具有激光通孔和切口的柵極的陽極化的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及通過柵極的陽極化來形成柵極電介質以及在陽極化工藝中使用激光通孔和切口。
【背景技術】
[0002]將金屬陽極化為電絕緣體是產生用于薄膜晶體管的柵極電介質的、一種非常有吸引力的方法。由于陽極化工藝中的自我限制機制，保證了厚度的均一性。因此，很容易將該陽極化工藝放大應用到大基板。該陽極化工藝能夠在典型的不需要真空的環境中實施，并且陽極化溶液是廉價的電解質。此外，陽極化的設備成本和操作成本也非常低。雖然由于它們的共價屬性使得陽極化的柵極電介質對非晶硅或多晶硅起作用是一種挑戰，但因為金屬氧化物的離子性能，該工藝也非常適合于MOTFET。
[0003]然而，陽極化的柵極電介質有一些缺點。例如，在用于實施該陽極化工藝的有源矩陣后面板等中，所有電極必須連接在一起并連接到外部電源。但在任何大的矩陣設計中，不同TFT的柵電極一般是彼此隔離的。因此，為了提供所要的隔離，切割工藝是必要的。當執行該切割工藝時(例如通過光刻來進行)，就會引入額外的掩模和額外的蝕刻步驟。在執行陽極化工藝的過程中，這些額外的步驟能夠大大增加復雜性和工作量。而且，還需要通孔將柵極金屬連接到隨后的金屬層以便完成有源矩陣中的各種電路。再次，這些通孔的形成也會大大增加執行該連接工藝中的復雜性和工作量。
[0004]因此，克服現有技術中固有的上述及其它缺陷將是非常有利的。
[0005]因此，本發明的一個目的是為了提供一種新的改進的工藝，該工藝用于在大型矩陣中的金屬氧化物薄膜晶體管(MOTFT)中陽極化柵極金屬，以形成柵極電介質。
[0006]本發明的另一個目的是為了提供一種新的改進的、制造用于IXD顯示器的有源矩陣后面板的工藝。
【發明內容】
[0007]根據一種在有源矩陣的每個MOTFT中形成柵極電介質的方法，實現了本發明期望的目的。該方法包括:在基板上沉積柵極金屬層并圖案化該柵極金屬以限定MOTFT矩陣，每個MOTFT包括柵電極，每一列中的所有柵電極由柵極金屬線連接在一起，并且每一列中的線在一端處由柵極金屬橋接部分連接到相鄰的下一列中的線。柵極金屬被陽極化以形成柵極電介質材料的層。半導體金屬氧化物層被沉積在陽極化的柵極金屬上并圖案化，以限定用于每個MOTFT的有源層。源極/漏極電極被形成在用于每個MOTFT的金屬氧化物層上，使用激光切斷橋接部分，該橋接部分將每個柵極金屬線電連接到相鄰的下一個柵極金屬線。
[0008]另外，根據在有源矩陣的每個MOTFT中形成柵極電介質的方法的具體實施例，實現了本發明的期望目的，該方法包括以下步驟:提供基板；在基板上沉積柵極金屬層；以及圖案化該柵極金屬，以限定在多行和多列中對準的MOTFT矩陣，每個MOTFT包括柵電極，每一列中的所有柵電極由柵極金屬線連接在一起，并且每一列中的柵極金屬線在一端處由柵極金屬橋接部分連接到相鄰的下一列中的柵極金屬線。該方法還包括以下步驟:陽極化柵極金屬柵電極、柵極金屬線和柵極金屬橋接部分，該陽極化在柵極金屬上形成了柵極電介質材料層。半導體金屬氧化物層被沉積在圖案化且陽極化的柵極金屬上并被圖案化以限定用于MOTFT矩陣中的每個MOTFT的有源層。蝕刻停止材料層被沉積在圖案化的半導體金屬氧化物層上并被圖案化以形成一個部分，該部分在柵電極上方與柵電極重迭并限定MOTFT矩陣中的每個MOTFT中的溝道區。源極/漏極金屬層被沉積在限定溝道區的蝕刻停止材料的所述部分上和每個MOTFT中的圍繞半導體金屬氧化物上，并且該源極/漏極金屬層被圖案化，以形成用于MOTFT矩陣中的每個MOTFT的源極/漏極金屬電極，其中源極/漏極電極被間隔開以部分覆蓋每個MOTFT的有源層中的溝道區。然后，使用激光切斷所述柵極金屬橋接部分，該柵極金屬橋接部分將每個柵極金屬線電連接到相鄰的下一個柵極金屬線。
【附圖說明】
[0009]對本領域技術人員來說，從以下結合附圖進行的對本發明優選實施例的詳細描述中，本發明的前述及其他更具體的目的和優點將變得更清楚，在這些附圖中:
[0010]圖1示出了根據本發明的金屬氧化物薄膜晶體管(被定義為“蝕刻停止(etch-stop)型M0TFT)的簡化分層圖；
[0011]圖2示出了根據本發明的金屬氧化物薄膜晶體管(被定義為“背溝道蝕刻”型M0TFT)的簡化分層圖；
[0012]圖3是有源矩陣液晶顯示器(AMLCD)中的單個IXD元件的示意圖；
[0013]圖4是用于液晶顯示器的有源矩陣后面板的局部平面圖，示出了柵極金屬中的切口以及在柵極金屬和隨后的金屬層之間的通孔；
[0014]圖5是示出了在柵極金屬和隨后的金屬層之間激光形成所述通孔的簡化分層圖；并且
[0015]圖6是示出了 TFT之間的柵極金屬中的激光切口的簡化分層圖。
【具體實施方式】
[0016]參考圖1，示出了根據本發明的金屬氧化物薄膜晶體管10(被定義為“蝕刻停止”型M0TFT)的簡化分層圖。MOTFT 10包括基板12、位于該基板上的柵極14、以及包覆柵極14的柵極電介質16。半導體金屬氧化物有源層18被沉積在柵極電介質16和所述包覆區域上。蝕刻停止層20位于有源層18上，該蝕刻停止層20在柵極14上方與柵極14重迭并限定有源層18中的溝道區。源極/漏極金屬沉積在有源層18和蝕刻停止層20上，并被圖案化以形成源極觸點和漏極觸點22。美國專利7，977，151中公開了這種類型的典型TFT及其制造方法，該美國專利在此通過引用的方式并入本文。
[0017]用于諸如MOTFT 10的“蝕刻停止”型MOTFT的一個典型工藝流程是沉積柵極金屬并將該金屬圖案化為矩陣中的每個TFT的柵極14和金屬互連部。這需要第一掩模，但不包括臨界對準。在該圖案化期間，將矩陣中的所有柵極連接在一起，并執行陽極化工藝。然后，將半導體金屬氧化物沉積在覆蓋層(blanket layer)中并使用第二掩模來圖案化。沉積出蝕刻停止層，并使用第三掩模來圖案化該蝕刻停止層。沉積源極/漏極金屬，并使用第四掩模來圖案化該源極/漏極金屬，以形成彼此間隔開的源極觸點和漏極觸點以及所需的互連部。
[0018]參考圖2，示出了根據本發明的金屬氧化物薄膜晶體管10’(被定義為“背溝道蝕亥IJ”型MOTFT)的簡化分層圖。MOTFT 1r包括基板12'、位于該基板上的柵極If以及包覆柵極14'的柵極電介質16'。半導體金屬氧化物有源層18'被沉積在柵極電介質16'和所述包覆區域上。源極/漏極金屬沉積在有源層18'上，并被圖案化以形成彼此間隔開的源極觸點和漏極觸點22'，從而在有源層18'中限定溝道區。
[0019]用于諸如MOTFT 1r的“背溝道蝕刻”型MOTFT的一個典型工藝流程是沉積柵極金屬并將該金屬圖案化為矩陣中的每個TFT的柵極14'和金屬互連部。這需要第一掩模但不包括臨界對準。在該圖案化期間，將矩陣中的所有柵極連接在一起，并執行陽極化工藝。這里應當注意，用于該陽極化工藝的、優選的柵極金屬是鋁。陽極的鋁氧化物具有使其對于柵極電介質來說非常理想的高電介質常數(> 7)和非常低的漏電流。然后，半導體金屬氧化物被沉積在覆蓋層中并使用第二掩模來圖案化。沉積源極/漏極金屬并使用第三掩模來圖案化該源極/漏極金屬，以形成用于矩陣中的每個TFT的彼此間隔開的源極和漏極觸點22’以及所需的互連部。
[0020]具體參考圖3，示出了電壓驅動型AMIXD中的典型的單個元件30的示意圖。該單個元件30包括LCD、