DE102004048723B4

DE102004048723B4 - Herstellverfahren für ein Dünnschichttransistorarray-Substrat

Info

Publication number: DE102004048723B4
Application number: DE102004048723A
Authority: DE
Inventors: Soon Sung Gungpo Yoo; Heung Lyul Suwon Cho
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2024-10-07
Also published as: GB2407704B; JP2005123610A; DE102004048723A1; JP4475578B2; FR2860918B1; TW200514198A; US20050079657A1; GB0421633D0; US7078279B2; GB2407704A; KR100500779B1; FR2860918A1; CN1326201C; TWI249814B; CN1606125A; KR20050034924A

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats, umfassend:
– Herstellen eines Gatemusters (52, 54) auf einem Substrat (88) mittels eines ersten Maskenprozesses;
– Herstellen eines Gateisolierfilms (90) auf dem Substrat (88);
– Herstellen eines Source/Drain-Musters (60, 62) und eines Halbleitermusters (92) auf dem Substrat (88) mittels eines zweiten Maskenprozesses;
– Herstellen eines Passivierungsfilms (98a) auf dem Substrat (88);
– Herstellen eines Fotoresistmusters (71c) auf dem Passivierungsfilm (98a) mittels eines dritten Maskenprozesses;
– Strukturieren des Passivierungsfilms (98a) unter Verwendung des Fotoresistmusters (71c), um ein Passivierungsfilmmuster (98) auszubilden, wobei zum Strukturieren des Passivierungsfilms (98a) ein Überätzen desselben gehört;
– Herstellen eines transparenten Elektrodenfilms (74a) auf dem Substrat (88);
– Herstellen eines transparenten Elektrodenmusters (74) durch Entfernen des Fotoresistmusters (71c) und des transparenten Elektrodenmaterials (74a) auf dem Fotoresistmuster (71c) unter Verwendung eines Abziehprozesses.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats, und spezieller betrifft sie ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats, mit dem die Anzahl von Maskenprozessen verringert werden kann.
BESCHREIBUNG DER EINSCHLÄGIGEN TECHNIK
Im Allgemeinen zeigt ein Flüssigkristalldisplay ein Bild durch Einstellen des Transmissionsvermögens eines Dünnschichttransistormaterials unter Verwendung eines elektrischen Felds an. Zu diesem Zweck verfügt das Flüssigkristalldisplay über eine Flüssigkristalldisplay-Tafel, in der Flüssigkristallzellen mit einem Matrixmuster angeordnet sind, und eine Treiberschaltung zum Ansteuern der Flüssigkristalldisplay-Tafel.
Die Flüssigkristalldisplay-Tafel verfügt über das Dünnschichttransistorarray-Substrat und ein Farbfilterarray-Substrat, die einander zugewandt sind, einen Abstandshalter, der so positioniert ist, dass er einen Zellenzwischenraum zwischen den zwei Substraten fest aufrechterhält, und ein in den Zellenzwischenraum injiziertes Flüssigkristallmaterial.
Das Dünnschichttransistorarray-Substrat verfügt über Gateleitungen und Datenleitungen, wobei an jeder Schnittstelle zwischen den Gateleitungen und den Datenleitungen ein Dünnschichttransistor als Schaltbauteil ausgebildet ist, eine mit dem Dünnschichttransistor verbundene Pixelelektrode, um im Wesentlichen eine Flüssigkristallzelle zu bilden, und einen Ausrichtungsfilm, der auf das Substrat aufgetragen ist. Die Gateleitungen und die Datenleitungen empfangen über jeweilige Kontaktfleckteile Signale von den Treiberschaltungen. Der Dünnschichttransistor liefert, auf ein an eine Gateleitung gelegtes Scansignal hin, eine Pixelspannung, wie sie an die Datenleitung geliefert wird, an die Pixelelektrode.
Das Farbfilterarray-Substrat verfügt über ein Farbfilter, das entsprechend den Flüssigkristallzellen ausgebildet ist, eine Schwarzmatrix zum Reflektieren externen Lichts und zur Trennung zwischen den Farbfiltern, eine gemeinsame Elektrode zum gemeinsamen Anlegen einer Bezugsspannung an die Flüssigkristallzellen sowie einen auf das Substrat aufgetragenen Ausrichtungsfilm.
Die Flüssigkristalldisplay-Tafel wird durch Kombinieren des Dünnschichttransistorarray-Substrats und des Farbfilterarray-Substrats, die getrennt hergestellt werden, durch Injizieren des Flüssigkristallmaterials zwischen die Substrate und durch Abdichten der Substrate mit dem Flüssigkristallmaterial zwischen diesen hergestellt.
Bei einem derartigen Flüssigkristalldisplay gehört zur Herstellung des Dünnschichttransistorarray-Substrats ein Halbleiterprozess, und es sind mehrere Maskenprozesse erforderlich, was den Herstellprozess verkompliziert. Dies ist ein Hauptfaktor bei den Herstellkosten der Flüssigkristalldisplay-Tafel. Um dies zu lösen, wurde ein Dünnschichttransistorarray-Substrat mit dem Ziel einer Verringerung der Anzahl der Maskenprozesse entwickelt. Dies, da zu einem Maskenprozess mehrere Unterprozesse gehören, wie eine Dünnfilmabscheidung, Reinigen, Fotolithografie, Ätzen, Abziehen eines Fotoresists, Inspektionsprozesse und dergleichen. Jüngere Entwicklungsbemühungen haben zu einem Maskenprozess mit vier Umläufen geführt, so dass ein Maskenprozess aus einem existierenden Standards-Maskenprozess mit fünf Umläufen beseitigt ist.
Die 1 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats unter Verwendung eines einschlägigen Maskenprozesses mit vier Umläufen, und die 2 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen des Dünnschichttransistorarray-Substrats entlang einer Linie I-I' in der 1.
Das in den 1 und 2 dargestellte Dünnschichttransistorarray-Substrat verfügt über Gateleitungen 2 und Datenleitungen 4, die einander schneiden, wobei zwischen ihnen auf einem unteren Substrat 42 ein Gateisolierfilm vorhanden ist, einen Dünnschichttransistor 6, der an jeder Schnittstelle ausgebildet ist, und eine Pixelelektrode 18, die im Zellenbereich ausgebildet ist, der im Wesentlichen durch den Schnittpunkt der Gateleitungen 2 und der Datenleitungen 4 definiert ist. Ferner verfügt das Dünnschichttransistorarray-Substrat über einen Speicherkondensator 20, der in einem Überlappungsteil der Pixelelektrode 18 ausgebildet ist, eine Gateleitung 2 einer Vorstufe, einen mit der Gateleitung 2 verbundenen Gatekontaktfleck-Teil 26 und einen mit der Datenleitung 4 verbundenen Datenkontaktfleck-Teil 34.
Der Dünnschichttransistor 6 verfügt über eine mit der Gateleitung 2 verbundene Gateelektrode 8, eine mit der Datenleitung 4 verbundene Sourceelektrode 10, eine mit einer Pixelelektrode 18 verbundene Drainelektrode 12 und eine aktive Schicht 14 eines Halbleitermusters 47, das zwischen der Sourceelektrode 10 und der Drainelektrode 12 in Überlappung mit der Gateelektrode 8 einen Kanal bildet. Gemäß der 2 überlappt die aktive Schicht 14 mit einer unteren Datenkontaktfleck-Elektrode 36, einer Speicherelektrode 22, der Datenleitung 4, der Sourceelektrode 10 und der Drainelektrode 12, und sie verfügt ferner über einen zwischen der Sourceelektrode 10 und der Drainelektrode 12 ausgebildeten Kanalabschnitt. Ferner sind auf der aktiven Schicht 14 die untere Datenkontaktfleck-Elektrode 36, die Speicherelektrode 22, die Datenleitung 4, die Sourceelektrode 10, die Drainelektrode 12 und eine ohmsche Kontaktschicht 48 des Halbleitermusters 14, um einen ohmschen Kontakt herzustellen, ausgebildet. Der Dünnschichttransistor 6 reagiert auf das an die Gateleitung 2 angelegte Gatesignal, und er legt ein an die Datenleitung 4 geliefertes Pixelspannungssignal an die Pixelelektrode 18 an.
Die Pixelelektrode 18 ist allgemein durch ein erstes Kontaktloch 16, das einen Passivierungsfilm 50 durchdringt, mit der Drainelektrode 12 des Dünnschichttransistors 6 verbunden. Die Pixelelektrode 18 erzeugt gemeinsam mit der auf dem oberen Substrat (nicht dargestellt) ausgebildeten gemeinsamen Elektrode eine Potenzialdifferenz, wenn an die Elektrode eine Pixelspannung angelegt wird. Durch diese Potenzialdifferenz verdrehen sich die zwischen dem Dünnschichttransistor-Substrat und dem oberen Substrat liegenden Flüssigkristallmoleküle auf Grund ihrer dielektrischen Anisotropie, und dies sorgt dafür, dass durch die Pixelelektrode 18 von einer Lichtquelle (nicht dargestellt) einfallendes Licht zum oberen Substrat durchläuft.
Der Speicherkondensator 20 verfügt über eine Gateleitung 2 einer Vorstufe; eine Speicherelektrode 22 in Überlappung mit der Gateleitung 2 einer Vorstufe mit einem Flüssigkristalldisplay 44; die aktive Schicht 14 und die ohmsche Kontaktschicht 48 zwischen der aktiven Schicht 14 und der Speicherelektrode 22. Die Pixelelektrode 18, die durch das Kontaktloch 24 mit der Speicherelektrode 22 verbunden ist, ist auf dem Passivierungsfilm 50 ausgebildet, und sie überlappt mit der Speicherelektrode 22. Der Speicherkondensator 20 hält im Wesentlichen die an die Pixelelektrode IP angelegte Pixelspannung aufrecht bis die nächste Pixelspannung angelegt wird.
Die Gateleitung 2 ist über den Gatekontaktfleck-Teil 26 mit einem Gatetreiber (nicht dargestellt) verbunden. Der Gatekontaktfleck-Teil 26 verfügt über eine sich ausgehend von der Gateleitung 2 erstreckende untere Gatekontaktfleck-Elektrode 28 und eine obere Gatekontaktfleck-Elektrode 32, die durch ein drittes Kontaktloch 30, das sowohl den Passivierungsfilm 44 als auch den Passivierungsfilm 50 durchdringt, mit der unteren Gatekontaktfleck-Elektrode 28 verbunden ist. Die Datenleitung 4 ist über den Datenkontaktfleck-Teil 34 mit dem Datentreiber (nicht dargestellt) verbunden. Der Datenkontaktfleck-Teil 34 verfügt über die sich ausgehend von der Datenleitung 4 erstreckende untere Datenkontaktfleck-Elektrode 36 sowie eine obere Datenkontaktfleck-Elektrode 40, die durch ein viertes Kontaktloch 38, das den Passivierungsfilm 50 durchsetzt, mit der unteren Datenkontaktfleck-Elektrode 36 verbunden ist.
Das Dünnschichttransistorarray-Substrat mit der oben angegebenen Konfiguration wird unter Verwendung eines einschlägigen Maskenprozesses mit vier Umläufen hergestellt.
Die 3A bis 3D sind Schnittansichten zum sequenziellen Veranschaulichen eines Herstellverfahrens für das Dünnschichttransistorarray-Substrat.
Gemäß der 3A werden auf dem unteren Substrat 42 Gatemuster hergestellt.
Auf dem unteren Substrat 42 wird durch ein Abscheidungsverfahren wie ein Sputterverfahren eine Gatemetallschicht hergestellt. Anschließend wird diese Gatemetallschicht durch Fotolithografie und einen Ätzprozess unter Verwendung einer ersten Maske strukturiert, um dadurch die Gatemuster mit der Gateleitung 2, der Gateelektrode 8 und der unteren Gatekontaktfleck-Elektrode 28 auszubilden. Es wird ein Gatemetall, das Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Aluminium, (Al) und dergleichen enthalten kann, in Form einer Einzelschichtstruktur oder einer Doppelschichtstruktur verwendet.
Gemäß der 3B werden der Gateisolierfilm 44, die aktive Schicht 14, die ohmsche Kontaktschicht 48 sowie Source/Drain-Muster sequenziell auf dem mit dem Gatemuster versehenen unteren Substrat 42 ausgebildet.
Auf dem unteren Substrat 42 mit den Gatemustern werden durch eine Abscheidungstechnik wie plasmaverstärkte chemische Dampfabscheidung (PECVD) oder Sputtern der Gateisolierfilm 44, eine Schicht aus amorphem Silicium, eine amorphe n⁺-Siliciumschicht und eine Source/Drain-Metallschicht sequenziell hergestellt.
Auf der Source/Drain-Metallschicht wird durch einen Fotolithografieprozess unter Verwendung einer zweiten Maske ein Fotoresistmuster ausgebildet. In diesem Fall wird als zweite Maske eine brechende Belichtungsmaske mit einem brechenden Belichtungsteil in einem Kanalabschnitt des Dünnschichttransistors verwendet, wodurch das Fotoresistmuster des Kanalabschnitts eine geringere Höhe als die anderen Source/Drain-Muster aufweisen kann.
Anschließend wird die Source/Drain-Metallschicht durch einen Nassätzprozess unter Verwendung des Fotoresistmusters strukturiert, um dadurch Source/Drain-Muster mit der Datenleitung 4, der Sourceelektrode 10, der mit dieser integral vorliegenden Drainelektrode 12 sowie der Speicherelektrode 22 auszubilden.
Als Nächstes werden die amorphe Siliciumschicht und die amorphe n⁺-Siliciumschicht gleichzeitig durch einen Trockenätzprozess unter Verwendung desselben Fotoresistmusters strukturiert, um dadurch das Halbleitermuster 47 mit der ohmschen Kontaktschicht 48 und der aktiven Schicht 14 auszubilden.
Das Fotoresistmuster mit relativ geringer Höhe wird durch einen Veraschungsprozess vom Kanalabschnitt entfernt, und danach werden das Source/Drain-Muster und die ohmsche Kontaktschicht 48 des Kanalabschnitts durch einen Trockenätzprozess geätzt. Demgemäß wird die aktive Schicht 14 des Kanalabschnitt freigelegt, um die Sourceelektrode 10 von der Drainelektrode 12 zu trennen.
Danach wird der Rest der auf dem Source/Drain-Muster verbliebenen Fotoresistmuster unter Verwendung eines Abhebeprozesses entfernt.
Der Gateisolierfilm 44 wird aus einem anorganischen, isolierenden Material wie Siliciumoxid (SiO_x) oder Siliciumnitrid (SiN_x) hergestellt. Zu Metallen für das Source/Drain-Muster gehören Molybdän (Mo), Titan (Ti), Tantal (Ta) oder eine Molybdänlegierung.
Gemäß der 3C verfügt der Passivierungsfilm 50 über ein erstes bis viertes Kontaktloch 16, 24, 30 und 38, die auf dem Gateisolierfilm 44 mit den Source/Drain-Mustern ausgebildet werden.
Der Passivierungsfilm 50 wird durch eine Abscheidungstechnik wie plasmaverstärkte chemische Dampfabscheidung (PECVD) vollständig auf dem Gateisolierfilm 44 mit den Source/Drain-Mustern ausgebildet. Der Passivierungsfilm 50 wird durch Fotolithografie und einen Ätzprozess unter Verwendung einer dritten Maske strukturiert, um dadurch das erste bis vierte Kontaktloch 16, 24, 30 und 38 auszubilden. Das erste Kontaktloch 16 wird auf solche Weise hergestellt, dass es den Passivierungsfilm 50 durchdringt und die Drainelektrode 12 freilegt, wohingegen das zweite Kontaktloch 24 auf solche Weise hergestellt wird, dass es den Passivierungsfilm 50 durchdringt und die Speicherelektrode 22 freilegt. Das dritte Kontaktloch 30 wird auf solche Weise hergestellt, dass es den Passivierungsfilm 50 und den Gateisolierfilm 44 durchdringt und die untere Gatekontaktfleck-Elektrode 28 freilegt, wohingegen das vierte Kontaktloch 38 auf solche Weise hergestellt wird, dass es den Passivierungsfilm 50 durchdringt und die untere Datenkontaktfleck-Elektrode 36 freilegt.
Der Passivierungsfilm 50 wird allgemein aus einem anorganischen, isolierenden Material, wie dem Material des Gateisolierfilms 44, oder einem organischen, isolierenden Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante, wie einer organischen Acrylverbindung, BCB (Benzocyclobuten) oder PFCB (Perfluorcyclobutan) hergestellt.
Gemäß der 3D werden auf dem Passivierungsfilm 50 transparente Elektrodenmuster hergestellt. Genauer gesagt, wird ein transparentes Elektrodenmaterial durch eine Abscheidungstechnik wie Sputtern und dergleichen vollständig auf dem Passivierungsfilm 50 abgeschieden. Dann wird das transparente Elektrodenmaterial durch einen Fotolithografie- und Ätzprozess unter Verwendung einer vierten Maske strukturiert, um dadurch die transparenten Elektrodenmuster mit der Pixelelektrode 18, der oberen Gatekontaktfleck-Elektrode 32 und der oberen Datenkontaktfleck-Elektrode 40 auszubilden. Die Pixelelektrode 18 ist durch das erste Kontaktloch 16 elektrisch mit der Drainelektrode 12 verbunden, und sie ist durch das zweite Kontaktloch 24 elektrisch mit der Speicherelektrode 22 in überlappung mit einer Gateleitung 2 einer Vorstufe verbunden. Die obere Gatekontaktfleck-Elektrode 32 ist durch das dritte Kontaktloch 30 elektrisch mit der unteren Gatekontaktfleck-Elektrode 28 verbunden. Die obere Datenkontaktfleck-Elektrode 40 ist durch das vierte Kontaktloch 38 elektrisch mit der unteren Datenkontaktfleck-Elektrode 36 verbunden. Das transparente Elektrodenmaterial kann Indiumzinnoxid (ITO), Zinnoxid (TO) oder Indiumzinkoxid (IZO) sein.
Wie oben beschrieben, werden für das einschlägige Dünnschichttransistorarray-Substrat und das zugehörige Herstellverfahren ein Maskenprozess mit vier Umläufen verwendet, wodurch die Anzahl der Herstellprozesse im Vergleich zum Maskenprozess mit fünf Umläufen verringert ist und demgemäß die Herstellkosten gesenkt sind. Da jedoch der Maskenprozess mit vier Umläufen immer noch ein komplexer Herstellprozess ist, und da eine Beschränkung hinsichtlich einer Senkung der Herstellkosten existiert, besteht Bedarf an einer Vorgehensweise, mit der der Herstellprozess weiter vereinfacht werden kann und die Herstellkosten weiter gesenkt werden können.
Die US 2002/0106839 A1 beschreibt einen Dünnfilmtransistor sowie ein Herstellverfahren für denselben. Hierbei wird zunächst auf einem Substrat eine Gateelektrode aufgebracht, die mit einem Gateisolierfilm und einer Halbleiterschicht nacheinander abgedeckt wird. Nach dem Abscheiden einer Kanalschutzschicht auf der Halbleiterschicht und einer entsprechenden Strukturierung werden danach die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode auf der Halbleiterschicht abgeschieden und strukturiert. Danach wird auf dem gebildeten Dünnschichttransistor eine Passivierungsschicht abgeschieden. Hierauf wird eine Isolierschicht auf der Passivierungsschicht aufgebracht und strukturiert, so dass sie eine Öffnung zur Bildung eines Kontaktlochs aufweist, welches an einer der Drainelektrode entsprechenden Stelle in der Passivierungsschicht gebildet werden soll. Wenn die Passivierungsschicht isotrop geätzt wird, bildet sich ein Überhang zwischen der Isolierschicht und der Passivierungsschicht aus, da eine Lateralseite der Passivierungsschicht unter der Isolierschicht geätzt wird. Vor dem Aufbringen einer Elektrodenschicht wird die Isolierschicht selektiv geätzt, um den Überhang zu beseitigen.
Die JP 05 323 373 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichttransistorarray-Substrats. Hierbei wird zunächst eine Aluminiumschicht und eine Chromschicht auf einem Substrat abgeschieden und mittels eines ersten Maskenprozesses strukturiert, um ein Gateelektrodenmuster auszubilden. Mittels eines zweiten Maskenschritts wird eine Fotoresistschicht strukturiert, um eine strukturierte Siliciumoxidschicht oberhalb des Gateelektrodenmusters zu erzeugen. Mittels eines dritten Maskenprozesses wird eine Fotoresistschicht strukturiert, um ein Source/Drain-Muster und ein Halbleitermuster auszubilden. Schließlich wird mittels eines vierten Maskenschritts ein Fotoresistmuster auf einem Passivierungsfilm hergestellt, um den Passivierungsfilm zu strukturieren, wobei der Passivierungsfilm überätzt wird. Nach dem Abscheiden eines transparenten Elektrodenfilms wird die Passivierungsschicht entfernt, wobei das transparente Elektrodenmuster in Kontakt mit entsprechenden Sourceelektroden steht.
Die US 2003/0076452 A1 beschreibt einen Kontakt für Halbleiter- und Anzeigevorrichtungen. Hierbei wird eine leitende Schicht auf einem Substrat abgeschieden und mittels eines ersten Maskenschritts strukturiert, um ein Gateleistungsmuster auszubilden. Nach dem Abscheiden einer Gateisolierschicht, einer Halbleiterschicht und einer ohmschen Kontaktschicht wird auf dem Substrat eine leitende Schicht und eine Fotoresistschicht auf dem Substrat aufgebracht. Die Fotoresistschicht wird bei einem zweiten Maskenschritt belichtet und entwickelt, um ein Fotoresistmuster mit ersten und zweiten Musterabschnitten auszubilden. Nach den gezeigten Schritten, in welchen ein Source/Drain-Muster ausgebildet wird, erfolgt nach dem Abscheiden einer Schutzschicht und einer organischen Isolierschicht eine Strukturierung der organischen Isolierschicht mittels eines dritten Maskenprozesses, um Kontaktlöcher auszubilden, welche die Schutzschicht oberhalb eines Speicherkondensatorleitungsmusters, Gatekontaktflecken, Drainelektroden und Datenkontaktflecken freilegen. Die Kontaktlöcher werden vorzugsweise unter Verwendung von SF6 + O2 oder CF4 + O2 geätzt. Schließlich wird eine ITO oder IZO-basierte Schicht auf dem Substrat abgeschieden und mittels eines vierten Maskenprozesses strukturiert, um Pixelelektroden, die mit den Drainelektroden und den Speicherkondensatorleitungsmustern in Verbindung stehen, auszubilden.
Die US 2001/0005596 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichttransistor-Flüssigkristallanzeige. Hierbei wird eine Metallschicht auf einem Substrat abgeschieden und mittels eines ersten photolithographischen Prozesses strukturiert, um eine Gateelektrode und eine Speicherkondensatorelektrode zu bilden. Nach dem Abscheiden einer Gateisolierschicht, einer amorphen Siliziumschicht, einer dotierten Halbleiterschicht und einer Metallschicht wird eine Strukturierung mittels eines zweiten photolithographischen Prozesses durchgeführt, um eine Sourceelektrode und eine Drainelektrode zu bilden. Eine Passivierungsschicht wird auf dem Substrat abgeschieden, wobei die Passivierungsschicht, die amorphe Siliziumschicht, die Gateisolierschicht mittels eines dritten photolithographischen Prozesses so strukturiert werden, dass ein Teil der Drainelektrode und eines Substratabschnitts zwischen dem Speicherkondensator und dem Dünnschichttransistor freigelegt werden. Schließlich wird eine ITO-Schicht auf der Passivierungsschicht abgeschieden und mittels eines vierten photolithographischen Prozesses strukturiert, um eine Pixelelektrode zu bilden.
Die US 6,156,583 A beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung. Bei diesem Herstellungsverfahren werden auf einem Substrat Gateleitungen und Gateelektroden in einem ersten Maskenprozess hergestellt. Nach dem Abscheiden einer Gateisolierschicht, einer Halbleiterschicht und einer Elektrodenschicht werden in einem zweiten Maskenprozess die Source-/Drainelektroden strukturiert. Nach dem Abscheiden einer Passivierungsschicht auf der strukturierten Source-/Drainstruktur werden Dünnschichttransistoren beim dritten Maskenprozess freigelegt, wobei die Passivierungsschicht an der Stelle der Drainelektrode freigelegt ist. In einem vierten Maskenprozess wird eine transparente Elektrodenschicht auf dem Substrat und den Dünnschichttransistoren aufgebracht und mittels eines vierten Maskenprozesses strukturiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Herstellverfahren für ein Dünnschichttransistorarray-Substrat zu schaffen, das im Wesentlichen eines oder mehrere der Probleme auf Grund von Einschränkungen und Nachteilen bei der einschlägigen Technik vermeidet.
Ein Vorteil der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines vereinfachten Herstellprozesses für Dünnschichttransistor-Arrays.
Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht in einer Verringerung der Anzahl der Maskenprozesse, die zur Herstellung eines Dünnschichttransistorarray-Substrats erforderlich sind.
Diese Aufgabe wird durch die Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargelegt.
Um diese und andere Vorteile der Erfindung zu erzielen, umfasst ein Herstellverfahren für ein Dünnschichttransistor-Array das Folgende:-Herstellen eines Gatemusters auf einem Substrat; Herstellen eines Gateisolierfilms auf dem Substrat; Herstellen eines Source/Drain-Musters und eines Halbleitermusters auf dem Substrat; Herstellen eines Passivierungsfilms auf dem Substrat; Herstellen eines Fotoresistmusters auf dem Passivierungsfilm; Strukturieren des Passivierungsfilms unter Verwendung des Fotoresistmusters, um ein Passivierungsfilmmuster auszubilden, wobei zum Strukturieren des Passivierungsfilms ein Überätzen desselben gehört; Herstellen eines transparenten Elektrodenfilms auf dem Substrat; Entfernen des Fotoresistmusters und des auf diesem vorhandenen transparenten Elektrodenfilms; und Herstellen eines transparenten Elektrodenmusters.
Zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters gehört das Herstellen desselben mit einer Linienbreite, die kleiner als die des Fotoresistmusters ist.
Zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters gehört das Strukturieren des Passivierungsfilms unter Verwendung eines Ätzgases, bei dem der Anteil von Schwefelhexafluorid SF₆ höher als der von Sauerstoff O₂ ist.
Das Verhältnis von Schwefelhexafluorid SF6 und Sauerstoff O2 beträgt ungefähr 3:1 bis ungefähr 10:1.
Zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters gehört das Ätzen des Passivierungsfilms bei einem Druck von ungefähr 40,0 Pa bis 53,3 Pa zum Herstellen des Passivierungsmusters.
Zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters gehören das Strukturieren des Passivierungsfilms unter Verwendung von Schwefelhexafluorid SF₆ unter Verwendung des Fotoresistmusters als Maske; und das Strukturieren des Gateisolierfilms unter Verwendung eines Mischgases, das Schwefelhexafluorid SF6 und Sauerstoff O2 enthält.
Das Mischgas enthält Schwefelhexafluorid SF6 und Sauerstoff O₂ mit einem Mischungsverhältnis von ungefähr 1:3.
Zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters gehört das Strukturieren des Dünnschichttransistorarray-Substrats und des Fotoresistmusters unter Verwendung von Schwefelhexafluorid SF6 und die Verwendung des Fotoresistmusters als Maske.
Zur Herstellung des Gatemusters gehören: das Herstellen einer Gateelektrode eines Dünnschichttransistors; das Herstellen einer mit der Gateelektrode verbundenen Gateleitung und das Herstellen einer mit der Gateleitung verbundenen unteren Gatekontaktfleck-Elektrode auf dem Substrat.
Das transparente Elektrodenmuster enthält über eine mit dem Dünnschichttransistor verbundene Pixelelektrode, eine mit der unteren Gatekontaktfleck-Elektrode verbundene obere Gatekontaktfleck-Elektrode und eine mit der Datenleitung des Source/Drain-Musters elektrisch verbundene obere Datenkontaktfleck-Elektrode.
Das Verfahren umfasst ferner Folgendes: Herstellen einer zusätzlichen Gateleitung; und Herstellen einer Speicherelektrode in überlappung mit der anderen Gateleitung, wobei ein Teil des Halbleitermusters zwischen der anderen Gateleitung und der Speicherelektrode angeordnet ist, um dadurch im Wesentlichen einen Speicherkondensator zu bilden. Zur Herstellung des Source/Drain-Musters gehören: Herstellen einer Sourceelektrode des Dünnschichttransistors; Herstellen einer Drainelektrode des Dünnschichttransistors und Herstellen einer mit der Sourceelektrode verbundenen Datenleitung.
Die Drainelektrode und die Speicherelektrode sind mit einer Pixelelektrode verbunden, wobei die Drainelektrode und die Speicherelektrode durch das Passivierungsfilmmuster teilweise freigelegt werden.
Das Verfahren umfasst ferner das Herstellen einer unteren Datenkontaktfleck-Elektrode und einer oberen Datenkontaktfleck-Elektrode, wobei die untere Datenkontaktfleck-Elektrode gemeinsam mit der Datenleitung aus einem Material hergestellt wird, das im Wesentlichen dem der Datenleitung ähnlich ist, und wobei sie sich ausgehend von der Datenleitung für Verbindung mit der oberen Datenkontaktfleck-Elektrode erstreckt.
Zur Herstellung des Halbleitermusters gehört die Herstellung desselben unter dem Source/Drain-Muster gemeinsam mit diesem.
Zum Entfernen des Fotoresistmusters gehört das Entfernen desselben und des transparenten Elektrodenmaterials auf demselben unter Verwendung eines Abziehprozesses zum Ausbilden des transparenten Elektrodenmusters.
Das Verfahren umfasst ferner das Herstellen einer unteren Datenkontaktfleck-Elektrode und einer oberen Datenkontaktfleck-Elektrode, wobei die untere Datenkontaktfleck-Elektrode über die obere Datenkontaktfleck-Elektrode mit der Datenleitung verbunden ist, wobei sie gemeinsam mit dem Gatemuster aus einem Material, das dem des Gatemuster ähnlich ist, in einer Ebene mit diesem hergestellt wird.
Um diese und andere Vorteile der Erfindung zu erzielen, umfasst ein Herstellverfahren für ein Dünnschichttransistorarray-Substrat das Folgende: Herstellen eines Dünnschichttransistors auf einem Substrat; Herstellen eines Passivierungsfilms auf dem Substrat; Herstellen eines Fotoresistmusters auf dem Passivierungsfilm; Strukturieren des Passivierungsfilms unter Verwendung des Fotoresistmusters, um ein Passivierungsfilmmuster auszubilden, wobei zum Strukturieren ein Überätzen des Passivierungsfilms gehört; und Herstellen einer Pixelelektrode, die sich ausgehend von einer Lateralfläche des Passivierungsfilmmusters erstreckt und auf einem Gebiet ausgebildet wird, in dem im Wesentlichen das Passivierungsfilmmuster nicht vorhanden ist.
Zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters gehört das Herstellen desselben mit einer Linienbreite unter der des Fotoresistmusters.
Zur Herstellung der Pixelelektrode gehören das Herstellen eines transparenten Elektrodenmaterials auf dem Substrat, auf dem ein Rest des Passivierungsfilmmusters und des Fotoresistmusters verblieben sind; und das Entfernen des Fotoresistmusters und des transparenten Elektrodenmaterials auf diesem unter Verwendung eines Abziehprozesses.
Um diese und andere Vorteile der Erfindung zu erzielen, umfasst ein Herstellverfahren für ein Dünnschichttransistor-Arraysubstrat das Folgende: Herstellen eines Gatemusters auf einem Substrat; Herstellen eines Gateisolierfilms auf dem Substrat; Herstellen eines Source/Drain-Musters und eines Halbleitermusters auf dem Substrat; Herstellen eines Passivierungsfilms auf dem Substrat; Herstellen eines Fotoresistmusters auf dem Passivierungsfilm; Strukturieren des Passivierungsfilms unter Verwendung des Fotoresistmusters, um ein Passivierungsfilmmuster auszubilden, das über eine geringere Breite verfügt, als es der Linienbreite des Fotoresistmusters entspricht; und; Herstellen eines transparenten Elektrodenmusters auf dem Substrat.
Zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters gehört das Strukturieren des Passivierungsfilms unter Verwendung eines Ätzgases, bei dem der Anteil von Schwefelhexafluorid SF₆ höher als der von Sauerstoff O₂ ist.
Das Verhältnis von Schwefelhexafluorid SF6 und Sauerstoff O2 beträgt ungefähr 3:1 bis ungefähr 10:1.
Zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters gehört das Ätzen des Passivierungsfilms bei einem Druck von ungefähr 40,0 Pa bis 53,3 Pa zum Herstellen des Passivierungsmusters.
Zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters gehören die Schritte eines Strukturierens des Passivierungsfilms unter Verwendung von Schwefelhexafluorid SF₆ unter Verwendung des Fotoresistmusters als Maske; und eines Strukturierens des Gateisolierfilms unter Verwendung eines Mischgases, das Schwefelhexafluorid SF6 und Sauerstoff O₂ enthält.
Das Mischgas Schwefelhexafluorid SF6 und Sauerstoff O2 verfügt über ein Mischungsverhältnis von ungefähr 1:3.
Zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters gehören die Verwendung von Schwefelhexafluorid SF6 und die Verwendung des Fotoresistmusters als Maske.
Zur Herstellung eines transparenten Elektrodenmusters gehören: Herstellen einer transparenten Elektrodenmaterials auf dem Substrat, auf dem ein Rest des Passivierungsfilmmusters und des Fotoresistmusters verblieben sind; und Entfernen des Fotoresistmusters und des transparenten Elektrodenmaterials auf diesem unter Verwendung eines Abziehprozesses.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um für ein weiteres Verständnis der Erfindung zu sorgen, und die in diese Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung, und sie dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
1 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen eines einschlägigen Dünnschichttransistorarray-Substrats.
2 ist eine Schnittansicht des Dünnschichttransistorarray-Substrats entlang der Linie I-I' in der 1.
3A bis 3D sind Schnittansichten zum sequenziellen Veranschaulichen eines Herstellverfahrens für das in der 2 dargestellte Dünnschichttransistorarray-Substrat.
4 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5 ist eine Schnittansicht des Dünnschichttransistorarray-Substrats entlang der Linie II-II' in der 4.
6A bis 6E sind Schnittansichten zum Veranschaulichen eines Herstellverfahrens für das Dünnschichttransistorarray-Substrat gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
10A bis 10C sind Konfigurationen zum Repräsentieren eines Versuchsergebnisses zur Erzeugung einer in der 9C dargestellten Unterschneidung.
11A bis 11B sind Schnittansichten zum Veranschaulichen eines Ätzprozesses bei einem zweiten Schritt beim erfindungsgemäßen Herstellverfahren für ein Dünnschichttransistorarray-Substrat.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nun wird detailliert auf beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, zu denen in den beigefügten Zeichnungen Beispiele veranschaulicht sind.
Nachfolgend werden die beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die 4 bis 11B detailliert beschrieben.
Die 4 ist eine Draufsicht, die ein Dünnschichttransistorarray-Substrat gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt, und die 5 ist eine Schnittansicht des Dünnschichttransistorarray-Substrats entlang der Linie II-II' in der 4.
Gemäß den 4 und 5 verfügt das Dünnschichttransistorarray-Substrat über eine Gateleitung 52, eine Datenleitung 58 und ein Gateisoliermuster 90 zwischen diesen, die alle auf einem unteren Substrat 88 ausgebildet sein können. Die Gateleitungen 52 und die Datenleitungen 58 schneiden einander allgemein, wobei an jeder Schnittstelle ein Dünnschichttransistor 80 ausgebildet ist und in einem durch die Schnittstelle definierten Zellenbereich eine Pixelelektrode 72 ausgebildet ist. Ferner verfügt das Dünnschichttransistorarray-Substrat über einen Speicherkondensator 78, der in einem Überlappungsabschnitt zwischen einer Gateleitung 52 einer Vorstufe und einer mit der Pixelelektrode 73 verbundenen Speicherelektrode 66 ausgebildet ist, einen mit der Gateleitung 52 verbundenen Gatekontaktfleck-Teil 82 und einen mit der Datenleitung 58 verbundenen Datenkontaktfleck-Teil 84.
Der Dünnschichttransistor 80 verfügt über eine mit der Gateleitung 52 verbundene Gateelektrode 54, eine mit der Datenleitung 58 verbundene Sourceelektrode 60, eine mit der Pixelelektrode 72 verbundene Drainelektrode 62 sowie ein Halbleitermuster mit einer aktiven Schicht 92 in Überlappung mit der Gateelektrode 54, wobei sich dazwischen das Gateisoliermuster 90 befindet, wodurch zwischen der Sourceelektrode 60 und der Drainelektrode 62 ein Kanal ausgebildet ist. Der Dünnschichttransistor 80 sorgt auf eine an die Gateleitung 52 gelegtes Gatesignal hin dafür, dass ein an die Datenleitung 58 gelegtes Pixelspannungssignal an die Pixelelektrode 72 angelegt und und in dieser aufrechterhalten wird.
Das Halbleitermuster verfügt über eine aktive Schicht 92 mit einem Kanalabschnitt zwischen der Sourceelektrode 60 und der Drainelektrode 62. Die aktive Schicht 92 kann mit der Sourceelektrode 60, der Drainelektrode 62, der Datenleitung 58 und der unteren Datenkontaktfleck-Elektrode 64 überlappen. Auch kann die aktive Schicht 92 mit der Speicherelektrode 66 überlappen, und sie kann so ausgebildet sein, dass sie teilweise mit der Gateleitung 52 überlappt, wobei das Gateisoliermuster 90 dazwischen positioniert ist. Das Halbleitermuster kann ferner über eine auf der aktiven Schicht 92 ausgebildete ohmsche Kontaktschicht 94 zur Herstellung eines ohmschen Kontakts mit der Sourceelektrode 60, der Drainelektrode 62, der Speicherelektrode 66, der Datenleitung 58 und der unteren Datenkontaktfleck-Elektrode 64 verfügen.
Die Pixelelektrode 72 kann mit der Drainelektrode 62 des Dünnschichttransistors 80, mit freier Lage nach außen durch ein Passivierungsfilmmuster 98, verbunden sein. Die Pixelelektrode 72 kann gemeinsam mit einer auf einem oberen Substrat ausgebildeten gemeinsamen Elektrode (nicht dargestellt) dadurch eine Potenzialdifferenz erzeugen, dass eine Ladung entsprechend der Pixelspannung angesammelt wird. Durch diese Potenzialdifferenz verdrehen sich die Moleküle, die das zwischen dem Dünnschichttransistor-Substrat und dem oberen Substrat liegende Flüssigkristallmaterial bilden, auf Grund der dielektrischen Anisotropie desselben. Die Drehung der LC-Moleküle sorgt dafür, dass Licht, das von einer Lichtquelle (nicht dargestellt) auf die Pixelelektrode 72 fällt, zum oberen Substrat durchläuft.
Der Speicherkondensator 78 kann über eine Gateleitung 52 einer Vorstufe und die mit dieser überlappende Speicherelektrode 66 verfügen. Die Speicherelektrode 66 kann mit der Pixelelektrode 72 verbunden sein. Der Gateisolierfilm 90 bildet im Wesentlichen das Dielektrikums des Speicherkondensators 78, mit der Gateleitung 52 auf einer Seite des Gateisoliermusters 90 und der Speicherelektrode 66, der aktiven Schicht 92 und der ohmschen Kontaktschicht 94 auf der anderen. Hierbei kann die Pixelelektrode 72 im Wesentlichen an einer Grenzfläche, die frei vom Passivierungsfilm 98 ist, mit der Speicherelektrode 66 verbunden sein. Der Speicherkondensator 78 kann die in die Pixelelektrode 72 geladene Pixelspannung stabil aufrechterhalten bis eine nächste Pixelspannung angelegt wird.
Die Gateleitung 52 kann über einen Gatekontaktfleck-Teil 82 mit einem Gatetreiber (nicht dargestellt) verbunden sein. Der Gatekontaktfleck-Teil 82 kann über eine sich ausgehend von der Gateleitung 52 erstreckende untere Gatekontaktfleck-Elektrode 56 und eine mit dieser verbundene obere Gatekontaktfleck-Elektrode 74 verfügen.
Die Datenleitung 58 kann über einen Datenkontaktfleck-Teil 84 mit einem Datentreiber (nicht dargestellt) verbunden sein. Der Datenkontaktfleck-Teil 84 kann über eine sich ausgehend von der Datenleitung 58 erstreckende untere Datenkontaktfleck-Elektrode 64 und eine mit dieser verbundene obere Datenkontaktfleck-Elektrode 76 verfügen. Ferner kann der Datenkontaktfleck-Teil 84 über die Gateisolierschicht 90, die aktive Schicht 92 und die zwischen der unteren Datenkontaktfleck-Elektrode 64 und dem unteren Substrat 88 ausgebildete ohmsche Kontaktschicht 94 verfügen.
Das Gateisoliermuster 90 und das Passivierungsfilmmuster 98 sind im Wesentlichen im Bereich ausgebildet, in dem die Pixelelektrode 72, die obere Gatekontaktfleck-Elektrode 74 und die obere Datenkontaktfleck-Elektrode 76 nicht vorhanden sind.
Hierbei können die Passivierungsschicht 98 und die Gateisolierschicht 90 durch eine Trockenätztechnik unter Verwendung eines Ätzgases mit Schwefelhexafluorid SF₆ und Sauerstoff O₂, die im Verhältnis von ungefähr 3:1 bis ungefähr 10:1 gemischt sind, strukturiert werden, oder das Passivierungsmuster 98 und das Gateisoliermuster 90 können unter hohem Druck strukturiert werden, z. B. einem Druck von ungefähr 40 Pa (300 mTorr) bis ungefähr 53,3 Pa (400 mTorr). Alternativ kann die Passivierungsschicht 98 unter Verwendung eines Ätzgases strukturiert werden, das beinahe ausschließlich aus Schwefelhexafluorid SF 6 besteht, und die Gateisolierschicht 90 kann durch ein Ätzgas strukturiert werden, in dem Schwefelhexafluorid SF₆ und Sauerstoff O₂ gemischt sind, wobei jedoch der Mischungsanteil von Schwefelhexafluorid SF₆ im Vergleich zum Obigen verringert ist. Ferner können das Passivierungsfilmmuster 98 und das Gateisoliermuster 90 durch Trockenätzen unter Verwendung eines Schwefelhexafluorid-SF₆-Ätzgases so geätzt werden, dass das Passivierungsfilmmuster 98 überätzt wird.
Das Dünnschichttransistorarray-Substrat mit der oben angegebenen Konfiguration kann unter Verwendung eines Maskenprozesses mit drei Umläufen hergestellt werden. Das Herstellverfahren für das Dünnschichttransistorarray-Substrat gemäß der Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines Maskenprozesses mit drei Umläufen kann über den ersten Maskenprozess zum Herstellen der Gatemuster, den zweiten Maskenprozess zum Herstellen des Halbleitermusters und des Source/Drain-Musters sowie den dritten Maskenprozess zum Herstellen des Gateisoliermusters 90, des Passivierungsfilmmusters 98 und der transparenten Elektrodenmuster verfügen.
Die 6A bis 9E sind Draufsichten und Schnittansichten zum sequenziellen Veranschaulichen eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung des Dünnschichttransistorarray-Substrats gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
Die 6A und 6B sind eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht zum Veranschaulichen der Gatemuster, wie sie bei einen beispielhaften Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats gemäß der Erfindung durch den ersten Maskenprozess auf dem unteren Substrat 88 hergestellt werden.
Die Gatemetallschicht kann durch ein Abscheidungsverfahren wie ein Sputterverfahren auf dem unteren Substrat 88 hergestellt werden. Anschließend kann die Gatemetallschicht durch einen Fotolithografieprozess unter Verwendung der ersten Maske sowie einen Ätzprozess strukturiert werden, um die Gatemuster mit der Gateleitung 52, der Gateelektrode 54 und der unteren Gatekontaktfleck-Elektrode 56 auszubilden. Als Gatemetall können Cr, MoW, Cr/Al, Cu, Al(Nd), Mo/Al, Mo/Al(Nd), Cr/Al(Nd) und dergleichen in Form einer Einzelschicht- oder einer Doppelschichtstruktur verwendet werden.
Die 7A und 7B sind eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht des Substrats mit dem Source/Drain-Muster und dem Halbleitermuster, wie sie durch den zweiten Maskenprozess beim Herstellverfahren für ein Dünnschichttransistorarray-Substrat gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausgebildet werden.
Genauer gesagt, können, wie es in der 8A dargestellt ist, eine Gateisolierschicht 90a, eine ohmsche Kontaktschicht 92a aus amorphem Silicium, eine amorphe n⁺-Siliciumschicht 94a und eine Source/Drain-Metallschicht 58a durch eine Abscheidungstechnik wie plasmaverstärkte chemische Dampfabscheidung (PECVD) und Sputtern sequenziell auf dem unteren Substrat 98, das die Gatemuster trägt, hergestellt werden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die Gateisolierschicht 90a aus einem anorganischen, isolierenden Material wie Siliciumoxid (SiO_x) oder Siliciumnitrid (SiN_x) hergestellt werden. Die Source/Drain-Metallschicht kann aus Molybdän (Mo), Titan (Ti), Tantal (Ta) oder einer Molybdänlegierung hergestellt werden.
Dann kann auf der Source/Drain-Metallschicht 58a durch einen Fotolithografieprozess unter Verwendung einer zweiten Maske und einen Ätzprozess Fotoresistmuster 71b hergestellt werden, wie es in der 8A dargestellt ist. In diesem Fall kann als zweite Maske eine brechende Belichtungsmaske mit einem brechenden Belichtungsteil in einem Kanalabschnitt des Dünnschichttransistors verwendet werden, damit ein Fotoresistmuster des Kanalabschnitts eine geringere Höhe als ein Fotoresistmuster des Source/Drain-Musters aufweisen kann.
Anschließend kann, wie es in der 8B dargestellt ist, die Source/Drain-Metallschicht 58a durch einen Nassätzprozess unter Verwendung des Fotoresistmusters 71b strukturiert werden, um dadurch Source/Drain-Muster mit der Datenleitung 58, der Sourceelektrode 60, der Drainelektrode 62, die zu diesem Zeitpunkt integral mit der Sourceelektrode 60 ausgebildet ist, der Speicherelektrode 66 und der unteren Datenkontaktfleck-Elektrode 64 auszubilden.
Unter Verwendung desselben Fotoresistmusters 71b können die amorphe Siliciumschicht 93a und die amorphe n⁺-Siliciumschicht 94a in einem einzelnen Trockenätzprozess strukturiert werden, um dadurch ein Halbleitermuster 147 mit der ohmschen Kontaktschicht 94 und der aktiven Schicht 92 zu erzeugen.
Als Nächstes kann, wie es in der 8C dargestellt ist, das Fotoresistmuster 71b mit relativ geringer Höhe im Kanalabschnitt durch einen Veraschungsprozess entfernt werden. Danach können das Source/Drain-Muster und die ohmsche Kontaktschicht 94 des Kanalabschnitts durch z. B. einen Trockenätzprozess geätzt werden. Demgemäß wird die aktive Schicht 92 des Kanalabschnitts vorzugsweise freigelegt, um die Sourceelektrode 60 von der Drainelektrode 62 zu trennen, wie es in der 8B dargestellt ist.
Danach kann der auf dem Source/Drain-Musterteil verbliebene Rest des Fotoresistmusters unter Verwendung eines Abhebeprozesses entfernt werden.
Die 9A bis 9E sind Draufsichten und Schnittansichten des Substrats mit der Gateisolierschicht 90, der Passivierungsfilmschicht 98 und der transparenten Elektrodenschicht, die durch den dritten Maskenprozess beim Herstellverfahren für ein Dünnschichttransistorarray-Substrat gemäß einem beispielhaften Prozess der Erfindung hergestellt werden.
Auf dem Gateisolierfilm 90a, der die Source/Drain-Muster trägt, kann durch eine Abscheidungstechnik wie Sputtern ein Passivierungsfilm 98a vollständig abgeschieden werden, der über ein anorganisches, isolierendes Material wie Siliciumoxid (SiO_x) und Siliciumnitrid (SiN_x) oder ein organisches, isolierendes Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante wie eine organische Acrylverbindung, PCB (Benzocyclobuten), PFCB (Perfluorcyclobutan) oder dergleichen verfügen kann. Außerdem kann ein Fotoresist vollständig auf den Passivierungsfilm 98a aufgebracht werden. Anschließend kann durch einen Fotolithografieprozess unter Verwendung einer dritten Maske ein Fotoresistmuster 71c hergestellt werden, wie es in der 9B dargestellt ist.
Anschließend können der Passivierungsfilm 98a und der Gateisolierfilm 90a durch Trockenätzen unter Verwendung des Fotoresistmusters 71c als Maske strukturiert werden, um dadurch das Passivierungsschichtmuster 98 und die Gateisolierschicht 90 in einem Gebiet mit Ausnahme desjenigen Gebiets zu strukturieren, in dem ein transparentes Elektrodenmuster hergestellt werden soll.
Bei der Erfindung wird ein Ätzgas verwendet, in dem Schwefelhexafluorid SF₆ und Sauerstoff O₂ mit einem Verhältnis von ungefähr 3:1 bis 10:1 gemischt sind, wobei der Anteil von Schwefelhexafluorid SF₆ erhöht ist. Demgemäß wird die Linienbreite des Passivierungsfilms 98a unter dem Fotoresistmuster 71c geringfügig in Bezug auf die Breite des Fotoresistmusters überätzt. Der Passivierungsfilm 98a wird überätzt, um die Strukturierung der transparenten Elektrode dadurch zu unterstützen, dass es im Wesentlichen ermöglicht wird, die Fotoresistmuster 71c abzuheben. In einer bevorzugten Ausführungsform verfügt ein überätzter Bereich d1 des Passivierungsfilms 98a über eine Breite von weniger als ungefähr 2 μm.
Genauer gesagt, reagiert das Schwefelhexafluorid SF₆ gut mit einem anorganischen Isoliermaterial wie SiO_x oder SiN_x, und der Sauerstoff O₂ reagiert gut mit einem Fotoresistmuster. Demgemäß kann, wenn der Passivierungsfilm 98a und der Gateisolierfilm 90a durch einen Trockenätzbrozess unter Verwendung des Fotoresistmusters 71c als Maske strukturiert werden, und wenn ein Ätzgas verwendet wird, bei dem Schwefelhexafluorid SF₆ und Sauerstoff O₂ im Verhältnis von ungefähr 3:1 bis ungefähr 10:1 gemischt sind, das Schwefelhexafluorid SF₆ einen Effekt auf eine freigelegte Lateralfläche des Passivierungsfilms 98a ausüben. Im Ergebnis wird die freigelegte Lateralfläche des Passivierungsfilms 98a überätzt.
Auch besteht beim erfindungsgemäßen Herstellverfahren für ein Dünnschichttransistorarray-Substrat ein anderes Verfahren zum Erzielen eines Überätzens des Passivierungsfilms 98a darin, denselben unter hohem Druck, z. B. einem Druck von ungefähr 40 Pa (300 mTorr) bis ungefähr 53,3 Pa (400 mTorr) zu strukturieren.
Genauer gesagt, nimmt, wenn der Druck erhöht wird, die Anzahl der Kollisionen im Verlauf der Zeit zwischen Gasmolekülen zu, weswegen die mittlere freie Weglänge kürzer wird. In Ergebnis nimmt die gerade Bahn der Gasmoleküle ab, und so nimmt die unregelmäßige Bewegung der Gasmoleküle, nach links und rechts sowie nach oben und unten, zu. Demgemäß erfährt die Lateralfläche des unter dem Fotoresistmuster 71c ausgebildeten Passivierungsfilms 98a durch die erhöhte Anzahl der sich nach links und rechts sowie nach oben und unten bewegenden Gasmoleküle einen stärkeren Einfluss. So wird der unter dem Fotoresistmuster 71c ausgebildete Passivierungsfilm 98a überätzt.
Beim erfindungsgemäßen Herstellverfahren für ein Dünnschichttransistorarray-Substrat kann ein anderes beispielhaftes Verfahren zum Erzielen eines Überätzens des Passivierungsfilms 98a darin bestehen, einen Ätzprozess auszuführen, der in zwei beispielhafte Schritte unterteilt ist, wenn der Passivierungsfilm 98a strukturiert wird.
Bei einem ersten beispielhaften Schritt kann der Passivierungsfilm 98a alleine durch Schwefelhexafluorid SF₆ strukturiert werden, wie es in der 11A dargestellt ist. Wie es oben für den Fall beschrieben ist, dass der Passivierungsfilm 98a unter Verwendung des Fotoresistmusters als Maske strukturiert wird, erfährt die Lateralfläche des Passivierungsfilms 98a durch das Schwefelhexafluorid SF₆ einen viel stärkeren Einfluss als durch den Sauerstoff. Demgemäß wird der unter dem Fotoresistmuster 71c ausgebildete Passivierungsfilm 98a überätzt.
Anschließend wird, in einem zweiten beispielhaften Schritt, der Gateisolierfilm 90a durch das Ätzgas gemischt, bei dem Sauerstoff O₂ mit Schwefelhexafluorid SF₆ vermischt ist, wobei der Anteil im Mischungsverhältnis verringert ist. Hierbei beträgt das Mischungsverhältnis SF₆:O₂ ungefähr 1:3.
Das Verringern der Menge an Schwefelhexafluorid SF₆ dient im Wesentlichen zum Verhindern eines Überätzens des Gateisolierfilms 90a. Anders gesagt, wird, wenn der Gateisolierfilm 90a alleine durch Schwefelhexafluorid SF₆ geätzt wird, auf die Lateralfläche des Gateisolierfilms 90a überätzt, was zu einer Trennung des transparenten Elektrodenmusters führen kann, das auf dem Gateisolierfilm 90a auszubilden ist. So ist es möglich, zu verhindern, dass die Lateralfläche des Gateisoliermusters 90 überätzt wird, wenn der Gateisolierfilm 90a unter Verwendung eines Ätzgases strukturiert wird, in dem Sauerstoff O₂ mit Schwefelhexafluorid SF₆, dessen Mischungsanteil verringert ist, gemischt ist.
Anschließend kann durch ein Abscheidungsverfahren wie ein Sputterverfahren auf dem gesamten Substrat 88, das den Rest des Fotoresistmusters 71c trägt, ein transparentes Elektrodenmaterial 74a abgeschieden werden. In diesem Stadium des Prozesses wird das transparente Elektrodenmaterial 74 so hergestellt, dass es durch das überätzte Passivierungsmuster leichter als auf dem Fotoresistmuster zwischen dem Passivierungsmuster 98 und dem Fotoresistmuster 71c getrennt werden kann, wie es in der 9B dargestellt ist. Das transparente Elektrodenmaterial 74a kann aus Indiumzinnoxid (ITO), Zinnoxid (TO) oder Indiumzinkoxid (IZO) bestehen.
Das Fotoresistmuster 71c kann dann durch einen Abziehprozess unter Verwendung eines Abhebeverfahrens am Dünnschichttransistorarray-Substrat, auf dem das transparente Elektrodenmaterial 74a im Wesentlichen vollständig abgeschieden wurde, entfernt werden. Das auf dem Fotoresistmuster 71c abgeschiedene transparente Elektrodenmaterial 74a kann gemeinsam mit dem Fotoresistmuster 71c entfernt werden, wie es in der 9E dargestellt ist, um das transparente Muster mit der oberen Gatekontaktfleck-Elektrode 74, der Pixelelektrode 72 und der oberen Datenkontaktfleck-Elektrode 85 auszubilden. Das heißt, dass, da das transparente Elektrodenmaterial 74a überätzten Bereich abgetrennt wird, dasselbe, das auf dem Fotoresistmuster 71c abgeschieden ist, leicht gemeinsam mit dem Fotoresistmuster 71c entfernt werden, wenn dieses abgehoben wird.
Anders gesagt, dringt eine Abhebelösung leicht in einen Trennbereich des transparenten Elektrodenmaterials 74 ein, der im Wesentlichen dort ausgebildet ist, wo die Passivierungsschicht 98 überätzt ist. Während des Abziehprozesses, unter Verwendung des Abhebeverfahrens, kann das auf der Fotoresistmuster 71c ausgebildete transparente Elektrodenmaterial 74a leicht entfernt werden.
Demgemäß kann, anschließend auf das Entfernen des Fotoresists, die obere Gatekontaktfleck-Elektrode 72 elektrisch mit der Drainelektrode des Dünnschichttransistors verbunden werden, und die Speicherelektrode 66 des Speicherkondensators 78 sowie die obere Datenkontaktfleck-Elektrode 85 können elektrisch mit der unteren Datenkontaktfleck-Elektrode 64 verbunden werden.
Wie oben beschrieben, gehört zum erfindungsgemäßen Herstellverfahren für ein Dünnschichttransistorarray-Substrat ein Überätzen des Passivierungsfilms unter dem Fotoresistmuster durch weiteres Erhöhen des Mischungsanteils von SF₆ oder des Drucks, in Anwendung auf einen strukturierten Gateisolierfilm und einen Passivierungsfilm, unter Verwendung einer Kombination eines Abhebeverfahren-Ätzprozesses mit einem Ätzgas. Alternativ können, beim Ausführen des Trockenätzens des Passivierungsfilms und des Gateisolierfilms, diese durch Verändern der Zusammensetzung jedes Ätzgases strukturiert werden.
Demgemäß kann das transparente Elektrodenmuster leicht unter Verwendung eines Abhebeverfahrens gemäß der Erfindung hergestellt werden.
Wie oben beschrieben, kann das erfindungsgemäße Herstellverfahren für ein Dünnschichttransistorarray-Substrat die Konfiguration des Substrats und den Herstellprozess dadurch vereinfachen, dass eine Maske in drei Runden unter Verwendung des Abhebeverfahrens verwendet wird. Demgemäß kann es möglich sein, die Herstellkosten weiter zu senken und die Herstellausbeute zu erhöhen.
Genauer gesagt, kann beim erfindungsgemäßen Herstellverfahren für ein Dünnschichttransistorarray-Substrat die Lateralfläche des Passivierungsfilms überätzt werden, und es kann dafür gesorgt werden, dass das transparente Elektrodenmuster durch das Überätzen aufgetrennt wird, um es dadurch zu ermöglichen, dass die Abhebelösung während des Abhebeprozesses an der Trennstelle in den Fotoresist eindringt. Demgemäß kann beim Ausführen des Abziehprozesses für das Fotoresistmuster durch das Abziehverfahren, das auf den Fotoresistmuster abgeschiedene transparente Elektrodenmaterial leicht strukturiert werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats, umfassend: – Herstellen eines Gatemusters (52, 54) auf einem Substrat (88) mittels eines ersten Maskenprozesses; – Herstellen eines Gateisolierfilms (90) auf dem Substrat (88); – Herstellen eines Source/Drain-Musters (60, 62) und eines Halbleitermusters (92) auf dem Substrat (88) mittels eines zweiten Maskenprozesses; – Herstellen eines Passivierungsfilms (98a) auf dem Substrat (88); – Herstellen eines Fotoresistmusters (71c) auf dem Passivierungsfilm (98a) mittels eines dritten Maskenprozesses; – Strukturieren des Passivierungsfilms (98a) unter Verwendung des Fotoresistmusters (71c), um ein Passivierungsfilmmuster (98) auszubilden, wobei zum Strukturieren des Passivierungsfilms (98a) ein Überätzen desselben gehört; – Herstellen eines transparenten Elektrodenfilms (74a) auf dem Substrat (88); – Herstellen eines transparenten Elektrodenmusters (74) durch Entfernen des Fotoresistmusters (71c) und des transparenten Elektrodenmaterials (74a) auf dem Fotoresistmuster (71c) unter Verwendung eines Abziehprozesses.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters (98) das Herstellen desselben mit einer Linienbreite, die kleiner als die des Fotoresistmusters (71c) ist, gehört.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters (98) das Strukturieren des Passivierungsfilms (98a) unter Verwendung eines Ätzgases gehört, bei dem der Anteil von Schwefelhexafluorid SF₆ höher als der von Sauerstoff O₂ ist.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Verhältnis von Schwefelhexafluorid SF₆ und Sauerstoff O₂ ungefähr 3:1 bis ungefähr 10:1 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters (98) das Ätzen des Passivierungsfilms (98a) bei einem Druck von ungefähr 40 Pa bis 53,3 Pa zum Herstellen des Passivierungsmusters (98) gehört.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters (98) Folgendes gehört: – Strukturieren des Passivierungsfilms (98a) unter Verwendung von Schwefelhexafluorid SF₆ unter Verwendung des Fotoresistmusters (71c) als Maske; und – Strukturieren des Gateisolierfilms (90) unter Verwendung eines Mischgases, das Schwefelhexafluorid SF₆ und Sauerstoff O₂ enthält.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Mischgas Schwefelhexafluorid SF₆ und Sauerstoff O₂ mit einem Mischungsverhältnis von ungefähr 1:3 enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters (98) das Strukturieren des Dünnschichttransistorarray-Substrats und des Fotoresistmusters (71c) unter Verwendung von Schwefelhexafluorid SF₆ und die Verwendung des Fotoresistmusters (71c) als Maske gehören.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Herstellung des Gatemusters (52, 54) Folgendes gehört: – Herstellen einer Gateelektrode (54) eines Dünnschichttransistors (80); – Herstellen einer mit der Gateelektrode (54) verbundenen Gateleitung (52) und – Herstellen einer mit der Gateleitung (52) verbundenen unteren Gatekontaktfleck-Elektrode (56) auf dem Substrat (88).
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das transparente Elektrodenmuster (72, 74) über eine mit dem Dünnschichttransistor (80) verbundene Pixelelektrode (72), eine mit der unteren Gatekontaktfleck-Elektrode (56) verbundene obere Gatekontaktfleck-Elektrode (74) und eine mit der Datenleitung (58) des Source/Drain-Musters (60, 62) elektrisch verbundene obere Datenkontaktfleck-Elektrode (76) verfügt.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: – Herstellen einer Speicherelektrode (66) in Überlappung mit der Gateleitung (52), wobei ein Teil des Halbleitermusters (92) zwischen der Gateleitung (52) und der Speicherelektrode (66) angeordnet ist, um dadurch einen Speicherkondensator (78) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Herstellung des Source/Drain-Musters (60, 62) Folgendes gehört: – Herstellen einer Sourceelektrode (60) des Dünnschichttransistors (80); – Herstellen einer Drainelektrode (62) des Dünnschichttransistors (80) und – Herstellen einer mit der Sourceelektrode (60) verbundenen Datenleitung (58).
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Drainelektrode (62) und die Speicherelektrode (66) mit einer Pixelelektrode (72) verbunden werden und die Drainelektrode (62) und die Speicherelektrode (66) durch das Passivierungsfilmmuster (98) teilweise freigelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das Herstellen einer unteren Datenkontaktfleck-Elektrode (64) und einer oberen Datenkontaktfleck-Elektrode (76), wobei die untere Datenkontaktfleck-Elektrode (64) gemeinsam mit der Datenleitung (58) hergestellt wird, und wobei sie sich ausgehend von der Datenleitung (58) für Verbindung mit der oberen Datenkontaktfleck-Elektrode (76) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Herstellung des Halbleitermusters (92) die Herstellung desselben unter dem Source/Drain-Muster (60, 62) gemeinsam mit diesem gehört.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Herstellen einer unteren Datenkontaktfleck-Elektrode (64) und einer oberen Datenkontaktfleck-Elektrode (76), wobei die untere Datenkontaktfleck-Elektrode (64) über die obere Datenkontaktfleck-Elektrode (76) mit der Datenleitung (58) verbunden ist, wobei sie gemeinsam mit dem Gatemuster (52, 54) in einer Ebene mit diesem hergestellt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilmtransistorarray-Substrats, umfassend: – Herstellen eines Gatemusters (52, 54) auf einem Substrat (88) mittels eines ersten Maskenprozesses; – Herstellen eines Gateisolierfilms (90) auf dem Substrat (88); – Herstellen eines Source/Drain-Musters (60, 62) und eines Halbleitermusters (92) auf dem Substrat (88) mittels eines zweiten Maskenprozesses; – Herstellen eines Passivierungsfilms (98a) auf dem Substrat (88); – Herstellen eines Fotoresistmusters (71c) auf dem Passivierungsfilm (98a) mittels eines dritten Maskenprozesses; – Strukturieren des Passivierungsfilms (98a) unter Verwendung des Fotoresistmusters (71c), um ein Passivierungsfilmmuster (98) auszubilden, das über eine geringere Breite verfügt, als es der Linienbreite des Fotoresistmusters (71c) entspricht; – Herstellen eines transparenten Elektrodenmaterials (74a) auf dem Substrat (88) mit dem Fotoresistmuster (71c); und – Herstellen eines transparenten Elektrodenmusters (74) durch Entfernen des Fotoresistmusters (71c) und des transparenten Elektrodenmaterials (74a) auf dem Fotoresistmuster (71c) unter Verwendung eines Abziehprozesses.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters (98) das Strukturieren des Passivierungsfilms (98a) unter Verwendung eines Ätzgases gehört, bei dem der Anteil von Schwefelhexafluorid SF₆ höher als der von Sauerstoff O₂ ist.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Verhältnis von Schwefelhexafluorid SF₆ und Sauerstoff O₂ ungefähr 3:1 bis ungefähr 10:1 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters (98) das Ätzen des Passivierungsfilms (98a) bei einem Druck von ungefähr 40 Pa bis 53,3 Pa zum Herstellen des Passivierungsmusters (98) gehört.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters (98) Folgendes gehört: – Strukturieren des Passivierungsfilms (98a) unter Verwendung von Schwefelhexafluorid SF₆ unter Verwendung des Fotoresistmusters (71c) als Maske; und – Strukturieren des Gateisolierfilms (90) unter Verwendung eines Mischgases, das Schwefelhexafluorid SF₆ und Sauerstoff O₂ enthält.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Mischgas Schwefelhexafluorid SF₆ und Sauerstoff O₂ mit einem Mischungsverhältnis von ungefähr 1:3 enthält.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem zur Herstellung des Passivierungsfilmmusters (98) die Verwendung von Schwefelhexafluorid SF₆ und die Verwendung des Fotoresistmusters (71c) als Maske gehören.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem zur Herstellung des transparenten Elektrodenmusters (74) folgendes gehört: – Herstellen eines transparenten Elektrodenmaterials (74a) auf dem Substrat (88), auf dem ein Rest des Passivierungsfilmmusters (98) und des Fotoresistmusters (71c) verblieben sind; und – Entfernen des Fotoresistmusters (71c) und des transparenten Elektrodenmaterials (74a) auf diesem unter Verwendung eines Abziehprozesses.