專利名稱：薄膜晶體管陣列基板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管陣列基板，更具體地，涉及一種適合于簡(jiǎn)化工藝以及減少制造成本的薄膜晶體管陣列基板及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，液晶顯示器(LCD)利用電場(chǎng)控制液晶的光透射率，由此顯示圖像。為了這個(gè)目的，LCD包括具有以矩陣形式排列的液晶單元的液晶顯示面板，和驅(qū)動(dòng)該液晶顯示面板的驅(qū)動(dòng)電路。
液晶顯示面板包括彼此相對(duì)的薄膜晶體管陣列基板和濾色片陣列基板，注入在兩個(gè)基板之間的液晶，和保持兩個(gè)基板之間盒間隙的襯墊料。
薄膜晶體管陣列基板包括柵線、數(shù)據(jù)線、在柵線和數(shù)據(jù)線之間的每個(gè)交叉點(diǎn)形成以作為開關(guān)器件的薄膜晶體管、對(duì)于每個(gè)液晶單元形成并連接到薄膜晶體管的像素電極，和涂敷在其上的定向膜。柵線和數(shù)據(jù)線經(jīng)由每個(gè)焊盤部分接收來自驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)。薄膜晶體管響應(yīng)供給柵線的掃描信號(hào)將供給數(shù)據(jù)線的像素信號(hào)施加到像素電極。
濾色片陣列基板包括為每個(gè)液晶單元形成的濾色片，用于劃分濾色片并反射外部光的黑矩陣，將參考電壓公共施加到液晶單元的公共電極，和涂敷在其上的定向膜。
液晶顯示面板通過單獨(dú)制備薄膜晶體管陣列基板和濾色片陣列基板以將它們連接，然后將液晶注入在它們之間并將其密封來實(shí)現(xiàn)。
圖1為說明現(xiàn)有技術(shù)薄膜晶體管陣列基板的平面圖，圖2為沿圖1的I-I’線提取的薄膜晶體管陣列基板的截面圖。
參考圖1和圖2，薄膜晶體管陣列基板包括設(shè)置在下基板42上以彼此交叉的柵線2和數(shù)據(jù)線4，其間具有柵絕緣層44，設(shè)置在每個(gè)交點(diǎn)處的薄膜晶體管6，和設(shè)置在具有交叉結(jié)構(gòu)的單元區(qū)域處的像素電極18。此外，薄膜晶體管陣列基板包括設(shè)置在像素電極18和前級(jí)(pre-stage)柵線2之間的重疊部分處的存儲(chǔ)電容器20，連接到柵線2的柵焊盤部分26，和連接到數(shù)據(jù)線4的數(shù)據(jù)焊盤部分34。
薄膜晶體管6包括連接到柵線2的柵極8、連接到數(shù)據(jù)線4的源極10、連接到像素電極18的漏極12、和與柵極8重疊并限定源極10和漏極12之間溝道的半導(dǎo)體圖案47。半導(dǎo)體圖案47進(jìn)一步包括有源層14，和位于有源層14上的歐姆接觸層，以與源極10和漏極12形成歐姆接觸。薄膜晶體管6響應(yīng)施加到柵線2的柵極信號(hào)使得施加到數(shù)據(jù)線4的像素電壓信號(hào)充入像素電極18中并保持。
像素電極18經(jīng)由貫穿保護(hù)層50的第一接觸孔16連接到薄膜晶體管6的漏極12。像素電極18通過充電的像素電壓信號(hào)產(chǎn)生相對(duì)于設(shè)置在上基板(未示出)上的公共電極的電勢(shì)差。由于介電各向異性，該電勢(shì)差旋轉(zhuǎn)位于在薄膜晶體管陣列基板和上基板之間的液晶，并將從光源(未示出)經(jīng)由像素電極18輸入的光向上基板傳輸。
存儲(chǔ)電容器20包括與前級(jí)柵線2重疊的存儲(chǔ)電極22，其間具有柵絕緣層44，和與存儲(chǔ)電極22重疊的像素電極18，其間具有保護(hù)層50，并且經(jīng)由設(shè)置在保護(hù)層50處的第二接觸孔24連接。存儲(chǔ)電容器20允許在像素電極18中充入的像素電壓信號(hào)穩(wěn)定地保持，直到充入下一個(gè)像素電壓。
柵線2經(jīng)由柵焊盤部分26連接到柵驅(qū)動(dòng)器(未示出)。柵焊盤部分26包括從柵線2延伸的下柵焊盤電極28，和上柵焊盤電極32，其經(jīng)由通過柵絕緣層44和保護(hù)層50的第三接觸孔30連接到下柵焊盤電極28。
數(shù)據(jù)線4經(jīng)由數(shù)據(jù)焊盤部分34連接到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器(未示出)。該數(shù)據(jù)焊盤部分34包括從數(shù)據(jù)線4延伸的下數(shù)據(jù)焊盤電極36，和上數(shù)據(jù)焊盤電極40，其經(jīng)由貫穿保護(hù)層50的第四接觸孔38連接到下數(shù)據(jù)焊盤電極36。
具有上述結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管陣列基板通過五輪掩模工藝形成。
圖3為表示圖1和2中所示的薄膜晶體管陣列基板通過五輪掩模工藝形成的流程圖。
在步驟S2時(shí)，柵極金屬層形成在下基板42上，然后通過利用第一掩模的光刻和刻蝕進(jìn)行構(gòu)圖，由此提供包括柵線2、柵極8和下柵焊盤電極28的柵圖案。
在步驟S4時(shí)，在設(shè)有柵圖案的下基板42上通過如等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(PECVD)等的沉積技術(shù)順序形成柵絕緣層44，非晶硅層和n+非晶硅層。其后，非晶硅層和n+非晶硅層通過利用第二掩模的光刻和刻蝕進(jìn)行構(gòu)圖，由此提供包括有源層14和歐姆接觸層48的半導(dǎo)體圖案47。
在步驟S6時(shí)，在設(shè)有半導(dǎo)體圖案47的下基板42上通過如濺射等的沉積技術(shù)形成源極/漏極金屬層。其后，通過利用第三掩模的光刻和刻蝕構(gòu)圖源極/漏極金屬層，由此提供包括數(shù)據(jù)線4、源極10、漏極12a和存儲(chǔ)電極22的源極/漏極圖案。
在步驟S8時(shí)，具有第一至第四接觸孔16，24，30和38的保護(hù)層50通過利用第四掩模的光刻和刻蝕形成在設(shè)有源極/漏極圖案的柵絕緣層44上。
在步驟S10時(shí)，透明電極材料通過如濺射等的沉積技術(shù)完全沉積在設(shè)有保護(hù)層50的基板42上。其后，透明電極材料通過利用第五掩模的光刻和刻蝕構(gòu)圖，從而提供包括像素電極18、上柵焊盤電極32和上數(shù)據(jù)焊盤電極40的透明電極圖案。
這種現(xiàn)有技術(shù)薄膜晶體管陣列基板具有復(fù)雜的制造過程，由于它使用多個(gè)掩模工藝，因此增加了液晶顯示面板的制造成本。為了減少成本，已經(jīng)研制出一種利用減少的掩模工藝數(shù)量的薄膜晶體管陣列基板。這是因?yàn)橐淮窝谀９に嚢ǘ鄠€(gè)單獨(dú)的工藝如薄膜沉積，清潔，光刻，刻蝕，光刻膠剝離和檢驗(yàn)工藝等。最近，已經(jīng)研制出一種從現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)五輪掩模工藝中消除了一輪掩模工藝的四輪掩模工藝。
圖4為表示通過四輪掩模工藝形成薄膜晶體管陣列基板的步驟的流程圖。
圖4所示的四輪掩模工藝除了包括有源層和歐姆接觸層和源極/漏極圖案的半導(dǎo)體圖案通過一輪掩模提供以外，具有與圖3所示的五輪掩模工藝相同的步驟。
首先，在步驟S22時(shí)，柵極金屬層通過利用第一掩模的光刻和刻蝕構(gòu)圖，由此提供包括柵線2、柵極8和下柵焊盤電極28的柵圖案。
在步驟S24，柵絕緣層44，非晶硅層和n+非晶硅層通過沉積技術(shù)如等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(PECVD)等順序形成在設(shè)有柵圖案的下基板42上。
在步驟S26，設(shè)有n+非晶硅層等的基板在用于PECVD等的沉積腔室處被卸載，然后移動(dòng)到用于如濺射等沉積工藝的腔室中。其后，源極/漏極金屬層通過如濺射等沉積工藝形成在設(shè)有n+非晶硅層等的基板上。
光刻膠圖案通過利用第二掩模的光刻形成在源極/漏極金屬層上。這里，第二掩模使用在薄膜晶體管的溝道部分處具有衍射曝光部分的衍射曝光掩模，由此允許在溝道部分處的光刻膠圖案具有比其他源極/漏極圖案更低的高度。
隨后，在步驟S28時(shí)，源極/漏極金屬層通過利用光刻膠圖案的濕刻工藝構(gòu)圖，由此提供包括數(shù)據(jù)線4、源極10、與源極10成整體的漏極12、和存儲(chǔ)電極22的源極/漏極圖案。
其次，非晶硅層和n+非晶硅層通過利用相同光刻膠圖案的干刻工藝同時(shí)構(gòu)圖，由此提供有源層14和歐姆接觸層48。
此外，通過灰化去除在溝道部分處具有相對(duì)低的高度的光刻膠圖案，其后，溝道部分處的源極/漏極圖案和歐姆接觸層48通過干刻工藝進(jìn)行刻蝕。從而，溝道部分處的有源層14曝光以使源極10不與漏極12連接。
這里，源極/漏極金屬?gòu)你f(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)或鉬合金等中選擇。
在步驟S30時(shí)，保護(hù)層50通過沉積技術(shù)如PECVD等完全形成在設(shè)有源極/漏極圖案的柵絕緣層44上。保護(hù)層50通過利用第三掩模的光刻和刻蝕構(gòu)圖，由此限定第一到第四接觸孔16，24，30和38。第一接觸孔16形成以貫穿保護(hù)層50并暴露漏極12，而第二接觸孔24形成以貫穿保護(hù)層50并暴露存儲(chǔ)電極22。第三接觸孔30形成以貫穿保護(hù)層50和柵絕緣層44并暴露下柵焊盤電極28。第四接觸孔38形成以貫穿保護(hù)層50并暴露上數(shù)據(jù)焊盤電極36。
在步驟S32時(shí)，透明電極材料通過沉積技術(shù)如濺射等完全沉積在設(shè)有保護(hù)層50的基板42上。其后，透明電極材料通過利用第四掩模的光刻和刻蝕構(gòu)圖，由此提供包括像素電極18、上柵焊盤電極32和上數(shù)據(jù)焊盤電極40的透明電極圖案。像素電極18經(jīng)由第一接觸孔16電連接到漏極12，同時(shí)經(jīng)由第二接觸孔24電連接到與前級(jí)柵線2重疊的存儲(chǔ)電極22。上柵焊盤電極32經(jīng)由第三接觸孔30電連接到下柵焊盤電極28。上數(shù)據(jù)焊盤電極40經(jīng)由第四接觸孔38電連接到下數(shù)據(jù)焊盤電極36。
如上所述，制造薄膜晶體管陣列基板的現(xiàn)有技術(shù)方法采用四輪掩模工藝，因此與采用五輪掩模工藝的方法相比，它可以減少制造工藝的數(shù)量，從而可以減少與工藝數(shù)量的減少成比例的制造成本。然而，在四輪掩模工藝中，柵絕緣層44，非晶硅層和n+非晶硅層通過沉積技術(shù)如PECVD等形成，因此進(jìn)一步需要將基板102裝載到設(shè)備如沉積腔室中和從該設(shè)備中卸載的傳輸步驟。因此，希望在單個(gè)設(shè)備中形成柵絕緣層44，非晶硅層，n+非晶硅層和源極/漏極金屬層。

發(fā)明內(nèi)容
僅作為介紹，在一個(gè)方面中，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的薄膜晶體管陣列基板包括形成在基板上的柵線；形成在柵線上的柵絕緣層；與柵線相交的數(shù)據(jù)線，其間具有柵絕緣層，并包含硅化鎢(WSix)、硅化鈷(CoSix)或硅化鎳(NiSix)的至少之一；設(shè)置在柵線和數(shù)據(jù)線之間的每個(gè)交點(diǎn)處的薄膜晶體管；和設(shè)置在由柵線和數(shù)據(jù)線之間的每個(gè)交點(diǎn)限定的像素區(qū)域處并連接到薄膜晶體管的像素電極。
在薄膜晶體管陣列基板中，薄膜晶體管包括連接到柵線的柵極；連接到數(shù)據(jù)線并由與數(shù)據(jù)線相同的材料形成的源極；與源極相對(duì)并由與數(shù)據(jù)線相同的材料形成的漏極；和具有設(shè)置在源極和漏極之間的溝道的半導(dǎo)體圖案。
薄膜晶體管陣列基板進(jìn)一步包括包含柵線的存儲(chǔ)電容器，和與柵線重疊的存儲(chǔ)電極，其間具有柵絕緣層和半導(dǎo)體圖案，并由與數(shù)據(jù)線相同的材料形成。
根據(jù)本發(fā)明另一方面制造薄膜晶體管陣列基板的方法包括在基板上形成包括柵線和柵極的柵圖案；在設(shè)有柵圖案的基板上形成柵絕緣層、非晶硅層和n+非晶硅層，以及通過PECVD或MOCVD形成包含硅化鎢(WSix)、硅化鈷(CoSix)或硅化鎳(NiSix)至少之一的源極/漏極金屬層；對(duì)非晶硅層、n+非晶硅層和源極/漏極金屬層進(jìn)行構(gòu)圖，以提供半導(dǎo)體圖案和形成在半導(dǎo)體圖案上并包括數(shù)據(jù)線、源極和漏極的源極/漏極圖案；在設(shè)有源極/漏極圖案的基板上形成具有接觸孔的保護(hù)層，所述接觸孔暴露漏極的一部分；以及形成經(jīng)由接觸孔連接到漏極的像素電極。
在該方法中，通過PECVD形成包含硅化鎢(WSix)的源極/漏極金屬層包括將WF6、SiH4和N2的反應(yīng)材料注入到大約325℃至425℃的腔室中；以及在n+非晶硅層上形成包含通過反應(yīng)材料的反應(yīng)產(chǎn)生的硅化鎢(WSix)的源極/漏極金屬材料。
作為選擇，通過PECVD形成包含硅化鈷(CoSix)的源極/漏極金屬層包括將Co(Co)3NO、SiH4和H2的反應(yīng)材料注入到大約300℃至400℃的腔室中；以及在n+非晶硅層上形成包含通過反應(yīng)材料的反應(yīng)產(chǎn)生的硅化鈷(CoSix)的源極/漏極金屬材料。
作為選擇，利用硅化鎳(NiSix)形成源極/漏極金屬層包括在n+非晶硅層上通過MOCVD形成包含硅化鎳(NiSix)的源極/漏極金屬材料，其中硅化鎳(NiSix)通過在大約200℃至300℃時(shí)鎳(Ni)和硅(Si)關(guān)于彼此的相變而產(chǎn)生。
該方法進(jìn)一步包括提供包括柵線的存儲(chǔ)電容器，和與柵線重疊的存儲(chǔ)電極，其問具有柵絕緣層和半導(dǎo)體圖案，并由與數(shù)據(jù)線相同的材料構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明又一方面的薄膜晶體管陣列基板包括包括柵線的柵圖案，連接到柵線的柵極和從柵線延伸的下柵焊盤電極；設(shè)置在柵圖案上的柵絕緣層；源極/漏極圖案，其包括與柵線相交的數(shù)據(jù)線，其間具有柵絕緣層，并且包含硅化鎢(WSix)、硅化鈷(CoSix)或硅化鎳(NiSix)的至少之一，從數(shù)據(jù)線延伸的下數(shù)據(jù)焊盤電極，連接到數(shù)據(jù)線的源極和與源極相對(duì)的漏極；設(shè)置在柵線和數(shù)據(jù)線之間的每個(gè)交點(diǎn)處的薄膜晶體管；和設(shè)置在由柵線和數(shù)據(jù)線之間的每個(gè)交點(diǎn)限定的像素區(qū)域處并連接到薄膜晶體管的像素電極，連接到下柵焊盤電極的上柵焊盤電極，以及連接到下數(shù)據(jù)焊盤電極的上數(shù)據(jù)焊盤電極。
根據(jù)本發(fā)明另一方面制造薄膜晶體管陣列基板的方法包括利用第一掩模工藝在基板上形成包括柵線和柵極的柵圖案；在設(shè)有柵圖案的基板上形成柵絕緣層、非晶硅層和n+非晶硅層，以及在單個(gè)設(shè)備中形成源極/漏極金屬層；利用第二掩模工藝使非晶硅層、n+非晶硅層和源極/漏極金屬層構(gòu)圖，以提供半導(dǎo)體圖案和形成在半導(dǎo)體圖案上并包括數(shù)據(jù)線、源極和漏極的源極/漏極圖案；利用第三掩模工藝在設(shè)有源極/漏極圖案的基板上形成具有接觸孔的保護(hù)層，所述接觸孔暴露部分漏極；以及利用第四掩模工藝形成經(jīng)由接觸孔連接到漏極的像素電極。


下面通過參考所附附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述將使本發(fā)明顯而易見，在附圖中；
圖1為示出了一部分現(xiàn)有技術(shù)薄膜晶體管陣列基板的平面圖；圖2為沿圖1的I-I’提取的薄膜晶體管陣列基板的截面圖；圖3為表示通過現(xiàn)有技術(shù)五輪掩模工藝形成薄膜晶體管陣列基板的流程圖；圖4為表示通過現(xiàn)有技術(shù)四輪掩模工藝形成薄膜晶體管陣列基板的流程圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管陣列基板結(jié)構(gòu)的平面圖；圖6為沿圖5的II-II’線提取的薄膜晶體管陣列基板的截面圖；圖7A至7D為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式制造薄膜晶體管陣列基板的方法的截面圖；圖8為表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式形成薄膜晶體管陣列基板的流程圖；圖9為表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式形成薄膜晶體管陣列基板的流程圖；和圖10為表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式形成薄膜晶體管陣列基板的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖中所示的實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
以下，將參考圖5至10詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖5為示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管陣列基板結(jié)構(gòu)的平面圖，圖6為沿圖5的II-II’線提取的薄膜晶體管陣列基板的截面圖。
參考圖5和圖6，薄膜晶體管陣列基板包括設(shè)置在下基板142上以彼此交叉的柵線102和數(shù)據(jù)線104，其間具有柵絕緣層144，相鄰于每個(gè)交點(diǎn)的薄膜晶體管106，和設(shè)置在由相交結(jié)構(gòu)限定的像素區(qū)域處的像素電極118。此外，薄膜晶體管陣列基板包括設(shè)置在像素電極118和前級(jí)柵線102之間重疊部分的存儲(chǔ)電容器120，連接到柵線102的柵焊盤部分126，和連接到數(shù)據(jù)線104的數(shù)據(jù)焊盤部分134。
薄膜晶體管106包括連接到柵線102的柵極108，連接到數(shù)據(jù)線104的源極110，連接到像素電極118的漏極112，和與柵極108重疊并限定源極110和漏極112之間溝道的有源層114。有源層114形成以與下數(shù)據(jù)焊盤電極136，存儲(chǔ)電極122，數(shù)據(jù)線104，源極110和漏極112重疊，并進(jìn)一步包括源極110和漏極112之間的溝道。在有源層114上，進(jìn)一步設(shè)置歐姆接觸層148，以與下數(shù)據(jù)焊盤電極136，存儲(chǔ)電極122，數(shù)據(jù)線104，源極110和漏極112形成歐姆接觸。薄膜晶體管106響應(yīng)施加到柵線102的柵極信號(hào)允許施加到數(shù)據(jù)線104的像素電壓信號(hào)對(duì)像素電極118充電并保持。
像素電極118經(jīng)由貫穿保護(hù)層150的第一接觸孔116連接到薄膜晶體管106的漏極112。像素電極118通過充電的像素電壓信號(hào)產(chǎn)生相對(duì)于設(shè)置在上基板(未示出)上的公共電極的電勢(shì)差。由于介電各向異性，該電勢(shì)差旋轉(zhuǎn)位于薄膜晶體管陣列基板和上基板之間的液晶，并將從光源(未示出)經(jīng)由像素電極118輸入的光向上基板傳輸。
存儲(chǔ)電容器120包括前級(jí)柵線102，與前級(jí)柵線102重疊的存儲(chǔ)電極122，其間具有柵絕緣層144、有源層114和歐姆接觸層148，和與存儲(chǔ)電極122重疊的像素電極118，其間具有保護(hù)層150，并經(jīng)由設(shè)置在保護(hù)層150處的第二接觸孔124連接。存儲(chǔ)電容器120允許充入在像素電極118中的像素電壓信號(hào)穩(wěn)定地保持，直到充入下一個(gè)像素電壓。
柵線102經(jīng)由柵焊盤部分126連接到柵驅(qū)動(dòng)器(未示出)。柵焊盤部分126包括從柵線102延伸的下柵焊盤電極128，和上柵焊盤電極132，其經(jīng)由貫穿柵絕緣層144和保護(hù)層150的第三接觸孔130連接到下柵焊盤電極128。
數(shù)據(jù)線104經(jīng)由數(shù)據(jù)焊盤部分134連接到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器(未示出)。數(shù)據(jù)焊盤部分134包括從數(shù)據(jù)線104延伸的下數(shù)據(jù)焊盤電極136，和上數(shù)據(jù)焊盤電極140，其經(jīng)由貫穿保護(hù)層150的第四接觸孔138連接到下數(shù)據(jù)焊盤電極136。
這里，包括數(shù)據(jù)線104、源極110和漏極112、存儲(chǔ)電極122和下數(shù)據(jù)焊盤電極136的源極/漏極圖案包含硅化鎢(WSix)、硅化鈷(CoSix)或硅化鎳(NiSix)的至少之一。硅化鎢(WSix)、硅化鈷(CoSix)和硅化鎳(NiSix)為能夠通過CVD沉積的材料。源極/漏極金屬層可以通過在柵絕緣層、非晶硅層和n+非晶硅層形成時(shí)使用的沉積設(shè)備形成。
圖7A至7D為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例制造薄膜晶體管陣列基板的方法的截面圖，圖8為表示形成薄膜晶體管陣列基板的流程圖。
參考圖7A，柵圖案設(shè)置在下基板142上。
在步驟S42，柵極金屬層通過沉積技術(shù)如濺射形成在下基底142上。然后，柵極金屬層通過利用第一掩模的光刻和刻蝕構(gòu)圖，由此提供包括柵線102、柵極108和下柵焊盤電極128的柵圖案。柵極金屬層具有鉻(Cr)、鉬(Mo)或鋁類等金屬的單層或雙層結(jié)構(gòu)。參考圖7B，柵絕緣層144，有源層114，歐姆接觸層148和源極/漏極圖案順序形成在設(shè)有柵圖案的下基板142上。
在步驟S44，柵絕緣層144，非晶硅層和n+非晶硅層通過沉積技術(shù)如等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(PECVD)等順序形成在設(shè)有柵圖案的下基板142上。隨后，在步驟S46，源極/漏極金屬層通過在柵絕緣層144、非晶硅層和n+非晶硅層形成時(shí)使用的沉積設(shè)備和沉積技術(shù)形成，即通過沉積技術(shù)如PECVD等形成。
這里，源極/漏極金屬層沉積時(shí)在大約325℃至425℃的溫度下使用WF6、SiH4和N2，使得源極/漏極金屬層包含硅化鎢(WSix)。
換句話說，包含硅化鎢(WSix)的源極/漏極金屬層通過在大約325℃至425℃的腔室中WF6、SiH4和N2的反應(yīng)形成在設(shè)有n+晶硅層的下基板142上。
光刻膠圖案通過利用第二掩模的光刻形成在源極/漏極金屬層上。這里，第二掩模使用在薄膜晶體管的溝道部分處具有衍射曝光部分的衍射曝光掩模，由此允許在溝道部分處的光刻膠圖案具有比其他源極/漏極圖案更低的高度。
隨后，在步驟S48時(shí)，源極/漏極金屬層通過利用光刻膠圖案的濕刻構(gòu)圖，由此提供包括數(shù)據(jù)線104、源極110、與源極110成整體的漏極112、和存儲(chǔ)電極122的源極/漏極圖案。
其次，非晶硅層和n+非晶硅層通過利用相同光刻膠圖案的干刻同時(shí)構(gòu)圖，由此提供有源層114和歐姆接觸層148。
此外，在溝道部分處具有相對(duì)低的高度的光刻膠圖案通過灰化去除，其后，溝道部分處的源極/漏極圖案和歐姆接觸層148通過干刻進(jìn)行刻蝕。從而，溝道部分處的有源層114曝光以使源極110不與漏極112連接。
隨后，通過剝離去除剩余在源極/漏極圖案上的光刻膠圖案。
這里，柵絕緣層144由無機(jī)絕緣材料如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)形成。
參考圖7C，包括第一到第四接觸孔116，124，130和138的保護(hù)層150形成在設(shè)有源極/漏極圖案的柵絕緣層144上。
在步驟S50時(shí)，保護(hù)層150通過利用第三掩模的光刻和刻蝕構(gòu)圖，由此限定第一到第四接觸孔116，124，130和138。第一接觸孔116形成以貫穿保護(hù)層150并暴露漏極112，而第二接觸孔124形成以貫穿保護(hù)層150并暴露存儲(chǔ)電極122。第三接觸孔130形成以貫穿保護(hù)層150和柵絕緣層144并暴露下柵焊盤電極128。第四接觸孔138形成以貫穿保護(hù)層150并暴露上數(shù)據(jù)焊盤電極136。
這里，保護(hù)層150由與柵絕緣層144相同的無機(jī)絕緣材料構(gòu)成，或由有機(jī)絕緣材料如具有小介電常數(shù)的丙烯酸有機(jī)化合物、BCB(苯環(huán)丁烯)或PFCB(全氟環(huán)丁烷)等構(gòu)成。
參考圖7D，透明電極圖案設(shè)置在保護(hù)層150上。
在步驟S52時(shí)，透明電極材料通過沉積技術(shù)如濺射等完全沉積在保護(hù)層150上。其后，透明電極材料通過利用第四掩模的光刻和刻蝕構(gòu)圖，由此提供包括像素電極118、上柵焊盤電極132和上數(shù)據(jù)焊盤電極140的透明電極圖案。像素電極118經(jīng)由第一接觸孔116電連接到漏極112，同時(shí)經(jīng)由第二接觸孔124電連接到與前級(jí)柵線102重疊的存儲(chǔ)電極122。上柵焊盤電極132經(jīng)由第三接觸孔130電連接到下柵焊盤電極128。上數(shù)據(jù)焊盤電極140經(jīng)由第四接觸孔138電連接到下數(shù)據(jù)焊盤電極136。這里，透明電極材料選自于氧化銦錫(ITO)、氧化錫(TO)、氧化銦鋅(IZO)等。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例制造薄膜晶體管陣列基板的方法可以通過PECVD沉積源極/漏極金屬層，由此在柵絕緣層、非晶硅層和n+非晶硅層形成時(shí)使用的相同沉積設(shè)備的輔助下形成源極/漏極金屬層。因此，簡(jiǎn)化工藝從而減少制造成本成為可能。
圖9為表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例形成薄膜晶體管陣列基板的每個(gè)步驟的流程圖。
首先，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例制造薄膜晶體管陣列基板的方法類似于根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例制造薄膜晶體管陣列基板的方法，除了源極/漏極金屬層的反應(yīng)材料和在源極/漏極金屬形成過程中的環(huán)境以外。因此，類似于圖7A至7D的內(nèi)容的詳細(xì)解釋將省略。
在步驟S62時(shí)，包括柵線102、柵極108和下柵焊盤電極128的柵圖案設(shè)置在下基板142上。然后，在步驟S64時(shí)，柵絕緣層144，非晶硅層和n+非晶硅層通過沉積技術(shù)如等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(PECVD)等順序形成在其上。隨后，在步驟S66時(shí)，源極/漏極金屬層通過在柵絕緣層144、非晶硅層和n+非晶硅層形成時(shí)使用的沉積設(shè)備和沉積技術(shù)形成，即通過沉積技術(shù)如PECVD等形成。
這里，在源極/漏極金屬層的沉積時(shí)Co(Co)3NO、SiH4和H2用于大約300℃至400℃的環(huán)境中，使得源極/漏極金屬層包含硅化鈷(CoSix)。換句話說，包含硅化鈷(CoSix)的源極/漏極金屬層通過在大約300℃至400℃的腔室中Co(Co)3NO、SiH4和H2的反應(yīng)形成在在設(shè)有n+非晶硅層的基板142上。
其后，在步驟S68時(shí)，非晶硅層、n+非晶硅層和源極/漏極金屬層通過利用衍射曝光掩模的光刻和刻蝕構(gòu)圖，由此提供包括數(shù)據(jù)線104、源極110、漏極112和存儲(chǔ)電極122的源極/漏極圖案；和包括有源層114和歐姆接觸層148的半導(dǎo)體圖案147。
接下來，在步驟S70時(shí)，形成包括第一到第四接觸孔116，124，130和138的保護(hù)層150。最后，在步驟S72時(shí)，包括像素電極118、上柵焊盤電極132和上數(shù)據(jù)焊盤電極140的透明電極圖案形成。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例制造薄膜晶體管陣列基板的方法可以通過PECVD沉積源極/漏極金屬層，由此在柵絕緣層、非晶硅層和n+非晶硅層形成時(shí)使用的相同沉積設(shè)備的輔助下形成源極/漏極金屬層。因此，簡(jiǎn)化工藝從而減少制造成本成為可能。
圖10為表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例形成薄膜晶體管陣列基板的每個(gè)步驟的流程圖。
首先，根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例制造薄膜晶體管陣列基板的方法類似于根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例制造薄膜晶體管陣列基板的方法，除了源極/漏極金屬層通過有機(jī)金屬化學(xué)汽相沉積(MOCVD)形成；以及源極/漏極金屬層和在源極/漏極金屬形成過程中的環(huán)境不同以外。因此，類似于圖7A至7D的內(nèi)容的詳細(xì)解釋將省略。
在步驟S82時(shí)，包括柵線102、柵極108和下柵焊盤電極128的柵圖案設(shè)置在下基板142上。然后，在步驟S84時(shí)，柵絕緣層144，非晶硅層和n+非晶硅層通過沉積技術(shù)如等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(PECVD)等順序形成在其上。
隨后，在步驟S86時(shí)，源極/漏極金屬層通過在柵絕緣層144、非晶硅層和n+非晶硅層形成時(shí)使用的沉積設(shè)備和沉積技術(shù)如MOCVD等形成。
這里，源極/漏極金屬層的沉積在大約200℃至300℃的環(huán)境中進(jìn)行，并且Ni和Si用作源極/漏極金屬的反應(yīng)材料，使得源極/漏極金屬層包含硅化鎳(NiSix)。硅化鎳(NiSix)通過在200℃至300℃的低溫下關(guān)于彼此反應(yīng)的Ni和Si發(fā)生相變而形成。
其后，在步驟S88時(shí)，非晶硅層、n+非晶硅層和源極/漏極金屬層通過利用衍射曝光掩模的光刻和刻蝕構(gòu)圖，由此提供包括數(shù)據(jù)線104、源極110、漏極112和存儲(chǔ)電極122的源極/漏極圖案；和包括有源層114和歐姆接觸層148的半導(dǎo)體圖案147。
接下來，在步驟S90時(shí)，形成包括第一到第四接觸孔116，124，130和138的保護(hù)層150。最后，在步驟S92時(shí)，形成包括像素電極118、上柵焊盤電極132和上數(shù)據(jù)焊盤電極140的透明電極圖案。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例制造薄膜晶體管陣列基板的方法可以通過MOCVD沉積源極/漏極金屬層，由此在與用于形成柵絕緣層、非晶硅層和n+非晶硅層相同的沉積設(shè)備的輔助下形成源極/漏極金屬層。因此，簡(jiǎn)化工藝從而減少制造成本成為可能。
作為選擇，在本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例中，源極/漏極金屬層可以通過MOCVD而不是PECVD形成。此外，在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，源極/漏極金屬層可以通過PECVD而不是MOCVD形成。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，源極/漏極金屬層可以通過柵絕緣層、非晶硅層和n+非晶硅層形成時(shí)使用的相同沉積設(shè)備以及通過MOCVD或PECVD形成。因此，簡(jiǎn)化工藝從而減少制造成本成為可能。
盡管本發(fā)明已經(jīng)通過上述附圖中所示的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下可以對(duì)其進(jìn)行多種變形和變化。因此，本發(fā)明的范圍僅通過所附權(quán)利要求和其等同物來確定。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管陣列基板，包括形成在基板上的柵線；形成在所述柵線上的柵絕緣層；與所述柵線相交叉的數(shù)據(jù)線，其間具有所述柵絕緣層，該數(shù)據(jù)線包含硅化鎢(WSix)、硅化鈷(CoSix)或硅化鎳(NiSix)的至少之一；設(shè)置在所述柵線和數(shù)據(jù)線之間的每個(gè)交點(diǎn)處的薄膜晶體管；和設(shè)置在由柵線和數(shù)據(jù)線之間的每個(gè)交叉所限定的像素區(qū)域處并連接到所述薄膜晶體管的像素電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于，所述薄膜晶體管包括連接到所述柵線的柵極；連接到所述數(shù)據(jù)線并由與數(shù)據(jù)線相同的材料形成的源極；與所述源極相對(duì)并由與所述數(shù)據(jù)線相同的材料形成的漏極；和具有設(shè)置在所述源極和漏極之間的溝道的半導(dǎo)體圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于，進(jìn)一步包括包括所述柵線的存儲(chǔ)電容器，和與所述柵線重疊的存儲(chǔ)電極，其間具有所述柵絕緣層和半導(dǎo)體圖案，所述所述存儲(chǔ)電極由與所述數(shù)據(jù)線相同的材料構(gòu)成。
4.一種薄膜晶體管陣列基板的制造方法，包括在基板上形成包括柵線和柵極的柵圖案；在設(shè)有柵圖案的基板上形成柵絕緣層、非晶硅層和n+非晶硅層，以及通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積或有機(jī)金屬化學(xué)汽相沉積形成包含硅化鎢(WSix)、硅化鈷(CoSix)或硅化鎳(NiSix)至少之一的源極/漏極金屬層；對(duì)非晶硅層、n+非晶硅層和源極/漏極金屬層進(jìn)行構(gòu)圖，以提供半導(dǎo)體圖案和形成在半導(dǎo)體圖案上并包括數(shù)據(jù)線、源極和漏極的源極/漏極圖案；在設(shè)有源極/漏極圖案的基板上形成具有接觸孔的保護(hù)層，所述接觸孔暴露部分漏極；以及形成經(jīng)由接觸孔連接到漏極的像素電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述形成源極/漏極金屬層的步驟包括將包括六氟化鎢、硅烷和氮?dú)獾姆磻?yīng)材料注入到325℃至425℃的腔室中；以及在n+非晶硅層上形成包含通過所述反應(yīng)材料的反應(yīng)而產(chǎn)生的硅化鎢(WSix)的源極/漏極金屬材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述形成源極/漏極金屬層的步驟包括將Co(Co)3NO、硅烷和氫氣的反應(yīng)材料注入到300℃至400℃的腔室中；以及在n+非晶硅層上形成包含通過反應(yīng)材料的反應(yīng)產(chǎn)生的硅化鈷(CoSix)的源極/漏極金屬材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述形成源極/漏極金屬層包括在n+非晶硅層上通過有機(jī)金屬化學(xué)汽相沉積形成包含硅化鎳(NiSix)的源極/漏極金屬材料，其中硅化鎳(NiSix)通過在200℃至300℃時(shí)鎳(Ni)和硅(Si)彼此之間的相變而產(chǎn)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括提供包括柵線的存儲(chǔ)電容器，和與柵線重疊的存儲(chǔ)電極，其間具有柵絕緣層和半導(dǎo)體圖案，并且所述存儲(chǔ)電極由與數(shù)據(jù)線相同的材料形成。
9.一種薄膜晶體管陣列基板，包括柵圖案，其包括柵線，連接到柵線的柵極和從柵線延伸的下柵焊盤電極；設(shè)置在柵圖案上的柵絕緣層；源極/漏極圖案，其包括與柵線相交的數(shù)據(jù)線，其間具有柵絕緣層并且該源極/漏極圖案包含硅化鎢(WSix)、硅化鈷(CoSix)或硅化鎳(NiSix)的至少之一，從數(shù)據(jù)線延伸的下數(shù)據(jù)焊盤電極，連接到數(shù)據(jù)線的源極和與源極相對(duì)的漏極；設(shè)置在柵線和數(shù)據(jù)線之間的每個(gè)交點(diǎn)處的薄膜晶體管；和設(shè)置在由柵線和數(shù)據(jù)線之間的每個(gè)交叉點(diǎn)所限定的像素區(qū)域處并連接到薄膜晶體管的像素電極，連接到下柵焊盤電極的上柵焊盤電極，以及連接到下數(shù)據(jù)焊盤電極的上數(shù)據(jù)焊盤電極。
10.一種利用四輪掩模工藝制造薄膜晶體管陣列基板的方法，該方法包括利用第一掩模工藝在基板上形成包括柵線和柵極的柵圖案；在設(shè)有柵圖案的基板上形成柵絕緣層、非晶硅層和n+非晶硅層，以及在單個(gè)設(shè)備中形成源極/漏極金屬層；利用第二掩模工藝對(duì)非晶硅層、n+非晶硅層和源極/漏極金屬層進(jìn)行構(gòu)圖，以提供半導(dǎo)體圖案和形成位于半導(dǎo)體圖案上并包括數(shù)據(jù)線、源極和漏極的源極/漏極圖案；利用第三掩模工藝在設(shè)有源極/漏極圖案的基板上形成具有接觸孔的保護(hù)層，所述接觸孔暴露部分漏極；以及利用第四掩模工藝形成經(jīng)由接觸孔連接到漏極的像素電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述形成源極/漏極金屬層包括將包括六氟化鎢、硅烷和氮?dú)獾姆磻?yīng)材料注入到325℃至425℃的腔室中；以及在n+非晶硅層上形成包含通過所述反應(yīng)材料的反應(yīng)而產(chǎn)生的硅化鎢(WSix)的源極/漏極金屬材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述形成源極/漏極金屬層的步驟包括將Co(Co)3NO、硅烷和氫氣的反應(yīng)材料注入到300℃至400℃的腔室中；以及在n+非晶硅層上形成包含通過所述反應(yīng)材料的反應(yīng)而產(chǎn)生的硅化鈷(CouSix)的源極/漏極金屬材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述形成源極/漏極金屬層包括在n+非晶硅層上通過有機(jī)金屬化學(xué)汽相沉積形成包含硅化鎳(NiSix)的源極/漏極金屬材料，其中硅化鎳(NiSix)通過在大約200℃至300℃時(shí)鎳(Ni)和硅(Si)彼此之間的相變而產(chǎn)生。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述形成源極/漏極金屬層的步驟包括將反應(yīng)材料注入到等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積的腔室中；以及在n+非晶硅層上形成通過所述反應(yīng)材料的反應(yīng)而產(chǎn)生的源極/漏極金屬材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述形成源極/漏極金屬層的步驟包括將反應(yīng)材料注入到有機(jī)金屬化學(xué)汽相沉積的腔室中；以及在n+非晶硅層上形成通過所述反應(yīng)材料的反應(yīng)而產(chǎn)生的源極/漏極金屬材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種簡(jiǎn)化工藝并減少制造成本的薄膜晶體管陣列基板及其制造方法。在薄膜晶體管陣列基板中，柵線形成在基板上，柵絕緣層形成在柵線上。數(shù)據(jù)線以與柵線相交的方式設(shè)置，其間具有柵絕緣層，該數(shù)據(jù)線包含硅化鎢(WSi
文檔編號(hào)H01L21/84GK1747171SQ200510077768
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者李洪九, 樸權(quán)植 申請(qǐng)人:Lg.菲利浦Lcd株式會(huì)社