專利名稱：薄膜晶體管基板及應(yīng)用其的顯示裝置與其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于ー種半導(dǎo)體組件基板及其制造方法，特別關(guān)于ー種薄膜晶體管基板及其制造方法。
背景技術(shù)：
平面顯示裝置(Flat Panel Display，F(xiàn)PD)技術(shù)已大幅發(fā)展，并因平面顯示裝置具有體型輕薄、低功率消耗及無輻射等優(yōu)越特性，已經(jīng)漸漸地取代傳統(tǒng)陰極射線管(CathodeRay Tube, CRT)顯示裝置，并且應(yīng)用于各式電子產(chǎn)品。有源矩陣式的平面顯示裝置主要利用薄膜晶體管(thin film transistor, TFT)作為電子開關(guān)以對(duì)各像素充電。因此，薄膜晶體管在顯示裝置內(nèi)的角色相當(dāng)重要，其效能也是影像顯示的關(guān)鍵因素。在固定材料制程條件下，薄膜晶體管充電效果與溝道寬長(zhǎng)比(channel width/channel length)成正比關(guān)系,溝道寬度越大或溝道長(zhǎng)度越小,其單位時(shí)間充電效果越佳。然而，溝道寬度設(shè)計(jì)越大，薄膜晶體管所占面積越大，則像素開ロ率下降。而溝道長(zhǎng)度大小設(shè)計(jì)則與實(shí)際制程能力以及良率考慮有關(guān)，有其設(shè)計(jì)限制。如圖I的ー種公知的薄膜晶體管基板所示，其具有一基板11、一源極12、一有源區(qū)13、ー漏極14、ー柵極絕緣層15以及ー柵極16。其溝道長(zhǎng)度一般而言設(shè)計(jì)約為5微米，故其充電效果不佳。另外，公知的薄膜晶體管的有源區(qū)所用的材料是非晶硅(a-Si)，其載子遷移率約為O. 5cm2/V*s左右，無法滿足高頻驅(qū)動(dòng)或高充電能力的產(chǎn)品需求。因此，如何提供ー種薄膜晶體管基板及其制造方法，能夠突破制程及材料限制，而使薄膜晶體管達(dá)到杰出的充電效果與載子遷移率，實(shí)為當(dāng)前重要課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種薄膜晶體管基板及其制造方法，能夠突破制程及材料限制，而使薄膜晶體管達(dá)到杰出的充電效果與載子遷移率。本發(fā)明可采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明ー實(shí)施例的ー種薄膜晶體管基板的制造方法包括在一基板上沉積一源極層；在源極層上直接沉積一有源層，有源層包括金屬氧化物半導(dǎo)體材料或有機(jī)半導(dǎo)體材料；在有源層上直接沉積ー漏極層，其中有源層接觸源極層與漏極層；從源極層、有源層與漏極層分別定義出一源極、一有源區(qū)與ー漏極；在漏極上依序沉積ー柵極絕緣層及ー柵極層，以覆蓋源極、有源區(qū)與漏極；以及從柵極層定義出一柵極。在本實(shí)施例中，從所述源極層、所述有源層與所述漏極層分別定義出所述源極、所述有源區(qū)與所述漏極的步驟包括同時(shí)圖案化所述有源層與所述漏極層以定義出所述有源區(qū)與所述漏扱；以及同時(shí)圖案化所述有源層與所述漏極層之后，圖案化所述源極層以定義出所述源扱。在本實(shí)施例中，從所述源極層、所述有源層與所述漏極層分別定義出所述源極、所
4CN 102915963 A
書
明
說
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述有源區(qū)與所述漏極的步驟包含直接沉積所述有源層之前，圖案化所述源極層以定義出所述源扱；以及同時(shí)圖案化所述有源層與所述漏極層以定義出所述有源區(qū)與所述漏扱。在本實(shí)施例中，同時(shí)圖案化所述有源層與所述漏極層的步驟包括同時(shí)蝕刻所述有源層與所述漏極層。在本實(shí)施例中，從所述源極層、所述有源層與所述漏極層分別定義出所述源極、所·述有源區(qū)與所述漏極的步驟包括利用一半色調(diào)圖案圖案化所述有源層、所述漏極層及所述源極層；薄化所述半色調(diào)圖案的高度，以暴露出部分所述漏極層；以及蝕刻所述有源層與所述漏極層以定義出所述有源區(qū)與所述漏扱。在本實(shí)施例中，所述的制造方法還包括在所述柵極、所述柵極絕緣層、所述源極與所述漏極上沉積ー鈍化層；圖案化所述鈍化層與所述柵極絕緣層，以形成一第一開ロ暴露出所述漏扱；在所述漏極與所述鈍化層上沉積一透明導(dǎo)電層，其中所述透明導(dǎo)電層透過所述第一開ロ與所述漏極接觸；以及圖案化所述透明導(dǎo)電層。在本實(shí)施例中，所述的制造方法還包括從所述柵極層定義出ー儲(chǔ)存電極，其中圖案化所述透明導(dǎo)電層的步驟定義出ー像素電極，所述儲(chǔ)存電極與所述像素電極形成ー儲(chǔ)存電容。在本實(shí)施例中，所述的制造方法還包括從所述源極層定義出ー第一導(dǎo)線，其中所述鈍化層與所述柵極絕緣層形成在所述第一導(dǎo)線上；從所述柵極層定義出一第二導(dǎo)線；以及圖案化所述鈍化層與所述柵極絕緣層，以形成一第二開ロ暴露出所述第一導(dǎo)線及一第三開ロ暴露出所述第二導(dǎo)線，其中圖案化所述透明導(dǎo)電層的步驟定義出ー接線，所述接線透過所述第二開ロ與所述第一導(dǎo)線接觸，并透過所述第三開ロ與所述第二導(dǎo)線接觸。在本實(shí)施例中，所述有源層包括金屬氧化物半導(dǎo)體材料。在本實(shí)施例中，所述有源層包括銦鎵鋅氧化物。本發(fā)明一實(shí)施例的ー種薄膜晶體管基板包括一基板、一源極、一有源區(qū)、一漏極、一柵極絕緣層以及一柵極。源極設(shè)置在基板上。有源區(qū)直接設(shè)置在源極上，有源區(qū)包括金屬氧化物半導(dǎo)體材料或有機(jī)半導(dǎo)體材料。漏極直接設(shè)置在有源區(qū)上，且有源區(qū)接觸源極與漏扱。柵極絕緣層設(shè)置在源極、有源區(qū)及漏極的側(cè)邊旁。柵極相對(duì)于源極、有源區(qū)及漏極的側(cè)邊而設(shè)置在柵極絕緣層旁。在本實(shí)施例中，所述有源區(qū)與所述漏極的側(cè)壁切齊。在本實(shí)施例中，所述的薄膜晶體管基板還包括一鈍化層、一第一開ロ以及一像素電極，其中，鈍化層設(shè)置在所述柵極、所述柵極絕緣層、所述源極與所述漏極上；第一開ロ位在所述漏極上方，穿過所述鈍化層與所述柵極絕緣層；像素電極設(shè)置在所述鈍化層與所述漏極上，且所述像素電極透過所述第一開ロ與所述漏極接觸。在本實(shí)施例中，所述的薄膜晶體管基板還包括ー儲(chǔ)存電極，設(shè)置在所述柵極絕緣層上，所述儲(chǔ)存電極與所述像素電極形成ー儲(chǔ)存電容。在本實(shí)施例中，所述的薄膜晶體管基板還包括一第一導(dǎo)線、一第二開ロ、一第二導(dǎo)線、一第三開ロ以及一接線。其中，第一導(dǎo)線設(shè)置在所述基板上；第二開ロ位在所述第一導(dǎo)線上方，穿過所述鈍化層與所述柵極絕緣層，以暴露出所述第一導(dǎo)線；第二導(dǎo)線設(shè)置在所述柵極絕緣層上；第三開ロ位在所述第二導(dǎo)線上方，穿過所述鈍化層與所述柵極絕緣層，以暴露出所述第二導(dǎo)線；接線透過所述第二開ロ與所述第一導(dǎo)線接觸，并透過所述第三開ロ與
5所述第二導(dǎo)線接觸。在本實(shí)施例中，所述金屬氧化物半導(dǎo)體材料為銦鎵鋅氧化物。本發(fā)明ー實(shí)施例的一種顯不裝置包括一薄膜晶體管基板、ー對(duì)向基板、一光調(diào)變層以及一背光模塊。對(duì)向基板與薄膜晶體管基板相對(duì)設(shè)置，光調(diào)變層設(shè)置在薄膜晶體管基板與對(duì)向基板之間，背光模塊所發(fā)出的光線經(jīng)過薄膜晶體管基板、光調(diào)變層與對(duì)向基板。承上所述，由于本發(fā)明的有源區(qū)使用金屬氧化物半導(dǎo)體材料或有機(jī)半導(dǎo)體材料，例如銦鎵鋅氧化物，其載子遷移率極高，約為5 20cm2/V*s，因而可大幅提升充電效能，且其制程簡(jiǎn)單、可室溫成膜并適用在軟性基板、并且可應(yīng)用于大型基板量產(chǎn)。此外，本發(fā)明的源極、有源區(qū)與漏極以連續(xù)成膜方式形成，因此制程條件對(duì)這些半導(dǎo)體層的材料影響最小，有助于組件特性穩(wěn)定，使其具有最佳性能表現(xiàn)。此外，由于本發(fā)明的源極、有源區(qū)與漏極沿與基板垂直的方向疊合設(shè)置，而柵極位在有源區(qū)的側(cè)邊，因而對(duì)本發(fā)明的薄膜晶體管而言，有源區(qū)的厚度即約等于溝道長(zhǎng)度，在制程中可控制溝道長(zhǎng)度約為300 1000A，相較于公知的5微米，本發(fā)明的薄膜晶體管的充電效果大幅提升，借此可符合例如液晶顯示面板或有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)面板開發(fā)需求，并且可減少薄膜晶體管組件設(shè)計(jì)面積，提升像素開ロ率以達(dá)到顯示器的高亮度需求。換言之，本發(fā)明的薄膜晶體管以小面積設(shè)計(jì)即可符合產(chǎn)品充電能力需求，并可應(yīng)用于大尺寸面板產(chǎn)品或聞開ロ率廣品設(shè)計(jì)。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具 體實(shí)施方式作詳細(xì)說明，其中
圖I是ー種公知的薄膜晶體管的示意圖；
圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的ー種薄膜晶體管基板的制造方法的流程圖；
圖3A至圖3S是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的ー種薄膜晶體管基板的制造方法的示意圖；
圖4A至圖4F顯示另ー種薄膜晶體管基板的制造方法；
圖5A至圖5F顯示又ー種薄膜晶體管基板的制造方法；
圖6是薄膜晶體管基板的一局部側(cè)面剖面圖；以及
圖7是顯示裝置的一示意圖。
主要元件符號(hào)說明
11 :基板
12 :源極
13 :有源區(qū)
14 :漏極
15 :柵極絕緣層
16 :柵極
201 :基板
202 :源極層
203 :有源層
204 :漏極層
205 柵極絕緣層
206 柵極層
207 鈍化層
208 透明導(dǎo)電層
302 源極
303 有源區(qū)
304 漏極
306 柵極
309 第一導(dǎo)線
310 儲(chǔ)存電極
311 第二導(dǎo)線
312 像素電極
313 接線
314 第一開ロ
315 第二開ロ
316 第三開ロ
4 :顯示裝置41 :對(duì)向基板42 :薄膜晶體管基板43 :光調(diào)變層44 :背光模塊PR :光阻PRl :光阻SOl Sll :薄膜晶體管基板的制造方法的步驟
具體實(shí)施例方式以下將參照相關(guān)圖式，說明依本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的ー種薄膜晶體管基板及其制造方法，其中相同的元件將以相同的元件符號(hào)加以說明。圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的ー種薄膜晶體管基板的制造方法的流程圖，制造方法包括以下步驟。步驟SOl :在一基板上沉積一源極層。步驟S02 :在源極層上沉積一有源層，有源層包括金屬氧化物半導(dǎo)體材料或有機(jī)半導(dǎo)體材料。步驟S03 :在有源層上直接沉積ー漏極層，其中有源層接觸源極層與漏極層。步驟S04 :從源極層、有源層與漏極層分別定義出一源極、一有源區(qū)與一漏扱。步驟S05 :在源極、有源區(qū)與漏極上沉積ー柵極絕緣層。步驟S06 :在源極、有源區(qū)及漏極上沉積ー柵極層在柵極絕緣層上，柵極絕緣層與柵極層覆蓋源極、有源區(qū)與漏扱。步驟S07 :圖案化柵極層以定義出一柵極。
步驟S08 :在柵極、柵極絕緣層、源極與漏極上沉積ー鈍化層。步驟S09 :圖案化鈍化層與柵極絕緣層，以形成一第一開ロ。步驟SlO :在漏極與鈍化層上沉積一透明導(dǎo)電層，其中透明導(dǎo)電層透過第一開ロ與漏極接觸。步驟S11 :圖案化透明導(dǎo)電層。步驟SOl S03將源極層、有源層與漏極層以連續(xù)成膜方式沉積后，步驟S04可利用顯影蝕刻制程來定義出源極、有源區(qū)與漏扱。另外，步驟S04亦可先后執(zhí)行在步驟SOl與步驟S03后，也就是步驟SOl沉積源極層后，先利用顯影蝕刻制程來定義出源極，然后再進(jìn)行步驟S02與步驟S03通過連續(xù)成膜來沉積有源層與漏極層，接著再利用顯影蝕刻制程來定義出有源區(qū)與漏扱。有源層包括金屬氧化物半導(dǎo)體材料或有機(jī)半導(dǎo)體材料，其中金屬氧化物半導(dǎo)體材料例如是銦鎵鋅氧化物(IGZO)有機(jī)半導(dǎo)體材料例如是PXX (Peri-Xanthenoxanthen)衍生物或環(huán)噻吩(Fused thiophene)衍生物。銦鎵鋅氧化物的載子遷移率極高，約為5 20cm2/V*s，且其制程簡(jiǎn)單、可室溫成膜并適用于軟性基板、并且可應(yīng)用于大型基板量產(chǎn)。另外，步驟S04可同時(shí)從源極層定義出ー第一導(dǎo)線，鈍化層與柵極絕緣層也形成在第一導(dǎo)線上。步驟S07可同時(shí)通過圖案化柵極層以定義出柵極、一儲(chǔ)存電極與ー第二導(dǎo)線。在步驟S09中，除了在漏極上方形成第一開ロ之外，在第一導(dǎo)線與第二導(dǎo)線的上方通過進(jìn)行圖案化以在鈍化層與柵極絕緣層中形成一第二開ロ及一第三開ロ，然后，在步驟SlO中，透明導(dǎo)電層透過第二開ロ與第一導(dǎo)線接觸，并透過第三開ロ與第二導(dǎo)線接觸。步驟Sll圖案化透明導(dǎo)電層以定義出一第一部分及一第二部分，第一部分作為連接漏極的像素電極，像素電極與儲(chǔ)存電極形成ー儲(chǔ)存電容，第二部分作為第一導(dǎo)線與第二導(dǎo)線的接線。通過步驟SOl S07可制作出垂直式薄膜晶體管，有源層包括金屬氧化物半導(dǎo)體材料或有機(jī)半導(dǎo)體材料。由于有源層材料容易受到相鄰層材質(zhì)造成的接ロ影響，也容易受到制程或接觸的化學(xué)材料所造成的損害。為了改善此問題，在步驟S02與步驟S03中，有源層與漏極層以連續(xù)成膜方式沉積，因此有源層與漏極層之間的接ロ較不易受到制程條件的影響，進(jìn)而制作出特性較穩(wěn)定的薄膜晶體管。另外，垂直式薄膜晶體管的源極、有源區(qū)與漏極沿垂直方向疊合設(shè)置，柵極位在有源區(qū)的側(cè)邊，有源區(qū)的膜厚即約等于晶體管溝道區(qū)的長(zhǎng)度，溝道區(qū)的長(zhǎng)度因而縮短，借此可大幅提高溝道寬長(zhǎng)比(channel width/channel length)進(jìn)而提升薄膜晶體管的導(dǎo)通效果,當(dāng)薄膜晶體管作為充電開關(guān)時(shí)，其將產(chǎn)生較佳的充電效果。有源區(qū)所在的有源層在制作時(shí)其膜后約在300 1000A，公知薄膜晶體管的溝道區(qū)長(zhǎng)度約為5微米，與公知相較垂直式薄膜晶體管的溝道區(qū)長(zhǎng)度大幅縮短。因垂直式薄膜晶體管具有較佳的導(dǎo)通效果，故其僅需較低的布局面積即可達(dá)到以往公知薄膜晶體管的功效，亦即，本發(fā)明的薄膜晶體管以小面積設(shè)計(jì)即可符合產(chǎn)品充電能カ需求，并可應(yīng)用在各類尺寸或高開ロ率的顯示面板，特別適合用于液晶顯示面板或有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的顯示面板。另外，源極層與漏極層可以是相同材質(zhì)，例如是金屬；另外，源極層與漏極層可以是不同材質(zhì)，例如源極層是金屬材料，漏極層是銦錫氧化物(ITO)等透光金屬氧化物。如果有源層與漏極層的材質(zhì)分別為銦鎵鋅氧化物與銦錫氧化物，有源層與漏極層可利用相同的蝕刻液來蝕刻出有源區(qū)與漏極。有源層與漏極層可同時(shí)進(jìn)行圖案化，例如這ニ層皆以相同的圖案來定義，并同時(shí)進(jìn)行蝕刻，這會(huì)使得有源區(qū)與漏極的側(cè)壁切齊，有源區(qū)內(nèi)受柵極吸引的電子可循較短的路 徑到達(dá)漏扱。詳細(xì)的制作流程及變化態(tài)樣在以下實(shí)施例說明。以下以圖3A至圖3S來說明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的ー種薄膜晶體管基板的制造方法。如圖3A所示，在一基板201沉積一源極層202，接著在源極層202上直接沉積一有源層203，其中，有源層203包括金屬氧化物半導(dǎo)體材料或有機(jī)半導(dǎo)體材料；然后，在有源層203上直接沉積ー漏極層204。源極層202、有源層203與漏極層204在同一個(gè)腔體內(nèi)以連續(xù)成膜方式沉積，有源層203直接接觸源極層202與漏極層204，在制程中不換腔也不進(jìn)行圖案化的動(dòng)作，因此制程條件對(duì)半導(dǎo)體層的材料影響較小，使制作出的薄膜晶體管的組件特性較穩(wěn)定能夠有較佳性能表現(xiàn)。請(qǐng)參照?qǐng)D3B至圖3G所示，薄膜晶體管的源極、有源區(qū)與漏極利用顯影蝕刻的方式而被定義出。在圖3B至圖3D中，有源層203與漏極層204同時(shí)圖案化以定義出有源區(qū)303與漏極304。圖案化過程如下在漏極層204涂上光阻PR，并將光阻PR曝光與顯影，殘余的光阻PR代表有源區(qū)303與漏極304的區(qū)域(圖3B)，然后以光阻PR作為屏蔽來蝕刻有源層203與漏極層，進(jìn)而定義出有源區(qū)303與漏極304 (圖3C)，接著將光阻去除(圖3D)。在圖3C中，有源層203與漏極層204同時(shí)被蝕刻，因此有源區(qū)303與漏極304的側(cè)壁切齊，借此可縮短電流路徑。同時(shí)圖案化有源層203與漏極層204后，如圖3E至圖3G所示，源極層202圖案化以定義出源極302及一第一導(dǎo)線309。圖案化過程如下在源極層202與漏極304涂上光阻PR，并將光阻PR曝光與顯影，殘余的光阻PR代表源極302的區(qū)域(圖3E)，然后以光阻PR作為屏蔽來蝕刻源極層202，進(jìn)而定義出源極302與第一導(dǎo)線309 (圖3F)，接著將光阻去除(圖3G)。接著,請(qǐng)參照?qǐng)D3H至圖3K所示,柵極絕緣層205與柵極層206依序沉積在漏極304上。在圖3H中，ー柵極絕緣層205沉積在源極302、有源區(qū)303與漏極304上，并且沉積在第一導(dǎo)線309上。然后，一柵極層206沉積在柵極絕緣層205的表面上。柵極絕緣層205與門極層206覆蓋源極302、有源區(qū)303與漏極304。在圖31至圖3K中，柵極層206圖案化以定義出一位在有源區(qū)303與漏極304的側(cè)邊的柵極306、ー儲(chǔ)存電極310及一第二導(dǎo)線311。圖案化過程如下在柵極層206涂上光阻PR，并將光阻PR曝光與顯影，殘余的光阻PR代表柵極306、儲(chǔ)存電極310及第ニ導(dǎo)線311的區(qū)域(圖31)，然后以光阻PR作為屏蔽來蝕刻?hào)艠O層206，進(jìn)而定義出柵極306、儲(chǔ)存電極310及第ニ導(dǎo)線311 (圖3J)，接著將光阻去除(圖3K)。請(qǐng)參照?qǐng)D3L至圖30所示，在圖3L中，一鈍化層207沉積在柵極306、儲(chǔ)存電極310、第二導(dǎo)線311、柵極絕緣層205、源極302與漏極304上，在圖3M至圖30中，鈍化層207與柵極絕緣層205圖案化以形成一第一開ロ 314暴露出漏極304、一第二開ロ 315暴露出第ー導(dǎo)線309與一第三開ロ 316暴露出第二導(dǎo)線311，第一開ロ 314與第二開ロ 315穿過鈍化層207與柵極絕緣層205，第三開ロ 316穿過鈍化層207，這三個(gè)開ロ分別位在漏極304、第ー導(dǎo)線309與第二導(dǎo)線311的上方。圖案化過程如下在鈍化層207涂上光阻PR，并將光阻PR曝光與顯影，光阻PR去除的部分代表要電性連接的區(qū)域(圖3M)，然后以光阻PR作為屏蔽來蝕刻鈍化層207與柵極絕緣層205，(圖3N)，接著將光阻去除(圖30)。請(qǐng)參照?qǐng)D3P至圖3S所示，在圖3P中，一透明導(dǎo)電層208沉積在經(jīng)過圖案化的鈍 化層207上，并且填入第一開ロ 314、第二開ロ 315及第三開ロ 316。在圖3Q至圖3S中，透明導(dǎo)電層208經(jīng)圖案化后定義出一像素電極312及ー接線313。圖案化過程如下在透明導(dǎo)電層208涂上光阻PR，并將光阻PR曝光與顯影，殘余的光阻PR代表接線313與儲(chǔ)存電容的另ー個(gè)電極的所在區(qū)域(圖3Q)，然后以光阻PR作為屏蔽來蝕刻透明導(dǎo)電層208 (圖3R)，接著將光阻去除(圖3S)。需注意者，如圖3N所示，在鈍化層207的蝕刻當(dāng)中，部分柵極絕緣層205亦被蝕刻，以露出漏極304與第一導(dǎo)線309,以便后來的透明導(dǎo)電層208在沉積后可接觸漏極304與第一導(dǎo)線309。圖案化后，像素電極312透過第一開ロ 314與漏極304接觸并與儲(chǔ)存電極310形成儲(chǔ)存電容。接線313透過第二開ロ 315與第一導(dǎo)線309接觸，并透過第三開ロ 316與第二導(dǎo)線311接觸，第一導(dǎo)線309與第二導(dǎo)線311透過接線313彼此電性連接。圖3S所示即為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的薄膜晶體管基板，中間部分是薄膜晶體管，兩邊部分分別為儲(chǔ)存電容與導(dǎo)線接觸部，薄膜晶體管基板可應(yīng)用于有源矩陣式的顯示面板，例如液晶顯示面板。以液晶顯示面板的應(yīng)用來說，薄膜晶體管基板與另ー對(duì)向基板組裝，并在ニ個(gè)基板中間填入液晶材料，薄膜晶體管基板的儲(chǔ)存電容的透明導(dǎo)電層作為像素電極，像素電極的電位影響液晶材料的翻轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制光線穿過液晶材料的穿透率。另外，薄膜晶體管基板上可再形成有機(jī)發(fā)光二極管，這些有機(jī)發(fā)光二極管可以排列成數(shù)組并可作為顯示用。此外，如圖3S所示，在本實(shí)施例的薄膜晶體管中，柵極306會(huì)遮到溝道，因此可以減少傳統(tǒng)黑色矩陣(BM)遮的區(qū)域，開ロ率可向上提升。另外，在本實(shí)施例的薄膜晶體管中，有源區(qū)的厚度即約等于溝道長(zhǎng)度。另外，本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法可在同一腔室內(nèi)，例如通過化學(xué)氣相沉積(CVD)與濕蝕刻(wet etching)完成，不需要使用干蝕刻來制作薄膜晶體管。換言之，本發(fā)明的制造方法可不必更換腔室，故能夠提升制程效率，并縮短制程時(shí)間、降低生產(chǎn)成本。另外，上述的制造方法使用5道光罩而得以完成。上述的制造方法僅為舉例說明，并非用以限制本發(fā)明，例如，制造方法可依據(jù)產(chǎn)品需求或制程條件而調(diào)整，以下舉兩個(gè)實(shí)施例說明。如圖4A至圖4C所示，在直接沉積有源層203前，源極層202圖案化以定義出源極302。在圖4A中，源極層202沉積在基板201上，然后在源極層202涂上光阻PR，并將光阻PR曝光與顯影，光阻PR去除的部分代表源極的區(qū)域(圖4A)，然后以光阻PR作為屏蔽來蝕刻源極層202 (圖4B)，接著將光阻去除(圖4C)。如圖4D至圖4F所示，在圖4D中，源極層202上直接沉積一有源層203，然后，在有源層203上直接沉積ー漏極層204。有源層203與漏極層204在同一個(gè)腔體內(nèi)以連續(xù)成膜方式沉積，有源層203與漏極層204同時(shí)圖案化以定義出有源區(qū)303與漏極304。圖案化過程如下在漏極層204涂上光阻PR，并將光阻PR曝光與顯影，殘余的光阻PR代表有源區(qū)303與漏極304的區(qū)域(圖4D)，然后以光阻PR作為屏蔽來蝕刻有源層203與漏極層，進(jìn)而定義出有源區(qū)303與漏極304 (圖4E)，接著將光阻去除(圖4F)。本實(shí)施例的制造方法是在沉積有源層203與漏極層204前，先將源極層202圖案化，借此可減少因連續(xù)鍍膜的制程對(duì)有源層203、漏極層204與源極層202造成的負(fù)面問題，例如應(yīng)カ效應(yīng)。圖4A至圖4F的制程完成后，可接著圖3H至圖3S所示的制造方法，本實(shí)施例的制造方法需使用5道光罩。另外，第一導(dǎo)線309的制作方式亦與前述實(shí)施例相似，在此不再贅述。另外，為了減低使用的光罩?jǐn)?shù)量，晶體管的有源區(qū)、漏極與源極所需的定義圖案可利用同一道光罩并配合半色調(diào)(halftone)圖案的光阻來制作。如圖5A至圖5C所示，與前述實(shí)施例不同的是,制造方法利用一半色調(diào)(halftone)圖案來圖案化有源層203、漏極層204與源極層202以定義出源極302，然后薄化半色調(diào)圖案的高度，以暴露出部分漏極層204，以及蝕刻有源層203與漏極層204以定義出有源區(qū)303與漏極304。在圖5A中，源極層202、有源層203與漏極層204與圖3A相同是以連續(xù)成膜方式沉積，然后在漏極層204涂上光阻PR1，光阻PRl具有半色調(diào)(halftone)圖案，然后將光阻PRl曝光與顯影，殘余的光阻PRl代表源極302的區(qū)域(圖5A)，然后以光阻PRl作為屏蔽來蝕刻有源層203、漏極層204 (圖5B)以及蝕刻源極層202以定義出源極302 (圖5C)。如圖至圖5F所示，為了利用半色調(diào)圖案定義出有源區(qū)303與漏極304，制造方法薄化半色調(diào)圖案的高度以及利用經(jīng)薄化高度的半色調(diào)圖案同時(shí)圖案化有源層203與漏極層204以定義出有源區(qū)303漏極304。在圖中，光阻PRl經(jīng)光阻溶劑溶解部分來薄化其高度，剰余的光阻PRl作為有源層203與漏極層204的屏蔽。然后，在圖5E中，同時(shí)蝕刻有源層203與漏極層204以定義出有源區(qū)303漏極304，最后如圖5F將光阻PRl去除。本實(shí)施例的制造方法利用半色調(diào)蝕刻技術(shù)而能減少一道光罩制程，因而能夠降低成本。圖5A至圖5F的制程完成后，可接著圖3H至圖3S所示的制造方法，本實(shí)施例的制造方法只需使用4道光罩。另外，第一導(dǎo)線309的制作方式亦與前述實(shí)施例相似，在此不再贅述。在以上實(shí)施例中，目前制作傳統(tǒng)薄膜晶體管的制程技術(shù)可用于制作前述薄膜晶體管，而且前述薄膜晶體管基板亦可搭配目前用于各種有源矩陣顯示面板的相關(guān)延伸技木，例如平面內(nèi)切換(In Panel Switching, IPS)或多區(qū)域垂直配向(Multi-domain VerticalAlignment, MVA)等等。請(qǐng)參照?qǐng)D3S與圖6所示，圖3S是從ー第一方向觀看薄膜晶體管基板的側(cè)面剖面圖，圖6是從ー第二方向觀看薄膜晶體管基板的局部側(cè)面剖面圖，一薄膜晶體管基板2包含一基板201、一源極302、一有源區(qū)303、ー漏極304、ー柵極絕緣層205以及ー柵極306。源極302設(shè)置在基板201上。有源區(qū)303直接設(shè)置在源極302上，有源區(qū)303包括金屬氧化物半導(dǎo)體材料或有機(jī)半導(dǎo)體材料。金屬氧化物半導(dǎo)體材料例如為銦鎵鋅氧化物。漏極304直接設(shè)置在有源區(qū)303上，且有源區(qū)303接觸源極302與漏極304。柵極絕緣層205設(shè)置在源極302、有源區(qū)303及漏極304上。柵極306相對(duì)于源極302、有源區(qū)303及漏極304的側(cè)邊而設(shè)置在柵極絕緣層205旁。
有源區(qū)303與漏極304的側(cè)壁切齊，有源區(qū)內(nèi)受柵極吸引的電子可循較短的路徑到達(dá)漏扱，借此可縮短電流路徑。薄膜晶體管基板還包括一鈍化層207以及一透明導(dǎo)電層208 (圖3S顯示從透明導(dǎo)電層208所定義的像素電極312及接線313)。鈍化層207設(shè)置在柵極306上。透明導(dǎo)電層208設(shè)置在鈍化層207與漏極304上，并通過鈍化層207與柵極306隔離。由于薄膜晶體管基板的特性已在前述制造方法的實(shí)施例中詳述，故此不再贅述細(xì)節(jié)。請(qǐng)參照?qǐng)D7所示，ー顯示裝置4包括一薄膜晶體管基板42、ー對(duì)向基板41、一光調(diào)變層43以及ー背光模塊44。對(duì)向基板41與薄膜晶體管基板42相對(duì)設(shè)置，光調(diào)變層43設(shè)置在薄膜晶體管基板42與對(duì)向基板41之間，背光模塊44所發(fā)出的光線經(jīng)過薄膜晶體管基板42、光調(diào)變層43與對(duì)向基板41，薄膜晶體管基板42具有如前述實(shí)施例所述的組件。舉例來說，顯示裝置4可以是液晶顯示裝置，光調(diào)變層43例如是液晶層，其受電場(chǎng)控制使得穿過的光線有偏振方向的變化。另外，背光模塊44具有發(fā)光二極管或冷陰極射線管作為光源，背光模塊44可以是直下式或是側(cè)光式背光模塊。對(duì)向基板41具有一對(duì)向電極，對(duì)向電極與像素電極構(gòu)成的電場(chǎng)可控制液晶層。綜上所述，由于本發(fā)明的有源區(qū)使用金屬氧化物半導(dǎo)體材料或有機(jī)半導(dǎo)體材料，例如銦鎵鋅氧化物，其載子遷移率極高，約為5 20cm2/V*s，因而可大幅提升充電效能，且其制程簡(jiǎn)單、可室溫成膜并適用于軟性基板、并且可應(yīng)用于大型基板量產(chǎn)。此外，本發(fā)明的有源區(qū)與漏極以連續(xù)成膜方式形成，因此制程條件對(duì)這些半導(dǎo)體層的材料影響最小，有助于組件特性穩(wěn)定，使其具有最佳性能表現(xiàn)。此外，由在本發(fā)明實(shí)施例的源極、有源區(qū)與漏極沿與基板垂直的方向疊合設(shè)置，而柵極位在有源區(qū)的側(cè)邊，因而對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜晶體管而言，有源區(qū)的厚度即約等于溝道長(zhǎng)度，在制程中可控制溝道長(zhǎng)度約為300 1000A，相較于公知的5微米，本發(fā)明的薄膜晶體管的充電效果大幅提升，借此可符合例如液晶顯示面板或有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)面板開發(fā)需求，并且可減少薄膜晶體管組件設(shè)計(jì)面積，提升像素開ロ率以達(dá)到顯示器的高亮度需求。換言之，本發(fā)明的薄膜晶體管以小面積設(shè)計(jì)即可符合產(chǎn)品充電能力需求，并可應(yīng)用于大尺寸面板產(chǎn)品或高開ロ率產(chǎn)品設(shè)計(jì)。以上所述僅是舉例性，而非限制性。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對(duì)其進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包括在權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管基板的制造方法，其特征在于，包括 在一基板上沉積一源極層； 在所述源極層上直接沉積一有源層，所述有源層包括金屬氧化物半導(dǎo)體材料或有機(jī)半導(dǎo)體材料； 在所述有源層上直接沉積一漏極層，其中所述有源層接觸所述源極層與所述漏極層；從所述源極層、所述有源層與所述漏極層分別定義出一源極、一有源區(qū)與一漏極；在所述漏極上依序沉積一柵極絕緣層及一柵極層，以覆蓋所述源極、所述有源區(qū)與所述漏極；以及 從所述柵極層定義出一柵極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于，從所述源極層、所述有源層與所述漏極層分別定義出所述源極、所述有源區(qū)與所述漏極的步驟包括 同時(shí)圖案化所述有源層與所述漏極層以定義出所述有源區(qū)與所述漏極；以及 同時(shí)圖案化所述有源層與所述漏極層之后，圖案化所述源極層以定義出所述源極。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于，從所述源極層、所述有源層與所述漏極層分別定義出所述源極、所述有源區(qū)與所述漏極的步驟包含 直接沉積所述有源層之前，圖案化所述源極層以定義出所述源極；以及 同時(shí)圖案化所述有源層與所述漏極層以定義出所述有源區(qū)與所述漏極。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制造方法，其特征在于，同時(shí)圖案化所述有源層與所述漏極層的步驟包括 同時(shí)蝕刻所述有源層與所述漏極層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于，從所述源極層、所述有源層與所述漏極層分別定義出所述源極、所述有源區(qū)與所述漏極的步驟包括 利用一半色調(diào)圖案圖案化所述有源層、所述漏極層及所述源極層； 薄化所述半色調(diào)圖案的高度，以暴露出部分所述漏極層；以及 蝕刻所述有源層與所述漏極層以定義出所述有源區(qū)與所述漏極。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于，還包括 在所述柵極、所述柵極絕緣層、所述源極與所述漏極上沉積一鈍化層； 圖案化所述鈍化層與所述柵極絕緣層，以形成一第一開口暴露出所述漏極； 在所述漏極與所述鈍化層上沉積一透明導(dǎo)電層，其中所述透明導(dǎo)電層透過所述第一開口與所述漏極接觸；以及圖案化所述透明導(dǎo)電層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，還包括 從所述柵極層定義出一儲(chǔ)存電極，其中圖案化所述透明導(dǎo)電層的步驟定義出一像素電極，所述儲(chǔ)存電極與所述像素電極形成一儲(chǔ)存電容。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，還包括 從所述源極層定義出一第一導(dǎo)線，其中所述鈍化層與所述柵極絕緣層形成在所述第一導(dǎo)線上； 從所述柵極層定義出一第二導(dǎo)線；以及 圖案化所述鈍化層與所述柵極絕緣層，以形成一第二開口暴露出所述第一導(dǎo)線及一第三開口暴露出所述第二導(dǎo)線，其中圖案化所述透明導(dǎo)電層的步驟定義出一接線，所述接線透過所述第二開口與所述第一導(dǎo)線接觸，并透過所述第三開口與所述第二導(dǎo)線接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于，所述有源層包括金屬氧化物半導(dǎo)體材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述有源層包括銦鎵鋅氧化物。
11.一種薄膜晶體管基板，其特征在于，包括 一基板； 一源極，設(shè)置在所述基板上； 一有源區(qū)，直接設(shè)置在所述源極上，所述有源區(qū)包括金屬氧化物半導(dǎo)體材料或有機(jī)半導(dǎo)體材料； 一漏極，直接設(shè)置在所述有源區(qū)上，且所述有源區(qū)接觸所述源極與所述漏極； 一柵極絕緣層，覆蓋所述源極、所述有源區(qū)與所述漏極；以及 一柵極，位在所述有源區(qū)及所述漏極的側(cè)邊并設(shè)置在所述柵極絕緣層上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜晶體管基板，其特征在于，所述有源區(qū)與所述漏極的側(cè)壁切齊。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜晶體管基板，其特征在于，還包括 一鈍化層，設(shè)置在所述柵極、所述柵極絕緣層、所述源極與所述漏極上； 一第一開口，位在所述漏極上方，穿過所述鈍化層與所述柵極絕緣層；以及一像素電極，設(shè)置在所述鈍化層與所述漏極上，且所述像素電極透過所述第一開口與所述漏極接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的薄膜晶體管基板，其特征在于，還包括 一儲(chǔ)存電極，設(shè)置在所述柵極絕緣層上，所述儲(chǔ)存電極與所述像素電極形成一儲(chǔ)存電容。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的薄膜晶體管基板，其特征在于，還包括 一第一導(dǎo)線，設(shè)置在所述基板上； 一第二開口，位在所述第一導(dǎo)線上方，穿過所述鈍化層與所述柵極絕緣層，以暴露出所述第一導(dǎo)線； 一第二導(dǎo)線，設(shè)置在所述柵極絕緣層上； 一第三開口，位在所述第二導(dǎo)線上方，穿過所述鈍化層與所述柵極絕緣層，以暴露出所述第二導(dǎo)線；以及 一接線，透過所述第二開口與所述第一導(dǎo)線接觸，并透過所述第三開口與所述第二導(dǎo)線接觸。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜晶體管基板，其特征在于，所述金屬氧化物半導(dǎo)體材料為銦鎵鋅氧化物。
17.一種顯示裝置，其特征在于，包括 根據(jù)權(quán)利要求11至16任一項(xiàng)所述的一薄膜晶體管基板； 一對(duì)向基板，與所述薄膜晶體管基板相對(duì)設(shè)置； 一光調(diào)變層，設(shè)置在所述薄膜晶體管基板與所述對(duì)向基板之間；以及 一背光模塊，其所發(fā)出的光線經(jīng)過所述薄膜晶體管基板、所述光調(diào)變層與所述對(duì)向基板。
全文摘要
本發(fā)明公開一種薄膜晶體管基板及應(yīng)用其的顯示裝置與其制造方法。該薄膜晶體管基板的制造方法包括在一基板上沉積一源極層；在源極層上直接沉積一有源層，有源層包括金屬氧化物半導(dǎo)體材料或有機(jī)半導(dǎo)體材料；在有源層上直接沉積一漏極層，其中有源層接觸源極層與漏極層；從源極層、有源層與漏極層分別定義出一源極、一有源區(qū)與一漏極；在漏極上依序沉積一柵極絕緣層及一柵極層，以覆蓋源極、有源區(qū)與漏極；以及從柵極層定義出一柵極。由于有源區(qū)使用金屬氧化物半導(dǎo)體材料或有機(jī)半導(dǎo)體材料，其載子遷移率極高，因而可大幅提升充電效能，且其制程簡(jiǎn)單、可室溫成膜并適用于軟性基板、并且可應(yīng)用在大型基板量產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01L29/786GK102915963SQ20111022905
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者林耀楠 申請(qǐng)人:群康科技(深圳)有限公司, 奇美電子股份有限公司