专利名称：用相同技术制造薄膜晶体管和液晶显示器件的方法
用相同技术制造薄膜晶体管和液晶显示器件的方法
背景技术：
本公开涉及薄膜晶体管，尤其是，包括纳米材料的薄膜晶体管的制造方法 和用相同技术制造液晶显示器件的方法。
最近，利用纳米材料如纳米导线、碳纳米管和纳米电缆的研究正在积极发 展中。因此，半导体层可由纳米材料形成。
纳米材料本身由一种晶体形成，其电子迁移率与金属氧化物半导体场效应
晶体管(MOSFET)几乎相同。
在用纳米材料制造薄膜晶体管的情况下，薄膜晶体管的尺寸能够最小化， 因此，能够满足高度集成和小型化的发展趋势。
然而，到目前为止由于缺乏排列纳米材料的技术，在制造纳米薄膜晶体管 时受到限制。
因此，需要相当长的制造时间来排列纳米材料。
因此，迫切需要能够很容易排列纳米材料的技术。
尤其是，纳米导线需要带有方向性的排列以提高电子迁移率，然而，在现 在的技术水平下很难形成带有方向性的纳米导线。
发明内容
因此，本发明关注尽量避免由于相关技术的限制和缺陷导致的一或多个问 题的液晶显示器件。
实施例通过容易的排列纳米材料提供一种能够降低制造时间的薄膜晶体 管制造方法，和使用相同技术制造液晶显示器件的方法。
实施例通过有方向性的排列纳米导线同样提供能够提高电子迁移率的薄 膜晶体管制造方法。
本发明的附加优势、目的和特性部分将在下面的描述中列举，还有部分在 本领域的技术人员细读下面描述后或从本发明的实践中能明显的看出来。通过 说明和权利要求以及附图所指出的结构可以了解和获得本发明的目的和其他优势。
在一个实施例中，制造薄膜晶体管的方法包括在含有栅极的基板上形成 栅绝缘层；在栅绝缘层上形成光刻胶图案；在含有光刻胶图案的基板上形成带 有第一极性电荷的自组装单层(SAM);剥离光刻胶图案；在含有SAM层的 基板上滴注纳米材料以在SAM层上形成纳米导线，该纳米材料带有第二极性电荷和纳米导线；在与形成纳米导线的区域邻近的栅绝缘层上形成源极和漏 极；将一个预定电压应用到源极和漏极，根据源极和漏极之间电场的方向在一个方向排列纳米导线。
在另一个实施例中，制造薄膜晶体管的方法包括在包含栅极的基板上形 成栅绝缘层；在栅绝缘层上形成带有第一极性电荷的SAM层；在掩模上投射 深紫外线将SAM层留在形成半导体层的区域；在带有SAM层的基板上滴纳 米材料在SAM层上形成纳米导线，该纳米材料有第二极性电荷和纳米导线； 在与形成纳米导线的区域邻近的栅绝缘层上形成源极和漏极；将一个已知电压 应用到源极和漏极，根据源极和漏极间电场的方向在一个方向排列纳米导线。
在进一步的实施例中，制造液晶显示器件的方法包括在基板上形成栅极和栅线；在包括栅极的基板上形成栅绝缘层；在栅绝缘层上面形成半导体层的 区域形成纳米导线；在与形成半导体层的区域邻近的栅绝缘层上形成源极和漏 极；将已知电压施加到源极和漏极，根据源极和漏极间的电场方向在一个方向 排列纳米导线；在包含源极和漏极的基板上沉积钝化层，并在暴露漏极的地方 形成接触孔；在包含接触孔的钝化层上形成像素电极。
可以理解对于本发明，前面的全面描述和下面的详细描述都是示意性和说 明性的，意在根据权利要求对本发明提供更进一步的说明。
进一步说明本发明并组成本申请一部分的附图示出了本发明的实施例，连同描述一起解释本发明的原理。
图1A到图IH是依据第一实施例的薄膜晶体管的制造工艺图。
图2A到图2E是依据第二实施例的含有薄膜晶体管的液晶显示器件的制造工艺图。
图3A到3H是依据第三实施例的薄膜晶体管的制造工艺图。
具体实施例方式
附图中所示的实施例详细的说明了本公开。
图1A到图1H是依据第一实施例薄膜晶体管的制造工艺图。
如图1A所示，第一金属层沉积在基板l上，然后构图形成栅极3。
然后，在包括栅极3的基板1上沉积绝缘材料以形成栅绝缘层5。
如图1B所示，在栅绝缘层5上沉积光刻胶材料，并暴露以去除与形成薄
膜晶体管的区域相对应的光刻胶材料。从而形成光刻胶图案7。
如图1C所示，带有第一极性电荷和-NH2基的自组装单层(SAM)通过
气体反应在带有光刻胶图案7的基板1上形成SAM层9。第一极性的电荷可
以是正电荷。因此，SAM层有正电荷，因此能吸引带有负电荷的材料并维持
被吸引材料的位置。
如图1D所示，剥离光刻胶图案7，只留下SAM层在形成薄膜晶体管的区域。
如图1E所示，通过一个例如滴管的滴液器，包含纳米导线的带有第二极 性的纳米材料IO滴入基板1上的形成薄膜晶体管的区域。带有纳米导线的纳 米材料10可能有负第二极性。
如图1F所示，纳米材料10带有负电荷，因此被带有正电荷的SAM层9 吸弓l，这样在SAM层9上形成纳米导线。SAM层9上的纳米导线11由SAM 层9维持在形成薄膜晶体管的区域。
由于纳米导线11没有方向性，SAM层9上的纳米导线呈随机方向分布。 可能存在一个随机方向分布的纳米导线11彼此不接触的区域。当这样的纳米 导线11用作半导体层时，由于纳米导线11互相不接触的区域，电荷将不迁移， 这样薄膜晶体管将不运作。另外，由于纳米导线11以随机方向分布，电荷迁 移率降低。
为解决上述限制，本实施例通过电场有方向的排列纳米导线11，下面进 行详细描述。
如图1G所示，在与形成纳米导线11的区域邻近的栅绝缘层5上沉积第 二金属层，然后构图形成源极13a和漏极13b。
第一和第二金属层可以包括Cu、 Al、 AlNd、 Mo、 Cr、 Ti、 Ta和MoW中
的至少一种。
如图1H所示，已知电压施加到源极13a和漏极13b上，以在源极13a和 漏极13b之间形成电场E。根据源极13a和漏极13b之间产生的电场E的方向 排列纳米导线11的长轴。源极13a和漏极13b之间的纳米导线11以同样的方 向排列。因此，纳米导线ll排列在一个方向以获得方向性。
所以电荷能够轻易的通过纳米导线，这样电荷迁移率大大提高。
另外，由于纳米导线11以相同的方向排列，纳米导线11互相接触允许电 荷迁移，这样薄膜晶体管正常运作，器件特性能够得到提高。
由带有方向性的纳米导线11形成半导体层。
源极13a和漏极13b用作提供用于产生电场E的电压的电源，并在薄膜晶 体管中用作信号电源。
换句话说，由于不去除用来产生电场E的源极13a和漏极13b并维持其原 样，它们可以成为薄膜晶体管的一部分。因此，当半导体层由于给栅极3提供 门信号而变得导电时，施加给源极13a的预定信号通过半导体层并应用到漏极 13b。
如果需要，在去除源极13a和漏极13b后，源极13a和漏极13b能够作为 薄膜晶体管的一部分再次形成。
图2A到图2E是依据第二实施例的带有薄膜晶体管的液晶显示器件制造 工艺图。
图2A到图2E的薄膜晶体管可以用图1A到图1H中相同的方法制造。 如图2A所示，在基板21上沉积第一金属层，然后构图形成栅极23和栅 线。第一金属层可以包括Cu、 Al、 AlNd、 Mo、 Cr、 Ti、 Ta和MoW中的至少一种。
在包括栅极23的基板21上形成栅绝缘层25，其含有无机材料，例如SiNx 禾口 SiOx。
如图2B所示，用纳米导线29形成半导体层。
更具体的，先在栅绝缘层25上沉积光刻胶材料，然后暴露，以露出与半 导体层对应的栅绝缘层25，这样光刻胶图案(图中未示出)就形成了。
通过汽相反应在包含光刻胶图案的基板21上形成SAM材料。该SAM材 料带有第一极性电荷(如负电荷)禾口-NH2基。
在剥离光刻胶图案后，通过滴入包含纳米导线29的纳米材料在与半导体
层对应的SAM层27上形成纳米导线29。该纳米材料具有与第一极性电荷相 反的第二极性电荷(例如，正电荷)。
如图2C所示，第二金属材料在与形成纳米导线29的区域邻近的栅绝缘 层25上沉积，然后构图形成源极31a和漏极31b和数据线。第二金属材料可 以包括Cu、 Al、 AlNd、 Mo、 Cr、 Ti、 Ta和MoW中的至少一种。
然后，预定电压施加到源极31a和漏极31b，以在源极31a和漏极31b之 间形成电场。从而根据电场方向在一方向上排列SAM层27上的纳米导线。 因此，由于纳米导线29有方向性，电荷迁移率能够大幅提高，而且由于没有 形成纳米导线29互相不接触的非接触区，电荷迁移能够顺利进行。因此能够 提高器件操作特性。
用通过电场排列的纳米导线29形成半导体层。
如图2D所示，在包括源极31a和漏极31b的基板21上形成钝化层，其
包括无机层，例如SiNx、 SiOx等，或有机层，例如BCB、丙烯酸酯等。 其次，蚀刻钝化层以暴露漏极31b，因此形成接触孔33。 如图2E所示，沉积透明传导层材料，例如铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧
化物(IZO)，然后构图在接触孔33上形成像素区和像素电极35。像素电极
35可以通过接触孔33连接到漏极31b。
通过上述工艺，能够制造带有薄膜晶体管的液晶显示器件，其包括由纳米
导线29形成的半导体层。
从而，液晶显示器件用电场在一个方向排列随机分布的纳米导线29。因
此，能够提高电荷迁移率和薄膜晶体管的工作速度。此外，薄膜晶体管在不断
开纳米导线29的情况下正常工作，这样可以提高薄膜晶体管的操作特性。 图3A到图3H是依据第三实施例的薄膜晶体管的制造工艺图。 第二实施例类似于第一实施例，因此，类似于第一实施例的工艺在第二实
施例的描述中只作简要的介绍。
如图3A所示，在基板l上沉积第一金属层，然后构图形成栅极3。 其次，在带有栅极3的基板1上沉积绝缘材料，以形成栅绝缘层5。 如图3B所示，含有第一极性电荷和-NH2基的SAM材料通过气体反应在
栅绝缘层5上形成SAM层51。第一极性电荷可以为正。
如图3C所示，在准备好掩模53后，往SAM层51上投射深紫外线(UV)。
如图3D所示，用掩模53封闭深紫外线的SAM层51不变，但深紫外线 通过掩模53投射的SAM层51用深紫外线来进行图片分解。因此，除了形成 半导体层的区域外，从所有其他区域去除SAM层51。
如图3E所示，包含纳米导线的带有第二极性的纳米材料10滴入到形成 薄膜晶体管的区域，带有纳米导线的纳米材料IO也将具有负第二极性。
如图3F所示，纳米材料10带负电荷，因此被带正电荷的SAM层51吸 引，这样在SAM层51上形成纳米导线11。SAM层51上的纳米导线11由SAM 层51维持在形成薄膜晶体管的区域。
SAM层51上的纳米导线11以随机方向排列。
如图3G所示，第二金属层在与纳米导线形成的区域邻近的栅绝缘层5上 沉积，然后构图形成源极13a和漏极13b。
如图3H所示，预定电压施加到源极13a和漏极13b，以在源极13a和漏 极13b之间形成电场E。根据源极13a和漏极13b之间产生的电场E的方向排 列纳米导线11的长轴，源极13a和漏极13b之间的纳米导线11以同样的方向 排列。因此，纳米导线ll排列在一个方向以获得方向性。
因此电荷可以容易的通过纳米导线11，这样电荷迁移率显著提高。
另外，由于纳米导线11以同样的方向排列，纳米导线11彼此接触允许电 荷迁移，这样薄膜晶体管可以正常工作，器件特性也得到提高。
半导体层由有方向性的纳米导线11形成。
源极13a和漏极13b用作提供用于产生电场E的电压的电源，并在薄膜晶 体管中用作信号电源。
也就是说，由于不去除用来产生电场E的源极13a和漏极13b并维持其原 样，它们可以成为薄膜晶体管的一部分。因此，当半导体层由于给栅极3提供 门信号而变得导电时，施加给源极13a的预定信号通过半导体层并应用到漏极 13b。
如果需要，在去除源极13a和漏极13b之后，源极13a和漏极13b能够作 为薄膜晶体管的一部分再次形成。
由上述制造工艺制造的薄膜晶体管可以很容易的应用到液晶显示器件。含 有薄膜晶体管的液晶显示器件提高了薄膜晶体管的灵活性和运行速度，这样高 速驱动就成为可能了。另外，液晶显示器件中的纳米导线11排列在一个方向， 这样可以避免薄膜晶体管发生故障。
综上所述，根据实施例，由于纳米导线通过电场排列在一个方向，能够提 高电荷迁移率，另外还可以大幅提高薄膜晶体管的运行速度。
此外，由于薄膜晶体管是用纳米导线制造的，薄膜晶体管的尺寸能够减小 到满足高度和小型化趋势。
根据实施例，由于薄膜晶体管的操作特性提高，产品可靠性也得到提高。
对于本领域的技术人员来说，各种本发明的各种修改和变型显而易见，从 而，本发明意欲包含在所附权利要求书及其等同物范围内的本发明的修改和变 形。
权利要求
1、一种制造薄膜晶体管的方法，所述方法包括在含有栅极的基板上形成栅绝缘层；在所述栅绝缘层上形成光刻胶图案；在含有所述光刻胶图案的基板上形成含有第一极性电荷的自组装单层；剥离所述光刻胶图案；在含有所述自组装单层的基板上滴入纳米材料，以在所述自组装单层上形成纳米导线，所述纳米材料含有第二极性电荷和所述纳米导线；在与形成纳米导线的区域邻近的栅绝缘层上形成源极和漏极；将预定电压应用到所述源极和漏极，根据所述源极和漏极之间的电场方向在一个方向排列纳米导线。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一极性电荷为正， 所述第二极性电荷为负。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自组装单层包括-NH2基。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自组装单层由汽相反 应形成。
5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过剥离光刻胶图案，在 与形成半导体的区域对应的栅绝缘层上形成所述自组装单层。
6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米导线由所述自组 装单层的所述第一极性电荷维持。
7、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其特征在于，所述纳米导 线形成所述半导体层。
8、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据电场方向排列所述纳 米导线的长轴。
9、 一种薄膜晶体管的制造方法，所述方法包括 在包含栅极的基板上形成栅绝缘层； 在所述栅绝缘层上形成带有第一极性电荷的自组装单层； 将深紫外线投射到掩模上，以将所述自组装单层留在形成半导体层的区域；将纳米材料滴注到含有所述自组装单层的基板上，以在自组装单层上形成纳米导线，所述纳米材料含有第二极性和所述纳米导线；在与纳米导线形成的区域邻近的栅绝缘层上形成源极和漏极； 应用预定电压到所述源极和漏极，以所述根据源极和漏极之间的电场方向在一个方向排列所述纳米导线。
10、 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一极性电荷为正， 所述第二极性电荷为负。
11、 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述自组装单层包括NH2基。
12、 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述自组装单层由汽相反 应形成。
13、 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，图像分解并去除被深紫外 线投射的所述自组装单层。
14、 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述纳米导线由所述自组 装单层的所述第一极性电荷维持。
15、 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述纳米导线形成所述半 导体层。
16、 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述电场方向排列所 述纳米导线的长轴。
17、 一种液晶显示器件的制造方法，所述方法包括在基板上形成栅极和栅线；在包含所述栅极的基板上形成栅绝缘层；在所述栅绝缘层上方的形成半导体层的区域形成纳米导线； 在与半导体层形成的区域邻近的栅绝缘层上形成源极和漏极；施加预定电压到所述源极和漏极，以根据所述源极和漏极间的电场方向在 一个方向上排列所述纳米导线；在包含所述源极和漏极的基板上沉积钝化层，并在暴露所述漏极的地方形 成接触孔；在包含所述接触孔的钝化层上形成像素电极。
18、 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述纳米导线的形成包括在所述栅绝缘层上形成光刻胶图案；在包含所述光刻胶图案的基板上形成带有第一极性电荷的自组装单层； 剥离所述光刻胶图案；在包含所述自组装单层的基板上滴注纳米材料，在自组装单层上形成纳米 导线，所述纳米材料带有第二极性电荷和纳米导线。
19、 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，纳米导线的形成包括 在栅绝缘层上形成带有第一极性电荷的自组装单层； 在掩模上投射深紫外线，将自组装单层留在形成半导体层的区域； 在包含自组装单层的基板上滴注纳米导线，以在所述自组装单层上形成纳米导线，所述纳米材料带有第二极性电荷和所述纳米导线。
20、 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，根据所述电场方向排列所述纳米导线的长轴。
21、 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述栅极、纳米导线、源极和漏极一起组成薄膜晶体管。
全文摘要
本发明提供薄膜晶体管的制造方法和用相同技术制造液晶显示器件的方法。根据薄膜晶体管的制造方法，栅绝缘层在含有栅极的基板上形成，光刻胶图案在栅绝缘层上形成。然后，在基板上形成带有第一极性电荷的SAM层，并剥离光刻胶图案。因此，将纳米材料滴入基板在SAM层上形成纳米导线，所述纳米材料带有第二极性电荷和纳米导线。然后，在与纳米导线形成的区域邻近的栅绝缘层上形成源极和漏极。施加预定电压到源极和漏极上，根据源极和漏极间电场的方向在一个方向上排列纳米导线。
文档编号H01L21/336GK101197293SQ200710199049
公开日2008年6月11日 申请日期2007年12月7日 优先权日2006年12月8日
发明者文泰亨, 李宝铉 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社