專利名稱：金屬膜的生產(chǎn)方法,具有這種金屬膜的薄膜器件,以及具有這種薄膜器件的液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種生產(chǎn)金屬膜的方法，確切地說是一種生產(chǎn)諸如組合在液晶顯示器件中的薄膜晶體管內(nèi)的光閘膜之類的金屬膜的改進(jìn)了的方法。
發(fā)明的背景近年來，由于計(jì)算機(jī)顯示器、數(shù)碼相機(jī)、手持電話、車載導(dǎo)航器件等等的廣泛使用，對(duì)液晶顯示器件(LCD)的需求與日俱增。為了驅(qū)動(dòng)作為LCD主流的有源矩陣型LCD的象素，特別需要薄膜晶體管(TFT)，這種薄膜晶體管是作為LCD有源元件的薄膜器件。于是，為了滿足對(duì)LCD的強(qiáng)烈需求，本技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是提高TFT的生產(chǎn)效率以及改善其質(zhì)量。
至于LCD中使用的TFT，存在著二種TFT，底柵型和頂柵型，二者都包含用作布線元件和/或光閘膜的金屬膜。日本專利申請(qǐng)No.1997-263974公開了一種制作金屬光閘膜以便提高后一種類型(頂柵型)TFT的生產(chǎn)效率并改善其質(zhì)量的生產(chǎn)工藝(精細(xì)金屬加工技術(shù))。下面將簡要地解釋上述專利申請(qǐng)公開的精細(xì)金屬加工技術(shù)。
參照

圖12(a)平面圖和圖12(b)剖面圖，示出了包含頂柵型TFT的陣列襯底100。如所示，柵電極(Y電極)101和數(shù)據(jù)電極(X電極)102以矩陣方式排列在陣列襯底100上。TFT 103位于各個(gè)電極的交點(diǎn)處。此外，包含透明導(dǎo)電膜(ITO)104的子象素電極104被連接到TFT103的源電極(或漏電極)105，而用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的電容器Cs 106的電極位于子象素電極104區(qū)域(圖12中心附近)中。在陣列襯底100外圍，提供有焊點(diǎn)電極101’和102’，它們與外部裝置(例如電路)連接，致使子象素電極104能夠與這種外部裝置連接以溝通數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。
參照?qǐng)D12(b)，下面將解釋多個(gè)單元中的一個(gè)單元的剖面結(jié)構(gòu)，各個(gè)單元包含排列在陣列襯底100上的TFT元件103、子象素電極104、以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電容器Cs 106。為了構(gòu)成圖12(b)所示的頂柵型LCD的基本剖面結(jié)構(gòu)，首先在玻璃襯底107上制作是為Cr金屬膜的光閘膜108，然后在光閘膜108上制作絕緣層SiOx 109。然后通過ITO在絕緣層SiOx 109上制作漏電極110和源電極111。此外，為降低鍵合電阻而包含雜質(zhì)成分N+的N+a-Si層112被制作在漏電極110和源電極111上，其上制作αSi層113和SiNx層115，其上進(jìn)一步制作包含例如鉬鉭(MoTa)的柵電極113，在柵電極113上制作包含氮化材料(SiNx)的保護(hù)膜114以便保護(hù)a-Si層112、柵電極113、和SiNx層115。應(yīng)該指出的是，保護(hù)膜114不必預(yù)先具備，而是若對(duì)應(yīng)于ITO的層上有SiNx則不需要，因?yàn)楸Ａ粼谙笏厣系娜魏蜸iNx可能在連續(xù)一定時(shí)間顯示的象素上引起燒毀問題。以這種方式，就在陣列襯底100上形成TFT單元。借助于將陣列襯底(TFT襯底)100與具有公共電極的反襯底(此處未示出)以它們之間夾有液晶的方式進(jìn)行鍵合，就組成了組合有有源矩陣型TFT的LCD的顯示部分(此處未示出)。在陣列襯底中，一系列TFT位于各個(gè)顯示電極組成的矩陣上。各自顯示電極與公共電極之間的相反的部分，構(gòu)成以液晶作為介電層并將被TFT串行選擇充電到適當(dāng)電壓的象素電容。對(duì)象素電容的充電電壓可以由TFT的關(guān)斷電阻保持一場單元的時(shí)間長度。液晶具有電光各向異性的特性，致使可以根據(jù)象素電容形成的電場的強(qiáng)度而最終調(diào)整發(fā)射光量。于是，各個(gè)象素的其中各自的發(fā)射速率被控制的彩色分布可以通過各個(gè)RGB彩色濾波器，結(jié)果就能夠根據(jù)彩色的相加混合激勵(lì)的原理在LCD的顯示屏上看到所希望的圖象。
現(xiàn)結(jié)合圖13(a)、(b)和(c)來簡要地介紹根據(jù)上述專利申請(qǐng)的制作Cr金屬膜108的方法。首先，如圖13(a)所示，用濺射方法在玻璃襯底1上制作厚度約為1500埃的Cr金屬膜，然后在金屬膜上制作抗蝕劑膜R。然后用熟知的光刻方法顯影所需的圖形。
作為下一工序，用適當(dāng)?shù)母g劑清除被抗蝕劑R覆蓋部分下方延伸到外面的Cr金屬膜部分，致使得到的CR金屬膜2的圖形可以與圖13(b)所示的抗蝕劑R的圖形相同。確切地說，利用這一工序，這樣腐蝕的Cr金屬膜2的側(cè)壁可以被形成為圖13(b)所示的垂直形狀。
而且，如圖13(c)所示，使用包含例如氧和Cl2或HCl的混合氣體，在抗蝕劑R上執(zhí)行RIE(反應(yīng)離子刻蝕)，以便用氧來腐蝕抗蝕劑。然后，用相同的混合氣體，在保留于抗蝕劑R下方的Cr金屬膜的側(cè)壁上執(zhí)行另一個(gè)腐蝕工藝。在這一腐蝕工藝執(zhí)行過程中，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定預(yù)定的腐蝕條件，諸如等離子體功率、Cl2和O2的混合比、HCl和O2的混合比、腐蝕時(shí)間等。這樣，在腐蝕過程中，由于Cr金屬膜2的上側(cè)被首先腐蝕，故可以利用抗蝕劑R的腐蝕清除來促進(jìn)Cr金屬上側(cè)的腐蝕清除速率，這可以使Cr金屬膜2上部的腐蝕清除速率比位于更靠近襯底1的Cr金屬膜2下部的腐蝕清除速率更高。結(jié)果，就剖面圖而言，金屬膜2的側(cè)壁形成錐角為Rβ的錐形。結(jié)果，如圖13(d)所示，形成錐角為2α的金屬膜2。注意，在本申請(qǐng)中，術(shù)語“錐角”表示相關(guān)薄膜被淀積在相關(guān)平面上時(shí)，垂直剖面圖中薄膜側(cè)壁末端部分相對(duì)于此平面的接觸角。
如可以理解的那樣，金屬膜2的這一錐角對(duì)覆蓋金屬膜2上部的上層的覆蓋度有重要的影響。例如，在圖12(b)所示SiOx膜109被制作在金屬膜2上的情況下，錐角2α越大(亦即金屬膜2的側(cè)壁越筆直)，則沿金屬膜2邊沿的絕緣SiOx膜109越薄。結(jié)果，當(dāng)漏電極或源電極被制作在這種SiOx膜上時(shí)，就可以在漏/源電極的臺(tái)階部分處出現(xiàn)所謂的臺(tái)階不連續(xù)性，這可能進(jìn)一步導(dǎo)致顯示質(zhì)量下降的問題。因此，要求控制錐角2α，以便總是保持小于一定的適中角度，從而改善作為LCD的TFT的這種薄膜晶體管的質(zhì)量、穩(wěn)定性、和成品率。
然而，對(duì)于圖13(a)、(b)和(c)所示的方法，難以準(zhǔn)確地控制抗蝕劑R的錐角Rβ，因而難以準(zhǔn)確地形成抗蝕劑下方Cr金屬膜108的錐角2α，其原因如下。在標(biāo)準(zhǔn)化干法腐蝕方法中，在抗蝕劑剖面圖已經(jīng)被給定混合氣體向下施加干法腐蝕而形成為錐形之后(錐角為Rβ)，位于抗蝕劑R下方的Cr金屬膜2被腐蝕。在形成錐角Rβ的工藝過程中，混合氣體在觸及到抗蝕劑R上部平面之后傾向于水平流動(dòng)而可能不形成錐角。因此，需要更長的時(shí)間來形成錐角，而且在混合氣體造成的腐蝕條件的變化的影響下，不容易保持恒定的錐角Rβ，且錐角2α可能根據(jù)錐角Rβ的變化而顯著地改變。
因此，本發(fā)明提供了一種用來精確地生產(chǎn)諸如用于薄膜器件中的金屬光閘膜之類的金屬膜的方法。本發(fā)明特別提供了一種利用濕法腐蝕工藝與干法腐蝕工藝的組合的改進(jìn)了的生產(chǎn)方法。確切地說，本發(fā)明的方法是預(yù)先提供抗蝕劑膜剖面的二個(gè)端部，使其具有一定的平緩錐角，并形成弧形的抗蝕劑剖面，其中其底部表示弓形。利用這種安排，在干法腐蝕工藝中，腐蝕劑氣體能夠平滑地流過抗蝕劑側(cè)壁，致使總能夠形成根據(jù)這種氣流而具有一定的平緩錐角的金屬膜。于是，本發(fā)明的第一目的是提供一種用來不斷地形成具有一定平緩錐角的金屬膜的生產(chǎn)方法。
此外，由于抗蝕劑膜已經(jīng)被預(yù)先形成為弧形，故常規(guī)干法腐蝕工藝中應(yīng)該被清除的幾乎所有金屬部分，都可能已經(jīng)被清除了。因此，由于后續(xù)干法腐蝕工藝中要腐蝕的金屬部分已經(jīng)被明顯地減少，就有可能減少因?qū)Ω煞ǜg敏感的工作室而可能出現(xiàn)的金屬顆粒。這意味著縮短了工作室內(nèi)部清洗時(shí)間以及明顯地降低了可能混入到被生產(chǎn)的薄膜器件中的金屬顆粒的可能性。于是，本發(fā)明的第二目的是提供一種生產(chǎn)方法，以便明顯地改善諸如用于LCD的TFT之類的薄膜器件的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。
發(fā)明的概述本發(fā)明提供了一種用來生產(chǎn)金屬膜的方法，此方法包含第一步驟，在給定襯底的表面上淀積金屬膜；第二步驟，在金屬膜上涂敷抗蝕劑材料以形成抗蝕劑膜；第三步驟，用光刻方法形成抗蝕劑膜的抗蝕劑圖形；第四步驟，在未被抗蝕劑膜覆蓋的金屬膜部分上執(zhí)行濕法腐蝕；第五步驟，在抗蝕劑膜的抗蝕劑圖形上執(zhí)行氧燒蝕；第六步驟，執(zhí)行干法腐蝕以便在金屬膜剖面二端部上形成錐形形狀；以及第七步驟，清除抗蝕劑圖形。在本發(fā)明的方法中，在第二步驟中，以抗蝕劑膜剖面二端部具有一定錐角的方式制作抗蝕劑膜，而在第五步驟中，在抗蝕劑圖形上執(zhí)行氧燒蝕，以便金屬膜在抗蝕劑圖形剖面二端部處被暴露。這樣，本發(fā)明能夠達(dá)到上述的第一和第二目的。
附圖的簡要描述圖1示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的生產(chǎn)方法的工藝；圖2示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的生產(chǎn)方法的工藝；圖3示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的生產(chǎn)方法的工藝；圖4示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的生產(chǎn)方法的工藝；圖5示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的生產(chǎn)方法的工藝；圖6示意剖面圖示出了使用具有陡峭錐角的抗蝕劑圖形的腐蝕工藝；圖7示意剖面圖示出了使用具有平緩錐角的抗蝕劑圖形的腐蝕工藝；圖8曲線示出了抗蝕劑預(yù)烘焙溫度與抗蝕劑錐角之間的關(guān)系；圖9曲線示出了抗蝕劑曝光量與抗蝕劑錐角之間的關(guān)系；圖10曲線示出了抗蝕劑顯影時(shí)間與抗蝕劑錐角之間的關(guān)系；圖11曲線示出了抗蝕劑后烘焙溫度與抗蝕劑錐角之間的關(guān)系；圖12是平面圖(a)和剖面圖(b)，示出了頂柵型TFT的基本結(jié)構(gòu)；而圖13示意剖面圖示出了根據(jù)常規(guī)技術(shù)的金屬膜生產(chǎn)方法。
發(fā)明的詳細(xì)描述結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施方案，作為金屬膜精細(xì)生產(chǎn)加工的例子，下面參照?qǐng)D1-11，對(duì)用于頂柵型有源矩陣LCD的TFT的金屬光閘膜(見圖12(b))的生產(chǎn)方法進(jìn)行詳細(xì)解釋。應(yīng)該指出的是，雖然為玻璃襯底1上的每個(gè)TFT實(shí)際分別制作了多個(gè)金屬光閘膜，但此處為說明的目的僅僅描述了TFT上制作的一個(gè)金屬光閘膜。
(I)本發(fā)明生產(chǎn)方法中的主要工藝(見圖1-圖5)(1)制作金屬膜(Mo-Cr膜)和抗蝕劑圖形的工藝(圖1)圖1示出了一種工藝，利用濺射或真空蒸發(fā)方法在玻璃襯底10上淀積Mo-Cr金屬膜(以Mo作為其主要變化)20，然后在金屬膜20上形成抗蝕劑膜30，其中的玻璃襯底10可能已經(jīng)用旋轉(zhuǎn)擦洗方法清洗并用旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)烘干過。此處的抗蝕劑膜可以是普通使用的正性抗蝕劑。利用例如甩涂機(jī)在厚度約為80nm的Mo-Cr膜上涂敷抗蝕劑膜，以便形成大約1.3μm厚。然后用電爐對(duì)抗蝕劑膜進(jìn)行預(yù)烘焙，并在利用諸如步進(jìn)機(jī)之類的曝光設(shè)備進(jìn)行曝光之后，接受用旋轉(zhuǎn)顯影或攪拌顯影的顯影工序。抗蝕劑膜被用水進(jìn)一步清洗并旋轉(zhuǎn)烘干，最后用電爐進(jìn)行后烘干。結(jié)果得到圖1所示的抗蝕劑膜30，它已經(jīng)被圖形化成剖面幾乎為弧形，具有二個(gè)約為30-50度的錐角30α和30α’，而圖形尺寸的深度為10微米，寬度為35微米。下面結(jié)合圖8-11來進(jìn)一步解釋形成如上述更小(即更平緩)的錐角30α和30α’的生產(chǎn)方法。下面將結(jié)合第(4)節(jié)“Mo-Cr金屬膜的錐角干法腐蝕”來解釋得到這種平緩錐角α的優(yōu)點(diǎn)。
制作抗蝕劑30過程中的條件參數(shù)主要包括旋轉(zhuǎn)次數(shù)、抗蝕劑預(yù)烘焙溫度、曝光設(shè)備對(duì)抗蝕劑的曝光量、顯影延續(xù)時(shí)間、以及抗蝕劑后烘焙溫度。由于旋轉(zhuǎn)次數(shù)決定了抗蝕劑膜的起始厚度，故在此實(shí)施方案中假設(shè)旋轉(zhuǎn)的具體次數(shù)被選擇成得到大約1.3μm的厚度。
首先，結(jié)合圖8來描述利用抗蝕劑預(yù)烘焙溫度的變化而獲得平緩錐角α的方法。如上所述，執(zhí)行圖形化制作工藝在淀積抗蝕劑之后但在曝光之前，首先用電爐對(duì)抗蝕劑膜進(jìn)行預(yù)烘焙(此工序以下將簡稱為“抗蝕劑預(yù)烘焙工序”)。在此抗蝕劑預(yù)烘焙工序中，如在圖8中所見，隨著用電爐加熱抗蝕劑膜的溫度降低，抗蝕劑錐角α傾向于變得更平緩。因此，利用這一傾向有可能獲得平緩的錐角α。但由于太低的溫度傾向于在后續(xù)的抗蝕劑顯影工序中顯示出抗蝕劑膜減少太多，故可以將抗蝕劑預(yù)烘焙溫度優(yōu)選為大約90℃。
其次，結(jié)合圖9來描述利用抗蝕劑曝光的變化而獲得平緩錐角α的方法。如上所述，起始膜厚被確定為大約1.3μm。如在圖9中所見，若膜厚約為1μm，則利用小于給定最佳量的曝光量(mJ/cm2)，錐角30α和39α’傾向于變得平緩。因此，利用這一傾向，有可能獲得平緩的錐角α。確切地說，利用簇射執(zhí)行80秒鐘曝光。給定的最佳曝光量隨膜厚而變化。例如，在1.2μm厚度的情況下，最好約為70mJ/cm2，而在2.0μm厚度的情況下，最好約為120mJ/cm2。
第三，結(jié)合圖10來描述利用抗蝕劑顯影時(shí)間的變化而獲得平緩錐角α的方法。如在圖10中所見，隨著抗蝕劑顯影時(shí)間變得更長，抗蝕劑的錐角α傾向于變得更平緩。因此，利用這一傾向，有可能獲得平緩的錐角α。
最后，結(jié)合圖11來描述利用更高的抗蝕劑后烘焙溫度而獲得平緩錐角α的方法。如在圖11中所見，隨著抗蝕劑后烘焙溫度變得更高，抗蝕劑錐角α傾向于變得更平緩，且抗蝕劑的形狀傾向于變得更平坦。但太高的溫度可能引起問題，包括在腐蝕之后難以清除抗蝕劑，故大約150℃可能最好。確切地說，由于這一提高抗蝕劑后烘焙溫度的方法被使用在抗蝕劑制作工藝的最后階段，因此，有可能將最終得到的錐角α調(diào)整到所希望的一定角度。
為了獲得金屬膜的平緩錐角α，有可能使用上述4種方法中的任何一種方法或此4種方法的任何組合。換言之，4種方法中的任何一種方法或此4種方法的任何組合都可以以適當(dāng)選擇的條件被使用，以便最終獲得優(yōu)選的30度或更小的錐角α。應(yīng)該理解的是，圖8-10的曲線所示的數(shù)據(jù)僅僅是用作例子來說明各個(gè)條件參數(shù)改變時(shí)抗蝕劑錐角的變化傾向，這些條件參數(shù)的數(shù)值應(yīng)該不局限于所示的數(shù)據(jù)。
(2)Mo-Cr膜的濕法腐蝕工藝(圖2)圖2示出了通過結(jié)合圖1的上述工藝制作的MoCr膜的濕法腐蝕工藝，以便清除某些部分的MoCr膜但留下被抗蝕劑圖形30覆蓋的MoCr部分。此濕法腐蝕執(zhí)行的方式是，包含在載體籃中的幾個(gè)單元(其中如圖1所示，一個(gè)單元40包含抗蝕劑膜30、金屬膜20、以及襯底10)被浸入到溫度保持在室溫至40℃的磷酸和硝酸組成的混合液體腐蝕劑中大約30秒鐘。利用普通使用的腐蝕完成探測方法來控制工藝時(shí)間。在濕法腐蝕工藝中，被浸入到腐蝕劑中的載體被振動(dòng)，且載體籃被施加氣泡或超聲粒子。
由于濕法腐蝕工藝是各向同性的，故MoCr金屬膜20被側(cè)面腐蝕，使MoCr金屬膜20的側(cè)面被清除直至緊靠抗蝕劑膜30側(cè)面線下方的區(qū)域。結(jié)果，在濕法腐蝕完成之后，抗蝕劑膜30和MoCr膜20組合的剖面結(jié)果表現(xiàn)為蘑菇狀形狀。確切地說，如圖2所示，抗蝕劑膜30像屋檐那樣懸掛著，離MoCr膜10的邊沿部分大約0.2微米。在已經(jīng)形成這種形狀之后，用純水清洗抗蝕劑/金屬/襯底單元40，然后利用空氣刀或離心干燥設(shè)備進(jìn)行烘干。
(3)利用氧氣的抗蝕劑膜半燒蝕工藝然后，用適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)傳送機(jī)，將已經(jīng)通過上述濕法腐蝕工藝處理過的各個(gè)抗蝕劑/金屬/襯底單元40從載體籃中取出并存儲(chǔ)在真空工作室(未示出)中。在真空工作室(其內(nèi)部溫度保持在大約40℃)中，等離子體氧氣從真空工作室上側(cè)流向抗蝕劑/金屬/襯底單元40，以便根據(jù)RIE方法，在133Pa的燒蝕壓力下，對(duì)抗蝕劑/金屬/襯底單元40進(jìn)行燒蝕工序大約40秒鐘，直至已經(jīng)位于抗蝕劑膜30側(cè)面線下方的MoCr部分可以暴露大約0.2μm。以下將此燒蝕工藝簡稱為“半燒蝕工藝”。注意，更高的燒蝕壓力能夠進(jìn)一步改善燒蝕速率。結(jié)合下一個(gè)工藝將詳細(xì)地說明與缺少這種MoCr金屬膜20的暴露部分23有關(guān)的問題。
(4)Mo-Cr膜的錐角干法腐蝕工藝(圖4)在半燒蝕工藝之后，氯(Cl2)和氧(O2)的等離子體混合氣體(氯對(duì)氧的混合比為2-3)在同一個(gè)真空工作室(其內(nèi)部溫度仍然保持在大約40℃)中從真空工作室上側(cè)流向抗蝕劑/金屬/襯底單元40，以便對(duì)于根據(jù)相同的RI E方法的偏置，在2.3kW的高頻功率下，對(duì)抗蝕劑/金屬/襯底單元40進(jìn)行大約60秒鐘的干法腐蝕工藝。結(jié)果形成了Mo-Cr膜20，它具有錐形部分25，其錐角為30B和30B’，基本上等于錐角30A和30A’(近似等于錐角30α和30α’)。
下面將描述與前面工藝中缺少M(fèi)o-Cr金屬膜20的暴露部分2 3有關(guān)的問題以及平緩錐角的優(yōu)點(diǎn)。第一個(gè)討論與可能由上述工藝中當(dāng)沒有形成Mo-Cr金屬膜20的暴露部分23時(shí)這一錐形干法腐蝕工藝引起的問題有關(guān)。若已經(jīng)對(duì)金屬膜執(zhí)行了干法腐蝕而沒有上述的半燒蝕工藝來形成圖4所示的錐角，則干法腐蝕必須開始于Mo-Cr膜20的金屬部分不被暴露的狀態(tài)。于是，幾乎所有的干法腐蝕時(shí)間，例如60秒鐘，必須消耗于抗蝕劑膜30的消退，而Mo-Cr膜20本身不怎么被腐蝕。因此，得到的Mo-Cr膜20的剖面形狀可能與圖13(c)所示的濕法腐蝕工藝幾乎相同。因此，若沒有半燒蝕工藝(圖3)，則工藝時(shí)間可能明顯地延長，因?yàn)榭刮g劑的消退速度要與涉及到相對(duì)低的Mo-Cr膜20消退速度的干法腐蝕條件相一致。這種延長的工藝時(shí)間則會(huì)不必要地引起整個(gè)工藝時(shí)間延長。此外，由于干法腐蝕基本上是各向異性的，故根據(jù)條件可能出現(xiàn)沿側(cè)面方向的腐蝕(側(cè)面受沖擊)。于是，若在前面工藝中未曾形成Mo-Cr膜的暴露部分23，則難以形成一定的平緩錐角。
現(xiàn)參照?qǐng)D6和圖7來解釋平緩錐角的優(yōu)點(diǎn)。圖6示出了起始抗蝕劑角度亦即起始錐角α陡峭的干法腐蝕。另一方面，圖7示出了起始抗蝕劑角度亦即起始錐角α平緩的干法腐蝕。
至于圖6(a)所示的錐角α的起始角度陡峭的情況，假設(shè)抗蝕劑錐角約為70度。當(dāng)利用RIE方法的干法腐蝕工藝在這種情況下被執(zhí)行時(shí)，抗蝕劑膜的水平消退量由于陡峭的錐角α而很小，而沿垂直方向的腐蝕由于干法腐蝕的各向異性而將選擇性地進(jìn)行。這樣，干法腐蝕工藝導(dǎo)致產(chǎn)生圖6(c)所示具有與起始抗蝕劑錐角α(約為70度)相同的陡峭錐角α’的金屬膜。
另一方面，至于圖7(a)所示的錐角α的起始角度平緩的情況，假設(shè)抗蝕劑錐角約為30度。當(dāng)利用RIE方法的干法腐蝕工藝在這種情況下被執(zhí)行時(shí)，由于平緩的錐角α，抗蝕劑膜的水平消退量是足夠的而不管干法腐蝕工藝的各向異性。因此，干法腐蝕工藝導(dǎo)致產(chǎn)生圖7(c)所示具有與起始抗蝕劑錐角α(約為30度)相同的平緩錐角α’的金屬膜。這樣，就所有覆蓋金屬膜的層的覆蓋率而言，大約30度或更小的錐角可以顯示明顯的優(yōu)點(diǎn)。例如，當(dāng)錐角α平緩且因而金屬膜20的側(cè)壁靠近水平面時(shí)，絕緣層SiOx能夠沿金屬膜20的邊沿部分薄薄地制作。這樣就有可能避免在金屬膜上層的臺(tái)階部分處可能出現(xiàn)的并可能在完成的LCD的顯示象素中引起點(diǎn)缺陷問題的所謂臺(tái)階斷接。統(tǒng)計(jì)上觀察到30度或更小的錐角比之60度或更大的錐角，對(duì)提高成品率能夠貢獻(xiàn)3-5個(gè)百分點(diǎn)。
(5)抗蝕劑清除工藝在前面第(4)節(jié)所解釋的對(duì)金屬膜的錐形干法腐蝕之后，用胺溶液清除劑清除抗蝕劑圖形，其中的工藝時(shí)間約為60-90秒鐘，而溶液溫度為40-60℃。在清除工藝以及后續(xù)的熟知的清洗/干燥工藝之后，如圖5所示，在玻璃襯底10上制作作為光閘膜(108)的錐角為30B和30B’，幾乎等于錐角30A和30A’的Mo-Cr金屬膜20。
(II)改變應(yīng)該理解的是，在所附各個(gè)權(quán)利要求中提出的本發(fā)明不局限于上述的任何具體的實(shí)施方案，而是可以采用所附各個(gè)權(quán)利要求范圍內(nèi)的各種各樣的實(shí)施方案。這些各種各樣的實(shí)施方案包括下面這些(1)雖然在上述各個(gè)實(shí)施方案中已經(jīng)用Mo-Cr金屬作為金屬膜的示例材料，但也可以使用任何其它的金屬材料。這些其它的金屬材料包括純Mo金屬、純Ti金屬、純Ta金屬、由Mo、Ti和Ta組成的合金、以及Mo-W金屬。雖然已經(jīng)用氯和氧的混合氣體對(duì)Mo-Cr金屬執(zhí)行了干法腐蝕，但對(duì)純Mo或Mo-W金屬可以使用氟和氧的混合氣體。這種用氟和氧的混合氣體的干法腐蝕可以免除對(duì)干法腐蝕工作室中的腐蝕的防范，而這種防范在使用氯和氧的混合氣體的干法腐蝕情況下是被要求的。這對(duì)于降低生產(chǎn)成本是有貢獻(xiàn)的，并具有延長工作室壽命的優(yōu)點(diǎn)。
(2)在上述各個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法已經(jīng)被用于作為頂柵型TFT的光閘膜的金屬膜。但本發(fā)明也可以用于諸如柵總線、漏電極、以及源電極之類的任何金屬膜，甚至底柵型TFT的任何金屬膜。
(3)在上述各個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法已經(jīng)被用于待要特別用于有源矩陣型LCD的TFT中的金屬膜。但本發(fā)明的方法也可以用于待要集成在其它薄膜器件或半導(dǎo)體硅晶片中的任何其它金屬膜。
因此，如上所述，根據(jù)本發(fā)明，有可能不斷地生產(chǎn)待要用于薄膜器件中的具有一定平緩錐角的金屬膜。而且，根據(jù)本發(fā)明，有可能明顯地改善作為用于LCD的TFT的這種薄膜器件的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種用來生產(chǎn)金屬膜的方法，此方法包含第一步驟，在給定襯底的表面上淀積金屬膜；第二步驟，在金屬膜上涂敷抗蝕劑材料以形成抗蝕劑膜；第三步驟，用光刻方法形成抗蝕劑膜的抗蝕劑圖形；第四步驟，在未被抗蝕劑膜覆蓋的金屬膜部分上執(zhí)行濕法腐蝕；第五步驟，在抗蝕劑膜的抗蝕劑圖形上執(zhí)行氧燒蝕；第六步驟，執(zhí)行干法腐蝕，以便在金屬膜剖面二端部上形成錐形形狀；以及第七步驟，清除抗蝕劑圖形，其中在第二步驟中，以抗蝕劑膜剖面二端部具有一定錐角的方式制作抗蝕劑膜，而在第五步驟中，在抗蝕劑圖形上執(zhí)行氧燒蝕，以便金屬膜在抗蝕劑圖形剖面二端部處被暴露。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中的給定襯底是包含玻璃那樣的材料的絕緣型襯底，或者是包含硅那樣的材料的半導(dǎo)體襯底。
3.權(quán)利要求1或2所述的方法，其中二端部上具有一定錐角的抗蝕劑膜的剖面被制作成接近弧形，在抗蝕劑膜剖面的底部具有弓形。
4.權(quán)利要求1-3中任何一個(gè)所述的方法，其中在第二步驟中形成抗蝕劑膜的二端部，以便在涂敷抗蝕劑膜之后但在用光刻方法曝光之前，借助于將待要在抗蝕劑膜上執(zhí)行的預(yù)烘焙溫度降低到預(yù)定溫度，而使二端部具有一定的錐角。
5.權(quán)利要求1-3中任何一個(gè)所述的方法，其中在第二步驟中形成抗蝕劑膜剖面的二端部，以便在曝光時(shí)借助于將曝光量設(shè)定為小于最佳曝光量，而使二端部具有一定的錐角。
6.權(quán)利要求1-3中任何一個(gè)所述的方法，其中在第二步驟中形成抗蝕劑膜剖面的二端部，以便借助于用光刻方法延長抗蝕劑顯影時(shí)間，而使二端部具有一定的錐角。
7.權(quán)利要求1-3中任何一個(gè)所述的方法，其中在第二步驟中形成抗蝕劑膜剖面的二端部，以便在用光刻方法對(duì)抗蝕劑膜曝光之后，借助于將待要在抗蝕劑膜上執(zhí)行的后烘焙的溫度提高到預(yù)定溫度，而使二端部具有一定的錐角。
8.一種方法，其特征是利用權(quán)利要求4-7中任何一個(gè)所述的方法的任何組合來形成抗蝕劑膜剖面的二端部，使之具有一定的錐角。
9.權(quán)利要求1-8中任何一個(gè)所述的方法，其中一定的錐角約為30度或更小。
10.權(quán)利要求1-9中任何一個(gè)所述的方法，其中的金屬膜包含Cr金屬、Mo金屬、Ti金屬、Ta金屬、W金屬中的任何一種、或這5種金屬的任何組合的合金。
11.權(quán)利要求1-10中任何一個(gè)所述的方法，其中的金屬膜是用來制作頂柵型TFT的光閘膜、柵總線、漏電極、或源電極的金屬膜。
12.權(quán)利要求1-10中任何一個(gè)所述的方法，其中的金屬膜是用來制作底柵型TFT的柵總線、漏電極、或源電極的金屬膜。
13.一種薄膜器件，他包含權(quán)利要求1-10中任何一個(gè)所述的金屬膜。
14.一種有源矩陣型液晶顯示器件，他包含作為有源元件的TFT，其中的TFT是權(quán)利要求13所述的薄膜器件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用來制作薄膜器件的金屬膜的方法，使之具有一定的錐角。此方法是一種改進(jìn)了的精細(xì)加工方法，通過濕法腐蝕步驟和干法腐蝕步驟的組合生產(chǎn)方法來生產(chǎn)諸如薄膜器件的光閘膜之類的金屬膜。預(yù)先形成抗蝕劑膜的剖面形狀，使之在二端部處具有一定的錐角。因此，在干法腐蝕步驟中，腐蝕劑氣體能夠沿抗蝕劑的側(cè)壁平滑地流過，因而能夠形成金屬膜，使之具有沿腐蝕劑氣體流線的平緩錐角。于是，根據(jù)本發(fā)明，有可能明顯地改善諸如待要用于LCD的TFT之類的薄膜器件的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1404626SQ01803151
公開日2003年3月19日 申請(qǐng)日期2001年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月16日
發(fā)明者Y·哈塔, A·馬特蘇莫托, S·李 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司