专利名称：薄膜晶体管的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种薄膜晶体管元件的制造方法，尤其涉及利用具有感光特性的电极材料制造薄膜晶体管元件的制造方法。
背景技术：
请参考图Ia至图lg，其为现有技术生产薄膜晶体管元件制程中关于金属导线制作流程的示意图。在现阶段生产薄膜晶体管元件的制程中，主要可以被区分为三个生产阶段，这三个生产阶段分别是成型阶段I、光阻定义阶段II与蚀刻阶段III，其中成型阶段I 包含图Ia及图Ib的提供基板101、涂覆微纳米金属材料103等步骤；光阻定义阶段II包含图lc、图Id及图Ie的光阻涂覆、曝光、显影等步骤；蚀刻阶段III则包含图If及图Ig所示的薄膜蚀刻、光阻去除等步骤。在成型阶段I中，现有技术首先如图Ia所示，提供了以玻璃等材质所形成的基板 101 ；并在图Ib中利用旋转涂覆(Spin Coating)等方式将微纳米金属材料103旋转涂覆于基板101上。在光阻定义阶段II中，图Ic通过旋转涂覆的方式将光阻105涂覆在微纳米金属材料103上，并对其进行图Id的曝光与图Ie的显影步骤。最后在蚀刻阶段III时，还需要利用图If的薄膜蚀刻与图Ig的光阻去除的方式， 才能完成制造薄膜晶体管元件中关于金属导线制作流程所需的电极图样的定义。现有技术所采用的方式不但需要对基板101进行两次的旋转涂覆(即，对微纳米金属材料103及光阻105)步骤，最后还需要通过蚀刻制程以去除电极上的光阻，因此整套薄膜晶体管元件的生产周期充斥着涂覆与移除最终产出时多余的材质的步骤。除了需要反复进行旋转涂覆与蚀刻制程导致生产周期拉长的问题外，现有技术还具有需要使用气相沉积高温镀膜制程，且使用的成型方式如雷射填充(Laser inject), 雷射热转换影像(Laser induced thermal imaging，简称为LITI)与现行的薄膜晶体管 (Thin-film transistor，简称为TFT)制造设备不相兼容等问题，这些复杂的步骤都让薄膜晶体管元件的生产更显得费时。从上述内容可以得知，现有的薄膜晶体管元件的制程具有严重消耗黄光产能与增加制造生产成本的缺点，因此本发明便以此作为改善的目标。
发明内容
本发明的目的就是在于提供一种薄膜晶体管元件的制造方法，其可简化制程及降低生产成本。本发明的目的之一是提供一种薄膜晶体管元件的制造方法，此方法包含以下步骤提供一基板；形成一半导体层于基板上；将具有感光性的一电极材料形成于基板上；遮住电极材料的第一部分而对露出的一第二部分进行曝光；以及移除电极材料的第二部分而留下第一部分而形成薄膜晶体管元件的一电极构造。
在本发明的一实施例中，前述的薄膜晶体管元件的制造方法更包含以下步骤形成一绝缘层于电极材料上。在本发明的一实施例中，前述的半导体层为非晶硅(amorphous silicon)或氧化金属半导体材料。在本发明的一实施例中，前述的电极材料包含一金属材质，金属材质为金(Au)、银 (Ag)或镍(Ni)。在本发明的一实施例中，前述的电极材料包含一感光物质，感光物质为苯环丁烯 (Bezocyloutene)或双氣基酉昆(Diazonaphthoquinone)。在本发明的一实施例中，前述的电极构造为一栅极电极、一源极电极或一显示电极。在本发明的一实施例中，前述的电极材料以一涂覆方式形成于半导体层上。在本发明的一实施例中，前述的半导体层形成于电极材料的上方。在本发明的一实施例中，前述的电极材料形成于半导体层的上方。本发明的另一目的是提供一种薄膜晶体管元件的制造方法，此方法包含以下步骤提供一基板；形成一半导体层于基板上；将具有感光性的一电极材料形成于基板上；遮住电极材料的第二部分而对露出的一第一部分进行曝光；以及移除电极材料的第二部分而留下第一部分而形成薄膜晶体管元件的一电极构造。在本发明的一实施例中，前述的薄膜晶体管元件的制造方法更包含以下步骤形成一绝缘层于电极材料上。在本发明的一实施例中，前述的半导体层为非晶硅(amorphous silicon)或氧化金属半导体材料。在本发明的一实施例中，前述的电极材料包含一金属材质，金属材质为金(Au)、银 (Ag)或镍(Ni)。在本发明的一实施例中，前述的电极材料包含一感光物质，感光物质为苯环丁烯 (Bezocyloutene)或双氣基酉昆(Diazonaphthoquinone)。在本发明的一实施例中，前述的电极构造为一栅极电极、一源极电极或一显示电极。在本发明的一实施例中，前述的电极材料以一涂覆方式形成于半导体层上。在本发明的一实施例中，前述的半导体层形成于电极材料的上方。在本发明的一实施例中，前述的电极材料形成于半导体层的上方。由上可知，本发明于基板上使用具有感光性的金属材料，因此后续对电极构造或非电极构造部分进行选择性的曝光步骤后，只要再通过显影的步骤便可以完成薄膜晶体管元件的制造，彻底改善了现有技术必须通过复杂的光阻涂覆、薄膜蚀刻、光阻去除等步骤才能定义电极图样的种种缺点。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图Ia至图Ig为现有技术生产薄膜晶体管元件制程中关于金属导线制作流程的示意图。图加及图2b为薄膜晶体管组件采用下栅极结构的示意图。图2c为薄膜晶体管组件采用上栅极结构的示意图。图3a为本发明所提供的第一实施例的薄膜晶体管元件制造方法的流程图。图北至图3f为根据本发明所提出的第一实施例的制造方法应用于生产薄膜晶体管元件制程中关于制造金属电极构造部分的示意图。图如为本发明所提供的第二实施例的薄膜晶体管元件制造方法的流程图。图4b及图如为根据本发明所提出的第二实施例的制造方法应用于生产薄膜晶体管元件制程中关于制造金属电极构造部分的示意图。主要元件符号说明101、201、301 基板103 微纳米金属材料105 光阻S211 S219、S311 S319 步骤202,302 半导体层203、303:电极材料204:介电层
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的薄膜晶体管元件制造方法其具体实施方式
、方法、 步骤、结构、特征及功效，详细说明如后。有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式
的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效有一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。请参考图加及图2b，其为薄膜晶体管组件采用下栅极结构的示意图，相较于图加及图2b，图2c的薄膜晶体管组件采用的是上栅极结构。尽管架构略有不同，但可以看出半导体层202、电极材料203、介电层204均形成于基板201的上方。在图加的各材料层中，除了最底层的基板201夕卜，由下而上的顺序分别为以电极材料203所形成的栅极、介电层204、半导体层202，以及电极材料203所形成的源极与漏极。在图2b的各材料层中，基板201的上方分别为以电极材料203所形成的栅极、介电层204、电极材料203所形成的源极与栅极，以及半导体层202。相较于图加，此图式的半导体层202覆盖于利用电极材料203实现的源极与漏极。至于图2c各材料层的形成顺序则是最底层的基板201、以电极材料203所形成的源极与漏极、介电层204、半导体层202，以及电极材料203所形成的栅极。此图式与前两者的主要差异在于栅极形成于最上方，因此称为上栅极结构。
简单来说，无论各材料层间采用的是下栅极结构或上栅极结构，本发明所提出的薄膜晶体管元件制造方法均可以适用。这是因为本发明着重的是如何将各种电极构造以具有感旋光性的电极材料形成于基板上，而电极材料与其他材质的堆叠方式则属于搭配时的变化。以下关于本发明的应用可以根据蚀刻所移除的部分是否为形成电极构造的部分而区分为图3与图4两个实施例。其中图3所示的第一实施例是将形成电极构造的第一部分保留而不予以曝光，并搭配蚀刻等方式将曝光过后的非电极构造的第二部分加以移除的作法；图4所示的第二实施例则是对形成电极构造的第一部分进行曝光，接着搭配蚀刻等方式将未经曝光的非电极构造的第二部分加以移除的作法。请参考图3a，其为本发明所提供的第一实施例的薄膜晶体管元件制造方法的流程图。本发明所提出的第一实施例的薄膜晶体管元件制造方法包含以下步骤提供基板(步骤S211)；形成半导体层于基板上方(步骤S213)；将具有感光性的电极材料形成于基板上方(步骤S215)；遮住电极材料的第一部分而对露出的第二部分进行曝光(步骤S217)； 以及移除电极材料的第二部分而留下第一部分而形成薄膜晶体管元件的电极构造(步骤 S219)。附带说明的是，此处的半导体层与电极材料在基板上形成的先后顺序并不需要被限定。简言之，本发明是改善电极构造的形成方式，因此无论薄膜晶体管组件采用的是何种架构，均可以搭配本发明所提出的制造方法。请参考图北至图2f，其为根据本发明所提出的第一实施例的制造方法应用于生产薄膜晶体管元件制程中关于制造金属电极构造部分的示意图。为了简化说明，在此较佳实施例中，是以先形成半导体层、后形成电极材料的顺序为例，但是类似的作法仍可被应用在先形成电极材料于基板上的情况。在图北中首先利用玻璃等材质提供基板201 ；接着如图3c所示，在基板上201形成半导体层202 ；并在后续图3d的步骤中将具有感光性的电极材料203涂覆于半导体层 202上；将具有感光性的电极材料203利用光阻涂覆机(Spin Coater)形成于半导体层202 上后，再如图3d所示，将希望用以形成电极构造的第一部分予以遮蔽后，将其进行曝光；图 3e通过曝光的过程让非电极构造的第二部分上的感光性电极材料203发生感光反应后；最后再对曝光后的薄膜晶体管元件进行显影，进而完成如图3f所示的具有电极构造的薄膜晶体管元件。如此一来，不但省去现有技术必须经过气相沉积高温镀膜的制程，也节省了后续的蚀刻制程。请参考图如，其为本发明所提供的第二实施例的薄膜晶体管元件制造方法的流程图。由于形成半导体层与电极材料的顺序并不影响本发明利用具有感光性质的电极材料形成电极构造的构想，因此以下的较佳实施例是以电极材料形成于半导体层上方的构造为例，但是类似的作法仍可被应用在先形成电极材料、后形成半导体层于基板上方的情况，因此无论采用的是图加至图2c中的哪一种结构均可以采用本发明所提出的制造方法。本发明所提出的第二实施例的薄膜晶体管元件制造方法包含以下步骤提供基板(步骤S311)；形成半导体层于基板上方(步骤S313)；将具有感光性的电极材料形成于基板上方(步骤S315)；遮住电极材料的第二部分而对露出的第一部分进行曝光(步骤 S317)；以及移除电极材料的第二部分而留下第一部分而形成薄膜晶体管元件的电极构造(步骤 S319)。请参考图4b及图4c，其为根据本发明所提出的第二实施例的制造方法应用于生产薄膜晶体管元件制程中关于制造金属电极构造部分的示意图。由于本发明所提出的两个实施例的薄膜晶体管元件制造方法的初始流程相当类似，因此关于在基板301上形成半导体层302与涂覆具有感光性的电极材料303等步骤便不再予以赘述。在图4b中，将非用以形成电极构造的第二部分予以遮蔽，并让形成电极构造的第一部分的具有感光性的电极材料进行曝光后，半导体层上的电极材料将根据电极构造的实体分布而形成两种材质，接着再利用显影等方式将非电极构造的部分(即第二部分)予以移除后，便形成如图4c所示的具有电极构造的薄膜晶体管元件。本发明中具有感光性的电极材料可以是将微纳米金属材质与感光物质混合后所形成，并以涂覆的方式形成于半导体层上。在形成具有感光性的电极材料中，金属材质可为金(Au)、银(Ag)、镍(Ni)等各类金属，而感光物质可利用苯环丁烯(BezocyIoutene，简称为 BCB)、双氮基醌(Diazonaphthoquinone，简称为DNQ)等感光材料。当然，实际应用时，金属材质与感光物质的选择并不以上述列举者为限，凡是能够提供具有感光性的材料均可以为本发明中用以形成电极构造的电极材料。而根据本发明的方法所形成的电极构造可以被用来作为栅极电极、源极电极或显示电极。另一方面，用来对具有感光性的电极材料进行曝光的过程则可以通过重复步进曝光机来进行。除了利用具有感光性的电极材料形成电极构造于半导体层与基板上外，在电极材料的上方还可以进一步形成绝缘层于其上。至于形成于基板与电极构造间的半导体层则可为非晶硅(amorphoussilicon， 简称为a-Si)、氧化金属半导体(oxide metal semiconductor)材料，如铟镓锌氧化物 (IGZO)、铟锌氧化物(indium zinc oxide，简称为IZ0)、氧化锌(Zn Oxide)、镁锌氧化物 (Mg-Zn Oxide)、镉锌氧化物(Cd-Zn Oxide)、氧化镉(Cd Oxide)等。换句话说，依据本发明所提出的技术，可以让整个薄膜晶体管元件的制造过程全部在黄光区里完成，让薄膜晶体管元件的制程得以大幅简化而让产能得以提升，而且全部的制程均能在相对较低的温度(低于摄氏200度)环境中进行，以减少制造过程的不便。将本发明作法与现有技术相比较，可以清楚的看出，本发明的作法因为使用具有感光性的微纳米金属材料于基板上，因此后续对电极构造或非电极构造部分进行选择性的曝光步骤后，只要再通过显影的步骤便可以完成薄膜晶体管元件的制造，彻底改善了现有技术必须通过复杂的光阻涂覆、薄膜蚀刻、光阻去除等步骤才能定义电极图样的种种缺点。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种薄膜晶体管元件的制造方法，所述制造方法包含以下步骤 提供一基板；形成一半导体层于所述基板上方； 将具有感光性的一电极材料形成于所述基板上方； 遮住所述电极材料的第一部分而对露出的一第二部分进行曝光；以及移除所述电极材料的所述第二部分而留下所述第一部分而形成薄膜晶体管元件的一电极构造。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管元件制造方法，其特征是所述半导体层为非晶硅或氧化金属半导体材料。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管元件制造方法，其特征是所述电极材料包含一金属材质，所述金属材质为金、银或镍。
4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管元件制造方法，其特征是所述电极材料包含一感光物质，所述感光物质为苯环丁烯或双氮基醌。
5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管元件制造方法，其特征是所述电极构造为一栅极电极、一源极电极或一显示电极。
6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管元件制造方法，其特征是所述半导体层形成于所述电极材料的上方。
7.根据权利要求1所述的薄膜晶体管元件制造方法，其特征是所述电极材料形成于所述半导体层的上方。
8.一种薄膜晶体管元件的制造方法，所述制造方法包含以下步骤 提供一基板；形成一半导体层于所述基板上方； 将具有感光性的一电极材料形成于所述基板上方； 遮住所述电极材料的第二部分而对露出的一第一部分进行曝光；以及移除所述电极材料的所述第二部分而留下所述第一部分而形成薄膜晶体管元件的一电极构造。
9.根据权利要求8所述的薄膜晶体管元件制造方法，其特征是所述半导体层为非晶硅或氧化金属半导体材料。
10.根据权利要求8所述的薄膜晶体管元件制造方法，其特征是所述电极材料包含一金属材质，所述金属材质为金、银或镍。
11.根据权利要求8所述的薄膜晶体管元件制造方法，其特征是所述电极材料包含一感光物质，所述感光物质为苯环丁烯或双氮基醌。
12.根据权利要求8所述的薄膜晶体管元件制造方法，其特征是所述电极构造为一栅极电极、一源极电极或一显示电极。
13.根据权利要求8所述的薄膜晶体管组件制造方法，其特征是所述半导体层形成于所述电极材料的上方。
14.根据权利要求8所述的薄膜晶体管组件制造方法，其特征是所述电极材料形成于所述半导体层的上方。
全文摘要
本发明涉及一种薄膜晶体管元件的制造方法，其包含以下步骤提供一基板；形成一半导体层于基板上方；将具有感光性的一电极材料形成于基板上方；遮住电极材料的第一部分而对露出的一第二部分进行曝光；以及移除电极材料的第二部分而留下第一部分而形成薄膜晶体管元件的一电极构造。本发明薄膜晶体管元件的制造方法可使得薄膜晶体管元件的制程得以大幅简化。
文档编号H01L21/336GK102456573SQ20101051611
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年10月22日
发明者叶佳俊, 唐文忠, 彭尧, 蔡耀州 申请人:元太科技工业股份有限公司