專利名稱：降低薄膜晶體管基板表面漏電流的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降低薄膜晶體管基板表面漏電流的方法，尤其涉及一種降低液晶顯示器的薄膜晶體管基板表面漏電流的方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示面板結(jié)構(gòu)由一薄膜晶體管基板(thin-film transistor substrate，TFT substrate)，一濾光片基板(color filter substrate，CF substrate)，以及一液晶層設(shè)于薄膜晶體管基板與濾光片基板之間所構(gòu)成。薄膜晶體管基板上包含有由多行數(shù)據(jù)線與多列掃描線所構(gòu)成的矩陣像素，以及多個(gè)由薄膜晶體管、電容等電子元件構(gòu)成的像素驅(qū)動(dòng)電路分別設(shè)置于每一條數(shù)據(jù)線與每一條掃描線的交會(huì)處。對(duì)每個(gè)像素而言，由數(shù)據(jù)線傳送過(guò)來(lái)的影像數(shù)據(jù)信號(hào)將傳送至薄膜晶體管的一漏極電極以及一由透明導(dǎo)電層形成的像素電極，由掃描線傳送過(guò)來(lái)的開關(guān)/定址信號(hào)將傳送至該薄膜晶體管的一柵極電極，以控制像素的影像操作。
請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有一薄膜晶體管基板的剖面示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有制作一薄膜晶體管基板10的方法是先于基板10表面形成一半導(dǎo)體層12，然后利用不同型態(tài)的摻雜劑于半導(dǎo)體層12中形成多個(gè)摻雜區(qū)14與16，作為薄膜晶體管的源極/漏極，并且定義元件類型為N型薄膜晶體管或P型薄膜晶體管。接著于半導(dǎo)體層12表面依序形成一柵極絕緣層18以及一第一金屬層20，并利用光刻以及蝕刻等工藝去除部分的第一金屬層20，以于半導(dǎo)體層12上方形成多個(gè)柵極20。
隨后于薄膜晶體管基板10表面覆蓋一厚氧化絕緣層22，作為柵極20與其他導(dǎo)線間的層間介電層(inter layer dielectric，ILD)。接著于絕緣層22表面形成一第二金屬層，并利用光刻以及蝕刻等工藝去除部分的第二金屬層，以定義多個(gè)源極電極/漏極電極24與26連接至各薄膜晶體管的源極/漏極14與16，同時(shí)還于各柵極20上方形成一溝道區(qū)28。最后再于薄膜晶體管基板10表面覆蓋一厚度約為3000埃的氮化硅層(silicon nitride，SiNx)30，用來(lái)作為保護(hù)層，并且形成一連接至薄膜晶體管的透明導(dǎo)電層32，例如利用氧化銦鉈(ITO)來(lái)作為透明的像素電極，完成薄膜晶體管基板10的制作。
現(xiàn)有的高開口率(ultra high aperture，UHA)工藝是于薄膜晶體管上方覆蓋氮化硅層并利用一接觸孔來(lái)連接透明導(dǎo)電層與漏極電極，以增加透明導(dǎo)電層的面積，提高基板的開口率。由于氮化硅的介電常數(shù)較高，其所衍生的雜散電容也相對(duì)提高，易造成畫面異常。
而且，氮化硅工藝有其薄弱厚度的限制，一般而言都會(huì)控制其厚度小于5000埃，因此對(duì)于水氣與其它雜質(zhì)污染入侵的抵抗力較差，容易造成表面漏電流的升高而影響元件的正常操作。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的即在于提供一種制作薄膜晶體管基板的方法，以降低雜散電容，并改善其表面漏電流問題。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，首先于一基板表面形成多個(gè)薄膜晶體管，接著于該些薄膜晶體管表面依序形成一絕緣層以及一金屬層，該金屬層包含有一源極電極以及一漏極電極連接至各該薄膜晶體管，且該源極電極與該漏極電極之間包含有一通道區(qū)。隨后于該金屬層以及該絕緣層表面覆蓋一有機(jī)材料層，并且于該有機(jī)材料層表面形成一透明導(dǎo)電層。
由于本發(fā)明于形成有機(jī)材料層時(shí)可以同步致密化源極電極與漏極電極間的絕緣層，汲取絕緣層中的水氣并且修補(bǔ)其結(jié)構(gòu)，因此可以阻斷薄膜晶體管基板的漏電途徑，降低其表面漏電流。此外，由于有機(jī)材料層的介電常數(shù)小于現(xiàn)有的氮化硅層，因此本發(fā)明可以進(jìn)一步增加有機(jī)材料層的厚度，以大幅地降低透明導(dǎo)電層與漏極電極間的雜散電容(寄生電容)，改善薄膜晶體管的電性表現(xiàn)。


圖1為現(xiàn)有一薄膜晶體管基板的剖面示意圖；圖2至圖5為本發(fā)明制作一薄膜晶體管基板的方法示意圖；以及圖6與圖7為現(xiàn)有薄膜晶體管基板與本發(fā)明薄膜晶體管基板的漏電流比較圖。
附圖中的附圖標(biāo)記說(shuō)明如下
10基板 12半導(dǎo)體層14、16源極/漏極 18柵極絕緣層20、24、26金屬層22絕緣層28溝道區(qū)30氮化硅層32透明導(dǎo)電層40基板42半導(dǎo)體層 44柵極絕緣層46、54、58金屬層48、50源極/漏極52絕緣層56、60溝道區(qū)62有機(jī)材料層64透明導(dǎo)電層具體實(shí)施方式
請(qǐng)參考圖2至圖5，圖2至圖5為本發(fā)明制作一薄膜晶體管基板的方法示意圖。如圖2所示，先于一薄膜晶體管基板40表面形成一半導(dǎo)體層42，然后利用不同型態(tài)的摻雜劑于半導(dǎo)體層42中形成多個(gè)摻雜區(qū)48與50，作為薄膜晶體管的源極/漏極，并且定義元件類型為N型薄膜晶體管或P型薄膜晶體管。接著于半導(dǎo)體層42表面依序形成一柵極絕緣層44以及一第一金屬層46，并利用光刻以及蝕刻等工藝去除部分的第一金屬層46，以于半導(dǎo)體層42上方形成多個(gè)柵極46。此外，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，亦可以在形成柵極46之后再利用柵極46來(lái)作為一離子注入掩模，以于柵極46兩側(cè)的半導(dǎo)體層42中形成多個(gè)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)(self-aligned)的摻雜區(qū)，作為薄膜晶體管的源極/漏極48與50。
如圖3所示，隨后于薄膜晶體管基板40表面覆蓋一厚氧化絕緣層52，作為柵極46與其他導(dǎo)線間的層間介電層(inter layer dielectric，ILD)。然后于絕緣層52表面形成一第二金屬層，并利用光刻以及蝕刻等工藝去除部分第二金屬層，以定義多個(gè)源極電極/漏極電極54與58連接至各薄膜晶體管的源極/漏極48與50，同時(shí)亦于二源極電極/漏極電極54之間形成一溝道區(qū)56，以及二源極電極/漏極電極58之間形成一溝道區(qū)60。
如圖4所示，接下來(lái)于薄膜晶體管基板40表面鍍上一有機(jī)材料層62，例如樹脂(resin)，并且于有機(jī)材料層62上進(jìn)行一透明化與固化熱處理工藝，以使有機(jī)材料層62透明化以及致密化，可以提供良好的透光性以及適當(dāng)?shù)母綦x阻絕能力。在進(jìn)行上述透明化與固化熱處理工藝的過(guò)程中，由于二源極電極/漏極電極54之間或二源極電極/漏極電極58之間的絕緣層52可以被同步汲取其中的水氣并且同步致密化其結(jié)構(gòu)，因此可以有效阻絕源極電極/漏極電極54、58以及柵極46表面的漏電途徑，降低薄膜晶體管基板40的表面漏電流。最后如圖5所示，再形成一連接至薄膜晶體管的透明導(dǎo)電層64，例如利用氧化銦鉈(ITO)來(lái)作為透明的像素電極，完成薄膜晶體管基板40的制作。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，由于有機(jī)材料層62的介電常數(shù)小于現(xiàn)有的氮化硅層(其介電常數(shù)約介于6-9之間)，且又經(jīng)過(guò)透明化處理，因此建議其優(yōu)選厚度可介于20000～30000埃之間，以使薄膜晶體管基板40表面具有一約略平坦化的表面，進(jìn)而可以避免薄膜晶體管基板40表面的元件于進(jìn)行液晶顯示器的上下基板壓合的過(guò)程中遭到損壞，同時(shí)又可以提高液晶顯示器的開口率。此外，由于源極電極/漏極電極58與透明導(dǎo)電層64間的寄生電容(或稱為雜散電容)是與其間的介電層厚度成反比，因此隨著有機(jī)材料層62的厚度增加，則源極電極/漏極電極58與透明導(dǎo)電層64間的寄生電容可以有效降低，進(jìn)而可以避免RC延遲效應(yīng)，提高液晶顯示器的應(yīng)答效率。
請(qǐng)參考圖6與圖7，圖6與圖7為現(xiàn)有薄膜晶體管基板與本發(fā)明薄膜晶體管基板的漏電流比較圖。其中曲線(slot)1與曲線2是在完成源極電極/漏極電極的圖案定義后，于薄膜晶體管基板上進(jìn)行源極電極/漏極電極的漏電流測(cè)量數(shù)值，曲線5與曲線6是在完成現(xiàn)有的氮化硅層制作后于薄膜晶體管基板上進(jìn)行源極電極/漏極電極的漏電流測(cè)量數(shù)值，曲線8與曲線9是在完成本發(fā)明的有機(jī)材料層制作后于薄膜晶體管基板上進(jìn)行源極電極/漏極電極的漏電流測(cè)量數(shù)值，且其中柵極的操作電壓約介于5-15伏特之間。如圖6與圖7所示，其中當(dāng)源極電極/漏極電極表面未覆蓋氮化硅層或有機(jī)材料層時(shí)(即曲線1與曲線2)，其漏電流約介于10-8～10-9之間，當(dāng)源極電極/漏極電極表面覆蓋氮化硅層時(shí)(即曲線5與曲線6)，其漏電流約介于10-10～10-11之間，當(dāng)源極電極/漏極電極表面覆蓋有機(jī)材料層時(shí)(即曲線8與曲線9)，其漏電流約介于10-11～10-12之間。由此可知，利用本發(fā)明的有機(jī)材料層來(lái)取代傳統(tǒng)的氮化硅層，可以有效抑制厚絕緣層中的漏電途徑，使薄膜晶體管表面漏電流約降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。
與現(xiàn)有的制作薄膜晶體管基板的方法相比，本發(fā)明可以省略現(xiàn)有制作氮化硅保護(hù)層的工藝，并且利用透明的有機(jī)材料層來(lái)提高液晶顯示器的開口率。此外，本發(fā)明于形成有機(jī)材料層時(shí)可以同步致密化源極電極與漏極電極間的絕緣層，汲取絕緣層中的水氣并且修補(bǔ)其結(jié)構(gòu)，因此可以阻斷薄膜晶體管基板的漏電途徑，降低其表面漏電流。另一方面，由于有機(jī)材料層的介電常數(shù)小于現(xiàn)有的氮化硅層，而且其厚度亦遠(yuǎn)大于氮化硅層，因此可以大幅地降低透明導(dǎo)電層與漏極電極間的寄生電容，改善薄膜晶體管的電性表現(xiàn)。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種降低薄膜晶體管基板表面漏電流的方法，該方法包含有下列步驟于一基板表面形成多個(gè)薄膜晶體管；于該些薄膜晶體管表面依序形成一絕緣層以及一金屬層，該金屬層包含有一源極電極以及一漏極電極連接至各該薄膜晶體管，且該源極電極與該漏極電極之間包含有一溝道區(qū)；于該金屬層以及該絕緣層表面覆蓋一有機(jī)材料層；以及于該有機(jī)材料層表面形成一透明導(dǎo)電層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法于形成該有機(jī)材料層時(shí)可以同步致密化該絕緣層以降低該基板表面的漏電流。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法于形成該有機(jī)材料層時(shí)包含有一透明化與固化熱處理工藝。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該透明化與固化熱處理工藝可汲取該絕緣層的水氣以阻絕該些薄膜晶體管的漏電途徑。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該透明化與固化熱處理工藝可修補(bǔ)該絕緣層的結(jié)構(gòu)以阻絕該些薄膜晶體管的漏電途徑。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該有機(jī)材料層的厚度約介于20000～30000埃之間。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該有機(jī)材料層包含有樹脂。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該絕緣層是一氧化層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種降低薄膜晶體管基板表面漏電流的方法。首先于一基板表面形成多個(gè)薄膜晶體管，接著于該些薄膜晶體管表面依序形成一絕緣層以及一金屬層，該金屬層包含有一源極電極以及一漏極電極連接至各該薄膜晶體管，且該源極電極與該漏極電極之間包含有一溝道區(qū)。之后于該金屬層以及該絕緣層表面覆蓋一有機(jī)材料層，并且于該有機(jī)材料層表面形成一透明導(dǎo)電層。由于形成該有機(jī)材料層的過(guò)程中可以同步致密化該絕緣層，因此可以阻斷該基板的漏電途徑，降低其表面漏電流。
文檔編號(hào)H01L21/336GK1540730SQ0312325
公開日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月24日
發(fā)明者胡晉瑋, 陳坤宏 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司