双重自对准金属氧化物TFT制造技术

本发明专利技术公开了双重自对准金属氧化物TFT。具体，本发明专利技术公开了在透明衬底上制造金属氧化物TFT的方法，包括以下步骤：在所述衬底的正面上布置不透明栅极金属区域，沉积覆盖所述栅极金属和周围区域的透明栅极电介质层和透明金属氧化物半导体层，在所述半导体材料上沉积透明钝化材料，在所述钝化材料上沉积光致抗蚀剂，曝光和显影所述光致抗蚀剂以除去被曝光部分，蚀刻所述钝化材料以留下界定沟道区域的钝化区域，在所述钝化区域上方沉积透明导电材料，在导电材料上方沉积光致抗蚀剂，曝光和显影所述光致抗蚀剂以除去未曝光的部分，和蚀刻所述导电材料以在沟道区域的相对侧上留下源极区域和漏极区域。

【技术实现步骤摘要】
本申请为国际申请PCT/US2010/027162于2011年10月18日进入中国国家阶段、申请号为201080017247.4、专利技术名称为“双重自对准金属氧化物TFT”的分案申请。
本专利技术总地涉及金属氧化物TFT的双重自对准制造以免去临界对准工具。
技术介绍
金属氧化物薄膜晶体管(MOTFT)作为用于大面积应用例如有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)的高性能TFT背板，引起了人们的兴趣。参见例如2008年7月23日提交的标题为“ActiveMatrixLightEmittingDisplay(有源矩阵发光显示器)”的共同待决美国专利申请，该申请在此合并作为参考。这些大面积应用中有许多使用了玻璃或塑料衬底。为了在大面积上以低成本产生TFT，利用低成本平版印刷工具例如接近式/投影式对准器而不是更昂贵的步进工具是有利的。此外，由于衬底在加工中变形(玻璃由于高温处理而变形、或塑料衬底由于化学和热处理而变形)，所以必须解决对准的问题。典型地，由于变形引起的未对准随着曝光区域的尺寸而增加。补偿变形的一种方法是通过在衬底上执行多次曝光、然后将多个图形拼接在一起，从而减小曝光区域。但是，由于低通量和高拼接成本，这种方法显著增加了制造成本。得到没有临界对准步骤的自对准方法将是高度有利的。因此，本专利技术的目的是提供制造自对准金属氧化物TFT的新的改进方法。
技术实现思路
简单说，为了达到本专利技术根据其优选实施方案的期望目标，提供了使用双重自对准步骤在透明衬底上制造金属氧化物TFT的方法。该方法包括以下步骤：提供柔性或刚性、具有正面和背面的透明衬底并将不透明的栅极金属布置在所述衬底的正面上以界定TFT的栅极区域。在衬底的正面上沉积覆盖栅极金属和周围区域的透明栅极电介质层，并在所述透明栅极电介质层的表面上沉积透明金属氧化物半导体材料层。然后通过减成或加成法在所述金属氧化物半导体材料层上布置钝化材料，留下覆盖栅极区域并界定TFT的沟道区域的钝化区域。在减成法中，一些步骤包括在覆盖栅极金属和周围区域的透明钝化材料层上沉积第一正型光致抗蚀剂层，从衬底的背面将部分第一光致抗蚀剂层曝光并显影第一光致抗蚀剂层以除去第一光致抗蚀剂层的被曝光部分以形成蚀刻掩模，以及除去部分钝化材料层和除去蚀刻掩模。在加成法中，直接曝光钝化层，除去被曝光部分并保留未曝光部分。然后通过减成和加成法之一在所述钝化区域上形成透明导电材料层，以在沟道区域的相对侧上留下源极区域和漏极区域。减成法包括以下步骤：在透明导电材料层上沉积第二负型光致抗蚀剂层，从衬底的背面将部分第二光致抗蚀剂层曝光并显影所述第二光致抗蚀剂层以除去第二光致抗蚀剂层的未曝光部分以形成蚀刻掩模，和通过蚀刻等除去部分透明导电材料层。要理解，透明导电材料可以包括金属氧化物、薄金属层等，或在一些具体应用中包括透明有机材料层。加成法包括选择性地直接沉积导电材料。附图说明对于本领域技术人员而言，从下面结合图对本专利技术优选实施方案的详细说明将很容易看出本专利技术的上述和其它以及更具体的目标和优点，所述图中：图1绘出了依照本专利技术制造TFT的第一阶段或期；图2绘出了依照本专利技术制造TFT的第二阶段或期；图3绘出了依照本专利技术制造TFT的第三阶段或期；和图4绘出了依照本专利技术制造TFT的放大的最终阶段或期。具体实施方式优选实施方案的详细说明现在转向图，为了简短说明现有技术的问题，首先注意图4。图4绘出的装置是底部栅极和顶部源极/漏极的金属氧化物TFT，标注为10。TFT10包括衬底12，衬底12之上具有图形化的栅极金属14。栅极电介质层16沉积在栅极金属14之上，半导体有源层18沉积在电介质层16之上，从而将有源层18与栅极金属14隔离。钝化区域20在有源层18上图形化，以及在有源层18的上表面上的钝化区域20的相对侧上形成源极/漏极区域22。源极和漏极之间的空间界定TFT10的导电沟道，标注为24。在制造TFT10的现有技术方法中，两个临界对准步骤是普遍的。第一个临界对准步骤在钝化区域20(沟道保护层)和栅极金属14之间。栅极金属14应该略大于钝化区域20，指示为重叠区d1，其中d1>0。第二个临界对准在源极/漏极22和钝化区域20的图形之间。在源极/漏极区域22和钝化区域20之间应该有轻度重叠，指示为重叠区d2，其中d2>0，以致在形成源极/漏极区域22期间蚀刻源极/漏极导体(即源极/漏极22之间的沟道空间)不会影响有源层18。也就是通过重叠d2来防止蚀刻剂能够绕过钝化区域20的边缘周围并到达有源层18的可能性。要理解，任何对准图形化都包括一些容差，而且制造过程包括一些变形容差。因此，为了制成沟道长度L(一般是钝化区域20的水平宽度)，源极和漏极之间的距离应该小于(L-2xd2)。在L的这种关系或说明中，d2包括任何对准和变形容差。此外，栅极金属14的水平宽度应该大于(L+2xd1)。在L的这种关系或说明中，d1包括任何对准和变形容差。因此，重叠d1和d2的值取决于对准工具(即对准容差)和在制造过程期间衬底变形的量。对于低成本工具，重叠d1和d2相对大，不加衬底变形的贡献，为大约5微米。对于10ppm的衬底变形而言，50cm的区域尺寸可以对容差贡献另一个5微米。目前希望制造沟道长度小到10微米或小于10微米的TFT。但是，使用上面描述的用低成本工具和具有大区域尺寸的现有技术制造方法，不可能形成10微米的沟道长度，或者说，因为重叠d1和d2中所包括的对准/变形容差，10微米的源极/漏极间距将产生等于30微米的L。为了了解本专利技术的双重自对准方法，图1至4图解了依照本专利技术制造的实施方案中的顺序步骤。具体转向图1，绘出了透明衬底12，其可以是任何对自对准过程中所用的幅射(即自对准曝光)波长是透明的便利材料，例如玻璃、塑料等等。贯穿本公开内容，术语“透明”和“不透明”是指正讨论或描述的材料对于自对准过程中所用的幅射(即曝光)波长是可透过的或不可透过的。栅极金属层14通过任何方便的手段在衬底12的上表面上图形化。因为栅极金属层14的位置实际上不是临界的，因此可以使用任何非临界图形化技术都可以使用。本领域技术人员应了解，除了用接近式或投影式工具形成栅极金属层14以外或代替它们，可以用上述各种印刷方法的任一种、包括刻印或胶版印刷来形成栅极层。而且，栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
使用不需要临界掩蔽步骤的双重自对准方法在透明衬底上制造金属氧化物TFT的方法，所述方法包括以下步骤：提供具有正面和背面的透明衬底；使用非临界图形化技术，在不含中间层的衬底的正面上直接布置不透明栅极金属，以界定TFT的栅极区域；在衬底的正面上沉积覆盖栅极金属和周围区域的透明栅极电介质层；在透明栅极电介质层的表面上沉积透明无定形金属氧化物半导体材料层，所述无定形金属氧化物层包含以下之一：ZnO、InO、AlZnO、ZnInO、InAlZnO、InGaZnO、ZnSnO、GaSnO、InGaCuO、InCuO和AlCuO；在金属氧化物半导体材料层上沉积钝化材料层；从衬底的背面将部分钝化材料层曝光，并除去钝化材料层的被曝光部分，留下覆盖栅极区域并界定TFT的沟道区域的钝化区域，所述沟道区域的沟道长度为10微米或更低；在金属氧化物半导体材料层上沉积导电材料和钝化材料；和在沟道区域的相对侧上蚀刻覆盖钝化材料的导电材料以形成源极区域和漏极区域。

【技术特征摘要】
2009.04.21 US 12/427,2001.使用不需要临界掩蔽步骤的双重自对准方法在透明衬底上制
造金属氧化物TFT的方法，所述方法包括以下步骤：
提供具有正面和背面的透明衬底；
使用非临界图形化技术，在不含中间层的衬底的正面上直接布置
不透明栅极金属，以界定TFT的栅极区域；
在衬底的正面上沉积覆盖栅极金属和周围区域的透明栅极电介质
层；
在透明栅极电介质层的表面上沉积透明无定形金属氧化物半导体
材料层，所述无定形金属氧化物层包含以下之一：ZnO、InO、AlZnO、
ZnInO、InAlZnO、InGaZnO、ZnSnO、GaSnO、InGaCuO、InCuO和
AlCuO；
在金属氧化物半导体材料层上沉积钝化材料层；
从衬底的背面将部分钝化材料层曝光，并除去钝化材料层的被曝
光部分，留下覆盖栅极区域并界定TFT的沟道区域的钝化区域，所述
沟道区域的沟道长度为10微米或更低；
在金属氧化物半导体材料层上沉积导电材料和钝化材料；和
在沟道区域的相对侧上蚀刻覆盖钝化材料的导电材料以形成源极
区域和漏极区域。
2.使用不需要临界掩蔽步骤的双重自对准方法在透明衬底上制
造金属氧化物TFT的方法，包括以下步骤：
提供具有正面和背面的透明衬底；
使用非临界图形化技术，在不含中间层的衬底的正面上直接布置
不透明栅极金属，以界定TFT的栅极区域；
在衬底的正面上沉积覆盖栅极金属和周围区域的透明栅极电介质
层；
在透明栅极电介质层的表面上沉积透明无定形金属氧化物半导体
材料层；
在金属氧化物半导体材料层上沉积透明钝化材料层；
在钝化材料层上沉积覆盖栅极金属和周围区域的第一光致抗蚀剂
层；
从衬底的背面将部分第一光致抗蚀剂层曝光并显影第一光致抗蚀
剂层以除去第一光致抗蚀剂层的被曝光部分，形成第二蚀刻掩模；
利用对从衬底背面的第二蚀刻掩模，除去部分钝化材料层，留下
覆盖栅极区域并界定TFT的沟道区域的钝化区域，并除去第二蚀刻掩
模，所述沟道区域的沟道长度为10微米或更低；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢泉隆，俞钢，
申请(专利权)人：希百特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US