本發(fā)明涉及光掩膜制造工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬絕緣層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法。

背景技術(shù)：

隨著薄膜晶體管液晶顯示屏的清晰度的提高，薄膜晶體管光掩膜的布線電路(TFT Mask Layout)越來(lái)越密集。密集設(shè)置的金屬線因互相重疊而形成大量的寄生電容。寄生電容的存在使得薄膜晶體管液晶顯示屏的驅(qū)動(dòng)電路的RC延時(shí)增大，耗能增加，甚至導(dǎo)致薄膜晶體管液晶顯示屏出現(xiàn)殘像、串?dāng)_和畫面顯示不良等問(wèn)題。

圖1為薄膜晶體管液晶顯示屏的驅(qū)動(dòng)原理圖。如圖1所示，DL為數(shù)據(jù)線，GL為柵極線，CL為電源線，G為薄膜晶體管的柵極，D為薄膜晶體管的漏極，S為薄膜晶體管的源極，H為存儲(chǔ)電容，I為液晶電容。所述寄生電容包括數(shù)據(jù)線與柵極線重疊形成的電容A、柵極線與源極線重疊形成的電容B、電源線與源極線重疊形成的電容C、柵極線與漏極線重疊形成的電容E和柵極線與電源線重疊形成的電容F。

圖2A是金屬絕緣層半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，金屬絕緣層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括在基板5上從內(nèi)至外依次堆疊的氫化非晶硅薄膜4、高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜3、金屬層2和光刻膠層1。

現(xiàn)有金屬絕緣層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法包括以下步驟：

步驟一，對(duì)金屬層進(jìn)行濕法蝕刻，蝕刻后的金屬層的截面長(zhǎng)度小于光刻膠層的截面長(zhǎng)度，如圖2B所示；

步驟二，對(duì)高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜和氫化非晶硅薄膜進(jìn)行干法蝕刻，由于光刻膠層的保護(hù)作用，蝕刻后的高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜和氫化非晶硅薄膜的截面長(zhǎng)度均等于光刻膠層的截面長(zhǎng)度，如圖2C所示；

步驟三，對(duì)光刻膠層進(jìn)行灰化處理，灰化后的光刻膠層的截面長(zhǎng)度等于金屬層的截面長(zhǎng)度，該步驟中的灰化處理不會(huì)對(duì)金屬層、高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜和氫化非晶硅薄膜造成影響，如圖2D所示；

步驟四，再次對(duì)金屬層進(jìn)行濕法蝕刻，如圖2E所示；

步驟五，再次對(duì)光刻膠層進(jìn)行灰化處理，灰化后的光刻膠層的長(zhǎng)度稍大于金屬層的截面長(zhǎng)度，然后對(duì)高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜進(jìn)行干法蝕刻，在光刻膠層的保護(hù)下，蝕刻后的高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜的截面長(zhǎng)度的等于光刻膠層的截面長(zhǎng)度，如圖2F所示。

在薄膜晶體管微電驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中，高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜和氫化非晶硅薄膜相對(duì)為導(dǎo)電層。通過(guò)上述方法得到的導(dǎo)電層的截面長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于金屬層的截面長(zhǎng)度，從而使得導(dǎo)電層與金屬層之間易產(chǎn)生額外的寄生電容。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種金屬絕緣層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法。

本發(fā)明所述的一種金屬絕緣層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法，所述金屬絕緣層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括在基板上從內(nèi)至外依次堆疊的氫化非晶硅薄膜、高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜、金屬層和光刻膠層，所述制造方法包括以下步驟：

第一次濕法蝕刻金屬層，使其截面長(zhǎng)度等于D₁；

第一次灰化光刻膠層、氫化非晶硅薄膜和高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜，使光刻膠層的截面長(zhǎng)度等于D₂，氫化非晶硅薄膜和高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜的截面長(zhǎng)度均等于D₃；

第一次干法蝕刻氫化非晶硅薄膜和高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜，使氫化非晶硅薄膜和高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜的截面長(zhǎng)度均等于D₄；

第二次濕法蝕刻金屬層，使其截面長(zhǎng)度等于D₅；

第二次灰化光刻膠層，使其截面長(zhǎng)度等于D₆，第二次干法蝕刻氫化非晶硅薄膜和高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜，使高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜的截面長(zhǎng)度等于D₇，氫化非晶硅薄膜的截面長(zhǎng)度等于D₈。

在一個(gè)實(shí)施方式中，D₂≥D₁。

在一個(gè)實(shí)施方式中，D₃＞D₂。

在一個(gè)實(shí)施方式中，D₄＝D₂。實(shí)施方式中，D₆≥D₅。

實(shí)施方式中，D₇＞D₆。

實(shí)施方式中，D₈＞D₇。

優(yōu)選的是，D₃＞D₁＝D₂＝D₄＞D₈＞D₇＞D₆＝D₅。

使用本發(fā)明所述的一種金屬絕緣層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法，能夠降低導(dǎo)電層與金屬層的相對(duì)橫截面的殘余量，減少導(dǎo)電層與源極線和電源線的相對(duì)截面面積，增大導(dǎo)電層與金屬層間距，減少導(dǎo)電層與金屬層之間形成的寄生電容。

上述技術(shù)特征可以各種適合的方式組合或由等效的技術(shù)特征來(lái)替代，只要能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。

附圖說(shuō)明

在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中：

圖1是背景技術(shù)中提到的薄膜晶體管液晶顯示屏的驅(qū)動(dòng)原理圖；

圖2A是背景技術(shù)中提到的金屬絕緣層半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2B是背景技術(shù)中實(shí)施步驟一所得到的金屬絕緣層半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2C是背景技術(shù)中實(shí)施步驟二所得到的金屬絕緣層半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2D是背景技術(shù)中實(shí)施步驟三所得到的金屬絕緣層半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2E是背景技術(shù)中實(shí)施步驟四所得到的金屬絕緣層半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2F是背景技術(shù)中實(shí)施步驟五所得到的金屬絕緣層半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3A是實(shí)施例中實(shí)施步驟一所得到的金屬絕緣層半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3B是實(shí)施例中實(shí)施步驟二所得到的金屬絕緣層半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3C是實(shí)施例中實(shí)施步驟三所得到的金屬絕緣層半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3D是實(shí)施例中實(shí)施步驟四所得到的金屬絕緣層半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3E是實(shí)施例中實(shí)施步驟五所得到的金屬絕緣層半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是采用現(xiàn)有制造方法加工的金屬絕緣層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中導(dǎo)電層與金屬層的相對(duì)橫截面積對(duì)比圖，7為導(dǎo)電層；

圖5是采用實(shí)施例所述的一種金屬絕緣層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法加工的金屬絕緣層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中導(dǎo)電層與金屬層的相對(duì)橫截面積對(duì)比圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述的一種金屬絕緣層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法作進(jìn)一步說(shuō)明。

本實(shí)施例所述的一種金屬絕緣層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法，如圖2A所示，金屬絕緣層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括在基板5上從內(nèi)至外依次堆疊的氫化非晶硅薄膜4、高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜3、金屬層2和光刻膠層1，所述制造方法包括以下步驟：

步驟一，第一次濕法蝕刻金屬層2，使其截面長(zhǎng)度等于D₁，如圖3A所示；

步驟二，第一次灰化光刻膠層1、氫化非晶硅薄膜4和高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜3，使光刻膠層1的截面長(zhǎng)度等于D₂，氫化非晶硅薄膜4和高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜3的截面長(zhǎng)度均等于D₃，如圖3B所示；

步驟三，第一次干法蝕刻氫化非晶硅薄膜4和高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜3，使氫化非晶硅薄膜4和高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜3的截面長(zhǎng)度均等于D₄，如圖3C所示；

步驟四，第二次濕法蝕刻金屬層2，使其截面長(zhǎng)度等于D₅，如圖3D所示；

步驟五，第二次灰化光刻膠層1，使其截面長(zhǎng)度等于D₆，第二次干法蝕刻氫化非晶硅薄膜4和高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜3，使高濃度摻雜的N型氫化非晶硅薄膜3的截面長(zhǎng)度等于D₇，氫化非晶硅薄膜4的截面長(zhǎng)度等于D₈，如圖3E所示；

D₃＞D₁＝D₂＝D₄＞D₈＞D₇＞D₆＝D₅。

如圖4和圖5所示，改善前的導(dǎo)電層7截面超出金屬層2截面的輪廓較明顯，改善后的導(dǎo)電層7截面突出的輪廓較不明顯，溝道內(nèi)的導(dǎo)電層7與金屬層2截面基本持平。

最早的蝕刻技術(shù)是利用特定的溶液與薄膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)去除薄膜未被光阻覆蓋的部分，這種蝕刻方式也就是所謂的濕法蝕刻。因?yàn)闈穹ㄎg刻是利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)進(jìn)行薄膜的去除，而化學(xué)反應(yīng)本身不具有方向性，因此濕法蝕刻的過(guò)程為等向性，一般而言，濕法蝕刻適用于定義3微米以上的線寬。

濕法蝕刻的過(guò)程可分為三個(gè)步驟：

1)化學(xué)蝕刻液擴(kuò)散至待蝕刻材料的表面；

2)化學(xué)蝕刻液與待蝕刻材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；

3)反應(yīng)后的產(chǎn)物從蝕刻材料的表面擴(kuò)散至溶液中，并隨溶液排出。

大部分的濕法蝕刻過(guò)程包含多個(gè)化學(xué)反應(yīng)步驟，但最常發(fā)生的反應(yīng)是將待蝕刻層表面先予以氧化，再將此氧化層溶解，并隨溶液排出，如此反復(fù)進(jìn)行以達(dá)到蝕刻的效果。

濕法蝕刻的速率可通過(guò)改變?nèi)芤簼舛燃皽囟鹊姆绞接枰钥刂?。溶液濃度可改變反?yīng)物質(zhì)到達(dá)及離開待蝕刻物表面的速率，一般而言，當(dāng)溶液濃度增加時(shí)，蝕刻速率將會(huì)提高。而提高溶液溫度可加速化學(xué)反應(yīng)速率，進(jìn)而加速蝕刻速率。

干法蝕刻是用等離子體進(jìn)行薄膜蝕刻的技術(shù)。當(dāng)氣體以等離子體形式存在時(shí)，它具備兩個(gè)特點(diǎn)：一方面等離子體中的這些氣體化學(xué)活性比常態(tài)下時(shí)要強(qiáng)很多，根據(jù)被蝕刻材料的不同，選擇合適的氣體，就可以更快地與材料進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)蝕刻去除的目的；另一方面，還可以利用電場(chǎng)對(duì)等離子體進(jìn)行引導(dǎo)和加速，使其具備一定能量，當(dāng)其轟擊被蝕刻物的表面時(shí)，會(huì)將被蝕刻物材料的原子擊出，從而達(dá)到利用物理上的能量轉(zhuǎn)移來(lái)實(shí)現(xiàn)蝕刻的目的。因此，干法蝕刻是晶圓片表面物理和化學(xué)兩種過(guò)程平衡的結(jié)果。

干法蝕刻工藝可分為物理性蝕刻與化學(xué)性蝕刻兩種方式。物理性蝕刻是利用輝光放電將氣體電離成帶正電的離子，再利用偏壓將離子加速，濺擊在被蝕刻物的表面而將被蝕刻物的原子擊出，該過(guò)程完全是物理上的能量轉(zhuǎn)移，故稱為物理性蝕刻。其特色在于，具有非常好的方向性，可獲得接近垂直的蝕刻輪廓。但是由于離子是全面均勻地濺射在被蝕刻物上，所以光刻膠和被蝕刻材料同時(shí)被蝕刻，造成蝕刻選擇性偏低。同時(shí)，被擊出的物質(zhì)并非揮發(fā)性物質(zhì)，這些物質(zhì)容易二次沉積在被蝕刻薄膜的表面及其側(cè)壁上。因此，在超大規(guī)模集成化制作工藝中，很少使用完全物理方式的干法蝕刻方法。

化學(xué)性蝕刻又稱為等離子體蝕刻(PLASMA Etching，PE)，是利用等離子體將蝕刻氣體電離并形成帶電離子、分子及反應(yīng)性很強(qiáng)的原子團(tuán)，它們擴(kuò)散到被蝕刻薄膜表面后與被蝕刻薄膜的表面原子反應(yīng)生成具有揮發(fā)性的反應(yīng)產(chǎn)物，并被真空設(shè)備抽離反應(yīng)腔。因這種反應(yīng)完全利用化學(xué)反應(yīng)，故稱為化學(xué)性蝕刻。這種蝕刻方式與前面所講的濕法蝕刻類似，只是反應(yīng)物與產(chǎn)物的狀態(tài)從液態(tài)改為氣態(tài)，并以等離子體來(lái)加快反應(yīng)速率。因此，化學(xué)性干法蝕刻具有與濕法蝕刻類似的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，即具有較高的掩膜/底層的選擇比及等向性。鑒于化學(xué)性蝕刻等向性的缺點(diǎn)，在半導(dǎo)體工藝中，只在蝕刻不需要圖形轉(zhuǎn)移的步驟中應(yīng)用純化學(xué)蝕刻方法。

使用最為廣泛的干法蝕刻是結(jié)合物理性的離子轟擊與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)離子蝕刻(RIE)。這種方式兼具非等向性與高蝕刻選擇比的雙重優(yōu)點(diǎn)。蝕刻的進(jìn)行主要靠化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，加入離子轟擊的作用有兩方面：

1)破壞被蝕刻材質(zhì)表面的化學(xué)鍵以提高反應(yīng)速率。

2)將二次沉積在被蝕刻薄膜表面的產(chǎn)物或聚合物打掉，以使被蝕刻表面能充分與蝕刻氣體接觸。由于在表面的二次沉積物可被離子打掉，而在側(cè)壁上的二次沉積物未受到離子的轟擊，可以保留下來(lái)阻隔蝕刻表面與反應(yīng)氣體的接觸、使得側(cè)壁不受蝕刻，所以采用這種方式可以獲得非等向性的蝕刻效果。

光刻膠(Photo Resist，PR)是一種經(jīng)紫外曝光后能改變?cè)陲@影液中可溶性的有機(jī)混合物，典型的光刻膠具有三種基本成分，這三種基本成分分別是樹脂(聚合物材料)、感光劑和有機(jī)溶劑。光刻膠的物理性質(zhì)為液體，干燥后能形成一層光刻膠膜。在晶圓的生產(chǎn)過(guò)程中，光刻膠的主要作用是保護(hù)其下的材料在離子注入或蝕刻中維持原有的狀態(tài)；

半導(dǎo)體光刻膠去除工藝(PR Strip)，一般意義上說(shuō)分成兩種：傳統(tǒng)的濕法去光刻膠和先進(jìn)的干法去光刻膠，兩者都是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)去除光刻膠，進(jìn)行的反應(yīng)也都是各向同性；

半導(dǎo)體去光刻膠工藝的早期是將整盒晶圓一起浸入酸槽，由酸液將光刻膠去除。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以將光刻膠去除的很干凈，但是缺點(diǎn)也同樣明顯，速度太慢，生產(chǎn)效率低，并且由于酸液的各向同性腐蝕，對(duì)多晶硅和金屬蝕刻后去光刻膠的特征尺寸控制極為不利。所以，目前已經(jīng)很少使用了，更多的是作為干法去光刻膠的一種補(bǔ)充，作為干法去光刻膠后的清洗存在于業(yè)界；

與傳統(tǒng)的濕法去光刻膠相比，干法去光刻膠具有去膠灰化率高，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。其工藝特點(diǎn)在于要經(jīng)由等離子和氣體擴(kuò)散氣進(jìn)行真空腔體反應(yīng)。由于光刻膠的主要成分是樹脂、感光材料和有機(jī)溶劑，它們的分子結(jié)構(gòu)都是長(zhǎng)鏈型的碳、氫、氧組成，因此采用氧等離子體去膠工藝，即利用氧等離子體中的高反應(yīng)活性的單原子氧與光刻膠中的碳?xì)溲醺叻肿踊衔锇l(fā)生聚合反應(yīng)，從而生成易揮發(fā)的反應(yīng)物，最終達(dá)到去除光刻膠層的目的。這個(gè)工藝，通常又被稱為灰化工藝(PR Ashing)，灰化率(Ashing Rate，AR)即為衡量工藝的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即指單位時(shí)間內(nèi)去除光刻膠的厚度。

雖然在本文中參照了特定的實(shí)施方式來(lái)描述本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的原理和應(yīng)用的示例。因此應(yīng)該理解的是，可以對(duì)示例性的實(shí)施例進(jìn)行許多修改，并且可以設(shè)計(jì)出其他的布置，只要不偏離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。應(yīng)該理解的是，可以通過(guò)不同于原始權(quán)利要求所描述的方式來(lái)結(jié)合不同的從屬權(quán)利要求和本文中所述的特征。還可以理解的是，結(jié)合單獨(dú)實(shí)施例所描述的特征可以使用在其他所述實(shí)施。