專利名稱：一種薄膜晶體管與液晶顯示器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)的薄膜晶體管的制造方法以及液晶顯示器的制造方法，且特別涉及一種利用鑲嵌工序的的薄膜晶體管制造方法與液晶顯示器的制造方法。
背景技術(shù)：
多媒體社會(huì)的急速進(jìn)步，多半受惠于半導(dǎo)體組件或人機(jī)顯示裝置的飛躍性進(jìn)步。就顯示器而言，陰極射線管(CRTCathode Ray Tube)因具有優(yōu)異的顯示品質(zhì)與經(jīng)濟(jì)性，一直獨(dú)占近年來(lái)的顯示器市場(chǎng)。然而，對(duì)于個(gè)人在桌上操作多個(gè)終端機(jī)或顯示器裝置的環(huán)境，或是以環(huán)保和節(jié)省能源的觀點(diǎn)切入，陰極射線管對(duì)于空間的利用性以及能源的消耗仍存在許多問(wèn)題。加上陰極射線管對(duì)于輕、薄、短、小以及低消耗功率的需求無(wú)有效解決方法，因此具有高畫質(zhì)、空間利用效率佳、低消耗功率、無(wú)輻射等優(yōu)越性的薄膜晶體管液晶顯示器已逐漸成為市場(chǎng)的主流。
現(xiàn)有技術(shù)中薄膜晶體管的制造方法為先在一基板上形成一柵極(gate)，接著于基板上依序沉積一絕緣層(insulating layer)以及一半導(dǎo)體層以覆蓋住柵極，然后在半導(dǎo)體層的兩側(cè)分別形成源極或漏極(source/drain)，這樣制成一薄膜晶體管。
然而，由于現(xiàn)有技術(shù)中薄膜晶體管的制造方法都是以光刻(photolitho-graphy)與刻蝕(etching)的方式將金屬層圖案化以形成柵極、源極與漏極。這樣，金屬層的材質(zhì)需要與刻蝕液或是刻蝕氣體相互配合，才能夠進(jìn)行刻蝕工序。因此，現(xiàn)有技術(shù)大部分都是選用具有良好刻蝕條件的金屬，例如鋁，作為金屬層材質(zhì)。正因?yàn)槿绱?，在薄膜晶體管的電極材質(zhì)的選擇上就受到了許多的限制。尤其是鋁相對(duì)其它金屬來(lái)說(shuō)具有較大的電阻值，隨著薄膜晶體管的尺寸縮小的趨勢(shì)，金屬電阻值的大小勢(shì)必會(huì)影響薄膜晶體管的效能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種薄膜晶體管的制造方法，以使薄膜晶體管的電極材質(zhì)有較多的選擇性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種薄膜晶體管的制造方法，以提高薄膜晶體管的效能。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種液晶顯示器的制造方法，以提高液晶顯示器的效能。
本發(fā)明提供一種薄膜晶體管的制造方法，該方法包括在基板上形成第一圖案化介電層，然后在基板上形成第一金屬層，并覆蓋第一圖案化介電層；對(duì)第一金屬層進(jìn)行一平坦化步驟，直到暴露出第一圖案化介電層的表面，其中保留下來(lái)的第一金屬層即是一柵極；在第一圖案化介電層與柵極上形成柵絕緣層，并且在柵極上方的柵絕緣層上形成一半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體層上形成一源極以及一漏極。
所述的平坦化步驟包括一化學(xué)機(jī)械拋光工序。
所述第一金屬層的材質(zhì)選自銅、鎢、鉻、鋁及其組合的其中之一。
形成所述源極以及漏極的方法是在所述柵絕緣層上形成第二圖案化介電層；在第二圖案化介電層上形成第二金屬層；再進(jìn)行一平坦化步驟，以移除部分的第二金屬層并且移除第二圖案化介電層的部分厚度，而形成源極以及漏極。所述平坦化步驟包括化學(xué)機(jī)械拋光工序。
所述第二金屬層的材質(zhì)選自銅、鎢、鉻、鋁及其組合的其中之一。
在形成源極以及漏極之后，還包括移除第二圖案化介電層。
在基板上形成第一圖案化介電層之前，還包括在基板上形成應(yīng)力緩沖層。
所述應(yīng)力緩沖層選自一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層及其組合的其中之一。
所述半導(dǎo)體層包括溝道層以及歐姆接觸層。
本發(fā)明還提供一種薄膜晶體管的制造方法，該方法包括首先在基板上形成柵極，然后在基板上形成柵絕緣層，以覆蓋所述柵極；在該柵極上方的柵絕緣層上形成一半導(dǎo)體層，然后在柵絕緣層上形成一圖案化介電層；在該圖案化介電層上形成金屬層，并且對(duì)該金屬層進(jìn)行一平坦化步驟，以移除部分的金屬層并且移除圖案化介電層的部分厚度，而形成一源極以及一漏極。
所述的平坦化步驟包括化學(xué)機(jī)械拋光工序。
所述金屬層的材質(zhì)選自銅、鎢、鉻、鋁及其組合的其中之一。
在基板上形成柵極之前，還包括在所述基板上形成應(yīng)力緩沖層。
所述應(yīng)力緩沖層選自一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層及其組合的其中之一。
所述的半導(dǎo)體層包括溝道層以及歐姆接觸層。
本發(fā)明提供一種液晶顯示器的制造方法，該方法包括在一第一基板上形成一薄膜晶體管陣列層，然后提供一第二基板，并于該第一基板與該第二基板之間形成一液晶層；其中，所述薄膜晶體管陣列層包括多個(gè)薄膜晶體管與多個(gè)像素電極，且每個(gè)薄膜晶體管包括一柵極、一源極與一漏極，其中形成柵極和/或漏極與源極的方法是形成一圖案化介電層，然后在圖案化介電層上形成一金屬層，之后，對(duì)該金屬層進(jìn)行一平坦化步驟。
所述的平坦化步驟包括一化學(xué)機(jī)械拋光工序。
所述金屬層的材質(zhì)選自銅、鎢、鉻、鋁及其組合的其中之一。
所述第二基板上還包括一彩色濾光層。
在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法及液晶顯示器的制造方法中，因采用鑲嵌工序替代現(xiàn)有技術(shù)中光刻與刻蝕的工序，因此可以增加金屬層的材質(zhì)選擇性。此外，在薄膜晶體管液晶顯示器的薄膜晶體管的制造過(guò)程中使用鑲嵌工序，便能采用電阻值較低的金屬，因而提高了薄膜晶體管以及應(yīng)用此薄膜晶體管的液晶顯示器的效能。
圖1A至圖1D依序?yàn)楸景l(fā)明一實(shí)施例的薄膜晶體管的制造流程剖面圖；圖2A至圖2F依序?yàn)楸景l(fā)明另一實(shí)施例的薄膜晶體管的制造流程剖面圖；圖3A至圖3F依序?yàn)楸景l(fā)明再一實(shí)施例的薄膜晶體管的制造流程剖面圖；圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的一種液晶顯示器的剖面圖。
主要組件符號(hào)說(shuō)明基板100、200、300； 應(yīng)力緩沖層110、210、310第一圖案化介電層120、220； 第一金屬層130、230柵極132、232、320； 柵絕緣層140、240、330半導(dǎo)體層150、250、340； 溝道層152、252、342歐姆接觸層154、254、344； 源極162、262、362漏極164、264、364； 保護(hù)層180、280、370薄膜晶體管190、290、390； 第二金屬層260第二圖案化介電層270； 圖案化介電層350金屬層360； 第一基板400薄膜晶體管陣列層410； 液晶層420彩色濾光層430； 第二基板440液晶顯示器450具體實(shí)施方式
圖1A至圖1D依序?yàn)楸景l(fā)明一實(shí)施例的薄膜晶體管的制造流程剖面圖。首先，如圖1A所示，在本實(shí)施例中，在基板100上形成第一圖案化介電層120。在一實(shí)施例中，形成第一圖案化介電層120的方法是先沉積一介電層(未繪示)，然后利用光刻工序以及刻蝕工序?qū)⒋私殡妼訄D案化。值得注意的是，在形成第一圖案化介電層120之前，還可先在基板100上形成一應(yīng)力緩沖層110，以緩沖基板100在薄膜晶體管制造過(guò)程中所受到的應(yīng)力，避免基板100的損壞或破裂。此應(yīng)力緩沖層110可以是氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層或者是其組合的其中之一。
如圖1B所示，在基板100上形成第一金屬層130，且第一金屬層130會(huì)將第一圖案化介電層120覆蓋。在一實(shí)施例中，此第一金屬層130材質(zhì)可以選用銅、鎢、鉻、鋁及其組合的其中之一。
如圖1C所示，對(duì)第一金屬層130進(jìn)行一平坦化步驟，直到暴露出第一圖案化介電層120的表面。此平坦化步驟是化學(xué)機(jī)械拋光工序。而在平坦化步驟之后所保留下來(lái)的第一金屬層130，即是柵極132。
如圖1D所示，在第一圖案化介電層120與柵極132上形成柵絕緣層140，并且在柵極132上方的柵絕緣層140上形成一半導(dǎo)體層150。在一實(shí)施例中，此半導(dǎo)體層150包括溝道層152以及歐姆接觸層154。另外，柵絕緣層140的材質(zhì)可以是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。溝道層152的材質(zhì)是非晶硅。歐姆接觸層154的材質(zhì)是n+摻雜非晶硅。然后，在半導(dǎo)體層150上形成源極162以及漏極164，從而形成一薄膜晶體管190。在一實(shí)施例中，形成源極162以及漏極164的方法是利用光刻工序與刻蝕工序來(lái)形成。在形成源極162、漏極164之后，還可以在薄膜晶體管190上沉積一層保護(hù)層(未繪示)。
上述利用光刻工序與刻蝕工序以形成源極162以及漏極164僅為本發(fā)明的一實(shí)例中所使用。本發(fā)明并不限定只能使用光刻工序與刻蝕工序以形成源極162以及漏極164，可依據(jù)實(shí)際制作程序而選擇較適當(dāng)?shù)墓ば?，例如可采用鑲嵌工序?lái)制作。以下針對(duì)使用鑲嵌工序形成源極以及漏極為另一實(shí)施例加以說(shuō)明。
圖2A至圖2F依序?yàn)楸景l(fā)明另一實(shí)施例的薄膜晶體管的制造流程剖面圖。其中，圖2A至圖2C的步驟，即形成應(yīng)力緩沖層210、第一圖案化介電層220、柵極232、柵絕緣層240以及半導(dǎo)體層250的方法，與上述實(shí)施例的圖1A至圖1C的步驟相同，因此不再贅述。
如圖2D所示，在柵絕緣層240上形成第二圖案化介電層270，形成第二圖案化介電層270的方法是先沉積一層絕緣層(未繪示)，然后利用光刻工序與刻蝕工序?qū)⒋私殡妼?未繪示)圖案化。所形成的第二圖案化介電層270形成在柵絕緣層240上，但并沒(méi)有將半導(dǎo)體層250完全覆蓋，而會(huì)暴露出部分半導(dǎo)體層250。
如圖2E所示，在第二圖案化介電層270上形成第二金屬層260。第二金屬層260的材質(zhì)可以與上述實(shí)施例中形成柵極時(shí)所采用的金屬層材質(zhì)相同，可以是選自銅、鎢、鉻、鋁及其組合的其中之一。
之后請(qǐng)參考圖2E與圖2F，對(duì)第二金屬層260進(jìn)行一平坦化步驟，且此平坦化步驟進(jìn)行至使位于半導(dǎo)體層250上方的第二圖案化介電層270暴露出來(lái)之后，仍持續(xù)進(jìn)行平坦化步驟，以繼續(xù)地移除第二金屬層260并移除位于半導(dǎo)體層250上方的第二圖案化介電層270的部分厚度，直到位于圖2F所示的結(jié)構(gòu)的兩側(cè)邊的第二圖案化介電層270暴露出來(lái)，即，平坦化步驟完全移除位于第二圖案化介電層270上方的部分第二金屬層260，而留下非位于第二圖案化介電層270上方的部分第二金屬層260。此平坦化步驟例如是化學(xué)機(jī)械研磨制程。而在經(jīng)過(guò)平坦化步驟之后而保留下來(lái)的第二金屬層即是源極262以及漏極264，如此即完成一薄膜晶體管290。在形成源極262以及漏極264之后，可以選擇性地將第二圖案化介電層270移除。然后，再于薄膜晶體管290上沉積一層保護(hù)層(未繪示)。
圖3A至圖3F依序?yàn)楸景l(fā)明再一實(shí)施例的薄膜晶體管的制造流程剖面圖。首先如圖3A所示，先于基板300上形成柵極320，而形成此柵極320的方法是光刻工序與刻蝕工序。值得注意的是，在形成柵極320之前，可在基板100上先形成一應(yīng)力緩沖層310，以緩沖基板300在薄膜晶體管制造過(guò)程中所遭到的應(yīng)力，避免基板300的損壞或破裂。此應(yīng)力緩沖層310可以是一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層及其組合的其中之一。
如圖3B所示，在基板300上形成柵絕緣層330，并覆蓋住柵極320。
如圖3C所示，在柵極320上方的柵絕緣層330上形成半導(dǎo)體層340，此半導(dǎo)體層340包括溝道層342及歐姆接觸層344。在本實(shí)施例中，柵絕緣層330的材質(zhì)可以是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。溝道層342的材質(zhì)可以是非晶硅。歐姆接觸層344的材質(zhì)可以是n+摻雜非晶硅。
如圖3D所示，在半導(dǎo)體層340上形成一圖案化介電層350。在一實(shí)施例中，形成圖案化介電層350的方法是先沉積一介電層(未繪示)，然后利用光刻工序與刻蝕工序?qū)⒋私殡妼?未繪示)圖案化，以形成圖案化介電層350。特別的是，此圖案化介電層350并不會(huì)將半導(dǎo)體層340完全覆蓋住，而僅會(huì)覆蓋住部分半導(dǎo)體層340。
如圖3E所示，在此圖案化介電層350上形成金屬層360。金屬層360的材質(zhì)是選自銅、鎢、鉻、鋁及其組合的其中之一。
接著請(qǐng)參考圖3E與圖3F，對(duì)金屬層360進(jìn)行平坦化步驟，且此平坦化步驟進(jìn)行至使位于半導(dǎo)體層340上方的圖案化介電層350暴露出來(lái)之后，仍持續(xù)進(jìn)行平坦化步驟，以繼續(xù)地移除金屬層360并移除位于半導(dǎo)體層340上方的圖案化介電層350的部分厚度，直到位于圖3F所示結(jié)構(gòu)的兩側(cè)邊的圖案化介電層350暴露出來(lái)；即，平坦化步驟完全移除位于圖案化介電層350上方的部分金屬層360，而留下非位于圖案化介電層350上方的部分金屬層360。此平坦化步驟例如是化學(xué)機(jī)械研磨制程。而在經(jīng)過(guò)平坦化步驟之后被保留下來(lái)的金屬層即是源極362及漏極364，如此以形成一薄膜晶體管390。在形成源極362以及漏極364之后，還可以選擇性地將圖案化介電層350移除，然后在薄膜晶體管390上沉積一層保護(hù)層(未繪示)。
圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的一種液晶顯示器的剖面圖。請(qǐng)參考圖4，本發(fā)明的液晶顯示器450的制造方法是首先在一第一基板400上形成一薄膜晶體管陣列層410。其中薄膜晶體管陣列層410包括多個(gè)薄膜晶體管(未繪示出)與多個(gè)像素電極(未繪示出)。其中，形成薄膜晶體管陣列層410的薄膜晶體管的方法是采用上述鑲嵌工序形成(如圖1A至圖1D的制造流程或是圖2A至圖2F的制造流程或是圖3A至圖3F的制造流程)。在形成薄膜晶體管之后，再定義出多個(gè)像素電極，且各像素電極會(huì)與對(duì)應(yīng)的薄膜晶體管電性連接。
之后，提供一第二基板440。第二基板440上還包括一彩色濾光層430。然后，于第一基板400與第二基板440之間形成一液晶層420，以構(gòu)成一薄膜晶體管液晶顯示器450。在此，于第二基板440上形成彩色濾光層430的方法，以及在第一基板400、第二基板440之間形成液晶層420的方法可以采用公知任何適用的方式來(lái)進(jìn)行。
綜上所述，在本發(fā)明薄膜晶體管液晶顯示器的薄膜晶體管的制造方法中，利用鑲嵌工序以形成薄膜晶體管的電極，因此在選擇薄膜晶體管的電極材質(zhì)時(shí)，可以有更多的選擇。此外，若采用具有較低電阻值的金屬，例如銅，來(lái)作為薄膜晶體管的電極材料時(shí)，可提高薄膜晶體管以及應(yīng)用此薄膜晶體管的液晶顯示器的效能。
上述實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非用于限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管的制造方法，其特征在于包括在一基板上形成一第一圖案化介電層；在所述基板上形成一第一金屬層，并覆蓋所述第一圖案化介電層；對(duì)所述第一金屬層進(jìn)行一平坦化步驟，直到所述第一圖案化介電層表面暴露出，其中保留下來(lái)的所述第一金屬層就是一柵極；在所述第一圖案化介電層與所述柵極上形成一柵絕緣層；在所述柵極上方的所述柵絕緣層上形成一半導(dǎo)體層；以及在該半導(dǎo)體層上形成一源極以及一漏極。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，所述平坦化步驟包括一化學(xué)機(jī)械拋光工序。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，所述第一金屬層的材質(zhì)選自銅、鎢、鉻、鋁及其組合的其中之一。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，形成所述源極以及所述漏極的方法包括在所述柵絕緣層上形成一第二圖案化介電層；在所述第二圖案化介電層上形成一第二金屬層；以及進(jìn)行一平坦化步驟，以移除部分的所述第二金屬層并且移除所述第二圖案化介電層的部分厚度，而形成所述源極以及所述漏極。
5.如權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，所述平坦化步驟包括一化學(xué)機(jī)械拋光工序。
6.如權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，所述第二金屬層的材質(zhì)選自銅、鎢、鉻、鋁及其組合的其中之一。
7.如權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，在形成所述源極以及所述漏極之后，還包括移除所述第二圖案化介電層。
8.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，在所述基板上形成所述第一圖案化介電層之前，還包括在該基板上形成一應(yīng)力緩沖層。
9.如權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，所述應(yīng)力緩沖層選自一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層及其組合的其中之一。
10.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體層包括一溝道層以及一歐姆接觸層。
11.一種薄膜晶體管的制造方法，其特征在于包括在一基板上形成一柵極；在所述基板上形成一柵絕緣層，覆蓋該柵極；在該柵極上方的柵絕緣層上形成一半導(dǎo)體層；在所述柵絕緣層上形成一圖案化介電層；在該圖案化介電層上形成一金屬層；以及進(jìn)行一平坦化步驟，以移除部分的所述金屬層并且移除所述圖案化介電層的部分厚度，而形成一源極以及一漏極。
12.如權(quán)利要求11所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，所述平坦化步驟包括一化學(xué)機(jī)械拋光工序。
13.如權(quán)利要求11所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，所述金屬層的材質(zhì)選自銅、鎢、鉻、鋁及其組合的其中之一。
14.如權(quán)利要求11所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，在所述基板上形成所述柵極之前，還包括在所述基板上形成一應(yīng)力緩沖層。
15.如權(quán)利要求14所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，所述應(yīng)力緩沖層選自一氧化硅層、一氮化硅層、一氮氧化硅層及其組合的其中之一。
16.如權(quán)利要求11所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體層包括一溝道層以及一歐姆接觸層。
17.一種液晶顯示器的制造方法，其特征在于包括在一第一基板上形成一薄膜晶體管陣列層，該薄膜晶體管陣列層包括多個(gè)薄膜晶體管與多個(gè)像素電極，且每個(gè)所述薄膜晶體管包括一柵極、一源極與一漏極，其中形成所述柵極和/或所述漏極與源極的方法包括形成一圖案化介電層；在該圖案化介電層上形成一金屬層；對(duì)該金屬層進(jìn)行一平坦化步驟；提供一第二基板；以及在所述第一基板與所述第二基板之間形成一液晶層。
18.如權(quán)利要求17所述的液晶顯示器的制造方法，其特征在于，所述平坦化步驟包括一化學(xué)機(jī)械拋光工序。
19.如權(quán)利要求17所述的液晶顯示器的制造方法，其特征在于，所述金屬層的材質(zhì)選自銅、鎢、鉻、鋁及其組合的其中之一。
20.如權(quán)利要求17所述的液晶顯示器的制造方法，其特征在于，所述第二基板上還包括一彩色濾光層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄膜晶體管的制造方法，首先在基板上形成一圖案化介電層，然后在基板上形成一金屬層，并覆蓋圖案化介電層。接著對(duì)金屬層進(jìn)行一平坦化步驟，直到暴露出圖案化介電層的表面，其中保留下來(lái)的金屬層即是柵極。之后，在圖案化介電層與柵極上形成柵絕緣層，并且在柵極上方的柵絕緣層上形成半導(dǎo)體層。最后，在半導(dǎo)體層上形成源極以及漏極。本發(fā)明因采用鑲嵌工序替代現(xiàn)有技術(shù)中光刻與刻蝕的工序，增加金屬層的材質(zhì)選擇性。此外，在薄膜晶體管的制造過(guò)程中使用鑲嵌工序，便能采用電阻值較低的金屬，因而提高了薄膜晶體管以及應(yīng)用此薄膜晶體管的液晶顯示器的效能。
文檔編號(hào)G02F1/1368GK1819125SQ20051013594
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月22日
發(fā)明者李豪捷, 徐啟訓(xùn) 申請(qǐng)人:廣輝電子股份有限公司