專利名稱：接觸窗的制造方法及其結構的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種半導體元件的制造方法及其結構，且特別是有關于一種接觸窗的制造方法及其結構。
背景技術：
在液晶顯示器的制程中，為了要使絕緣層上方與下方的導電層能彼此電性連接，一般都會利用微影制程與蝕刻制程在絕緣層中形成接觸窗開口，以使絕緣層上方與下方的導電層能導通。例如，畫素結構中的畫素電極與薄膜電晶體的汲極電性連接的方法，就是于形成畫素電極之前，先利用微影蝕刻制程于介電層中形成一接觸窗開口，暴露出底下的汲極之后，再于鍍上畫素電極，由此接觸窗開口便能使汲極與畫素電極電性連接。
通常于薄膜電晶體制程中，第一金屬層(包括定義有閘極以及掃描配線等等構件)以及第二金屬層(包括定義有源極/汲極以及資料配線等等構件)經常是使用鋁或是鋁合金來作為其材質，這是因為鋁具有較佳的導電性質。另外，畫素電極通常會使用氧化銦錫來作為其材質。而如先前所述，在每一畫素結構中，畫素電極除了由接觸窗而與源極電性連接之外，畫素電極通常也會由另一接觸窗而與畫素儲存電容器的上電極電性連接。然而，當使用鋁來作為第一金屬層或第二金屬層的材質，若氧化銦錫薄膜與鋁直接接觸時，在顯影液的作用下，會發生自身氧化還原反應(Galvanic Reaction)，而使形成在第一金屬層或第二金屬層表面的氧化銦錫薄膜產生剝離。
在公知方法中，為了解決上述的問題，會在接觸窗開口所暴露的第一金屬層或第二金屬層的表面形成鉬或鈦材質的緩沖層，因此氧化銦錫電極是由與鉬或鈦的接觸，而使電流成功的由氧化銦錫電極傳導至第一金屬層或第二金屬層。然而，由于鉬或鈦金屬靶材相當昂貴，而且濺鍍制程無法有效率的使用靶材，因此公知解決的方法成本較高而且容易造成浪費。
發明內容
本發明的目的在于提供一種接觸窗的制造方法及其結構，以解決公知因接觸窗底下的金屬層與氧化銦錫薄膜直接接觸會產生自身氧化還原反應，而導致氧化銦錫薄膜產生剝離的問題。
本發明的再一目的在于提供一種接觸窗的制造方法及其結構，以改善公知解決氧化銦錫薄膜剝離的方法會有成本太高的缺點。
為實現上述目的，本發明提出的一種接觸窗的制造方法，包括提供一基板，該基板上已形成有一第一導電層，該第一導電層上已形成有一介電層，且該介電層中已形成有一接觸窗開口，暴露出該第一導電層；在暴露的該第一導電層的表面上形成一導電納米粒子層；以及在該接觸窗開口內形成一第二導電層，覆蓋該導電納米粒子層。
所述的接觸窗的制造方法，其中該導電納米粒子層包括一金屬納米粒子層。
所述的接觸窗的制造方法，其中該導電納米粒子層包括一硅納米粒子層。
所述的接觸窗的制造方法，其中該導電納米粒子層中的納米粒子的尺寸小于100納米。
所述的接觸窗的制造方法，其中在形成該導電納米粒子層之后，還包括進行一回火制程。
所述的接觸窗的制造方法，其中該回火制程的溫度介于50-300℃。
所述的接觸窗的制造方法，其中形成該導電納米粒子層的方法包括一靜電吸附法，該靜電吸附法的步驟包括將已形成有該接觸窗開口的該基板浸于一溶液中，該溶液中包括分散的復數個導電納米粒子；以及通入一直流電，以使該些導電納米粒子吸附在該第一導電層的表面，而形成該導電納米粒子層。
所述的接觸窗的制造方法，其中在該溶液中還包含有一界面活性劑。
所述的接觸窗的制造方法，其中形成該導電納米粒子層的方法包括一電沉積法，該電沉積法的步驟包括在該介電層上形成一圖案化的光阻層，暴露出該接觸窗開口；將上述所形成的結構浸于一電鍍液中，該電鍍液中包括分散的復數個導電納米粒子；以及以該基板為陽極，并且以一金屬電極為陰極，進行一電鍍步驟，以在該第一導電層的表面形成該導電納米粒子層。
所述的接觸窗的制造方法，其中在該溶液中還包含有一界面活性劑。
所述的接觸窗的制造方法，其中形成該導電納米粒子層的方法包括一自我排列吸附法，該自我排列吸附法的步驟包括將已形成有該接觸窗開口的該基板浸于一含有復數個自我排列分子的溶液中，以使該些自我排列分子吸附在該第一導電層的表面；以及將該基板浸于一溶液中，其中該溶液中包括分散的復數個導電納米粒子，該些導電納米粒子會吸附于該些自我排列分子上，而形成該導電納米粒子層。
所述的接觸窗的制造方法，其中在該溶液中還包含有一界面活性劑。
本發明提出的一種半導體元件的結構，包括一導電層，配置在一基板上；一介電層，配置在該導電層上；一接觸窗，配置在該介電層中，該接觸窗與該導電層電性連接；以及一導電納米粒子層，配置在該導電層以及該接觸窗之間。
所述的半導體元件的結構，其中該導電納米粒子層包括一金屬納米粒子層。
所述的半導體元件的結構，其中該導電納米粒子層包括一硅納米粒子層。
所述的半導體元件的結構，其中該導電納米粒子層中的納米粒子的尺寸小于100納米。
所述的半導體元件的結構，其中該導電納米粒子層為一致密化的納米粒子薄膜。
所述的半導體元件的結構，其中該導電層的材質包括鋁。
為讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下面特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下圖1A至圖1D是依照本發明一較佳實施例的接觸窗的制造流程剖面示意圖；圖2A至圖2D是依照本發明另一較佳實施例的接觸窗的制造流程剖面示意圖；以及圖3A至圖3D是依照本發明另一較佳實施例的接觸窗的制造流程剖面示意圖。
具體實施例方式
本發明于接觸窗的底部形成一導電納米粒子層，可以解決公知因接觸窗底下的金屬層與氧化銦錫薄膜直接接觸會產生自身氧化還原反應，而導致氧化銦錫薄膜產生剝離的問題。以下舉數個實施例加以詳細說明。
圖1A至圖1D是依照本發明一較佳實施例的接觸窗的制造流程剖面示意圖。請參照圖1A，首先提供一基板100，其中基板100上已形成有一導電層102，且導電層102上已形成有一介電層104，而介電層104中已形成有一接觸窗開口106，暴露出導電層102。
倘若本發明是應用在薄膜電晶體液晶顯示器制程中，基板100例如是一玻璃基板，導電層102例如是第一金屬層(包括定義有閘極、掃描配線、共用線及配線端子等構件)，或是第二金屬層(包括定義有源極/汲極、資料配線、畫素儲存電容器的上電極等構件)。而介電層104例如是閘介電層、保護層或是閘介電層與保護層兩層結構。接觸窗開口106例如是用來使畫素電極與汲極電性連接的接觸窗開口，或是用來使畫素電極與畫素儲存電容器的上電極電性連接的接觸窗開口。
接著，利用靜電吸附法于接觸窗開口106的底部形成導電納米粒子層，其詳細說明如下。請參照圖1B，將上述所形成的結構浸于一溶液中，其中此溶液中包括一溶劑以及分散在溶劑中的數個導電納米粒子108。在此，所使用的溶劑例如是水、極性有機溶劑或是非極性有機溶劑，導電納米粒子108例如是金屬納米粒子或是硅納米粒子，其中金屬納米粒子的材質例如是金、銀、銅、鈦或鉬等，而導電納米粒子108尺寸例如是小于100納米。另外，為了使導電納米粒子108能均勻的分散在溶劑中，溶液中還包括添加有一界面活性劑，所使用的界面活性劑例如是長碳鏈有機高分子型(C＞5)的界面活性劑或是一端為親水另一端為親油型(例如是C16H35COOH)的界面活性劑。
請參照圖1C，由于導電納米粒子108表面會帶電，因此在導電層102上施予一直流正電或一直流負電(例如是-20伏特至20伏特)，導電納米粒子108便會以物理吸附的方式吸附在暴露的導電層102表面，而形成一導電納米粒子層110。
請參照圖1D，在形成導電納米粒子層110之后，接著進行一回火制程，以使導電納米粒子層110致密化，而形成納米粒子薄膜110a，其中回火制程的溫度介于50至300℃。隨后，再于接觸窗開口106內形成另一導電層112，以形成一接觸窗114，其中導電層112由與納米粒子薄膜110a的接觸，而與導電層102電性連接。倘若本發明是應用在薄膜電晶體液晶顯示器制程中，導電層112例如是氧化銦錫透明電極。
在另一較佳實施例中，形成納米粒子薄膜的方式是利用電沉積法的方式而形成，其詳細說明如下。
請參照圖2A，同上所述，在基板100上已形成有導電層102，且導電層102上已形成有介電層104，而介電層104中已形成有一接觸窗開口106，暴露出導電層102。接著，在介電層104上形成一圖案化的光阻層200，暴露出接觸窗開口106。
請參照圖2B，將上述所形成的結構浸于一電鍍液中，其中此電鍍液中包括一溶劑以及分散在溶劑中的數個導電納米粒子202。在此，所使用的溶劑例如是水、極性有機溶劑或是非極性有機溶劑，導電納米粒子202的材質例如是金、銀、銅、鈦或鉬等，且其尺寸例如是小于100納米。另外，為了使導電納米粒子202能均勻的分散在溶劑中，溶液中還包括添加有一界面活性劑，所使用的界面活性劑例如是長碳鏈有機高分子型(C＞5)的界面活性劑或是一端為親水另一端為親油型(例如是C16H35COOH)的界面活性劑。
之后，請參照圖2C，以基板100為陽極，并且以一金屬電極201(例如是白金電極)為陰極，進行一電鍍步驟，利用物理吸附的方式，以使導電納米粒子202吸附在導電層204的表面，而形成一導電納米粒子層204。
請參照圖2D，在形成導電納米粒子層204之后，接著進行一回火制程，以使導電納米粒子層204致密化，而形成納米粒子薄膜204a，其中回火制程的溫度介于50至300℃。隨后，再于接觸窗開口106內形成另一導電層112，以形成一接觸窗114，其中導電層112由與納米粒子薄膜204a的接觸，而與導電層102電性連接。
在另一較佳實施例中，形成納米粒子薄膜的方式是利用自我排列(selfassembly)吸附法的方式而形成，其詳細說明如下。
請參照圖3A，如同以上所述，在基板100上已形成有導電層102，且導電層102上已形成有介電層104，而介電層104中已形成有一接觸窗開口106，暴露出導電層102。接著，將此結構浸于一含有自我排列分子300的溶液中，其中自我排列分子300例如是具有雙硫醇官能基的分子。
請參照圖3B，自我排列分子300會吸附在導電層102的表面。在此，若自我排列分子300是使用具有雙硫醇官能基的分子，則具有雙硫醇官能基的分子300會在導電層102的表面脫氫而與導電層102之間產生化學鍵，并且自我排列(self assembly)而緊密的吸附在導電層102的表面，以使導電層的表面形成一硫醇基表面302。
請參照圖3C，將上述所形成的結構基板浸于一溶液中，其中此溶液中包括一溶劑以及分散于溶劑中的數個導電納米粒子304。在此，所使用的溶劑例如是水、極性有機溶劑或是非極性有機溶劑，導電納米粒子304例如是金屬納米粒子或是硅納米粒子，其中金屬納米粒子的材質例如是金、銀、銅、鈦或鉬等，而導電納米粒子304的尺寸例如是小于100納米。另外，為了使導電納米粒子304能均勻的分散在溶劑中，溶液中還包括添加有一界面活性劑，所使用的界面活性劑例如是長碳鏈有機高分子型(C＞5)的界面活性劑或是一端為親水另一端為親油型(例如是C16H35COOH)的界面活性劑。此時，溶液中的導電納米粒子304會吸附于硫醇基表面302上，以形成一導電納米粒子層304a。
之后，請參照圖3D，在形成導電納米粒子層304a之后，接著進行一回火制程，以使導電納米粒子層304a致密化，而形成納米粒子薄膜304b，其中回火制程的溫度介于于50至300℃。隨后，再于接觸窗開口106內形成另一導電層112，以形成一接觸窗114，其中導電層112由與納米粒子薄膜304b的接觸，而與導電層102電性連接。
本發明以靜電吸附法、電沉積法以及自我排列吸附法的方式于接觸窗開口106的底部形成納米粒子薄膜110a、204a、304b，來避免公知因接觸窗開口106底下的導電層102與氧化銦錫薄膜1 12直接接觸會產生自身氧化還原反應，而導致氧化銦錫薄膜112產生剝離的問題。
另外，本發明又提出一種半導體元件的結構，此結構由一導電層102、一介電層104、一接觸窗108以及一導電納米粒子層110或204或304a所構成。
其中，導電層102配置在一基板100上，介電層104配置在導電層102上，而接觸窗108配置在介電層104中，且接觸窗108與導電層102電性連接，而導電納米粒子層110或204或304a配置在導電層102以及接觸窗108之間。在此，導電納米粒子層110或204或304a例如是一金屬納米粒子層或是一硅納米粒子層，導電納米粒子層110或204或304a較佳的是經致密化的納米粒子薄膜110a或204a或304b，其例如是金屬納米薄膜或是硅化金屬薄膜。
綜合以上所述，本發明具有下列優點1、本發明在接觸窗開口的底部形成導電納米粒子層，可以防止后續形成在接觸窗開口內的導電層產生剝離的問題。
2、本發明利用靜電吸附法、電沉積法或是自我排列吸附法以形成導電納米粒子層，來取代公知以濺鍍鉬或鈦的方式以形成緩沖層的方法，具有成本較低的優點。
3、本發明所形成的導電納米粒子層具有低溫回火的特性，因此本發明的方法還具有降低元件熱預算的優點。
雖然本發明已以較佳實施例描述如上，然其并非用以限定本發明，任何熟習此技術人士，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍應以申請專利范圍所界定的為準。
權利要求
1.一種接觸窗的制造方法，包括提供一基板，該基板上已形成有一第一導電層，該第一導電層上已形成有一介電層，且該介電層中已形成有一接觸窗開口，暴露出該第一導電層；在暴露的該第一導電層的表面上形成一導電納米粒子層；以及在該接觸窗開口內形成一第二導電層，覆蓋該導電納米粒子層。
2.如權利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征在于，其中該導電納米粒子層包括一金屬納米粒子層。
3.如權利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征在于，其中該導電納米粒子層包括一硅納米粒子層。
4.如權利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征在于，其中該導電納米粒子層中的納米粒子的尺寸小于100納米。
5.如權利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征在于，其中在形成該導電納米粒子層之后，還包括進行一回火制程。
6.如權利要求5所述的接觸窗的制造方法，其特征在于，其中該回火制程的溫度介于50-300℃。
7.如權利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征在于，其中形成該導電納米粒子層的方法包括一靜電吸附法，該靜電吸附法的步驟包括將已形成有該接觸窗開口的該基板浸于一溶液中，該溶液中包括分散的復數個導電納米粒子；以及通入一直流電，以使該些導電納米粒子吸附在該第一導電層的表面，而形成該導電納米粒子層。
8.如權利要求7所述的接觸窗的制造方法，其特征在于，其中在該溶液中還包含有一界面活性劑。
9.如權利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征在于，其中形成該導電納米粒子層的方法包括一電沉積法，該電沉積法的步驟包括在該介電層上形成一圖案化的光阻層，暴露出該接觸窗開口；將上述所形成的結構浸于一電鍍液中，該電鍍液中包括分散的復數個導電納米粒子；以及以該基板為陽極，并且以一金屬電極為陰極，進行一電鍍步驟，以在該第一導電層的表面形成該導電納米粒子層。
10.如權利要求9所述的接觸窗的制造方法，其特征在于，其中在該溶液中還包含有一界面活性劑。
11.如權利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征在于，其中形成該導電納米粒子層的方法包括一自我排列吸附法，該自我排列吸附法的步驟包括將已形成有該接觸窗開口的該基板浸于一含有復數個自我排列分子的溶液中，以使該些自我排列分子吸附在該第一導電層的表面；以及將該基板浸于一溶液中，其中該溶液中包括分散的復數個導電納米粒子，該些導電納米粒子會吸附于該些自我排列分子上，而形成該導電納米粒子層。
12.如權利要求11所述的接觸窗的制造方法，其特征在于，其中在該溶液中還包含有一界面活性劑。
13.一種半導體元件的結構，包括一導電層，配置在一基板上；一介電層，配置在該導電層上；一接觸窗，配置在該介電層中，該接觸窗與該導電層電性連接；以及一導電納米粒子層，配置在該導電層以及該接觸窗之間。
14.如權利要求13所述的半導體元件的結構，其特征在于，其中該導電納米粒子層包括一金屬納米粒子層。
15.如權利要求13所述的半導體元件的結構，其特征在于，其中該導電納米粒子層包括一硅納米粒子層。
16.如權利要求13所述的半導體元件的結構，其特征在于，其中該導電納米粒子層中的納米粒子的尺寸小于100納米。
17.如權利要求13所述的半導體元件的結構，其特征在于，其中該導電納米粒子層為一致密化的納米粒子薄膜。
18.如權利要求13所述的半導體元件的結構，其特征在于，其中該導電層的材質包括鋁。
全文摘要
一種接觸窗的制造方法及其結構，此方法首先提供一基板，其中基板上已形成有一第一導電層，第一導電層上已形成有一介電層，且介電層中已形成有一接觸窗開口，暴露出第一導電層。接著，在暴露的第一導電層的表面上形成一導電納米粒子層。之后，再于接觸窗開口內形成一第二導電層，覆蓋導電納米粒子層，以形成一接觸窗結構。在接觸窗底部形成導電納米粒子層可以防止第二導電層產生剝離，而且本發明的方法較公知方法成本低。
文檔編號H01L21/30GK1531059SQ0312040
公開日2004年9月22日 申請日期2003年3月13日 優先權日2003年3月13日
發明者陳東佑, 來漢中 申請人:友達光電股份有限公司