薄膜晶体管及其应用的显示元件的制造方法技术

本发明专利技术公开一种薄膜晶体管的制造方法，首先形成一包括栅极的图案化第一导电层于一基板上；在图案化第一导电层上依序形成一介电层、一半导体层、一第二导电层和一光刻胶层；提供一具有不同光穿透度的光掩膜并对光刻胶层进行曝光显影，图案化后的光刻胶层至少具有三种不同的厚度；移除对应于通道区处的光刻胶，并蚀刻第二导电层及部分半导体层，形成薄膜晶体管的通道、源极和漏极；移除对应于源极和漏极及其外围的光刻胶，露出像素连接区及数据接垫区；加热剩余光刻胶，使再流动后的光刻胶覆盖通道；以再流动后的光刻胶与图案化后的第二导电层为掩膜，移除露出的半导体层；及形成一图案化透明电极部分覆盖于裸露出的源极或漏极其中的像素连接区上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，且尤其涉及 一种利用一具有四种不同光穿透度的光掩膜，以减少制造程序中光掩膜使用数 目的。
技术介绍
传统的薄膜晶体管液晶显示元件(TFT-LCD)在工艺上使用五道或四道光掩 膜工艺，包括形成栅极(第一金属层)、介电层、半导体层、源极和漏极(第二 金属层)、保护层和透明电极(例如IT0)等。然而为了简化工艺步骤和节省制 造成本，本领域技术人员仍期望以更少的光掩膜数目来达到薄膜晶体管的同样 效能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种薄膜晶体管及其应用的显示元 件的制造方法，可减少光掩膜使用数目，以降低制造成本。根据本专利技术的目的，提出一种薄膜晶体管(Thin Film Transistor, TFT) 的制造方法，其中薄膜晶体管的一通道区位于一源极区和一漏极区之间，该方 法包括在一基板上形成一图案化第一导电层，该图案化第一导电层包括一栅 极；在该图案化第一导电层上依序形成一介电层、 一半导体层、 一第二导电层 和一光刻胶层；提供一具有不同光穿透度的光掩膜并对该光刻胶层进行曝光显 影，所产生的一图案化后光刻胶层具有至少三种厚度，其中栅极接垫区无光刻 胶形成，其中对应于该通道区、电容区及像素区等处的光刻胶具有一第一厚度， 对应于该源极区/该漏极区的外围的像素连接区以及数据接垫区的光刻胶具有 一第二厚度，对应于该源极区和该漏极区的光刻胶则具有一第三厚度，且该第 三厚度大于该第二厚度大于该第一厚度；移除对应于该通道区处具有该第一厚 度的光刻胶，并蚀刻位于该通道区处的该第二导电层及及部份该半导体层(即 n+非晶硅层)，以形成该薄膜晶体管的一通道、 一源极和一漏极；移除具有该 第二厚度的光刻胶，并露出该源极和该漏极其中的该像素连接区；加热对应于 该源极区和该漏极区及其外围的剩余光刻胶，使再流动(reflow)后的光刻胶覆 盖该通道；以再流动后的该光刻胶与图案化后的该第二导电层为掩膜，移除露 出的该半导体层；以及形成一图案化透明电极，部分覆盖于裸露出的该源极或 该漏极其中的该像素连接区上。而且，为实现上述目的，，再提出一种显示元件的制造方法，其中显示元 件具有多个扫瞄信号线(Scan Line)与多个数据信号线(Data Line)以阵列的形 式垂直相交，且该些扫瞄信号线与该些数据信号线定义出多个像素区，每一像 素区由相邻的一对扫瞄信号线与相邻的一对数据信号线所定义，每一扫描信号 线延伸连接在一栅极接垫(Gate-pad)区的一栅极接垫，每一数据信号线延伸连 接在一数据接垫(Data-pad)区的一数据接垫，该制造方法包括在一基板上形 成一图案化第一导电层，该图案化第一导电层包括每一栅极信号线，在每一像 素区的一薄膜晶体管区(TFT region)的一栅极和一电容区(Cst region)的一电 容电极，以及每一栅极接垫区内的该栅极接垫；在该基板上依序形成一介电层、 一半导体层、 一第二导电层和一光刻胶层，整个覆盖该基板；提供一具有四种 不同光穿透度的光掩膜并对该光刻胶层进行曝光显影，所产生的一图案化后光 刻胶层包含(a)在对应于该薄膜晶体管区的一通道区、电容区及像素区等处 的光刻胶具有一第一厚度，对应于一源极区/一漏极区的外围的像素连接区及 数据接垫区的光刻胶具有一第二厚度，对应于该源极区和该漏极区的光刻胶则 具有一第三厚度，且该第三厚度大于该第二厚度大于该第一厚度，(b)在对应 于该栅极接垫区的该栅极接垫处的光刻胶完全去除，对应于该栅极接垫处的外 围的光刻胶则具有该第一厚度；依序移除该栅极接垫区的该第二导电层、该半 导体层和该介电层，以裸露出该栅极接垫，同时去除具有该第一厚度的该光刻 胶层，露出部分该第二导电层；以该第二与第三厚度的该光刻胶层为掩膜，移 除露出的该第二导电层及及部份半导体层(即n+非硅晶层)，以形成该薄膜晶 体管区的一通道、一源极和一漏极，以及每一该数据信号线和每一该数据接垫； 移除对应于该源极区和该漏极区及其外围具该第二厚度的光刻胶层，并露出 该源极和该漏极其中的像素连接区及数据接垫区；加热对应于该源极区和该 漏极区及其外围的剩余光刻胶，使再流动(reflow)后的光刻胶覆盖该通道；以 再流动后的该光刻胶以及图案化后的该第二导电层为掩膜，移除露出的该半导 体层；及形成一图案化透明电极，部分覆盖于裸露出的该源极或该漏极其中的 像素连接区上。采用本专利技术，利用一具有四种不同光穿透度的光掩膜，以形成三种不同 厚度的光刻胶图形，而经过再流动而成形后的光刻胶则可作为显示元件中的保 护层，进而免除了后续形成保护层的步骤，达到减少光掩膜使用数目和降低制 造成本的目的。附图说明图1A至图1J为依照本专利技术其中，附图标记 9:基板 111:接垫 131:栅极Tl:光刻胶层的第一厚度T3:光刻胶层的第三厚度17:电容区19:数据接垫区101:氮化硅层105、 105': n+非晶硅层127:像素连接区21a、 21b、 21c和21d:第-23a、 23b、 23c和23d:第三33:通道一较佳实施例的显示元件的制造方法。11:栅极接垫区 13:薄膜晶体管区15、 153、 153'、 159:光刻胶层T2:光刻胶层的第二厚度 154:再流动后的光刻胶 171:电容电极 197:数据接垫103、 103':非晶硅层107:第二金属层 20:光掩膜-透光区22a和22b:第二透光区 三透光区24a:第四透光区41、 43、 49:透明电极具体实施方式本专利技术提出一种可减少光掩膜使用数目的制造方法(三道工艺)，利用一 具有四种不同光穿透度的光掩膜，以形成三种不同厚度的光刻胶图形，并使用 感光耐热的有机光刻胶，达到减少光掩膜数目的目的，进而降低制造成本。此 方法可应用于具有不同结构的薄膜晶体管的显示元件，例如背通道蚀刻式结构(Back-Channel Etching (BCE) Type TFT)和蚀刻停止式结构(Etch Stop Type TFT)的薄膜晶体管；或是应用在具有Cst on gate或Cst on Com结构的显示 元件，本专利技术对这些并没有特别限制。以下提出一较佳实施例作为本专利技术的说明，其中实施例的显示元件中的薄 膜晶体管为背通道蚀刻式(BCE)结构；而实施例所提出的显示元件仅为举例说 明之用，并不会对本专利技术欲保护的范围作限縮。另外，实施例中的附图也省略 不必要的元件，以利清楚显示本专利技术的技术特点。请参照图IA至图1J，其为依照本专利技术一较佳实施例的显示元件的制造方 法。其中显示元件具有多个扫瞄信号线(未显示)与多个数据信号线(未显示) 以阵列的形式垂直相交，且扫瞄信号线与数据信号线定义出多个像素，每一像 素由相邻的一对扫瞄信号线与相邻的一对数据信号线所定义。而在此实施例 中，每一像素以具有一栅极接垫区11、 一薄膜晶体管区13、 一电容区(Cst region) 17和一数据接垫区(data-pad region) 19作此实施例制造方法的说明。 第一道工艺首先，在一基板9上形成一第一导电层例如是第一金属层(未显示)，再对 第一导电层图案化(如蚀刻)后，分别在每一像素的栅极接垫区11、薄膜晶体 管区13和电容区17内形成一栅极接垫(gate pad) 111、 一栅极1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管的制造方法，该薄膜晶体管的一通道区位于一源极区和一漏极区之间，其特征在于，该方法包括：在一基板上形成一图案化第一导电层，该图案化第一导电层包括一栅极；在该图案化第一导电层上依序形成一介电层、一半导体层、一第二导 电层和一光刻胶层；提供一具有不同光穿透度的光掩膜并对该光刻胶层进行曝光显影，所产生的一图案化后光刻胶层具有至少三种厚度，对应于该通道区处的光刻胶具有一第一厚度，对应于该源极区／该漏极区外围的一像素连接区的光刻胶具有一第二厚度，对应于 该源极区和该漏极区的光刻胶则具有一第三厚度，且该第三厚度大于该第二厚度大于该第一厚度；移除对应于该通道区处具有该第一厚度的光刻胶，并蚀刻位于该通道区处的该第二导电层及部份该半导体层，以形成该薄膜晶体管的一通道、一源极和一漏极；　 　移除具有该第二厚度的光刻胶，并露出该源极和该漏极其中的该像素连接区；加热对应于该源极区和该漏极区及其外围的剩余光刻胶，使再流动后的光刻胶覆盖该通道；以再流动后的该光刻胶与图案化后的该第二导电层为掩膜，移除露出的该半导体层； 以及形成一图案化透明电极，部分覆盖于裸露出的该源极或该漏极其中的该像素连接区上。...

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管的制造方法，该薄膜晶体管的一通道区位于一源极区和一漏极区之间，其特征在于，该方法包括在一基板上形成一图案化第一导电层，该图案化第一导电层包括一栅极；在该图案化第一导电层上依序形成一介电层、一半导体层、一第二导电层和一光刻胶层；提供一具有不同光穿透度的光掩膜并对该光刻胶层进行曝光显影，所产生的一图案化后光刻胶层具有至少三种厚度，对应于该通道区处的光刻胶具有一第一厚度，对应于该源极区/该漏极区外围的一像素连接区的光刻胶具有一第二厚度，对应于该源极区和该漏极区的光刻胶则具有一第三厚度，且该第三厚度大于该第二厚度大于该第一厚度；移除对应于该通道区处具有该第一厚度的光刻胶，并蚀刻位于该通道区处的该第二导电层及部份该半导体层，以形成该薄膜晶体管的一通道、一源极和一漏极；移除具有该第二厚度的光刻胶，并露出该源极和该漏极其中的该像素连接区；加热对应于该源极区和该漏极区及其外围的剩余光刻胶，使再流动后的光刻胶覆盖该通道；以再流动后的该光刻胶与图案化后的该第二导电层为掩膜，移除露出的该半导体层；以及形成一图案化透明电极，部分覆盖于裸露出的该源极或该漏极其中的该像素连接区上。2. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成该栅极的步骤包括形成一第一金属层于该基板上；和 图案化该第一金属层以形成该栅极。3. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，该半导体层包括一非晶 硅层。4. 根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，还包括在该非晶硅层上形成一n+非晶硅层。5. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，包括利用干式蚀刻或灰化的方式以移除对应于该通道区处具有该第一厚度的光刻胶，并利用湿式蚀刻 的方式去除位于该通道区处的该第二导电层。6. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，包括利用蚀刻或灰化的 方式以移除对应于该源极区和该漏极区及其外围的光刻胶。7. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在进行加热光刻胶的步骤前，还包括对该通道进行一电浆处理。8. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，该光刻胶层包括一有机材料。9. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，该介电层包括一氮化硅 层，该透明电极包括一氧化铟锡层。10. —种显示元件的制造方法，该显示元件具有多个扫瞄信号线与多个数 据信号线以阵列的形式垂直相交，且该些扫瞄信号线与该些数据信号线定义出 多个像素区，每一像素区由相邻的一对扫瞄信号线与相邻的一对数据信号线所 定义，每一扫描信号线延伸连接在一栅极接垫区的一栅极接垫，每一数据信号线延伸连接在一数据接垫区的一数据接垫，其特征在于，该制造方法包括在一基板上形成一图案化第一导电层，该图案化第一导电层包括每一栅极 信号线，在每一像素区的一薄膜晶体管区的一栅极和一电容区的一电容电极，以及每一栅极接垫区内的该栅极接垫；在该基板上依序形成一介电层、一半导体层、一第二导电层和一光刻胶层， 整个覆盖该基板；提供一具有四种不同光穿透度的光掩膜并对该光刻胶层进行曝光显影，所 产生的一图案化后光刻胶层包含(a)在对应于该薄膜晶体管区的一通道区处 的光刻胶具有一第一厚度，对应于一源极区/一漏极区的外围的一像素连接区 的光刻胶具有一第二厚度，对应于该源极区和该漏极区的光刻胶则具有一第三 厚度，且该第三厚度大于该第二厚度大于该第一厚度，(b)在对应于该栅极接 垫区的该栅极接垫处的光刻胶完全去除，对应于该栅极接垫处的外围的光刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：林汉涂，黄国有，
申请(专利权)人：友达光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]