專利名稱：有機電激發(fā)光的非晶矽薄膜電晶體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體元件制造方法，特別是一種有機電激發(fā)光的非晶矽薄膜電晶體的制造方法。
背景技術(shù)：
有機發(fā)光二極體(Organic Light Emitting Diode，OLED)系屬于電流驅(qū)動的產(chǎn)品。使用者借由改變流經(jīng)有機發(fā)光二極體的電流大小，以調(diào)整輻射光的特性與效率。
如圖1所示，典型有機發(fā)光二極體1由下而上依序包括陽極電極層2、發(fā)光層4及陰極電極層6。
發(fā)光層4系夾合于陽極電極層2與陰極電極層6之間，形成三明治(sandwich)結(jié)構(gòu)。
運作時，在正向電壓驅(qū)動下，陽極電極層2向發(fā)光層4注入電洞(hole)，陰極電極層6向發(fā)光層4注入電子(electron)。注入的電洞和電子在發(fā)光層4中相遇結(jié)合，使電子由激發(fā)態(tài)(excited state)降回基態(tài)(base state)，并將多余能量以光波的形式輻射(radiation)釋出。
一般而言，為了決定有機發(fā)光二極體1是否發(fā)光，系將薄膜電晶體(未圖示)連接至陽極電極層2，且驅(qū)動電流系透過薄膜電晶體輸入有機發(fā)光二極體1之中。薄膜電晶體系作為開關(guān)元件，以控制有機發(fā)光二極體1是否發(fā)光。
如圖2所示，典型非晶矽薄膜電晶體8的制作流程系首先于玻璃基板10的上表面制作閘極12。隨后，如圖3所示，于玻璃基板10的上方制作覆蓋閘極12的氮化矽層14。并于氮化矽層14上方依序制作非晶矽層16及n+非晶矽層18，以定義出薄膜電晶體8的主動區(qū)域。接著如圖4所示，于氮化矽層14與n+非晶矽層18的上方制作金屬層20及于金屬層20的上表面制作光阻層22，此光阻層22具有位于閘極12的正上方以暴露金屬層20的窗口30。
隨后，如圖5所示，透過光阻層22蝕刻去除位于此窗口30內(nèi)的金屬層20及n+非晶矽層18，借以形成源極24與汲極26，且非晶矽層16系分別連接至源極24與汲極26。
一般而言，如圖1所示，汲極26更連接至陽極電極層2。當(dāng)薄膜電晶體8呈開啟狀態(tài)，驅(qū)動電流經(jīng)由源極24、非晶矽層16與汲極26并輸入陽極電極層2，以使有機發(fā)光二極體1發(fā)光。
值得注意的是，在上述制程中，位于窗口30內(nèi)的金屬層20與n+非晶矽層18必須完全蝕刻去除。同時，位于窗口20底面的非晶矽層16必須盡量均勻平整，以確保薄膜電晶體8呈開啟狀態(tài)時，電流在源極24與汲極26間可以均勻流動。
一般來說，薄膜電晶體的金屬層20系采用多層金屬的堆疊結(jié)構(gòu)，例如鈦/鋁/鈦或是鉬/鋁/鉬的三明治結(jié)構(gòu)。其中，鈦金屬與鉬金屬系作為擴散阻障層(diffusion barrier layer)，以防止鋁金屬與鄰近的矽產(chǎn)生反應(yīng)。如圖5所示，若是以鈦/鋁/鈦的三明治結(jié)構(gòu)為金屬層材料20，在蝕刻去除金屬層20的步驟中，系以一次干式蝕刻(Dry Etching)的方式去除。若是以鉬/鋁/鉬的三明治結(jié)構(gòu)為金屬層材料20，則采用一次濕式蝕刻(Wet Etching)的方式去除。
干式蝕刻系利用電漿(Plasma)來侵蝕薄膜，其主要優(yōu)點在于可以進行非等向性蝕刻(Anisotrpic Etching)(也就是在垂直方向的蝕刻率遠(yuǎn)大于在水平方向的蝕刻率)，以獲得相當(dāng)準(zhǔn)確的圖案轉(zhuǎn)移(Pattern Transfer)。然而，干式蝕刻對材料選擇性(系指蝕刻制程對被蝕刻材料與其他材質(zhì)的蝕刻率比值)的能力不佳。并且，干式蝕刻的蝕刻速度會受到電漿密度、電漿電位、被蝕刻薄膜的表面形狀與被蝕刻薄膜的材質(zhì)等因素的影響，從而導(dǎo)致被蝕刻薄膜表面不同位置的蝕刻速率產(chǎn)生差異，而影響蝕刻的均勻性。
濕式蝕刻系以化學(xué)反應(yīng)來進行薄膜的蝕刻。其優(yōu)點在于蝕刻制程單純，且產(chǎn)量速度快。然而，濕式蝕刻系屬于等向性(isotropic)的蝕刻反應(yīng)，因此，被蝕刻薄膜在光阻層下方受到保護的部份，容易因橫方向的蝕刻，造成底切(Undercut)現(xiàn)象，影響圖案轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)確性。并且，影響后續(xù)制作膜層的階梯覆蓋(step coverage)效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制程簡單、速度快、適用性強、蝕刻均勻、改善電性表現(xiàn)的有機電激發(fā)光的非晶矽薄膜電晶體的制造方法。
本發(fā)明包括如下步驟于玻璃基板上制作閘極；于玻璃基板上制作第一隔離層，且同時覆蓋閘極；于第一隔離層上依序制作非晶矽層及重?fù)诫s非晶矽層以定義出薄膜電晶體的主動區(qū)域；于第一隔離層制作金屬層，且覆蓋重?fù)诫s非晶矽層；于金屬層上表面制作第二阻障層；于第二阻障層上制作光阻層，光阻層具有位于閘極的正上方的窗口；干蝕刻去除窗口內(nèi)的第二阻障層；濕蝕刻依序去除位于窗口內(nèi)的金屬層；干蝕刻去除窗口內(nèi)裸露的重?fù)诫s非晶矽層，以形成薄膜電晶體的源極與汲極。
其中金屬層由下而上包括第一阻障層及金屬傳導(dǎo)層。
濕蝕刻去除第一阻障層的蝕刻液包括含(NH4)2Ce(NO3)6、硝酸與水的混合溶液。
濕蝕刻去除金屬傳導(dǎo)層的蝕刻液包括磷酸、醋酸、硝酸與水的混合溶液。
第二阻障層為含鈦金屬層。
干蝕刻去除第二阻障層步驟中通入至少包含BCl3與Cl2的混合氣體加速蝕刻。
濕蝕刻去除位于窗口內(nèi)的金屬層以重?fù)诫s非晶矽層為蝕刻終止層。
干蝕刻去除重?fù)诫s非晶矽層步驟中通入至少包含BCl3與Cl2的混合氣體加速蝕刻。
第一隔離層為氮化矽層。
由于本發(fā)明包括于玻璃基板上制作閘極；于玻璃基板上制作第一隔離層，且同時覆蓋閘極；于第一隔離層上依序制作非晶矽層及重?fù)诫s非晶矽層以定義出薄膜電晶體的主動區(qū)域；于第一隔離層制作金屬層，且覆蓋重?fù)诫s非晶矽層；于金屬層上表面制作第二阻障層；于第二阻障層上制作光阻層，光阻層具有位于閘極的正上方的窗口；干蝕刻去除窗口內(nèi)的第二阻障層；濕蝕刻依序去除位于窗口內(nèi)的金屬層；干蝕刻去除窗口內(nèi)裸露的重?fù)诫s非晶矽層，以形成薄膜電晶體的源極與汲極。在本發(fā)明的制程中，系利用濕蝕刻去除金屬層。由于，濕蝕刻具有較佳的蝕刻選擇性。因此，與習(xí)知技術(shù)一次干式蝕刻去除金屬層20相較，本發(fā)明可確保蝕刻金屬層后，重?fù)诫s非晶矽層裸露的上表面均勻平整。借此，后續(xù)以干蝕刻去除重?fù)诫s非晶矽層的步驟，可避免因蝕刻表面不平整，導(dǎo)致蝕刻電漿分布不均以致于蝕刻均勻性不佳的問題。本發(fā)明先以干蝕刻去除第二阻障層，隨后再利用濕蝕刻去除金屬層。由于第二阻障層不受到濕蝕刻作用。因此，與習(xí)知技術(shù)一次濕式蝕刻去除金屬層的方式相較，可以確保光阻圖案準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移至金屬層，并且可以改善蝕刻后，金屬層的側(cè)面輪廓；如此可在源極與汲極之間形成均勻的非晶矽通道。尤其對于以電流驅(qū)動的有機發(fā)光顯示器，可以改善驅(qū)動電流供應(yīng)的穩(wěn)定性，借以促進有機發(fā)光顯示亮度的均勻性。不僅制程簡單、速度快、適用性強，而且蝕刻均勻、改善電性表現(xiàn)，從而達到本發(fā)明的目的。
圖1、為習(xí)知的有機發(fā)光二極體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2、為習(xí)知的非晶矽薄膜晶體制作流程示意圖一。
圖3、為習(xí)知的非晶矽薄膜晶體制作流程示意圖二。
圖4、為習(xí)知的非晶矽薄膜晶體制作流程示意圖三。
圖5、為習(xí)知的非晶矽薄膜晶體制作流程示意圖四。
圖6、為本發(fā)明制作流程示意圖一。
圖7、為本發(fā)明制作流程示意圖二。
圖8、為本發(fā)明制作流程示意圖三。
圖9、為本發(fā)明制作流程示意圖四。
圖10、為本發(fā)明制作流程示意圖五。
具體實施例方式
本發(fā)明包括如下步驟如圖6所示，首先，于玻璃基板10的上表面制作閘極12。
如圖7所示，于玻璃基板上制作為氮化矽層14的第一隔離層，且同時覆蓋閘極12；并于氮化矽層14上依序制作非晶矽層16及為n+非晶矽層18的重?fù)诫s非晶矽層，以定義出薄膜電晶體8的主動區(qū)域。
如圖8所示，于氮化矽層14與n+非晶矽層18上依序制作由下而上包括第一阻障層201、金屬傳導(dǎo)層202的金屬層及第二阻障層203，并于第二阻障層20的上表面制作光阻層22，光阻層22具有位于閘極12的正上方的窗口30。
如圖9所示，透過此光阻層22，首先，干蝕刻去除窗口30內(nèi)的第二阻障層203；隨后，以n+非晶矽層18為蝕刻終止層，濕蝕刻依序去除位于窗口30內(nèi)的金屬傳導(dǎo)層202及第一阻障層201。
如圖10的示，干蝕刻去除窗口30內(nèi)裸露的n+非晶矽層18，以形成薄膜電晶體8的源極24與汲極26。同時，為了確保窗口30內(nèi)的n+非晶矽層18被完全去除，可借由控制干蝕刻的電漿能量及蝕刻進行時間，對n+非晶矽層18施以一定程度的過度蝕刻(over etch)。
在較佳實施例的情況下，第一阻障層201為含鉻金屬層。金屬傳導(dǎo)層202系選用含鋁金屬層。第二阻障層203為含鈦金屬層。
其中，含鋁金屬層可借由含有磷酸(H3PO4)、醋酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)與水(H2O)的蝕刻液，以濕蝕刻去除。含鉻金屬層可借由含有(NH4)2Ce(NO3)6、硝酸(HNO3)與水(H2O)混合溶液的蝕刻液，以濕蝕刻去除。含鈦金屬層可借由通入反應(yīng)氣體BCl3/Cl2，加速干蝕刻的蝕刻速率，并且，此含鈦金屬層不會與蝕刻液產(chǎn)生反應(yīng)而受到濕蝕刻。此外，n+非晶矽層18亦可以借由通入反應(yīng)氣體BCl3/Cl2，加速干蝕刻的蝕刻速率。
相較于傳統(tǒng)制程以一次干式蝕刻或是一次濕式蝕刻的方式去除金屬層20，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、在本發(fā)明的制程中，系利用濕蝕刻去除金屬傳導(dǎo)層202及第一阻障層201。由于，濕蝕刻具有較佳的蝕刻選擇性。因此，與習(xí)知技術(shù)一次干式蝕刻去除金屬層20相較，本發(fā)明可確保蝕刻金屬層201，202與203之后，n+非晶矽層18裸露的上表面均勻平整。借此，后續(xù)以干蝕刻去除n+非晶矽層18的步驟，可避免因蝕刻表面不平整，導(dǎo)致蝕刻電漿分布不均以致于蝕刻均勻性不佳的問題。
2、本發(fā)明的制程中，先以干蝕刻去除第二阻障層203，隨后再利用濕蝕刻去除金屬傳導(dǎo)層202與第一阻障層201。由于第二阻障層203不受到濕蝕刻作用。因此，與習(xí)知技術(shù)一次濕式蝕刻去除金屬層20的方式相較，可以確保光阻圖案準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移至金屬層20，并且可以改善蝕刻后，金屬層的側(cè)面輪廓。
因此，借由本發(fā)明的制作流程，可以在源極24與汲極26之間形成均勻的非晶矽通道。尤其對于以電流驅(qū)動的有機發(fā)光顯示器，可以改善驅(qū)動電流供應(yīng)的穩(wěn)定性，借以促進有機發(fā)光顯示亮度的均勻性。
權(quán)利要求
1.一種有機電激發(fā)光的非晶矽薄膜電晶體的制造方法，它包括如下步驟于玻璃基板上制作閘極；于玻璃基板上制作第一隔離層，且同時覆蓋閘極；于第一隔離層上依序制作非晶矽層及重?fù)诫s非晶矽層以定義出薄膜電晶體的主動區(qū)域。于第一隔離層制作金屬層，且覆蓋重?fù)诫s非晶矽層；于金屬層上表面制作第二阻障層；于第二阻障層上制作光阻層，光阻層具有位于閘極的正上方的窗口；蝕刻去除窗口內(nèi)的第二阻障層、金屬層及重?fù)诫s非晶矽層；其特征在于所述的蝕刻去除窗口內(nèi)的第二阻障層、金屬層及重?fù)诫s非晶矽層為干蝕刻去除窗口內(nèi)的第二阻障層；濕蝕刻依序去除位于窗口內(nèi)的金屬層；干蝕刻去除窗口內(nèi)裸露的重?fù)诫s非晶矽層，以形成薄膜電晶體的源極與汲極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機電激發(fā)光的非晶矽薄膜電晶體的制造方法，其特征在于所述的金屬層由下而上包括第一阻障層及金屬傳導(dǎo)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機電激發(fā)光的非晶矽薄膜電晶體的制造方法，其特征在于所述的濕蝕刻去除第一阻障層的蝕刻液包括含(NH4)2Ce(NO3)6、硝酸與水的混合溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機電激發(fā)光的非晶矽薄膜電晶體的制造方法，其特征在于所述的濕蝕刻去除金屬傳導(dǎo)層的蝕刻液包括磷酸、醋酸、硝酸與水的混合溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機電激發(fā)光的非晶矽薄膜電晶體的制造方法，其特征在于所述的第二阻障層為含鈦金屬層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的有機電激發(fā)光的非晶矽薄膜電晶體的制造方法，其特征在于所述的干蝕刻去除第二阻障層步驟中通入至少包含BCl3與Cl2的混合氣體加速蝕刻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機電激發(fā)光的非晶矽薄膜電晶體的制造方法，其特征在于所述的濕蝕刻去除位于窗口內(nèi)的金屬層以重?fù)诫s非晶矽層為蝕刻終止層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機電激發(fā)光的非晶矽薄膜電晶體的制造方法，其特征在于所述的干蝕刻去除重?fù)诫s非晶矽層步驟中通入至少包含BCl3與Cl2的混合氣體加速蝕刻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機電激發(fā)光的非晶矽薄膜電晶體的制造方法，其特征在于所述的第一隔離層為氮化矽層。
全文摘要
一種有機電激發(fā)光的非晶矽薄膜電晶體的制造方法。為提供一種制程簡單、速度快、適用性強、蝕刻均勻、改善電性表現(xiàn)的半導(dǎo)體元件制造方法，提出本發(fā)明，它包括于玻璃基板上制作閘極；于玻璃基板上制作第一隔離層，且同時覆蓋閘極；于第一隔離層上依序制作非晶矽層及重?fù)诫s非晶矽層以定義出薄膜電晶體的主動區(qū)域；于第一隔離層制作金屬層，且覆蓋重?fù)诫s非晶矽層；于金屬層上表面制作第二阻障層；于第二阻障層上制作光阻層，光阻層具有位于閘極的正上方的窗口；干蝕刻去除窗口內(nèi)的第二阻障層；濕蝕刻依序去除位于窗口內(nèi)的金屬層；干蝕刻去除窗口內(nèi)裸露的重?fù)诫s非晶矽層，以形成薄膜電晶體的源極與汲極。
文檔編號H01L21/336GK1591802SQ0315591
公開日2005年3月9日 申請日期2003年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月26日
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