于薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法

专利名称：于薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法
技术领域：
本发明涉及一种薄膜晶体管液晶显示器制造过程，特别有涉及一种在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法。
背景技术：
液晶显示器(liquid crystal display，以下简称LCD)是目前最被广泛使用的一种平面显示器，具有低消耗电功率、薄型轻量和低电压驱动等优点，可以应用在个人电脑、文件处理器、导航系统、游戏机、投影机、取景器(viewfinder)和生活中的手提式机器，例如手表、电子计算机、电视机等显示使用上。
液晶显示器的显示原理是利用液晶分子所具有的介电各向异性和导电各向异性，在外加电场时会使液晶分子的排列状态转换，造成液晶薄膜产生各种光电效应。而薄膜晶体管(thin film transistor，以下简称TFT)-LCD即是利用TFT作为有源元件，使其具有低消耗电功率、低电压驱动、薄、轻等优点。
在薄膜晶体管液晶显示器阵列制造过程中，在铝和其合金(铝-铌合金或铝-硅-铜合金…等)的干蚀刻制造过程中，是使用氯气(Cl2)做为主蚀刻气体，但因对于蚀刻腔体(chamber)的加温不容易，且蚀刻主产物氯化铝(AlCl3)的蒸气压低有不易挥发特点，会导致蚀刻后造成腔体皆受到污染而呈现很脏的现象，而蚀刻产物又容易在后续的蚀刻过程中掉落，造成半成品产生缺陷而导致良率降低的缺点。要克服上述缺点，必须增加预防性保养(preventivemaintenance，PM)的频度，而致使蚀刻机台生产率下降，影响整体生产率甚大。

发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，减少铝及其合金在蚀刻后的蚀刻主产物氯化铝及其它副产物沉积在蚀刻腔体内部的量，以降低蚀刻腔体预防性保养的频度，进而提高生产率。
为达成上述目的，本发明提出一种于薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，适用在一透明基板上，包括下列步骤在该透明基板上沉积一金属层，并蚀刻该金属层以限定一栅极，限定该栅极包括在蚀刻剂中加入氯化硼(BCl3)。
另外，本发明也适用在一透明基板上，包括下列步骤在该透明基板上形成一栅极；在该栅极上依序沉积一绝缘层、一第一半导体层、一第二半导体层和一铝合金层，并限定该铝合金层、该第二半导体层和该第一半导体层以形成一岛状结构，其中该铝合金层形成一源极和一漏极，该源极与漏极间隔一沟道，并使该沟道中的第一半导体层暴露出来，限定该铝合金层包括在蚀刻剂中加入氯化硼(BCl3)；在该透明基板上全面形成一透明导电层，并限定该透明导电层的图案。


图1A至1E是表示薄膜晶体管液晶显示器制作过程的剖面图。
图2A是表示在蚀刻过程中未加入氯化硼气体的蚀刻腔体的照片。
图2B是表示在蚀刻过程中有加入氯化硼气体的蚀刻腔体的照片。
符号说明透明基板～21；栅极～22；栅极绝缘层～23；绝缘层～24；第一半导体层～25；第二半导体层～26；信号线～27；沟道～28；
信号线区～34；象素区～36；源极～31；漏极～32；保护层～34；接触窗～30。
具体实施例方式
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更清楚，下面特举较佳实施例，并结合附图式进行详细说明。
参考图1A至1E，图1A至1E是表示薄膜晶体管液晶显示器制作过程的剖面图。首先，如图1A所示，将一金属层，如钼/铝-钕合金，沉积于一透明基板21上，再利用第一道显微制造过程将该金属层限定形成一栅极(gateelectrode)22，蚀刻栅极包括在蚀刻剂中加入氯化硼(BCl3)，得到以下反应机制，其中氯化硼分解蚀刻制造过程所产生的沉积物。在蚀刻剂中所加入氯化硼的含量为20至50总流量百分率。接着，再在栅极22表面上形成一栅极绝缘层23。
然后，如图1B所示，依序于透明基板21上沉积一绝缘层24、一第一半导体层25，如非晶硅(amorphous silicon，以下简称a-Si)层和一第二半导体层26，如掺杂硅层(n+-doped amorphous silicon)。之后，限定绝缘层24、第一半导体层25和第二半导体层26形成如图所示的岛状结构。
接着，如图1C所示，于透明基板21上沉积一铝合金层，例如是纯铝金属、铝-铌合金、铝-钕合金、铝-钛合金或铝-硅-铜合金。之后，利用一道显微蚀刻制造过程，将金属层限定形成一信号线27和一源极/汲极金属层，其中，源极/汲极金属层包括源极31与漏极32间隔一沟道28，并使沟道28中的第一半导体层25暴露出来。蚀刻铝合金层包括在蚀刻剂中加入氯化硼(BCl3)，得到以下反应机制，其中氯化硼分解蚀刻制造过程所产生的沉积物。在蚀刻剂中所加入氯化硼的含量为20至50总流量百分率。
然后，如图1D所示，于透明基板21上沉积一保护层34，将整个TFT元件完全包覆盖住，但露出接触窗30，以保护元件免受外界的侵蚀干扰。保持层34例如是氮化硅层。
最后，在透明基板21上沉积一铟锡氧化物(indium tin oxide，以下简称ITO)层，并进行显微蚀刻制造过程，将ITO层限定成一信号线区36和一画素(pixel)区38，如图1E所示。
经由两次分析未在蚀刻剂中加入氯化硼时，附着于蚀刻腔体内部的沉积物成份，发现其富含铝和氧，其结果如后，第一次分析碳为34.8原子百分率、氧为28.3原子百分率、氟为4.1原子百分率、铝为8.3原子百分率、硅为0原子百分率、氯为19.8原子百分率、钡为0原子百分率、铌为4.7原子百分率。第二次分析碳为33.1原子百分率、氧为32原子百分率、氟为9.9原子百分率、铝为6.5原子百分率、硅为4.3原子百分率、氯为9.5原子百分率、钡为0.4原子百分率、铌为4.4原子百分率。
在蚀刻过程中在蚀刻剂中加入氯化硼气体时，使氧化铝与氯化硼气体反应而将大量沉积物分解且去除，见以下说明。图2A是表示在蚀刻过程中未加入氯化硼气体的蚀刻腔体的照片，图2B是表示在蚀刻过程中有加入氯化硼气体的蚀刻腔体的照片。比较在蚀刻过程中有否加入氯化硼气体，对于蚀刻腔体污染的情况，由照片中可以看出有加入氯化硼气体的蚀刻腔体，其沉积物大为减少。再借助测量蚀刻腔体沉积物的厚度得到未加入氯化硼气体时的沉积物的厚度为2733埃；有加入氯化硼气体时的沉积物的厚度为1655埃。
因此，在铝及其合金蚀刻过程中加入氯化硼气体，因氯化硼能去除沉积物表面和其中含量高的氧化铝，产生以下反应，，如此使得蚀刻腔体内的沉积物大量减少，进而增加产品优良率并减少蚀刻腔体保养次数。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而较佳实施例并非用以限定本发明，任何本技术领域的普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可作更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求书的范围所界定的为准。
权利要求
1.一种在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，适用在一透明基板上形成一薄膜晶体管，包括下列步骤在该透明基板上沉积一铝合金层，并蚀刻该铝合金层以限定一栅极，限定该栅极包括在蚀刻剂中加入氯化硼(BCl3)。
2.如权利要求1所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于蚀刻该铝合金层包括以下反应机制。
3.如权利要求1所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于该铝合金层是为纯铝金属、铝-铌合金、钼/铝-钕合金、铝-钛合金或铝-硅-铜合金。
4.如权利要求1所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于包括限定该铝合金层以形成一信号线，其中，限定该铝合金层包括在蚀刻剂中加入氯化硼(BCl3)。
5.如权利要求1所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于该氯化硼分解该蚀刻制造过程所产生的沉积物。
6.如权利要求1所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于在蚀刻剂中所加入氯化硼的含量为20至50总流量百分率。
7.一种在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，适用在一透明基板上形成一薄膜晶体管，包括下列步骤在该透明基板上形成该薄膜晶体管的一栅极；和在该透明基板上沉积和限定一铝合金层以形成该薄膜晶体管的一源极和一漏极，其中，限定该铝合金层包括在蚀刻剂中加入氯化硼(BCl3)。
8.如权利要求7所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于蚀刻该铝合金层包括以下反应机制。
9.如权利要求7所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于该铝合金层为纯铝金属、铝-铌合金、钼/铝-钕合金、铝-钛合金或铝-硅-铜合金。
10.如权利要求7所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于还包括限定该铝合金层以形成一信号线，其中，限定该铝合金层包括在蚀刻剂中加入氯化硼(BCl3)。
11.如权利要求7所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于该氯化硼分解该蚀刻制造过程所产生的沉积物。
12.如权利要求7所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于在蚀刻剂中所加入氯化硼的含量为20至50总流量百分率。
13.一种在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，适用在一透明基板上，包括下列步骤在该透明基板上形成一栅极；和在该栅极上依序沉积一绝缘层、一第一半导体层、一第二半导体层和一铝合金层，并限定该铝合金层、该第二半导体层和该第一半导体层以形成一源极和一漏极，该源极与漏极间隔一沟道，并使该沟道中的第一半导体层暴露出来，其中，限定该铝合金层包括在蚀刻剂中加入氯化硼(BCl3)。
14.如权利要求13所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于蚀刻该铝合金层包括以下反应机制。
15.如权利要求13所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于该铝合金层为纯铝金属、铝-铌合金、钼/铝-钕合金、铝-钛合金或铝-硅-铜合金。
16.如权利要求13所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于还包括限定该铝合金层以形成一信号线，其中，限定该铝合金层包括在蚀刻剂中加入氯化硼(BCl3)。
17.如权利要求13所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于该氯化硼分解该蚀刻制造过程所产生的沉积物。
18.如权利要求13所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于在蚀刻剂中所加入氯化硼的含量为20至50总流量百分率。
19.一种在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，适用在一透明基板上形成一薄膜晶体管，包括下列步骤在该透明基板上沉积一铝合金层；和多次限定该铝合金层以形成该薄膜晶体管的一源极和一漏极，其特征在于该各次限定该铝合金层包括在蚀刻剂中加入氯化硼(BCl3)。
20.如权利要求19所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其中，蚀刻该铝合金层包括以下反应机制。
21.如权利要求19所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于该铝合金层是为纯铝金属、铝-铌合金、钼/铝-钕合金、铝-钛合金或铝-硅-铜合金。
22.如权利要求19所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于还包括限定该铝合金层以形成一信号线，其中，限定该铝合金层包括在蚀刻剂中加入氯化硼(BCl3)。
23.如权利要求19所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于该氯化硼分解该蚀刻制造过程所产生的沉积物。
24.如权利要求19所述的在薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，其特征在于在蚀刻剂中所加入氯化硼的含量为20至50总流量百分率。
全文摘要
本发明提出一种于薄膜晶体管液晶显示器制造过程中的蚀刻方法，适用在一透明基板上形成一薄膜晶体管，首先在该透明基板上形成该薄膜晶体管的一栅极。之后，在该透明基板上沉积和限定一铝合金层以形成该薄膜晶体管的一源极和一漏极，其中，限定该铝合金层包括在蚀刻剂中加入氯化硼(BCl
文档编号G03F7/36GK1466017SQ0214128
公开日2004年1月7日 申请日期2002年7月5日 优先权日2002年7月5日
发明者李孝忠, 侯建州 申请人:友达光电股份有限公司