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CN100409457C - 薄膜晶体管和利用该薄膜晶体管的有源矩阵平板显示器 - Google Patents

薄膜晶体管和利用该薄膜晶体管的有源矩阵平板显示器 Download PDF

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Abstract

一种薄膜晶体管和一种有源矩阵平板器材。通过形成具有多重剖面的一传导材料层，减少了临界尺寸(CD)偏差和提高了分级覆盖。该薄膜晶体管包括形成于一绝缘衬底上的传导材料层，其中该传导材料层由至少一个薄膜晶体管传导材料层组成，并且该传导材料层的一边缘部分由具有多重边缘锥角的多重剖面组成。

Description

薄膜晶体管和利用该薄膜晶体管的有源矩阵平板显示器
技术领域
本发明涉及一种薄膜晶体管和一种利用该薄膜晶体管的有源矩阵平板显示器，特别是涉及通过形成一具有多重剖面传导层在薄膜晶体管和利用该薄膜晶体管的有源矩阵平板显示器内减少临界尺寸(CD)以及提高分级覆盖。
背景技术
一般地，在有源矩阵平板显示器中，单位像素形成在其阵列衬底上，该单位像素为一交叉了多个栅线和多个数据线的矩阵形式。作为转换和驱动元件薄膜晶体管形成在每个像素区域上。
通过多个掩模工艺形成了该阵列衬底。特别地，利用一例如铝(Al)、钼(Mo)、钨化钼(MoW)或类似物的低电阻金属形成一例如一栅线、一数据线或类似物的传导层。
图1是显示现有有源矩阵平板显示器的横截面图。图2和3为一现有有源矩阵平板显示器的截面扫描电子显微镜(SEM)照片。
参考图1，一多晶硅层的有源层120形成于其上形成有缓冲层110的绝缘衬底100上。栅绝缘层130和一栅金属淀积在衬底的整个表面上，并且图案该栅金属以形成栅电极140。利用栅电极140作为一掩模制造杂质掺杂从而形成源极区121和漏极区125。在源极区121和漏极区125之间的有源层120内的区域作为通道区123。
其后，淀积和图案层间绝缘层150以形成暴露源极区121和漏极区125的一部分的接触孔151、155。一金属层淀积在绝缘衬底100的整个表面上然后受利用光致抗蚀剂作为掩模的影印石版术的支配从而形成源电极161、漏电极165和金属配线167。此时，金属配线167的宽度取决于板的分辨率，并且一般是2μm或更多。
形成源电极161、漏电极165和金属配线167后，在绝缘衬底100的整个表面上形成钝化层170，在钝化层上形成通路孔175，该通路孔暴露源电极161或漏电极165的一部分，例如，漏电极165，并且形成通过通路孔175与漏电极165电连接的平板显示器的像素电极180。
随后，尽管附图中没有说明，但是通过一种用于平板显示器的典型制造方法形成平板显示器。
然而，在通过该工艺形成的平板显示器中，例如栅电极140、源电极161、漏电极165和金属配线167或像素电极180的传导层的边缘部分的锥角是小的，例如从大约45°到50°，如图2所示。临界尺寸(CD)偏差，即例如栅电极140、源电极161、漏电极165、金属配线167以及像素电极180的传导层前后之间的差异被蚀刻达到大约0.7μm。这是因为传导层在光致抗蚀剂的高再处理率的条件下通过进行蚀刻工艺被蚀刻，同时，光致抗蚀剂本身也被蚀刻和再处理，即所谓的过度蚀刻。从而，在小边缘锥角a情况下，很困难控制临界尺寸(CD)偏差。也就是，在例如栅电极140、源电极161、漏电极165、金属配线167和像素电极180的传导层前后的CDs间的一个显著的差异被蚀刻。
在上述CD偏差很大的情况下，一个问题就是形成的传导层具有一比给定的宽度小的宽度，这就增加了传导层的电阻。
为了解决上述的问题，一个方法是在光致抗蚀剂的低再处理率的条件下通过蚀刻传导层而形成传导层。
当在光致抗蚀剂的低再处理率的条件下通过蚀刻工艺形成传导层时，边缘锥角a′变大到80°或更大，这使得形成一具有小CD偏差以及其宽度接近给定宽度的传导层成为可能，如图3所示。然而，存在一个问题也就是由于大边缘锥角a′，随后形成层的分级覆盖变得恶化。
也就是说，例如栅电极140、源电极161、漏电极165、金属配线167和像素电极180的传导层的边缘锥角，为决定随后形成层分级覆盖和电压-电流特性的因素，因此，有一个问题就是如果边缘锥角变得比一给定角度大，该分级覆盖变少，而如果边缘锥角变得比一给定角度小，CD偏差变大并且因此传导层电阻增加，导致一恶化的电压-电流特性。
发明内容
依照本发明提供薄膜晶体管和有源矩阵平板显示器，其中通过形成具有多重剖面的传导层而减少CD偏差并且使分级覆盖极好。
根据本发明一个方面，提供了包括形成于绝缘衬底上的传导层的一薄膜晶体管，其中传导层由至少一个传导材料层组成，并且该传导层的一边缘部分由具有多重边缘锥角的多重剖面组成，在层向上方向多重边缘锥角逐渐减小。
根据本发明的另外一个方面，又提供了包括形成于绝缘衬底上的传导层的一平板显示器，其中传导层由至少一个传导材料层组成，并且传导层的一边缘部分由具有多重边缘锥角的多重剖面组成，在层向上方向多重边缘锥角逐渐减小。
在本发明的一个实施例中，传导层由一栅电极、源电极和漏电极、一栅线、一数据线、一电源线和一像素电极中的至少一个组成。
在另一实施例中，多重边缘锥角的一底部边缘锥角包括一大约从60°到90°的底部边缘锥角和在向上方向上被逐渐减少的其它边缘锥角，其它边缘锥角中的任何一个具有一相邻大边缘锥角的四分之一到四分之三的范围。
在另一实施例中，传导层由第一边缘锥角和第二边缘锥角的双重剖面组成，第一边缘锥角为60°到90°和第二边缘锥角为30°到60°。
在一实施例中，具有第二边缘锥角部分的厚度在传导层厚度的四分之一和四分之三之间。
在另一实施例中，传导层由至少两个传导材料层组成，并且除在至少两个传导材料层中的一底部传导层以外的传导层之一的边缘锥角在一相邻低传导材料层边缘锥角的四分之一和四分之三之间。
在另一实施例中，传导层由第一传导材料层和形成在第一传导材料层上的第二传导材料层组成，第一传导材料层的边缘锥角为60°到90°并且第二传导材料层的边缘锥角为30°到60°。
在另一实施例中，第二传导材料层的厚度在传导层厚度的四分之一和四分之三之间。
附图说明
图1是显示一现有有源矩阵平板显示器的横截面图。
图2和3是一现有有源矩阵平板显示器的截面SEM照片。
图4是根据本发明一实施例的有源矩阵平板显示器的横截面图。
图5A到5C是根据本发明一实施例，在有源矩阵平板显示器中形成一金属配线的双重剖面的工艺截面图。
图6是根据本发明的另一实施例，用于说明应用于薄膜晶体管和平板显示器的传导层的多重剖面的横截面图。
图7是根据本发明一实施例的有源矩阵平板显示器的截面SEM照片。
在附图中，为了清楚，层和区的厚度都被夸大了。贯穿说明书相应数字表示相应的元件。
具体实施方式
图4是根据本发明一实施例，包含薄膜晶体管的一有源矩阵平板显示器的横截面图。在图4中，该有源矩阵平板显示器包含薄膜晶体管，每一个薄膜晶体管包括形成于在绝缘衬底400的像素部分上的有源层410，形成于栅绝缘层420上的栅电极430，和形成于在其中形成例如形成于阵列部分之上的一栅线、一数据线等的金属配线467的层间绝缘层440上的源电极451和漏电极455。此外，它包含钝化层460，其中在包含薄膜晶体管和金属配线467的绝缘衬底400上形成通路孔465，该通路孔暴露薄膜晶体管的源电极451和漏电极455的一部分；并且电致发光元件E与源电极451或漏电极455电连接，例如，通过通路孔465与漏电极455电连接。
在图4中，一有机电致发光显示器作为电致发光元件E的一例子被说明，有机电致发光显示器由像素电极470、有机电致发光层480和上电极490构成。
传导层，例如栅电极430、源电极451和漏电极455、金属配线467或像素电极470以具有第一边缘锥角a″和第二边缘锥角a″′一双重剖面的形式形成，从而减少了CD偏差和提高了随后形成绝缘层，即层间绝缘层440和钝化层460的分级覆盖。
图5A到5C是根据本发明一实施例，用于在薄膜晶体管和平板显示器中的一传导层而被形成的一双重剖面的工艺截面图。
参考图5A，传导层510形成于绝缘衬底500上从而形成一栅电极、源电极和漏电极、一栅线、一数据线、一电源线、一像素电极或类似物。此时，形成的传导层具有
Figure C20041006867500071
或更多的厚度。
形成传导层510后，淀积、暴露和生长光致抗蚀剂，形成用于图案传导层510的光致抗蚀剂图案520。
参考图5B，在光致抗蚀剂图案520的低再处理率的条件下利用光致抗蚀剂图案520作为一掩模进行第一蚀刻工艺，从而形成具有大角度的第一边缘锥角a″的传导层511。在一实施例中，第一边缘锥角a″为60°到90°。目的是通过使传导层511的CD偏差变小而减少由于配线电阻产生的损失。
参考图5C，在光致抗蚀剂图案520的高再处理率的蚀刻条件下通过在具有第一边缘锥角a″的传导层511上进行第二蚀刻工艺，在传导层511的一边缘部分形成一小角度的第二边缘锥角a″′，从而形成了由第一边缘锥角a″和第二边缘锥角a″′组成的传导层515一双重剖面。在另一实施例中，第二边缘锥角a″′为30°到60°。也就是说，多重边缘锥角的一底部边缘锥角包括一大约60°到90°的底部边缘锥角，并且其它边缘锥角在向上方向上逐渐减少，其它边缘锥角中的任何一个具有一相邻大边缘锥角的四分之一和四分之三之间的范围。
在另一实施例中，在其中形成第二边缘锥角a″′的部分的厚度b在传导层515整个厚度的四分之一和四分之三之间。目的是提高一随后形成层的分级覆盖。当形成第二边缘锥角a″′的一部分厚度b变成传导层515整个厚度的三分之二或更多时，很困难控制CD偏差，并且导致CD偏差和传导层515的电阻一起增加和恶化电压-电流特性。
图6是根据本发明的另一实施例，用于说明应用于薄膜晶体管和平板显示器的传导层的多重剖面的横截面图。图6中所示薄膜晶体管的传导层610类似于图5中所示薄膜晶体管的传导层。然而，它们之间存在不同，即传导层610由多个传导材料层构成，例如第一和第二传导材料层611和615的一两层结构。
参考图6，在绝缘衬底600上形成由第一传导材料层611和第二传导材料层615组成的传导层610从而形成一栅电极、源电极和漏电极、一栅线、一数据线、一电源线、一像素电极或类似物。
形成第一传导材料层611和第二传导材料层615从而分别具有指定的边缘锥角a″和a″′。
在一实施例中，第一传导材料层611的边缘锥角a″为60°到90°并且第二传导材料层615的边缘锥角a″′为30°到60°。
在另一实施例中，第二传导材料层615的厚度b在由第一和第二传导材料层611、615组成的传导层610整个厚度的四分之一和四分之三之间。
目的是通过使传导层610的CD偏差变小而减少由于配线电阻带来的损失，并且同时，类似于图5所示的传导层，提高以下工艺的分级覆盖。
图7是根据本发明一实施例的有源矩阵平板显示器的横截面SEM照片。在图7中，根据本发明一实施例的平板显示器的一传导层具有一包含维持一大角度的第一边缘锥角a″和维持一小角度的第二边缘锥角a″′的双重剖面。
因此，根据本发明的实施例，传导层具有小的CD偏差和因此由于配线电阻带来的小损失，使得随后形成钝化层的分级覆盖极好。
尽管传导层，例如栅电极、源电极和漏电极、栅线、数据线、电源线、或像素电极已经在本发明的实施例中描述了，可是一绝缘层的一接触孔和一通路孔、或类似物同样能够被形成而具有多重剖面。
根据本发明，通过形成具有多重剖面的传导层，可能提供一薄膜晶体管和一平板显示器，其中分级覆盖极好并且由于CD偏差小而引起的增加的配线电阻造成的电压下降。
尽管参考优选实施例作出上述说明，但应明白本领域的普通技术人员在不背离本发明和附加权利要求的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做出各种变化。

Claims (8)

1. 一种薄膜晶体管包括：
一有源传导层、一源极区和一漏极区；
一绝缘于有源传导层的栅传导层，对该栅传导层构图以形成一栅电极；
一绝缘层，被淀积在栅传导层上并且被图案化从而形成分别到源极区和漏极区的接触孔；
一淀积在绝缘层上的金属传导层，形成一源电极、一漏电极和金属配线；和
一形成在金属传导层上的钝化层，包括形成于钝化层上并且暴露了漏极区的一部分的一通路孔；
其中该有源传导层、该栅传导层或该金属传导层中的一个或多个，包括至少一个具有多重边缘锥角的多重边缘部分剖面的传导材料层，在层向上方向所述多重边缘锥角逐渐减小。
2. 如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中多重边缘锥角包括一60°到90°的最下部分锥角和在层向上方向逐渐减小的其它边缘锥角，其它边缘锥角中的任何一个具有一在相邻低边缘锥角的四分之一和四分之三之间的范围。
3. 如权利要求2所述的薄膜晶体管，其中该至少一个传导材料层由第一边缘锥角和第二边缘锥角的一双重剖面组成，该第一边缘锥角为60°到90°并且该第二边缘锥角为30°到60°。
4. 如权利要求3所述的薄膜晶体管，其中具有该第二边缘锥角的部分的厚度在该至少一个传导材料层厚度的四分之一和四分之三之间。
5. 一种有源矩阵平板显示器设备包括：
一用于有源矩阵平板显示器像素区的薄膜晶体管，该薄膜晶体管具有：
一形成在绝缘衬底上的有源传导层，该有源层提供一源极区、一漏极区和一在源极区和漏极区之间的通道区；
一绝缘于该有源传导层的栅传导层，该栅传导层被构图以形成一栅电极；
一绝缘层，被淀积在该栅传导层上并且被构图从而形成分别到源极区和漏极区的接触孔；
一淀积在绝缘层上的金属层，形成源电极、漏电极和金属配线；和
一形成在金属层上的钝化层，包括形成于钝化层上并且暴露了漏极区的一部分的一通路孔；
其中该有源传导层、该栅电极层或该金属层中的一个或多个，包括至少一个具有多重边缘锥角的多重边缘部分剖面的传导材料层，在层向上方向所述多重边缘锥角逐渐减小；
形成一像素电极，通过通路孔与漏极区电连接；和
一电致发光元件，与像素电极电连接。
6. 如权利要求5所述的有源矩阵平板显示器设备，其中多重边缘锥角包括一60°到90°的最下部分锥角和在层向上方向逐渐减小的其它边缘锥角，其它边缘锥角中的任何一个具有一在相邻低边缘锥角的四分之一和四分之三之间的范围。
7. 如权利要求6所述的有源矩阵平板显示器设备，其中该至少一个传导材料层由第一边缘锥角和第二边缘锥角的一双重剖面组成，该第一边缘锥角为60°到90°并且该第二边缘锥角为30°到60°。
8. 如权利要求7所述的有源矩阵平板显示器设备，其中具有该第二边缘锥角的部分的厚度在该至少一个传导材料层厚度的四分之一和四分之三之间。
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