光阻层9剩余的光阻、电子型半导体层8以及硅层7，保留第一绝缘层3；面外连接孔处蚀刻掉电子型半导体层8、硅层7以及第一绝缘层3，裸露出第一金属层2，并形成通孔10。

在本发明的一个实施例中，蚀刻处理包括有多个蚀刻过程，蚀刻处理的方法为干蚀刻。

在步骤s306中，设置第二金属层。

如图4f所示，在第一绝缘层3上设置第二金属层4。

具体的，在第一绝缘层3上设置第二金属层4，第二金属层4覆盖部分剩余的电子型半导体层8，用于形成源极和漏极。可通过光刻实现第二金属层4的图案化以形成源极和漏极，第二金属层4形成的源极和漏极分别与硅层7形成的源区和漏区相接触。第二金属层4例如由金、银、铝、铜、镍或其任意合金组成，第一金属层2与第二金属层4通过面外连接孔直接相连接。

图4f同时也示出了根据本发明实施例的制造方法得到的薄膜晶体管的结构。如图4f所示，根据本发明实施例的制造方法制得的薄膜晶体管包括：自下而上依次堆叠的基板1、第一金属层2(用于形成栅极)以及第一绝缘层3(用作栅极绝缘层)；在第一绝缘层3上设置有堆叠的硅层7和电子型半导体层8，用于形成源区和漏区，并设置有第二金属层4，用于形成源极和漏极；在基板1上的另一处，第一金属层2和第二金属层4通过第一绝缘层3上的开孔相连接。

图5示出了根据本发明另一个实施例的薄膜晶体管的制造方法的流程图；图6a-图6h示出了根据本发明另一个实施例的薄膜晶体管的各个制造流程中薄膜晶体管的剖面图。结合图5和图6a-6h，详细地说明本发明实施例的薄膜晶体管的制造方法包括的以下步骤：

在步骤s501中，在基板上设置第一金属层；

首先设置基板1，基板1例如是玻璃基板或柔性基板；在基板1上沉积形成第一金属层2，并使第一金属层2图案化，形成栅极。第一金属层2例如由金、银、铝、铜、镍或其任意合金组成。

在步骤s502中，形成第一绝缘层和硅层，在硅层上设置电子型半导体层；

如图6a所示，在第一金属层2上沉积形成完全覆盖第一金属层2的第一绝缘层3作为栅极绝缘层；在第一绝缘层3上沉积形成硅层7(硅层7作为有源层)，硅层7例如由无定形硅(a-si)组成。在硅层7上设置电子型半导体层(n+层)。在附图6a-6h中，未画出n+层。

在步骤s503中，设置光阻层；

如图6b所示，在硅层7上覆盖形成一定厚度的光阻层9，光阻层9例如由镨组成。光阻层9可通过涂覆(coating)形成。

在步骤s504中，采用半调膜工艺，进行分区域曝光；

采用半调膜(half-tone)工艺(也可称为半色调工艺)，使用黄光对光阻层9进行分区域曝光。光阻层9可分为三个区域，分别是硅岛区、开孔区以及其他区域。光阻层9的不同区域接受不同程度的曝光，对硅岛区进行不透光曝光，以保留光阻层9上硅岛区的全部光阻；对开孔区进行全透光曝光，以去除光阻层9上开孔区的全部光阻；对其他区域进行半透光曝光，以去除光阻层9上其他区域的部分光阻。

在步骤s505中，进行显影；

在分区域曝光处理结束后，对曝光区域进行显影处理。如图6c所示，示出了光阻层9经过分区域曝光处理以及显影处理后的情况，硅岛区的光阻层9全部保留；开孔区的光阻层9全部清除；其他区域的光阻层9清除了一定厚度的光阻。

在步骤s506中，进行第一次干蚀刻，对开孔区的硅及一部分第一绝缘层进行蚀刻处理；

在显影处理完成后，进行第一次干蚀刻处理，如图6d所示，蚀刻掉硅层7在开孔区上的全部的硅；并蚀刻掉第一绝缘层3上的一部分，形成通孔10。

在步骤s507中，对半透光曝光区域的光阻进行灰化处理，清除全部光阻；

在第一次干蚀刻处理结束后，对光阻层9上其他区域的剩余光阻进行ash(ashing，ash，灰化)处理，如图6e所示，去除光阻层9上其他区域剩余的全部光阻。

在步骤s508中，灰化处理结束后，进行第二次蚀刻，如图6f所示，对非硅岛区的硅进行蚀刻，同时对开孔区内的剩余第一绝缘层进行蚀刻；

在灰化处理结束后，进行第二次干蚀刻处理，如图6f所示，对硅层7上非硅岛区的剩余硅进行蚀刻，去除非硅岛区的所有硅；并对开孔区内第一绝缘层3上开孔区的剩余部分进行蚀刻，去除掉开孔区内所有的第一绝缘层3，使第一金属层2裸露出来。

在本发明的一个实施例中，第一次干蚀刻开孔区域内的第一绝缘层剩余蚀刻量为第二次非硅岛区的硅(a-si)蚀刻相同时间内的蚀刻量。

在步骤s509中，蚀刻结束后，进行剥膜处理；

在第二次蚀刻处理结束后，进行str(stripping，str，剥膜)处理，如图6g所示，处理掉硅岛区上的剩余光阻。

在步骤s510中，设置第二金属层。

如图6h所示，在第一绝缘层3上设置第二金属层4。第二金属层4通过通孔10与第一金属层2相连接。在第二金属层4的面内硅岛处形成源极和漏极。

在步骤s511中，进行后续的薄膜晶体管制程。

通过以上步骤s501-s510，使第一金属层2与第二金属层4直接相连接，之后进行后续的薄膜晶体管制程。后续晶体管的制程为常规方法，在此不再赘述。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。