多层闸极结构之薄膜电晶体的结构与制造方法

摘要

本发明揭露了一种制造具有较大厚度与多层闸极结构之薄膜电晶体。在此方法中，有机高分子材料层利用旋涂法的方式，对金属闸极进行平坦化，而该金属闸极上则沈积有第二金属材料所形成的薄膜。其中较合适的覆盖金属材料为钼（Mo）。本发明中更揭露了一种应用乾式蚀刻法并利用钼的紫外线质谱作为终点侦测之平坦化程序，以将所有的有机高分子材料自金属闸极（与金属覆盖层）的平坦表面上除去，并随后中止该乾式蚀刻程序。再沈积如氮化矽等介电层于该金属闸极与剩余有机高分子材料层之表面，以完成闸极的隔绝程序。本发明之方法中利用附加于闸极表面的金属覆盖层，将使得平坦化程序中可以有更容易识别的终点，其中有机高分子材料层将可以提供一基座，而沈积介电材料于其上以隔绝该金属闸极。知技艺中对于隔绝厚金属闸极所产生的问题，如阶梯覆盖能力与产生孔洞等，将可由本发明所揭露的方法而获得解决。

主权项

1.一种制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,该方法至少包含有:提供非导电性基材;形成金属闸极于该基材之上;沈积以及图案化一覆盖于该金属闸极之第二金属层;沈积一镶入该金属闸极与该第二金属层之绝缘高分子材料层;平坦化该绝缘高分子材料层,直到位于该金属闸极之顶部平面之该第二金属层完全曝露为止;以及依序沈积介电层、本徵非晶矽层、n+掺杂非晶矽层,与第三金属层于表面,并形成一背蚀刻通道以露出该n+掺杂非晶矽层。2.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含一个于该本徵非晶矽层与该n+掺杂非晶矽层之间沈积并形成蚀刻中止层的方法,以及形成通道以显露该蚀刻中止层。3.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,其中上述之蚀刻中止层系由氮化矽所形成。4.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,其中上述之第二金属层可选自Mo、Cr、Ta,与Ti等金属沈积而成。5.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,其中上述之第二金属层系为Mo。6.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含一中止该平坦化之步骤,当位于该金属闸极表面之该第二金属层完全显露时,系藉由一种终点侦测方法而中止该平坦化程序。7.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,其中上述之第三金属层至少由Mo、Cr,与Al中择一所构成。8.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,其中上述之第三金属层系由双层之不同金属所沈积而成。9.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,其中沈积于该第二金属层与该绝缘高分子材料层表面之该介电层系为BCB。10.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含形成厚度至少为500A之该金属闸极之步骤,以增进导电性能。11.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含形成厚度至约为2000A-10000A之该金属闸极之步骤。12.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含形成厚度约为6000A-8000A具有较佳厚度之该金属闸极的步骤。13.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,其中上述之薄膜电晶体系为背通道蚀刻反向同步式薄膜电晶体。14.如申请专利范围第2项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,其中上述之薄膜电晶体系为三层反向同步式薄膜电晶体。15.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含藉由一种反应离子蚀刻(RIE)技术,平坦化该绝缘高分子材料层之步骤。16.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含藉由一种使用O2与SF6气体之反应离子蚀刻(RIE)技术,以平坦化缘绝缘高分子材料层之步骤。17.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含图案化该第二金属层之步骤,使得整个该金属闸极可被覆盖。18.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含藉由一种旋涂技术而沈积该绝缘高分子材料层之步骤。19.如申请专利范围第1项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含于该基材之上形成金属闸极之步骤,以作为TFT-LCD之滙流导线。20.一种制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,该方法至少包含有:提供视觉上透明之玻璃基材;形成金属闸极于该基材之上;沈积以及图案化一覆盖于该金属闸极之钼金属层;沈积一镶入该金属闸极与该钼金属层之绝缘高分子材料层;软式蚀刻该绝缘高分子材料层,当位于该金属闸极之水平表面上的该钼金属层完全显露时,藉由终点侦测方法以中止该蚀刻步骤;以及依序沈积介电层、本徵非晶矽层、n+掺杂非晶矽层,与第三金属层于表面,并形成一背蚀刻通道以露出该n+掺杂非晶矽层。21.如申请专利范围第20项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含下列步骤:沈积与形成蚀刻止层于该本徵非晶矽层与该n+掺杂非晶矽层之间;以及形成通道以曝露出蚀刻中止层。22.如申请专利范围第20项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,其中上述之蚀刻中止层系由氮化矽所形成。23.如申请专利范围第20项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,其中上述之第三金属层至少由Mo、Cr,与Al中择一所构成。24.如申请专利范围第20项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,其中上述之第三金属层系由双层之不同金属所沈积而成。25.如申请专利范围第20项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,其中沈积于该钼金属层与该绝缘高分子材料层表面之该介电层系为氮化矽。26.如申请专利范围第20项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含形成厚度至约为2000A-10000a之该金属闸极之步骤。27.如申请专利范围第20项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含形成厚度约为6000A-8000A具有较佳厚度之该金属闸极的步骤。28.如申请专利范围第20项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含藉由一种使用反应气体O2与SF6之反应离子蚀刻(RIE)技术,以乾式蚀刻该绝缘高分子材料层之步骤。29.如申请专利范围第20项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含图案化该钳金属层之步骤,使得整个该金属闸极可被该钼金属层所覆盖。30.如申请专利范围第20项之制作具有多层闸极结构之薄膜电晶体的方法,更包含藉由一种旋涂技术并在大约250℃-350℃的温度下持续固化至少0.5小时,以沈积该绝缘高分子材料层之步骤。31.一种具有多层闸极之薄膜电晶体,其中至少包含:大体透明之玻璃基材;金属闸极,位于该基材上具有平坦之上表面与倾斜之肩部表面;大体覆盖该闸极之第二金属层;介电层,镶入该闸极与该绝缘高分子材料层之上表面;以及至少一层位于该介电层顶面之非晶矽层与金属源/汲极层。32.如申请专利范围第31项之具有多层闸极结构之薄膜电晶体,其中上述之第二金属层可选自Mo、Cr、Ta,与Ti等金属沈积而形成。33.如申请专利范围第31项之具有多层闸极结构之薄膜电晶体,其中上述之金属闸极厚度至少为500A。34.如申请专利范围第31项之具有多层闸极结构之薄膜电晶体,其中上述之金属闸极之厚度大约在2000A-10000A之间。35.如申请专利范围第31项之具有多层闸极结构之薄膜电晶体,其中上述之介电层系由氮化矽所形成。36.如申请专利范围第31项之具有多层闸极结构之薄膜电晶体,其中上述之至少一层非晶矽层至少包含一层本徵非晶矽层与一层n+掺杂非晶矽层。37.如申请专利范围第31项之具有多层闸极结构之薄膜电晶体,更包含位于该至少一层非晶矽层之间由介电材料所形成之蚀刻停止层。图式简单说明:第一图为三层之传统反向同步薄膜电晶体之放大截面图。第二图为背通道蚀刻式之传统反向同步薄膜电晶体之放大截面图。第三图A为本发明之薄膜电晶体之放大截面图,其中显示了金属闸极与闸极之上所形成的金属覆盖。第三图B为如第三图A中本发明之薄膜电晶体的放大截面图,其中具有绝缘高分子材料层旋涂于其顶端。第三图C为如第三图B中本发明之薄膜电晶体的放大截面图,其中具有经乾式蚀刻法与终点侦测技术进行平坦化处理之高分子材料层。第三图D为如第三图C中本发明之薄膜电晶体的放大截面图,具有介电层沈积于其表面。第三图E为如第三图D中本发明之薄膜电晶体的放大截面图,其中具有由非晶矽沈积于顶部的附加层。第四图为本发明中背通道蚀刻式之薄膜电晶体之放大截面图。第五图为本发明中三层式之薄膜电晶体之放大截面图。第六图为一描述蚀刻终点侦测方法,于利用Mo于本发明之方法中以形成具有多层金属闸极之薄膜电晶体的示意图。第六图A为本发明中薄膜电晶体之放大截面图,表示当Mo曝露后之起始点。第六图B为本发明中薄膜电晶体之放大截面图,表示当Mo曝露后之中止点。