專利名稱：液晶顯示器的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種薄膜晶體管(Thin-Film Transistor；TFT)的結(jié)構(gòu)及其制造方法，且特別有關(guān)于應(yīng)用于液晶顯示器(Liquid Crystals Display；LCD)的薄膜晶體管制造方法及其結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)久以來(lái)，液晶顯示器早已廣泛的應(yīng)用于電子手表、計(jì)算器等數(shù)字化的電子產(chǎn)品上。并且隨著薄膜晶體管-液晶顯示器(TFT-LCD)其技術(shù)持續(xù)的發(fā)展與進(jìn)步，由于其具有體積小、重量輕、驅(qū)動(dòng)電壓低、以及消耗功率低的優(yōu)點(diǎn)，而被大量的應(yīng)用于筆記型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字化處理系統(tǒng)、以及彩色電視上，并逐漸取代傳統(tǒng)顯示器的影像管。
一般而言，TFT-LCD包括了由薄膜晶體管(TFT)和像素電極所形成的TFT透明頂板以及具有彩色濾光片(CF)的CF透明底板。其中在TFT透明頂板和CF透明底板間則充填著液晶分子。另外，在每個(gè)單位畫素中，借著控制作為開關(guān)元件的薄膜晶體管柵極，可自數(shù)據(jù)總線(Data Bus Lines)傳輸一信號(hào)電壓至單位畫素。當(dāng)TFT接收到信號(hào)電壓后便會(huì)開啟，如此則攜帶影像信息的數(shù)據(jù)電壓便可經(jīng)由TFT而施加于相對(duì)應(yīng)的像素電極及液晶上。并且當(dāng)數(shù)據(jù)電壓加到TFT，液晶分子的排列會(huì)產(chǎn)生改變，因而改變其光學(xué)特性并顯示出影像。
圖1至圖5為一般液晶顯示器的薄膜晶體管的制造流程圖。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D1，在玻璃基板10上形成柵極層12。接著，形成一絕緣層14于柵極層12上，用以覆蓋柵極層12，如圖2所示。隨后，請(qǐng)參照?qǐng)D3，形成一非晶硅層16于絕緣層14上方，并形成一n+摻雜非晶硅層18于非晶硅層16的上表面，其中非晶硅層16用以作為薄膜晶體管中的電子溝道層，而n+摻雜非晶硅層18則用以作為后續(xù)金屬層的歐姆接觸層(Ohmic Contact Layer)。之后，請(qǐng)參照?qǐng)D4，在n+摻雜非晶硅層18上形成金屬層20，并形成開口22，而定義出源極/漏極結(jié)構(gòu)以及溝道(Channel)部分，此源極/漏極結(jié)構(gòu)的金屬層20作為信號(hào)線，以控制0/1信號(hào)傳遞。最后，請(qǐng)參照?qǐng)D5，以金屬層20作為罩幕，將開口22中的部分n+摻雜非晶硅層18去除，而完成薄膜晶體管結(jié)構(gòu)。接著，可在薄膜晶體管結(jié)構(gòu)上覆蓋絕緣層(未繪示)以避免水氣的腐蝕，并覆蓋銦錫氧化物(ITO)的透明電極材料(未繪示)以作為畫素電極。
在上述常用的液晶顯示器的薄膜晶體管的制造方法中，為形成薄膜晶體管結(jié)構(gòu)而必須去除溝道部分的金屬層20與n+摻雜非晶硅層18。并且為了確保液晶顯示器中每個(gè)薄膜晶體管的特性相同，因此在去除n+摻雜非晶硅層18的步驟中，通常會(huì)使用干蝕刻制作工藝過(guò)蝕刻至非晶硅層16中，如圖5所示，以使得所有薄膜晶體管的通道部份中的n+摻雜非晶硅層18皆被去除，以確保各薄膜晶體管的通道部分不導(dǎo)電。所以，在薄膜晶體管中必須提供足夠的非晶硅層16厚度，但是卻也同時(shí)使得非晶硅層16的制作工藝時(shí)間增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就是在提供一種應(yīng)用于液晶顯示器的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，利用金屬硅化物(Metal-Silicide)作為薄膜晶體管結(jié)構(gòu)中的歐姆接觸層，如此由于在金屬硅化的蝕刻步驟中金屬硅化物與其下面的非晶硅層的蝕刻選擇比非常高，所以不像現(xiàn)有技術(shù)中因?yàn)樾枰g刻至非晶硅層，而需要保持非晶硅層一定厚度的缺點(diǎn)。在減低非晶硅層厚度的情形下，可減少其制作工藝時(shí)間而提高產(chǎn)能。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種應(yīng)用于液晶顯示器的薄膜晶體管制造方法，在非晶硅層形成后避免使用氮?dú)獾入x子體進(jìn)行處理，因此當(dāng)金屬層直接形成于非晶硅層上時(shí)，即可在兩者接口間形成金屬硅化物，而作為歐姆接觸層。利用上述方法所形成的歐姆接觸層的制作工藝時(shí)間較形成n+摻雜非晶硅層的歐姆接觸層的制作工藝時(shí)間為短，因此也可提高產(chǎn)能。
為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種液晶顯示器的薄膜晶體管的制造方法，至少包含形成一柵極層于一基板上；形成一第一絕緣層覆蓋于該柵極層上；形成一非晶硅層于該絕緣層上；形成一金屬層于該非晶硅層上，并且同時(shí)在該金屬層于該非晶硅層的界面形成一金屬硅化物；去除部分該金屬層以形成一開口，其中該開口還暴露出該金屬硅化物的一部份；以及去除該開口中的該金屬硅化物的該部分。
其中，上述方法還包括在形成該非晶硅層的步驟后還包括對(duì)該非晶硅層進(jìn)行一防靜電處理步驟，且該防靜電處理步驟是使用一非氮?dú)鈿怏w；上述非氮?dú)鈿怏w為一氫氣；上述去除部分該金屬層步驟是利用濕蝕刻制作工藝；上述去除該開口中的該金屬硅化物步驟是利用一等離子體蝕刻制作工藝；還包括形成一第二絕緣層于該金屬層上；還包括形成一畫素電極層于該第二絕緣層上。
本發(fā)明還提供了一種液晶顯示器的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，至少包含一柵極層位于一基板上；一第一絕緣層覆蓋于該柵極層上；一非晶硅層于該絕緣層上；一歐姆接觸層于該非晶硅層的表面，其中該歐姆接觸層由一金屬硅化物所構(gòu)成；以及一金屬層于該歐姆接觸層上，其中該金屬層與該歐姆接觸層中具有至少一開口，且該開口還暴露出該非晶硅層的一部份。
其中，還包括一第二絕緣層覆蓋于該金屬層上，以及一畫素電極層于該第二絕緣層上。
根據(jù)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明所提出應(yīng)用于液晶顯示器中的薄膜晶體管的制造方法包括首先，形成柵極層于基板上，并覆蓋絕緣層于柵極層上；接著，形成非晶硅層于絕緣層上，并形成歐姆接觸層于非晶硅層的表面，其中此歐姆接觸層由金屬硅化物所構(gòu)成；之后，形成金屬層于歐姆接觸層上，并進(jìn)行一蝕刻步驟，去除部分金屬層而形成暴露出部分歐姆接觸層的開口；隨后，再進(jìn)行另一蝕刻步驟，以去除開口中所暴露的歐姆接觸層。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，上述金屬層的材質(zhì)為鉻(Cr)金屬，并且由于非晶硅層表面具有活性(含硅單鍵)，因此當(dāng)鉻金屬直接形成于非晶硅層表面時(shí)，即可在金屬層與非晶硅層的接口間形成由鉻化硅所構(gòu)成的歐姆接觸層。
并且，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，利用濕蝕刻制作工藝來(lái)進(jìn)行上述金屬層的蝕刻步驟，利用例如等離子體蝕刻的干蝕刻制作工藝來(lái)進(jìn)行上述金屬硅化物的歐姆接觸層蝕刻步驟，其中金屬硅化物的蝕刻步驟的較佳制作工藝氣體組成包含氧氣、氟化物與氯化物，氟化物可例如為四氟化碳(CF4)或六氟化硫(SF6)，氯化物可為氯氣(Cl2)、四氯化碳(CCl4)或三氯化硼(BCl3)等等。
利用上述本發(fā)明液晶顯示器的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法中，由于利用金屬硅化物來(lái)取代n+摻雜非晶硅層作為歐姆接觸層，可使得材料成本降低，并可獲得較佳的導(dǎo)電性。另外，更由于減少n+摻雜非晶硅層與非晶硅層的制作工藝時(shí)間，使得生產(chǎn)時(shí)的產(chǎn)能可大幅提高。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與較佳實(shí)施例能更明顯易懂，請(qǐng)輔以所附圖示，其中圖1至圖5為一般液晶顯示器的薄膜晶體管的制造流程圖；以及圖6至圖10為本發(fā)明的薄膜晶體管的制造流程示意圖。
其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下10玻璃基板12柵極層14絕緣層 16非晶硅層18n+摻雜非晶硅層 20金屬層22開口100基板102柵極層 104絕緣層106非晶硅層 108金屬硅化物110金屬層 112開口具體實(shí)施方式
本發(fā)明公開了一種液晶顯示器薄膜晶體管的制造方法與結(jié)構(gòu)，圖6至圖10即為本發(fā)明的薄膜晶體管的制造流程示意圖。以下本發(fā)明對(duì)制作工藝進(jìn)行描述，并同時(shí)說(shuō)明其結(jié)構(gòu)。
首先，請(qǐng)參照?qǐng)D6，在基板100上形成柵極層102，其中應(yīng)用于液晶顯示器的基板100可由透明的玻璃或塑料絕緣材料所構(gòu)成，而柵極層102則由導(dǎo)電金屬材料所構(gòu)成。一般可于基板100上沉積整層的柵極材料，再利用微影蝕刻制作工藝來(lái)去除多余的柵極材料，以定義出柵極層102的位置。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)D7，利用例如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)制作工藝形成一絕緣層104于柵極層102上，并覆蓋整個(gè)柵極層102，以作為不同金屬層間的絕緣。一般可利用氮化物，例如氮化硅(SiNx)來(lái)作為絕緣層104的材料。
之后，請(qǐng)參照?qǐng)D8，再利用例如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積制作工藝以及微影蝕刻制作工藝，于絕緣層104上方形成非晶硅層106，并且于非晶硅層106表面形成金屬硅化物108，其中，金屬硅化物108用以作為后續(xù)形成的金屬層的歐姆接觸層。
隨后，請(qǐng)參照?qǐng)D9，利用例如物理氣相沉積(PVD)制作工藝形成金屬層110于金屬硅化物108上，并可利用例如光阻微影以及濕蝕刻制作工藝使金屬層110圖案化，并于金屬層110中形成開口112。如此，可使開口112兩側(cè)的金屬層110定義為薄膜晶體管的源極/漏極結(jié)構(gòu)，而開口112則作為薄膜晶體管的通道部分。一般可利用銅金屬、鉻金屬或其合金等金屬材料來(lái)構(gòu)成金屬層110。
最后，請(qǐng)參照?qǐng)D10，以已定義源極/漏極位置的金屬層110作為罩幕，利用例如干蝕刻制作工藝將暴露于開口112中的部分金屬硅化物108去除，以完成薄膜晶體管。在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，較適合用來(lái)去除金屬硅化物108的制作工藝為使用包含氧氣、氟化物與氯化物的制作工藝氣體的等離子體蝕刻步驟，其中氟化物可為四氟化碳(CF4)或六氟化硫(SF6)等，而氯化物則可為氯氣(Cl2)、四氯化碳(CCl4)或三氯化硼(BCl3)等。并且，上述氧氣、氟化物與氯化物的制作工藝氣體間的比例隨著金屬硅化物的構(gòu)成材料的不同而可加以改變，本發(fā)明不限于此。
形成如圖10的結(jié)構(gòu)后，可接著在其上覆蓋例如由氮化硅所構(gòu)成的絕緣層(未繪示)以避免水氣的腐蝕，并利用微影蝕刻形成接觸洞結(jié)構(gòu)，再接著覆蓋作為畫素電極(未繪示)的銦錫氧化物的透明電極材料于其上。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，是在表面具有裸露單鍵的非晶硅層106上直接形成金屬層110，如此可因?yàn)榻饘俨牧吓c硅單鍵的結(jié)合，而在金屬層110與非晶硅層106的界面間形成金屬硅化物。更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，一般在利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積制作工藝形成非晶硅層106后，會(huì)使用氮?dú)獾入x子體來(lái)處理非晶硅層106的表面，以去除非晶硅層106表面的殘余電荷。但是，本發(fā)明在此避免使用氮?dú)獾入x子體，而是使用其它氣體，例如氫氣，來(lái)做除靜電處理，如此可保留非晶硅層106表面具有裸露硅單鍵而活化。所以，當(dāng)作為源極/漏極的金屬層110成膜于非晶硅層106表面時(shí)，金屬材料即會(huì)與非晶硅層106表面的硅單鍵進(jìn)行固融鍵結(jié)(Solid Diffusion)，而形成金屬硅化物108。
并且，可在形成金屬硅化物時(shí)，搭配溫度的控制處理，如此可使得金屬原子的擴(kuò)散性更好，以獲得更均勻的金屬硅化物，但本發(fā)明不限于此。
因此，如果使用上述方法來(lái)形成金屬硅化物108，當(dāng)金屬層110材質(zhì)不同時(shí)，金屬硅化物的材質(zhì)也會(huì)不同。舉例來(lái)說(shuō)，如果利用鉻金屬作為金屬層110的材料，而在非晶硅層106與金屬層110界面間所形成的金屬硅化物108，即為鉻化硅。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，目前仍有其它方法可形成金屬硅化物，所以本發(fā)明并不限于利用上述方法來(lái)形成金屬硅化物。
一般非晶硅層的電阻大約為109歐姆(Ω)，所以常用技術(shù)需要在非晶硅層上形成n+摻雜非晶硅層作為歐姆接觸層以提高其導(dǎo)電度，n+摻雜非晶硅層的電阻大約為106Ω。而上述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其制造方法，是利用金屬硅化物作為歐姆接觸層，例如以上述較佳實(shí)施例中所形成的鉻化硅的金屬硅化物的電阻大約為103Ω，由于其阻值較低，所以也可因此提高導(dǎo)電性。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其制造方法，是利用金屬硅化物來(lái)作為歐姆接觸層，因此可省略常用技術(shù)中n+摻雜非晶硅層的制造時(shí)間及其材料。并且，由于金屬硅化物可使用與非晶硅層之間蝕刻選擇比高的制作工藝步驟來(lái)進(jìn)行蝕刻，所以非晶硅層的厚度可降至1000以下，所以就整個(gè)薄膜晶體管的制造來(lái)說(shuō)，在這方面也節(jié)省了制造時(shí)間與材料成本。由于整個(gè)制造時(shí)間的減少以及材料成本的降低與質(zhì)量的提升，也同時(shí)意味著可大幅提高制造產(chǎn)能與提升生產(chǎn)技術(shù)的水平。
雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器的薄膜晶體管的制造方法，至少包含形成一柵極層于一基板上；形成一第一絕緣層覆蓋于該柵極層上；形成一非晶硅層于該絕緣層上；形成一金屬層于該非晶硅層上，并且同時(shí)在該金屬層于該非晶硅層的界面形成一金屬硅化物；去除部分該金屬層以形成一開口，其中該開口還暴露出該金屬硅化物的一部份；以及去除該開口中的該金屬硅化物的該部分。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器的薄膜晶體管的制造方法，其中，在形成該非晶硅層的步驟后還包括對(duì)該非晶硅層進(jìn)行一防靜電處理步驟，且該防靜電處理步驟是使用一非氮?dú)鈿怏w。
3.如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器的薄膜晶體管的制造方法，其中，上述非氮?dú)鈿怏w為一氫氣。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器的薄膜晶體管的制造方法，其中，上述去除部分該金屬層步驟是利用濕蝕刻制作工藝。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器的薄膜晶體管的制造方法，其中，上述去除該開口中的該金屬硅化物步驟是利用一等離子體蝕刻制作工藝。
6.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器的薄膜晶體管的制造方法，其中還包括形成一第二絕緣層于該金屬層上。
7.如權(quán)利要求6所述的液晶顯示器的薄膜晶體管的制造方法，其中還包括形成一畫素電極層于該第二絕緣層上。
8.一種液晶顯示器的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，至少包含一柵極層位于一基板上；一第一絕緣層覆蓋于該柵極層上；一非晶硅層于該絕緣層上；一歐姆接觸層于該非晶硅層的表面，其中該歐姆接觸層由一金屬硅化物所構(gòu)成；以及一金屬層于該歐姆接觸層上，其中該金屬層與該歐姆接觸層中具有至少一開口，且該開口還暴露出該非晶硅層的一部份。
9.如權(quán)利要求8所述的液晶顯示器的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，其中還包括一第二絕緣層覆蓋于該金屬層上。
10.如權(quán)利要求8所述的液晶顯示器的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，其中還包括一畫素電極層于該第二絕緣層上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于液晶顯示器制造中的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法，利用金屬硅化物作為其中的歐姆接觸層。首先，形成非晶硅層于基板上后，避免使用氮?dú)馓幚?，如此在非晶硅層表面因?yàn)楹泄鑶捂I而具有活性。之后，當(dāng)金屬層直接形成于非晶硅層上時(shí)，金屬材料即與硅單鍵進(jìn)行結(jié)合，而于金屬層與非晶硅層之間的接口形成金屬硅化物。利用本發(fā)明，在減低非晶硅層厚度的情形下，可減少其制作工藝時(shí)間而提高產(chǎn)能。
文檔編號(hào)G02F1/136GK1710479SQ20041005937
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月18日
發(fā)明者張瑞宗, 許民慶, 賴彌正, 許翼材 申請(qǐng)人:中華映管股份有限公司