玻璃基板表面金属层结构及其制作方法转让专利
申请号 : CN200610084629.4
文献号 : CN100583456C
文献日 : 2010-01-20
发明人 : 赖钦诠 , 邱羡坤 , 吴泉毅
申请人 : 中华映管股份有限公司
摘要 :
本发明为一种玻璃基板表面金属层结构及其制作方法，用于薄膜晶体管液晶显示器中。随着薄膜晶体管液晶显示器的尺寸及分辨率提高，铝制成的薄膜晶体管栅极无法克服电性延迟所导致的讯号失真，本发明将薄膜晶体管液晶显示器的玻璃基板表面处理为氮化硅接面后，镀上具低阻抗特性的铜、银、铜合金或银合金，再利用半导体制成直接形成薄膜晶体管，本发明为薄膜晶体管液晶显示器的一项重要技术。
权利要求 :
1.一种玻璃基板表面的金属层结构，包含：一玻璃基板，其中该玻璃基板的表面为一经改质的氮化硅接面；
及
一金属层，形成于该氮化硅接面上，且该金属层与该氮化硅接面 接触。
2.如权利要求1所述的玻璃基板表面的金属层结构，其中该金属 层为择其一的一铜层、一银层、一铜合金层及一银合金层。
3.如权利要求1所述的玻璃基板表面的金属层结构，其中该氮化 硅接面的厚度不小于50埃。
4.一种玻璃基板上的薄膜晶体管，包含：一玻璃基板，其中该玻璃基板的表面为一经改质的氮化硅接面；
一栅极层，形成于该玻璃基板之表面的氮化硅接面上，且该栅极 层与该氮化硅接面接触；
一绝缘层，覆盖该栅极层；
一半导体层，形成于该绝缘层上；
一第一与第二掺杂层，形成于该半导体层上；及一源极与一漏极分别形成于该第一与第二掺杂层上。
5.如权利要求4所述的玻璃基板上的晶体管结构，其中该氮化硅 接面的厚度不小于50埃。
6.如权利要求4所述的玻璃基板上的晶体管结构，其中该栅极层 为择其一的一铜金属层、一银金属层、一铜合金层及一银合金层。
7.如权利要求4所述的玻璃基板上的晶体管结构，其中该半导体 层为一非晶硅层。
8.如权利要求4所述的玻璃基板上的晶体管结构，其中该掺杂层 为一磷离子掺杂层。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种薄膜晶体管及其制作方法，特别是涉及一种在具 氮化硅接面的玻璃基板上形成薄膜晶体管及其制作方法。
背景技术
薄膜晶体管的制作为薄膜晶体管液晶显示器之后板制作的重要技 术，如图1为晶体管的截面剖视图说明已知的薄膜晶体管的结构，铝 栅极221直接形成于玻璃基板100上，随着液晶显示器的面板尺寸及 分辨率的提高，电性延迟效应导致讯号失真的问题比较严重，传统的 解决方法是利用铝制采用双边驱动的方式克服此问题，但仍无法彻底 解决，因此，利用低阻抗材料代替铝为无法避免的趋势。
铜及银具有低阻抗的特性为铝的替代材料，但铜及银与玻璃基板 的附着性不佳，为克服此问题，通常先再玻璃基板上形成一金属层如 钼金属层，再于钼金属层上形成铜金属层或银金属层，如图2为利用 铜为栅极的薄膜电晶结构示意图，铜栅极222与玻璃基板100间利用 一钼金属层223作为缓冲层，但在蚀刻过程中需同时蚀刻两种以上的 金属，由于蚀刻效率的不同无法取得良好的蚀刻形状，甚至破坏晶体 管的性质，尤其铜金属的蚀刻率大于钼的蚀刻率，导致蚀刻不易控制。
如何处理玻璃基板的表面，使铜能附着于玻璃基板上为薄膜晶体 管制作的重要课题。
铜及银具有低阻抗的特性为铝的替代材料，但铜及银与玻璃基板 的附着性不佳，为克服此问题，通常先再玻璃基板上形成一金属层如 钼金属层，再于钼金属层上形成铜金属层或银金属层，如图2为利用 铜为栅极的薄膜电晶结构示意图，铜栅极222与玻璃基板100间利用 一钼金属层223作为缓冲层，但在蚀刻过程中需同时蚀刻两种以上的 金属，由于蚀刻效率的不同无法取得良好的蚀刻形状，甚至破坏晶体 管的性质，尤其铜金属的蚀刻率大于钼的蚀刻率，导致蚀刻不易控制。
如何处理玻璃基板的表面，使铜能附着于玻璃基板上为薄膜晶体 管制作的重要课题。
发明内容
为了改善铜或银材料与玻璃基板之间的附着性，本发明的目的之 一是将玻璃基板表面进行表面处理为一经改质的氮化硅接面，于氮化 硅接面上形成一铜层，再于铜上直接形成薄膜晶体管的图形，完成薄 膜晶体管的制作。
为了将玻璃基板表面改质为氮化硅，本发明的目的之一在于提供 一种玻璃基板的处理方法，利用氮原子取代玻璃基板表面二氧化硅中 的氧原子而形成氮化硅接面，此接面具有绝缘及阻挡铜离子扩散的功 能。
根据上述，玻璃基板表层的氮化硅上的金属层形成设计图形的晶 体管的栅极图形，利用半导体制成直接形成薄膜晶体管的结构。即利 用蚀刻方式于金属层形成栅极图形，栅极图形上形成一绝缘层，绝缘 层上形成半导体层，然后在半导体上形成二分离的掺杂层，掺杂层上 形成金属电极，完成薄膜晶体管的制作。
为了将玻璃基板表面改质为氮化硅，本发明的目的之一在于提供 一种玻璃基板的处理方法，利用氮原子取代玻璃基板表面二氧化硅中 的氧原子而形成氮化硅接面，此接面具有绝缘及阻挡铜离子扩散的功 能。
根据上述，玻璃基板表层的氮化硅上的金属层形成设计图形的晶 体管的栅极图形，利用半导体制成直接形成薄膜晶体管的结构。即利 用蚀刻方式于金属层形成栅极图形，栅极图形上形成一绝缘层，绝缘 层上形成半导体层，然后在半导体上形成二分离的掺杂层，掺杂层上 形成金属电极，完成薄膜晶体管的制作。
附图说明
图1为已知的薄膜晶体管截面剖视图
图2为已知的薄膜晶体管截面剖视图
图3为本发明一实施例的玻璃基板截面剖视图
图4为本发明一实施例的改质玻璃基板步骤方块图
图5为本发明一实施例的改质玻璃基板步骤方块图
图6为本发明一实施例的薄膜晶体管截面剖视图
图7为本发明一实施例的薄膜晶体管制作步骤方块图。
图中符号说明：
100 玻璃基板 710 步骤
300 绝缘层 720 步骤
400 半导体层 711 步骤
510 掺杂层 712 步骤
520 源汲电极层 713 步骤
221 铝栅极层 810 步骤
222 铜栅极层 820 步骤
223 钼金属层 830 步骤
110 氮化硅接面 840 步骤
224 金属层 850 步骤
225 金属栅极层
图2为已知的薄膜晶体管截面剖视图
图3为本发明一实施例的玻璃基板截面剖视图
图4为本发明一实施例的改质玻璃基板步骤方块图
图5为本发明一实施例的改质玻璃基板步骤方块图
图6为本发明一实施例的薄膜晶体管截面剖视图
图7为本发明一实施例的薄膜晶体管制作步骤方块图。
图中符号说明：
100 玻璃基板 710 步骤
300 绝缘层 720 步骤
400 半导体层 711 步骤
510 掺杂层 712 步骤
520 源汲电极层 713 步骤
221 铝栅极层 810 步骤
222 铜栅极层 820 步骤
223 钼金属层 830 步骤
110 氮化硅接面 840 步骤
224 金属层 850 步骤
225 金属栅极层
具体实施方式
图3为玻璃基板的截面剖视图，说明本发明一实施例的玻璃基板 表面结构，底层为一玻璃基板100，逐层形成一氮化硅接面110及一金 属层224，金属层的材料为低阻抗的铜、银、铜合金或银合金，为避免 电漏失及阻挡铜离子及银离子扩散，氮化硅接面通常需大于50埃。
图4为改质玻璃基板的方块图，说明玻璃基板表面的处理方法。
步骤710：改质玻璃基板，利用电浆处理法或离子植入法，通入含 氮原子的气体，如氨气、氮氢混合气或氨氢混合气体，利用氮原子取 代玻璃基板中的氧原子，形成氮化硅接面。
步骤720：形成金属层，于氮化硅接面直接镀一金属膜，镀膜的方 法可为物理气相沉积法(physical vapor deposition，PVD)、有机金属化学 气相沉积法(metal organic chemical vapor deposition，MOCVD)或印刷 法(printing)等方式，低阻抗的铜、银、铜合金或银合金为镀膜的材料。
图5说明改质玻璃基板表层方法，为本发明的另一实施例。
步骤711：改质玻璃基板表层，利用电浆处理法(plasma treatment) 或离子植入法(ion implementation)，通以含氢的气体将玻璃基板中的氧 原子取代出来而形成一硅表层。
步骤712：改质硅表层，将711步骤的硅表层利用电浆处理法或离 子植入法，通以含氮原子的气体与硅表层化合，形成氮化硅接面。
步骤721：形成金属层，于氮化硅接面直接镀一金属膜，镀膜的方 法可为物理气相沉积法、有机金属化学气相沉积法或印刷法等方式， 低阻抗的铜、银、铜合金或银合金为镀膜的材料。
薄膜晶体管的图形可直接在氮化硅接面上的金属层进行布局制 作，如图6为薄膜晶体管的截面剖视图为本发明的一实施例说明薄膜 晶体管的结构，各层依序为玻璃基板100、氮化硅接面110、金属栅极 层225、绝缘层300、半导体层400、同一层的二掺杂层510及作为电 极的金属层520。金属栅极层材料一般为低电阻的铜、银、铜合金或银 合金，为玻璃基板的氮化硅接面上的金属层直接蚀刻而成，为避免电 漏失及阻挡铜离子或银离子等扩散，氮化硅接面的厚度要大于50埃。
图7为薄膜晶体管的制作方法的方块图为本发明的一实施例，说 明于玻璃基板的氮化硅接面形成薄膜晶体管的方法。
步骤810：改质玻璃基板表层，利用电浆处理法或离子植入法，通 入含氮原子的气体，如氨气、氮氢混合气或氨氢混合气体，利用氮原 子取代氧原子，形成氮化硅接面。
步骤820：形成金属层，于氮化硅接面直接镀一金属膜，镀膜的方 法可为物理气相沉积法、有机金属化学气相沉积法或印刷法等方式， 低阻抗的铜、银、铜合金或银合金为镀膜的材料。
步骤830：形成栅极层，利用湿蚀刻方式蚀刻金属表层，形成晶体 管的栅极图形结构。
步骤840：形成绝缘层，于栅极结构上形成一绝缘体，该绝缘体需 能覆盖栅极结构，并避免电漏失。
步骤850：完成薄膜晶体管制作，依一般半导体制成，逐层堆栈蚀 刻完成晶体管结构，即于绝缘层上形成半导体层，半导体层上再形成 分开的掺杂层作为漏极与源极，最后于漏极与源极上覆盖一金属层作 为电极。一般其中参杂层为磷掺杂层。
其中步骤810为玻璃基板表面的处理，亦可以先将玻璃基板先改 质为硅表层，再将硅表层氮化形成氮化硅接面。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，当不能以的限制本发明的 范围。即大凡依本发明申请专利范围所做的均等变化及修饰，仍将不 失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神及范围，故都应视为本 发明的进一步实施状况。
图4为改质玻璃基板的方块图，说明玻璃基板表面的处理方法。
步骤710：改质玻璃基板，利用电浆处理法或离子植入法，通入含 氮原子的气体，如氨气、氮氢混合气或氨氢混合气体，利用氮原子取 代玻璃基板中的氧原子，形成氮化硅接面。
步骤720：形成金属层，于氮化硅接面直接镀一金属膜，镀膜的方 法可为物理气相沉积法(physical vapor deposition，PVD)、有机金属化学 气相沉积法(metal organic chemical vapor deposition，MOCVD)或印刷 法(printing)等方式，低阻抗的铜、银、铜合金或银合金为镀膜的材料。
图5说明改质玻璃基板表层方法，为本发明的另一实施例。
步骤711：改质玻璃基板表层，利用电浆处理法(plasma treatment) 或离子植入法(ion implementation)，通以含氢的气体将玻璃基板中的氧 原子取代出来而形成一硅表层。
步骤712：改质硅表层，将711步骤的硅表层利用电浆处理法或离 子植入法，通以含氮原子的气体与硅表层化合，形成氮化硅接面。
步骤721：形成金属层，于氮化硅接面直接镀一金属膜，镀膜的方 法可为物理气相沉积法、有机金属化学气相沉积法或印刷法等方式， 低阻抗的铜、银、铜合金或银合金为镀膜的材料。
薄膜晶体管的图形可直接在氮化硅接面上的金属层进行布局制 作，如图6为薄膜晶体管的截面剖视图为本发明的一实施例说明薄膜 晶体管的结构，各层依序为玻璃基板100、氮化硅接面110、金属栅极 层225、绝缘层300、半导体层400、同一层的二掺杂层510及作为电 极的金属层520。金属栅极层材料一般为低电阻的铜、银、铜合金或银 合金，为玻璃基板的氮化硅接面上的金属层直接蚀刻而成，为避免电 漏失及阻挡铜离子或银离子等扩散，氮化硅接面的厚度要大于50埃。
图7为薄膜晶体管的制作方法的方块图为本发明的一实施例，说 明于玻璃基板的氮化硅接面形成薄膜晶体管的方法。
步骤810：改质玻璃基板表层，利用电浆处理法或离子植入法，通 入含氮原子的气体，如氨气、氮氢混合气或氨氢混合气体，利用氮原 子取代氧原子，形成氮化硅接面。
步骤820：形成金属层，于氮化硅接面直接镀一金属膜，镀膜的方 法可为物理气相沉积法、有机金属化学气相沉积法或印刷法等方式， 低阻抗的铜、银、铜合金或银合金为镀膜的材料。
步骤830：形成栅极层，利用湿蚀刻方式蚀刻金属表层，形成晶体 管的栅极图形结构。
步骤840：形成绝缘层，于栅极结构上形成一绝缘体，该绝缘体需 能覆盖栅极结构，并避免电漏失。
步骤850：完成薄膜晶体管制作，依一般半导体制成，逐层堆栈蚀 刻完成晶体管结构，即于绝缘层上形成半导体层，半导体层上再形成 分开的掺杂层作为漏极与源极，最后于漏极与源极上覆盖一金属层作 为电极。一般其中参杂层为磷掺杂层。
其中步骤810为玻璃基板表面的处理，亦可以先将玻璃基板先改 质为硅表层，再将硅表层氮化形成氮化硅接面。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，当不能以的限制本发明的 范围。即大凡依本发明申请专利范围所做的均等变化及修饰，仍将不 失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神及范围，故都应视为本 发明的进一步实施状况。