專利名稱：薄膜晶體管制造方法及其柵極制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管(Thin Film Transistor, TFT)制 造方法及其柵極制造方法。
背景技術(shù)：
目前，液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)逐漸取 代應(yīng)用在電腦的傳統(tǒng)陰極射線管(Cathode Ray Tube, CRT )顯示 器，而且，因?yàn)橐壕э@示器具有輕薄短小的特點(diǎn)，所以非常適 合在臺(tái)式電腦、筆記本電腦、個(gè)人數(shù)字助理(Personal Digital Assistant, PDA )、手機(jī)、電視和多種辦公自動(dòng)化與視聽(tīng)設(shè)備中使 用。液晶面板是液晶顯示器的 一 個(gè)主要元件，其 一 般包括 一 薄 膜晶體管基板、 一 彩色濾光片基板和夾在該薄膜晶體管基板與 該彩色濾光片基板之間的液晶層，其中該薄膜晶體管基板包括 由多個(gè)薄膜晶體管組成的薄膜晶體管陣列。
請(qǐng)參閱圖1 ，是 一 種現(xiàn)有技術(shù)的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。 該薄膜晶體管設(shè)置在一絕緣基板110上，其包括一位于該絕緣 基板IIO上的柵極120、 一位于該柵極120和該絕緣基板110上 的柵極絕緣層130、一位于該柵極絕緣層130上的半導(dǎo)體層140、 一位于該半導(dǎo)體層140和該柵極絕緣層130上的源極150與漏 極160。通常該柵極120與 一提供掃描信號(hào)的掃描線(圖未示) 連接，為降低該掃描信號(hào)RC延遲(電阻與電容構(gòu)成回路所產(chǎn)生 的對(duì)信號(hào)的延遲效果)，需要降低柵極120的電阻，因此業(yè)界通 常采用銅等低電阻材料制造薄膜晶體管的柵極120。
但是，當(dāng)采用銅制造柵極120時(shí)，因?yàn)殂~與絕緣基板110 間的附著力不佳，容易導(dǎo)致柵極120剝離絕緣基板110。另外， 因?yàn)楸∧ぞw管散熱性差，在長(zhǎng)時(shí)間電信號(hào)操作下，其受周圍
環(huán)境溫度升高的影響，可能會(huì)解離出銅離子，銅離子在電壓驅(qū)
動(dòng)下會(huì)擴(kuò)散到柵極絕緣層130，甚至進(jìn)入半導(dǎo)體層140，產(chǎn)生銅 污染現(xiàn)象，從而導(dǎo)致薄膜晶體管特性改變，可靠性變差。
為解決上述問(wèn)題，業(yè)界通常采用另外 一 種方法制造薄膜晶 體管的柵極20，圖2是該制造方法的流程圖，其包括以下步驟 在絕緣基板的表面依序沉積三層金屬層和 一 光致抗蝕劑層 (SI);曝光并顯影該光致抗蝕劑層(S2 );刻蝕該三層金屬層 (S3);移除剩余光致抗蝕劑層(S4)。詳述如下
步驟S1:請(qǐng)參閱圖3,提供一絕緣基板210，在該絕緣基板 210的表面依序沉積一第一金屬層220、 一第二金屬層230、 一 第三金屬層240和 一 光致抗蝕劑層250。該第 一金屬層220的材 料是鈦，其與絕緣基板210具有良好的附著能力。該第二金屬 層230的材料是銅，其具有比較低的電阻。該第三金屬層240 的材料是鈦，其可以抗銅離子的擴(kuò)散。
步驟S2:請(qǐng)參閱圖4，提供一掩膜(圖未示)，通過(guò)該掩膜 對(duì)該光致抗蝕劑層250進(jìn)行曝光，并且顯影曝光后的光致抗蝕 劑層250。
步驟S3:請(qǐng)參閱圖5，以所剩余的光致抗蝕劑層250為屏 蔽，利用濕式刻蝕法刻蝕該第一金屬層220、第二金屬層230和 第三金屬層240,進(jìn)而形成柵極20。
步驟S4:請(qǐng)參閱圖6，移除該剩余的光致抗蝕劑層250。 但是，因?yàn)殂~是不容易刻蝕的金屬，其刻蝕速率小于鈦的 刻蝕速率，當(dāng)刻蝕第 一金屬層220、第二金屬層230和第三金屬 層240時(shí)，第二金屬層230被刻蝕掉的金屬少，會(huì)造成第二金 屬層230外伸，后續(xù)在該柵極20上覆蓋柵極絕緣層時(shí)，容易在 柵極20與柵極絕緣層之間產(chǎn)生孑L洞270 (如圖7所示)，該孔洞 270容易導(dǎo)致柵極絕緣層的斷裂，后續(xù)在柵極絕緣層上形成源極 與漏極時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致源極或漏極的斷裂，最終導(dǎo)致所形成的薄 膜晶體管失效，降低該薄膜晶體管柵極制造方法的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)薄膜晶體管柵極制造方法可靠性比較差 的問(wèn)題，有必要提供 一 種可靠性比較高的薄膜晶體管柵極制造 方法。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)薄膜晶體管制造方法可靠性比較差的問(wèn) 題，有必要提供 一 種可靠性比較高的薄膜晶體管制造方法。
一種薄膜晶體管柵極制造方法，其包括以下步驟提供一 絕緣基板，在該絕緣基板的表面依序形成顯影速率自上而下漸 增的至少兩層光致抗蝕劑層；曝光并顯影該光致抗蝕劑層，剩 余光致抗蝕劑層的寬度自上而下遞減；依序沉積多層金屬層在 光致抗蝕劑層和沒(méi)有被光致抗蝕劑層覆蓋的絕緣基板表面；移 除該光致抗蝕劑層和該光致抗蝕劑層上的多層金屬層，剩余的 多層金屬層即為薄膜晶體管的柵極，其寬度自上而下遞增。
一種薄膜晶體管制造方法，其包括以下步驟提供 一 絕緣 基板，在該絕緣基板的表面依序形成顯影速率自上而下漸增的 至少兩層光致抗蝕劑層；曝光并顯影該光致抗蝕劑層，剩余光 致抗蝕劑層的寬度自上而下遞減；依序沉積多層金屬層在光致 抗蝕劑層和沒(méi)有被光致抗蝕劑層覆蓋的絕緣基板表面；移除該 光致抗蝕劑層和該光致抗蝕劑層上的多層金屬層，剩余的多層 金屬層即為薄膜晶體管的柵極，其寬度自上而下遞增；沉積一 柵極絕緣層在該絕緣基板上；沉積 一 半導(dǎo)體材料層，圖案化該 半導(dǎo)體材料層，進(jìn)而形成 一 半導(dǎo)體層；沉積 一 金屬材料層，圖 案化該金屬材料層，進(jìn)而形成 一 源極和 一 漏極；沉積 一 鈍化層， 圖案化該鈍化層，進(jìn)而形成 一 連接孔。
上述的薄膜晶體管制造方法及其柵極制造方法，是利用顯 影速率不同的至少兩層光致抗蝕劑層，使曝光顯影后的剩余光 致抗蝕劑層寬度自上而下遞減，在沒(méi)有被剩余光致抗蝕劑層覆 蓋的絕緣基板上形成由多層金屬構(gòu)成的柵極時(shí)，因?qū)挾茸陨隙?下遞減的剩余光致抗蝕劑層的阻擋，該柵極的寬度自上而下遞 增，從而可以避免在該柵極與柵極絕緣層間產(chǎn)生孔洞，減少孔
洞引起的柵極絕緣層、源極或漏極的斷裂，進(jìn)而減少薄膜晶體 管的失效，提高薄膜晶體管制造方法的可靠性。


圖1是 一 種現(xiàn)有技術(shù)薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是另 一種現(xiàn)有技術(shù)薄膜晶體管柵極制造方法的流程圖。
圖3是圖2所示薄膜晶體管柵極制造方法的沉積三層金屬 層和 一 光致抗蝕劑層步驟的示意圖。
圖4是圖2所示薄膜晶體管柵極制造方法的曝光并顯影光 致抗蝕劑層步驟的示意圖。
圖5是圖2所示薄膜晶體管柵極制造方法的刻蝕三層金屬 層步驟的示意圖。
圖6是圖2所示薄膜晶體管柵極制造方法的移除剩余光致 抗蝕劑層步驟的示意圖。
圖7是在圖6所示的柵極上覆蓋柵極絕緣層的示意圖。
圖8是本發(fā)明薄膜晶體管制造方法 一 較佳實(shí)施方式的流程圖。
圖9是圖8所示薄膜晶體管制造方法的形成兩層光致抗蝕 劑層步驟的示意圖。
圖IO是圖8所示薄膜晶體管制造方法的曝光并顯影光致抗 蝕劑層步驟的示意圖。
圖11是圖8所示薄膜晶體管制造方法的沉積三層金屬層步 驟的示意圖。
圖12是圖8所示薄膜晶體管制造方法的移除光致抗蝕劑層 和光致抗蝕劑層上的三層金屬層步驟的示意圖。
圖1 3是圖8所示薄膜晶體管制造方法的沉積柵極絕緣層步 驟的示意圖。
圖14是圖8所示薄膜晶體管制造方法的形成半導(dǎo)體層步驟 的示意圖。
圖1 5是圖8所示薄膜晶體管制造方法的形成源極和漏極步
驟的示意圖。
圖1 6是圖8所示薄膜晶體管制造方法的沉積鈍化層并形成 連接孔步驟的示意圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖8,是本發(fā)明薄膜晶體管制造方法一較佳實(shí)施方式 的流程圖，其包括以下步驟在絕緣基板的表面形成顯影速率 自上而下漸增的兩層光致抗蝕劑層(S11 );曝光并顯影該兩層 光致抗蝕劑層(S12);在光致抗蝕劑層和沒(méi)有被光致抗蝕劑層 覆蓋的絕緣基板表面沉積三層金屬層(S13);移除該光致抗蝕 劑層和沉積在該光致抗蝕劑層上的三層金屬層，剩余三層金屬 層即為柵極(S 14 );沉積 一 柵極絕緣層(S1 5 );形成 一 半導(dǎo)體 層(S16 );形成 一 源極和 一 漏極(S17 );沉積 一 鈍化層并形成 一連接孔(S18)。具體步驟如下
步驟Sll:請(qǐng)參閱圖9,提供一絕緣基板41，其可以是玻璃、 石英等透明材料。在該絕緣基板41表面依序形成第 一光致抗蝕 劑層420和第二光致抗蝕劑層422 。該第 一 光致抗蝕劑層420和 第二光致抗蝕劑層422都是正光致抗蝕劑，且第一光致抗蝕劑 層420的顯影速率大于該第二光致抗蝕劑層422的顯影速率； 該第一光致抗蝕劑層420和第二光致抗蝕劑層422是旋轉(zhuǎn)涂布 形成的，該第 一 光致抗蝕劑層420和第二光致抗蝕劑層422的 厚度基本相同。
步驟S12:請(qǐng)參閱圖10，通過(guò)一具有透光圖案的掩膜(圖 未示)對(duì)該第 一 光致抗蝕劑層420和第二光致抗蝕劑層422進(jìn) 行曝光，使得與該掩膜透光圖案對(duì)應(yīng)的光致抗蝕劑層曝光，然 后在光致抗蝕劑層上涂布顯影液，使曝光后的光致抗蝕劑層顯 影。曝光部分的光致抗蝕劑層溶于顯影液時(shí)，因?yàn)榈谝还庵驴?蝕劑層420的顯影速率大于第二光致抗蝕劑層422的顯影速率， 第 一 光致抗蝕劑層420的曝光部分必然比第二光致抗蝕劑層422 的曝光部分顯影要快，只需控制顯影時(shí)間不致過(guò)長(zhǎng)，剩余光致
抗蝕劑層很容易形成 一 寬度自上而下遞減的結(jié)構(gòu)，即剩余第一
光致抗蝕劑層420的寬度小于第二光致抗蝕劑層422的寬度。
步驟S 1 3 :請(qǐng)參閱圖11,在該第二光致抗蝕劑層422和沒(méi) 有被剩余光致抗蝕劑層覆蓋的絕緣基板41表面依序沉積一第一 金屬層430、 一第二金屬層432和 一 第三金屬層434。該第一金 屬層430的材料可以是鈦、鉻、鎢、鉬、氮化鉬、氮化鉭或氮 化鈦等其中的一種或多種的組合，其與絕緣基板41具有良好的 附著力。該第二金屬層432的材料是銅，其為低電阻材料。該 第三金屬層434的材料可以是鈦、鉻、鎢、鉬、氮化鉬、氮化 鉭或氮化鈦等其中的一種或多種的組合，其可以抗銅離子的擴(kuò) 散。第一金屬層430與第三金屬層434可以是同一材料，也可 以是不同的材料。該第 一金屬層430、第二金屬層432和第三金 屬層434是通過(guò)物理氣相沉積而形成，如濺鍍、蒸鍍或分子束 外延等。該第一金屬層430、第二金屬層432和第三金屬層434 厚度之和是該第一光致抗蝕劑層420和第二光致抗蝕劑層422 厚度之和的三分之一。沉積絕緣基板41表面的三層金屬層，因 寬度自上而下遞減的光致抗蝕劑層的阻擋，并且因其厚度小于 該第一光致抗蝕劑層420的厚度，所以靠近光致抗蝕劑層的金 屬層漸漸變薄，從而該三層金屬層寬度自上而下遞增，并且邊 緣是 一 光滑斜面。
步驟S14:請(qǐng)參閱圖12，將絕緣基板41投入剝離液中，該 剝離液是丙酮。因?yàn)榈?一 光致抗蝕劑層420和第二光致抗蝕劑 層422容易溶于剝離液，而第一金屬層430、第二金屬層432和 第三金屬層434不容易溶于剝離液，所以沉積于第二光致抗蝕 劑層422表面的第 一金屬層430、第二金屬層432和第三金屬層 434隨第 一 光致抗蝕劑層420和第二光致抗蝕劑層422的溶解而 剝落。取出該絕緣基板41并清洗、吹干，該絕緣基板4 1表面 剩余的第一金屬層430、第二金屬層432和第三金屬層434即為 柵極43 ，該柵極43寬度自上而下遞增并且邊緣是 一 光滑斜面。 步驟S 1 5 :請(qǐng)參閱圖13，在該絕緣基板41上沉積 一 覆蓋該
柵極43的柵極絕緣層44 ，該柵極絕緣層44是通過(guò)化學(xué)氣相沉 積形成的氮化硅結(jié)構(gòu)。
步驟S16:請(qǐng)參閱圖14，在該柵極絕緣層44的表面沉積一 半導(dǎo)體材料和一第三光致抗蝕劑層(圖未示)，并通過(guò)一掩膜(圖 未示)對(duì)該第三光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光，并且顯影曝光后的第 三光致抗蝕劑層，然后以剩余第三光致抗蝕劑層為屏蔽，通過(guò) 濕刻蝕方法刻蝕該半導(dǎo)體材料，進(jìn)而形成 一 半導(dǎo)體層465 ,該半 導(dǎo)體材料是通過(guò)化學(xué)氣相沉積形成的非晶硅結(jié)構(gòu)。
步驟S17:請(qǐng)參閱圖15,在該半導(dǎo)體層45與柵極絕緣層44 上沉積一源/漏極金屬材料層和一第四光致抗蝕劑層(圖未示)， 該源/漏極金屬材料層是通過(guò)化學(xué)氣相沉積形成的鉬結(jié)構(gòu)，通過(guò) 一掩膜(圖未示)對(duì)該第四光致抗蝕劑層曝光，并且顯影曝光 后的第四光致抗蝕劑層，然后以剩余第四光致抗蝕劑層為屏蔽， 通過(guò)濕刻蝕方法刻蝕該源/漏極金屬材料層，形成 一 源極46和一 漏極47。
步驟S18:請(qǐng)參閱圖16,在該柵4及絕緣層44、源極46和漏 極47上沉積 一鈍化層48和一 第五光致抗蝕劑層(圖未示)，通 過(guò)一掩膜(圖未示)對(duì)該第五光致抗蝕劑層曝光，并且顯影曝 光后的第五光致抗蝕劑層，然后以剩余第五光致抗蝕劑層為屏 蔽，通過(guò)濕刻蝕方法刻蝕該鈍化層48,形成一連接孔480,該 連接孔480處曝露出該漏極46 ,進(jìn)而完成薄膜晶體管的制造。
上述薄膜晶體管制造方法，是利用顯影速率不同的二層光 致抗蝕劑層，使曝光顯影后的剩余光致抗蝕劑層寬度自上而下 遞減，在沒(méi)有被剩余光致抗蝕劑層覆蓋的絕緣基板4 1上形成由 三層金屬構(gòu)成的柵極43時(shí)，因?qū)挾茸陨隙逻f減的剩余光致抗 蝕劑層的阻擋，并且因該柵極43厚度小于第 一 光致抗蝕劑層420 的厚度，所形成的柵極43寬度自上而下漸增并且邊緣是一光滑 斜面，從而可以避免在該柵極43與柵極絕緣層44之間產(chǎn)生孔 洞，減少孔洞引起的柵極絕緣層44、源極46或漏極47的斷裂， 進(jìn)而減少薄膜晶體管的失效，提高薄膜晶體管制造方法的可靠
性。
然而，本發(fā)明的薄膜晶體管制造方法并不限于以上實(shí)施方
式所述，例如在絕緣基板41上形成的光致抗蝕劑層可以是三 層，該三層光致抗蝕劑的顯影速率自上而下漸增且都是負(fù)光致 抗蝕劑；所形成的多層金屬層也可以是四層。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管柵極制造方法，其特征在于包括以下步驟提供一絕緣基板，在該絕緣基板的表面依序形成顯影速率自上而下漸增的至少兩光致抗蝕劑層；曝光并顯影該光致抗蝕劑層，剩余光致抗蝕劑層寬度自上而下遞減；依序在光致抗蝕劑層和沒(méi)有被光致抗蝕劑層覆蓋的絕緣基板表面沉積多層金屬層；移除該光致抗蝕劑層和該光致抗蝕劑層上的多層金屬層，剩余的多層金屬層即為薄膜晶體管的柵極，其寬度自上而下遞增。
2. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管柵極制造方法，其特征在 于移除該光致抗蝕劑層和該光致抗蝕劑層上的多層金屬層的具 體步驟包括將絕緣基板投入一剝離液中，該剝離液是丙酮；待 光致抗蝕劑層溶于剝離液且該光致抗蝕劑層上的多層金屬層隨之 剝落后，將該絕緣基板取出清洗并吹干。
3. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管柵極制造方法，其特征在 于該光致抗蝕劑層是兩層，并且是顯影速率自上而下漸增的正 光致抗蝕劑。
4. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管柵極制造方法，其特征在 于該光致抗蝕劑層是三層，并且是顯影速率自上而下漸增的負(fù) 光致抗蝕劑。
5. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管柵極制造方法，其特征在 于該至少兩光致抗蝕劑層的各光致抗蝕劑層厚度基本相同。
6. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管柵極制造方法，其特征在 于該多層金屬層總厚度是該至少兩光致抗蝕劑層總厚度的三分 之一。
7. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管柵極制造方法，其特征在 于該多層金屬層包括三層金屬層，該三層金屬層離絕緣基板最 近的金屬層的材料是鈦、鉻、鵠、鉬、氮化鉬、氮化鉭或氮化鈦； 離絕緣基板最遠(yuǎn)的金屬層的材料是鈦、鉻、鴒、鉬、氮化鉬、氮 化鉭或氮化鈦；中間金屬層的材料是銅。
8. —種薄膜晶體管制造方法，其特征在于包括以下步驟 提供一絕緣基板，在該絕緣基板的表面依序形成顯影速率自上而 下漸增的至少兩光致抗蝕劑層；曝光并顯影該光致抗蝕劑層，剩 余光致抗蝕劑層寬度自上而下遞減；依序在光致抗蝕劑層和沒(méi)有 被光致抗蝕劑層覆蓋的絕緣基板表面沉積多層金屬層；移除該光 致抗蝕劑層和該光致抗蝕劑層上的多層金屬層，剩余的多層金屬 層即為薄膜晶體管的柵極，其寬度自上而下遞增；在該絕緣基板 上沉積一柵極絕緣層；沉積一半導(dǎo)體材料層，圖案化該半導(dǎo)體材 料層，進(jìn)而形成一半導(dǎo)體層；沉積一金屬材料層，圖案化該金屬 材料層，進(jìn)而形成一源極和一漏極；沉積一鈍化層，圖案化該鈍 化層，進(jìn)而形成一連接孔。
9. 如權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管制造方法，其特征在于 該光致抗蝕劑層是兩層，并且是顯影速率自上而下漸增的正光致 抗蝕劑。
10. 如權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管制造方法，其特征在于 該光致抗蝕劑層是三層，并且是顯影速率自上而下漸增的負(fù)光致 抗蝕劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管制造方法及其柵極制造方法，該薄膜晶體管制造方法包括以下步驟提供一絕緣基板，在該絕緣基板的表面依序形成顯影速率自上而下漸增的至少兩層光致抗蝕劑層；曝光并顯影該光致抗蝕劑層，剩余的光致抗蝕劑層的寬度自上而下遞減；依序沉積多層金屬層在光致抗蝕劑層和沒(méi)有被光致抗蝕劑層覆蓋的絕緣基板表面；移除該光致抗蝕劑層和該光致抗蝕劑層上的多層金屬層，剩余的多層金屬層即為薄膜晶體管的柵極，其寬度自上而下遞增；沉積一柵極絕緣層；形成一半導(dǎo)體層；形成一源極和一漏極；沉積一鈍化層并形成一連接孔。該薄膜晶體管制造方法可以減少在柵極與柵極絕緣層間產(chǎn)生孔洞，提高制造薄膜晶體管的可靠性。
文檔編號(hào)H01L21/28GK101192527SQ200610156920
公開(kāi)日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2006年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者顏碩廷 申請(qǐng)人:群康科技(深圳)有限公司;群創(chuàng)光電股份有限公司