[发明专利]掩模数目减少的自对准金属氧化物TFT

说明书

技术领域

本发明大体上涉及金属氧化物TFT的自对准制造以在制造期间去除临界对准工具并且减少掩模数。

背景技术

作为用于大面积应用如有源矩阵有机发光二极管（AMOLED）的高性能TFT背板，金属氧化物薄膜晶体管（MOTFT）正逐渐获得人们的关注。MOTFT由于其在无定形状态下的高迁移率以及低的制造温度而得到普及。所述高迁移率使得需要高性能的应用如集成驱动器、驱动OLED显示器得以实现。参见例如2008年7月23日提交的名称为“Active Matrix Light Emitting Display（有源矩阵发光显示器）”、序列号为12/178,209的共同待审美国专利申请，所述申请以引用的方式并入本文中。无定形性质使得困扰多晶硅TFT的短距离均匀性得以实现。低的制造温度使得MOTFT对于大面积平板显示器（FPD）来说具有吸引力，因为它们可以在低成本衬底上得以制造并且甚至实现柔性FPD。

一些仍然存在的挑战在于降低寄生的栅极-源极电容和栅极-漏极电容。当一行中的像素数目以及信息量增加时，这些电容由于显示帧速而变得重要。栅极与源极/漏极区域之间的叠加（overlap）产生寄生的栅极-源极电容和栅极-漏极电容。为了确保沟道完全由栅极控制，叠加是必要的。但过度的叠加产生大的寄生电容。叠加程度由栅极层、沟道层以及源极/漏极金属层的图案化之间的对准能力决定。由于工具能力而将存在一定程度的未对准，其也可以通过本发明的方法来消除。另一个并且也是本文要解决的主要的未对准是由于衬底变形（即加工中衬底的变形，例如玻璃衬底中由于高温处理而引起的变形或塑料衬底中由于水分增加、化学和热处理而引起的变形）引起的。基本上，叠加被设计成使得在最坏的情况下仍将存在栅极与源极/漏极金属之间的叠加。对于低成本FPD来说，衬底的面积是大的并且曝光场的尺寸也是大的。在大的衬底和因此大的曝光场上，未对准将会相对较大。需要大的叠加设计来补偿所有潜在的未对准，从而产生大的寄生叠加电容。

典型地，由于变形引起的未对准随着曝光场的尺寸增大而增大。补偿变形的一种方式是通过在衬底上进行多次曝光、然后将多个图案拼接在一起来减小曝光场。然而，这种方法由于较低的生产量和高拼接成本而大幅度增加了制造成本。许多大面积应用使用玻璃或塑料衬底。为了以低成本在大面积上制造TFT，有利的是使用低成本光刻工具例如接近式/投影式对准器而不是更昂贵的步进工具。

大的寄生电容导致较慢的波形和更多的功率消耗。因此，重要的是降低寄生电容，同时保持栅极与源极/漏极之间的最小叠加以确保沟道完全由栅极控制。此外，无论衬底变形和工具对准能力如何，都必须在大的衬底面积上满足这些条件。

本文中要解决的另一个项目是TFT的制造成本。TFT的制造成本主要取决于制造过程期间使用的掩模数目。光刻占制造成本的很大一部分。因此，在仍然实现栅极与源极/漏极之间的自对准的同时减少掩模数目（例如从四个掩模减至三个掩模）可以导致总成本大幅降低。

具有不存在临界对准步骤或临界对准步骤较少的自对准工艺将是高度有利的。

因此，本发明的一个目的在于提供制造自对准金属氧化物TFT的改进的新方法。

本发明的另一个目的在于提供制造金属氧化物TFT的改进的新方法，所述方法不包括临界对准工具或步骤并使用最少的工艺步骤。

本发明的另一个目的在于提供制造自对准金属氧化物TFT的改进的新方法，所述方法使用数目减少的掩模。

本发明的另一个目的在于提供制造具有降低的极间电容的自对准金属氧化物TFT的改进的新方法。

本发明的另一个目的在于提供改进的新的无定形金属氧化物TFT，其具有降低的极间电容。

发明内容

简言之，为了根据本发明的优选实施方式实现本发明的期望的目的，提供了在透明衬底上制造金属氧化物TFT的方法，其包括以下步骤：提供具有正面和背面的透明衬底，在所述衬底的正面上布置限定TFT的栅极区域的不透明栅极金属，在所述衬底的正面上沉积覆盖所述栅极金属和周围区域的透明栅极电介质材料层以及在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。

所述方法还包括在所述金属氧化物半导体材料层上沉积蚀刻终止材料层并且在所述蚀刻终止材料层上布置光致抗蚀剂材料。所述蚀刻终止材料和所述光致抗蚀剂材料可被选择性去除，并且所述光致抗蚀剂材料被图案化或被选择性去除以限定所述透明金属氧化物半导体材料层中的隔离区域。