薄膜晶體管基板及其制造方法
【專利摘要】一種薄膜晶體管基板及其制造方法，包括復數個薄膜晶體管，包括：一基板以及復數個薄膜晶體管，各該薄膜晶體管包括：一柵極，設置于該基板上；一柵極保護層，設置于該基板上，并覆蓋該柵極；一金屬氧化物主動層，設置于該柵極保護層上；一金屬氧化物保護層，設置于該金屬氧化物主動層上；一蝕刻終止層，設置于該金屬氧化物保護層上，其中一第一貫孔及一第二貫孔貫穿該蝕刻終止層及該金屬氧化物保護層；一源極及一漏極，分別設置于該第一貫孔及該第二貫孔內，并電性連接該金屬氧化物主動層。
【專利說明】薄膜晶體管基板及其制造方法【技術領域】
[0001]本發明是有關于一種薄膜晶體管基板及其制造方法，特別是有關于一種能避免金屬氧化物主動層在成膜完后不會受到環境中的水氣以及制程中的藥液所污染的薄膜晶體管基板及其制造方法。
【背景技術】
[0002]隨著顯示科技的日益進步，人們藉著顯示器的輔助可使生活更加便利，為求顯示器輕、薄的特性，促使平面顯示器(FlAt pAnEl displAy, FPD)成為目前的主流。在諸多平面顯示器中，液晶顯示器(liquid CrystAl displAy, IXD)具有高空間利用效率、低消耗功率、無輻射以及低電磁干擾等優越特性，因此，液晶顯示器深受消費者歡迎。特別是，在顯示器中被大量使用到的薄膜晶體管基板，其結構設計或是材料的選擇更是會直接影響到產品的性能。
[0003]一般來說，薄膜晶體管基板中的薄膜晶體管至少具有柵極、源極、漏極以及信道層等構件，其中可透過控制柵極的電壓來改變信道層的導電性，以使源極與漏極之間形成導通(開)或絕緣(關)的狀態。信道層材質大多為非晶娃(AmorpHous siliCon, A-Si),但近幾年來因氧化銦鎵鋅(Indium gAllium zinC oxidE, IGZ0)與非晶娃相比能夠縮小晶體管尺寸，提高液晶面板畫素的開口率，較易實現分辨率高出一倍，電子遷移率快十倍，因此有逐漸取代該非晶硅的趨勢。
[0004]然而，氧化銦鎵鋅(IGZO)在成膜、微影、蝕刻等制程完成后，會進入剝膜制程，將附著在氧化銦鎵鋅上的光阻剝除，此時氧化銦鎵鋅(IGZO)的表面由于沒有光阻保護，容易受到環境中的水氣、剝膜制程中的藥液所污染，對于氧化銦鎵鋅(IGZO)的電性影響很大。
[0005]因此，便有需要提供一種能避免環境中的水氣以及制程中的藥液污染氧化銦鎵鋅的薄膜晶體管基板及其制造方法。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種不會受到環境中的水氣以及制程中的藥液所污染的薄膜晶體管基板及其制造方法。
[0007]為達成上述目的，本發明提供一種薄膜晶體管基板的制造方法，包括下列步驟:提供一基板；形成一柵極于該基板上；形成一柵極保護層于該基板上，并覆蓋該柵極；形成一金屬氧化物層于該柵極保護層上；形成一絕緣材料層于該金屬氧化物層上；移除部份的該金屬氧化物層及部份的該絕緣材料層，而分別形成一金屬氧化物主動層及一金屬氧化物保護層；形成一第一貫孔及一第二貫孔，該第一貫孔及該第二貫孔裸露出該金屬氧化物主動層的上表面，并貫穿該金屬氧化物保護層；以及分別設置一源極及一漏極于該第一貫孔及該第二貫孔內，用以電性連接該金屬氧化物主動層。
[0008]為達成上述目的，本發明再提供一種薄膜晶體管基板的制造方法，包括下列步驟:提供一基板；形成一柵極于該基板上；形成一柵極保護層于該基板上，并覆蓋該柵極；形成一金屬氧化物層于該柵極保護層上；形成一光阻圖案于該金屬氧化物層上，并位在該柵極的正上方；以該光阻圖案為罩幕，移除部份的該金屬氧化物層，而形成一金屬氧化物主動層；移除該第一光阻圖案；形成一蝕刻終止層于該柵極保護層上，并覆蓋該金屬氧化物主動層；形成一第一貫孔及一第二貫孔，該第一貫孔及該第二貫孔裸露出該金屬氧化物主動層的上表面，并貫穿該蝕刻終止層；以及分別設置一源極及一漏極于該第一貫孔及該第二貫孔內，用以電性連接該金屬氧化物主動層。
[0009]為達成上述目的，本發明又提供一種薄膜晶體管基板，包括:一基板；以及復數個薄膜晶體管，各該薄膜晶體管包括:一柵極，設置于該基板上；一柵極保護層，設置于該基板上，并覆蓋該柵極；一金屬氧化物主動層，設置于該柵極保護層上；一金屬氧化物保護層，設置于該金屬氧化物主動層上；一蝕刻終止層，設置于該金屬氧化物保護層上，其中一第一貫孔及一第二貫孔貫穿該蝕刻終止層及該金屬氧化物保護層；一源極及一漏極，分別設置于該第一貫孔及該第二貫孔內，并電性連接該金屬氧化物主動層。
[0010]本發明中所述的薄膜晶體管基板及其制造方法。金屬氧化物層成膜完后，隨即形成一層絕緣材料層作為保護層，之后在微影制程完后先以干蝕刻制程將光阻圖案覆蓋區域以外的絕緣材料層移除，以及利用濕蝕刻制程將光阻圖案覆蓋區域以外的金屬氧化物層移除。該絕緣材料層可確保金屬氧化物在成膜完后不會受到環境中的水氣以及制程中的藥液所污染。也可利用干式剝膜的方式，移除該金屬氧化物主動層上的光阻圖案，以避免剝膜制程中的藥液影響金屬氧化物主動層。
[0011]為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1A-圖1H為本發明的第一實施例的薄膜晶體管基板的制造流程的剖面圖；
圖2為第一實施例的薄膜晶體管基板的制造方法的流程圖；
圖3A-圖3E為本發明的第二實施例的薄膜晶體管基板的制造流程的剖面圖；
圖4為第二實施例的薄膜晶體管基板的制造方法的流程圖；
圖5A-圖5F為本發明的第三實施例的薄膜晶體管基板的制造流程的剖面圖；
圖6為第三實施例的薄膜晶體管基板的制造方法的流程圖。
[0013]【主要組件符號說明】
100薄膜晶體管基板
100A薄膜晶體管
110,310基板
120,320柵極
130、230、330柵極保護層
140、340金屬氧化物層 141、241、341金屬氧化物主動層 150 絕緣材料層 151、251 金屬氧化物保護層 160,360 第一光阻圖案 170、170A、170b,370蝕刻終止層
171、271、371第一貫孔
172、272、372第二貫孔
181、281、381源極
182、282、382漏極
290第二光阻圖案
SlOO-Sl 14步驟
S200-S216步驟
S300-S316步驟。
【具體實施方式】
[0014]圖1A-圖1H為本發明的第一實施例的薄膜晶體管基板的制造流程的剖面圖。圖2為第一實施例的薄膜晶體管基板的制造方法的流程圖。
[0015]步驟SlOO:提供基板。請參閱圖1A，在本步驟中，該基板110可為玻璃基板、石英基板或是其他基板。該基板110是用以制造薄膜晶體管的基材。
[0016]步驟S102:形成柵極于基板上。請參閱圖1A，在本步驟中，在該基板110上形成一柵極120。該柵極120的材料例如是鋁、鉻、鉭或其他金屬材料，其形成方法包括薄膜沈積制程、微影制程以及蝕刻制程。其中，薄膜沈積制程可以是濺鍍(sputtEring)、電鍍(ElECtroplAting)JiHlS (spin CoAting)、印制(printing)、無電電鍍(ElECtrolEssplAting)或其他合適的方法。
[0017]步驟S104:形成柵極保護層于基板上，并覆蓋柵極。請參閱圖1A，在本步驟中，在基板110上形成柵極保護層130，并覆蓋該柵極120。該柵極保護層130的材質例如是二氧化硅、氮化硅或是氮氧化硅等介電材料，其形成方法例如是化學氣相沈積法。
[0018]步驟S106:形成金屬氧化物層于柵極保護層上。請參閱圖1A，在本步驟中，先形成一金屬氧化物層140于該柵極保護層130上。該金屬氧化物層140的材料包括I1-VI族化合物，例如是氧化銦鋅(IZO)或氧化銦鎵鋅(IGZO)。在本實施方式中，該金屬氧化物層是以氧化銦鎵鋅(IGZO)為例說明如后。該金屬氧化物層140的形成方法可為非真空制程，也就是在非真空室(non-vACuum CHAmbEr)內所進行的制程。在另一實施例中，金屬氧化物層140的形成方法也可以是真空制程,也就是在真空室(vACuum CHAmbEr)內進行的制程,例如是物理氣相沈積制程或化學氣相沈積制程。
[0019]步驟S108:形成絕緣材料層于金屬氧化物層上。請參閱圖lb，在本步驟中，形成該金屬氧化物層140后，形成一絕緣材料層150于該金屬氧化物層140上。該絕緣材料層150的材質例如是二氧化硅、或是氧化鋁等絕緣材料。舉第一例，當形成金屬氧化物層后，藉由例如是電漿化學氣相沈積法(PECVD)，將二氧化硅的絕緣材料層150的形成于該金屬氧化物層140上,該二氧化娃的絕緣材料層150的厚度大于500埃(Angstrom)。舉第二例，當形成金屬氧化物層后，可在真空的環境下以機械手臂移至另一個裝有鋁靶的鍍膜室將氧化鋁的絕緣材料層150的形成于該金屬氧化物層140上，該氧化鋁的絕緣材料層150的厚度亦大于500埃(Angstrom)。舉第三例,可在同一個鍍膜室以多重陰極(Mult1-CAtHodE)的方式直接由金屬氧化物靶(可為IGZO靶)切換成鋁靶，然后將氧化鋁的絕緣材料層150的形成于該金屬氧化物層140上。
[0020]步驟SllO:移除部份的金屬氧化物層及部份的絕緣材料層，而分別形成金屬氧化物主動層及金屬氧化物保護層。請參閱圖1C，在本步驟中，先在該絕緣材料層150上形成厚度均勻的感光材料層。形成感光材料層的方法例如是旋轉涂布法，并且搭配后烘烤步驟。之后對感光材料層進行曝光制程與顯影制程，以形成該第一光阻圖案160。該第一光阻圖案160于該絕緣材料層150上，并位在該柵極120的正上方。請參閱圖ld，以該第一光阻圖案160罩幕，利用干蝕刻制程移除部份的該絕緣材料層150，而形成該金屬氧化物保護層151。請參閱圖1E，同樣以該第一光阻圖案160罩幕，利用濕蝕刻制程移除部份的該金屬氧化物層140，而形成該金屬氧化物主動層141。請參閱圖1F，當形成該金屬氧化物主動層141及該金屬氧化物保護層151之后，利用濕式剝膜的方式移除該第一光阻圖案160。該金屬氧化物保護層151可防止后續第一光阻圖案160的濕式剝膜制程中的藥液污染該金屬氧化物主動層141。當該金屬氧化物保護層151的厚度大于500埃(AngstiOm)時，該金屬氧化物保護層151可有效地防止濕式剝膜制程中的藥液污染該金屬氧化物主動層141。
[0021]步驟S112:形成蝕刻終止層于柵極保護層上，并覆蓋金屬氧化物保護層。請參閱圖lg，在本步驟中，該金屬氧化物保護層151與該蝕刻終止層170為相同材質，因此可利用如步驟SllO中所述的金屬氧化物保護層151的形成方法，將蝕刻終止層170及該金屬氧化物保護層151圖案化，并形成一第一貫孔171及一第二貫孔172。該第一貫孔171及該第二貫孔172裸露出該金屬氧化物主動層141的上表面，并貫穿該蝕刻終止層170及該金屬氧化物保護層151。
[0022]步驟S114:分別設置源極及漏極于第一貫孔及第二貫孔內，用以電性連接金屬氧化物主動層。請參閱圖1H，在本步驟中，源極181與漏極182的材料例如是鋁、鉻、鉭或其他金屬材料，其形成方法包括薄膜沈積制程、微影制程以及蝕刻制程等制程。其中，蝕刻制程例如是使用電漿的干式蝕刻制程或是使用蝕刻液的濕式蝕刻制程。該源極181與該漏極182除了形成在金屬氧化物主動層141上也同時形成在該蝕刻終止層170的上表面。
[0023]請再參參閱圖1H，該薄膜晶體管基板100包括一基板110以及復數個薄膜晶體管100A，各該薄膜晶體管可由上述中的步驟S100-步驟S114所完成。該柵極120設置于該基板110上。該柵極保護層130設置于該基板110上，并覆蓋該柵極120。該金屬氧化物主動層141設置于該柵極保護層130上。該金屬氧化物保護層151設置于該金屬氧化物主動層141上。該第一貫孔171及該第二貫孔172位于該金屬氧化物主動層141的上表面，并貫穿該蝕刻終止層170及該金屬氧化物保護層151。該源極181及該漏極182分別設置于該第一貫孔171及該第二貫孔172內，并電性連接該金屬氧化物主動層141。該金屬氧化物保護層151及該蝕刻終止層170為相同材質，且該柵極120正上方的該金屬氧化物保護層151及該蝕刻終止層170A所相加的厚度大于位在該柵極120兩側的該蝕刻終止層170b的厚度。
[0024]圖3A-圖3E為本發明的第二實施例的薄膜晶體管基板的制造流程的剖面圖。圖4為第二實施例的薄膜晶體管基板的制造方法的流程圖。
[0025]步驟S200:提供基板。與步驟SlOO相同，而不再贅述。
[0026]步驟S202:形成柵極于基板上。與步驟S102相同，而不再贅述。
[0027]步驟S204:形成柵極保護層于基板上，并覆蓋柵極。與步驟S104相同，而不再贅述。
[0028]步驟S206:形成金屬氧化物層于柵極保護層上。與步驟S106相同，而不再贅述。
[0029]步驟S208:形成絕緣材料層于金屬氧化物層上。與步驟S108相同，而不再贅述。
[0030]步驟S210:利用蝕刻制程移除部份的金屬氧化物層及部份的絕緣材料層，而分別形成金屬氧化物主動層及金屬氧化物保護層。其步驟與SI 10相同，而不再贅述，如圖3A所示，該金屬氧化物保護層251可防止后續第一光阻圖案的濕式剝膜制程中的藥液污染金屬氧化物主動層241。再者，在第二實施例中，將該金屬氧化物保護層251加厚，以取代第一實施例的蝕刻終止層。
[0031]步驟S212:形成第二光阻圖案于柵極保護層上及部份的金屬氧化物保護層上。請參閱圖3b，在本步驟中，先在該柵極保護層230上及該金屬氧化物保護層251上形成厚度均勻的感光材料層。形成感光材料層的方法例如是旋轉涂布法并且搭配后烘烤步驟。之后對感光材料層進行曝光制程與顯影制程，以形成該第二光阻圖案290。
[0032]步驟S214:以第二光阻圖案為罩幕，移除部份的金屬氧化物保護層，而在金屬氧化物主動層的上表面形成第一貫孔及第二貫孔。請參閱圖3C，在本步驟中，可利用干蝕刻制程移除部份的該金屬氧化物保護層251，并將金屬氧化物保護層251圖案化，以形成一第一貫孔271及一第二貫孔272。該第一貫孔271及該第二貫孔272裸露出該金屬氧化物主動層241的上表面，并貫穿該金屬氧化物保護層251。請參閱圖3d，當形成該第一貫孔271及一第二貫孔272后，利用濕式剝膜的方式移除該第二光阻圖案。
[0033]步驟S216:分別設置源極及漏極于第一貫孔及第二貫孔內，用以電性連接金屬氧化物主動層。請參閱圖3E，在本步驟中，源極281與漏極282的材料例如是鋁、鉻、鉭或其他金屬材料，其形成方法包括薄膜沈積制程、微影制程以及蝕刻制程等制程。其中，蝕刻制程例如是使用電漿的干式蝕刻制程或是使用蝕刻液的濕式蝕刻制程。
[0034]圖5A-圖5F為本發明的第三實施例的薄膜晶體管基板的制造流程的剖面圖。圖6為第三實施例的薄膜晶體管基板的制造方法的流程圖。
[0035]步驟S300:提供基板。與步驟SlOO相同，而不再贅述。
[0036]步驟S302:形成柵極于基板上。與步驟S102相同，而不再贅述。
[0037]步驟S304:形成柵極保護層于基板上，并覆蓋柵極。與步驟S104相同，而不再贅述。
[0038]步驟S306:形成金屬氧化物層于柵極保護層上。與步驟S106相同，而不再贅述。圖5A為經由步驟S300-步驟S306所形成部份的薄膜晶體管基板的剖面圖，其圖中顯示該柵極320設置于該基板310上。該柵極保護層330設置于該基板310上，并覆蓋該柵極320。該金屬氧化物層340設置于該柵極保護層330上。
[0039]步驟S308:形成光阻圖案于金屬氧化物層上，并位在柵極的正上方。請參閱圖5b，在本步驟中，該光阻圖案360的形成方式如步驟S212，而不再贅述。
[0040]步驟S310:以光阻圖案為罩幕，移除部份的金屬氧化物層，而形成金屬氧化物主動層。請參閱圖5C，在本步驟中，以光阻圖案360為罩幕，利用濕蝕刻制程移除部份的該金屬氧化物層340，而形成該金屬氧化物主動層341。
[0041]步驟S312:移除第一光阻圖案。請參閱圖5d，在本步驟中，利用干式剝膜(例如:氧氣電漿去除(02 AsHing))制程，移除該金屬氧化物主動層341上的該第一光阻圖案360(如圖5C所示)。
[0042]步驟S314:形成蝕刻終止層于柵極保護層上，并覆蓋金屬氧化物主動層。請參閱圖5E，在本步驟中，利用如步驟SllO中所述的金屬氧化物保護層的形成方法，將蝕刻終止層370圖案化，并形成一第一貫孔371及一第二貫孔372。該第一貫孔371及該第二貫孔372裸露出該金屬氧化物主動層341的上表面，并貫穿該蝕刻終止層370。
[0043]步驟S316:分別設置源極及漏極于第一貫孔及第二貫孔內，用以電性連接該金屬氧化物主動層。請參閱圖5F，在本步驟中，該源極381及該漏極382的形成方式如步驟S216相同，而不再贅述。
[0044]綜上可知，在本發明的第一實施例中，金屬氧化物層成膜完后，隨即形成一層絕緣材料層作為保護層，之后在微影制程完后先以干蝕刻制程將光阻圖案覆蓋區域以外的絕緣材料層移除，以及利用濕蝕刻制程將光阻圖案覆蓋區域以外的金屬氧化物層移除。該絕緣材料層可確保金屬氧化物在成膜完后不會受到環境中的水氣以及制程中的藥液所污染。在本發明的第二實施例中，將該金屬氧化物保護層加厚，以取代第一實施例的蝕刻終止層。在本發明的第三實施例中，也可利用干式剝膜的方式，移除該金屬氧化物主動層上的光阻圖案，以避免剝膜制程中的藥液影響金屬氧化物主動層。
[0045]綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所采用的技術手段的實施方式或實施例而已，并非用來限定本發明專利實施的范圍。即凡與本發明專利申請范圍文義相符，或依本發明專利范圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利范圍所涵蓋。
【權利要求】
1.一種薄膜晶體管基板的制造方法，包括下列步驟: 提供一基板； 形成一柵極于該基板上； 形成一柵極保護層于該基板上，并覆蓋該柵極； 形成一金屬氧化物層于該柵極保護層上； 形成一絕緣材料層于該金屬氧化物層上； 移除部份的該金屬氧化物層及部份的該絕緣材料層，而分別形成一金屬氧化物主動層及一金屬氧化物保護層； 形成一第一貫孔及一第二貫孔，該第一貫孔及該第二貫孔裸露出該金屬氧化物主動層的上表面，并貫穿該金屬氧化物保護層；以及 分別設置一源極及一漏極于該第一貫孔及該第二貫孔內，用以電性連接該金屬氧化物主動層。
2.如權利要求1所述的薄膜晶體管基板的制造方法，其特征在于，形成該金屬氧化物主動層及該金屬氧化物保護層的步驟還包括: 形成一第一光阻圖案于該絕緣材料層上，并位在該柵極的正上方；以及以該第一光阻圖案為罩幕，移除部份的該絕緣材料層及部份的該金屬氧化物層，而分別形成該金屬氧化物保護層及該金屬氧化物主動層。
3.如權利要求2所述的薄膜晶體管基板的制造方法，其特征在于，移除部份的該絕緣材料層的步驟為利用干蝕刻制程，以及移除部份的該金屬氧化物層的步驟為利用濕蝕刻制程。
4.如權利要求1所述的薄膜晶體管基板的制造方法，其特征在于，形成該金屬氧化物主動層及該金屬氧化物保護層的步驟還包括下列步驟:形成一蝕刻終止層于該柵極保護層上，并覆蓋該金屬氧化物保護層，其中該第一貫孔及該第二貫孔亦貫穿該蝕刻終止層及該金屬氧化物保護層。
5.如權利要求4所述的薄膜晶體管基板的制造方法，其特征在于，該金屬氧化物保護層及該蝕刻終止層為相同材質，且該柵極正上方的該金屬氧化物保護層及該蝕刻終止層所相加的厚度大于位在該柵極兩側的該蝕刻終止層的厚度。
6.如權利要求1所述的薄膜晶體管基板的制造方法，其特征在于，形成該第一貫孔及該第二貫孔的步驟還包括下列步驟: 形成一第二光阻圖案于該柵極保護層上及部份的該金屬氧化物保護層上； 以該第二光阻圖案為罩幕，移除部份的該金屬氧化物保護層，而在該金屬氧化物主動層上形成該第一貫孔及該第二貫孔；以及移除該第二光阻圖案。
7.一種薄膜晶體管基板的制造方法，其特征在于，包括下列步驟: 提供一基板； 形成一柵極于該基板上； 形成一柵極保護層于該基板上，并覆蓋該柵極； 形成一金屬氧化物層于該柵極保護層上； 形成一光阻圖案于該金屬氧化物層上，并位在該柵極的正上方；以該光阻圖案為罩幕，移除部份的該金屬氧化物層，而形成一金屬氧化物主動層； 移除該第一光阻圖案； 形成一蝕刻終止層于該柵極保護層上，并覆蓋該金屬氧化物主動層； 形成一第一貫孔及一第二貫孔，該第一貫孔及該第二貫孔裸露出該金屬氧化物主動層的上表面，并貫穿該蝕刻終止層；以及 分別設置一源極及一漏極于該第一貫孔及該第二貫孔內，用以電性連接該金屬氧化物主動層。
8.如權利要求7所述的薄膜晶體管基板的制造方法，其特征在于，移除該第一光阻圖案的步驟為利用干式剝膜制程。
9.一種薄膜晶體管基板，其特征在于，包括: 一基板；以及 復數個薄膜晶體管，各該薄膜晶體管包括: 一柵極，設置于該基板上； 一柵極保護層，設置于該基板上，并覆蓋該柵極； 一金屬氧化物主動層，設置于該柵極保護層上； 一金屬氧化物保護層，設置于該金屬氧化物主動層上； 一蝕刻終止層，設置于該金屬氧化物保護層上，其中一第一貫孔及一第二貫孔貫穿該蝕刻終止層及該金屬氧化物保護層； 一源極及一漏極，分別設置于該第一貫孔及該第二貫孔內，并電性連接該金屬氧化物主動層。
10.如權利要求9所述的薄膜晶體管基板，其特征在于，該金屬氧化物保護層及該蝕刻終止層為相同材質，且該柵極正上方的該金屬氧化物保護層及該蝕刻終止層所相加的厚度大于位在該柵極兩側的該蝕刻終止層的厚度。
11.如權利要求9所述的薄膜晶體管基板，其特征在于，該金屬氧化物主動層的材料為氧化銦鎵鋅，且該金屬氧化物保護層的厚度大于500埃。
【文檔編號】H01L29/786GK103681487SQ201310675940
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】高金字, 陸文正 申請人:華映視訊（吳江）有限公司, 中華映管股份有限公司