可降低玻璃下垂量的玻璃製造方法及薄膜電晶體液晶顯示器的製造方法

2023-08-04 03:59:26

專利名稱：可降低玻璃下垂量的玻璃製造方法及薄膜電晶體液晶顯示器的製造方法
技術領域：
本發明為一種玻璃基板製造方法及薄膜電晶體液晶顯示器的製造方法，尤指一種可降低玻璃下垂量的玻璃基板製造方法及薄膜電晶體液晶顯示器的製造方法。
背景技術：
在半導體製造中，玻璃基板11(Bare Glass)是置於機械手臂12上，如圖1所示。此種置放玻璃基板11的方式會導致玻璃基板11產生一玻璃下垂量(Sag)，若導入的玻璃基板11的厚度愈薄，例如從0.7mm到0.5mm或玻璃基板11的尺寸變大，如從3代550*650mm到5代1200*1300mm，則該玻璃下垂量將會更嚴重，而在製造過程中，將可能使玻璃基板11在運送途中產生破片，而較不易導入薄玻璃以生產輕重量產品。
表一

表一為康寧(Corning)公司所提供的三種具有不同厚度的玻璃基板11的玻璃下垂量比較表，由表一可知，當玻璃基板11愈薄時，其玻璃下垂量亦愈大，因此較不易導入薄玻璃以生產輕重量產品。

發明內容
本發明的目的是提供一種可降低玻璃下垂量的玻璃基板製造方法及薄膜電晶體液晶顯示器的製造方法，藉由在玻璃基板的上表面或下表面上沉積一介電層，並調整施加於該介電層上的應力，以達成降低玻璃基板的玻璃下垂量，此技術不但可整合於玻璃的製程中，亦可整合於薄膜電晶體的製程中。
根據上述構想，本發明提供一種可降低玻璃下垂量的玻璃基板製造方法，其步驟包含(a)準備多種原料；(b)混合該原料；(c)熔化並提煉該原料，以形成一液態玻璃母體；(d)將該液態玻璃母體轉化成一玻璃母體；(e)分割該玻璃母體，以形成多個玻璃單位；(f)研磨每一該玻璃單位；(g)削掉每一該玻璃單位的四個角部；(h)洗淨每一該玻璃單位；(i)於每一該玻璃單位的一表面上沉積一介電層，以形成一玻璃基板，該介電層施加一應力於該玻璃單位上，其中該介電層是以10kHz～100MHz的射頻頻率及0～1.4Watts/cm--2的功率密度進行沉積。
如所述的玻璃基板製造方法，步驟(c)是以一熔爐來熔化並提煉該原料。
如所述的玻璃基板製造方法，該介電層為一氧化矽(SiOx)層或一氮化矽(SiNx)層。
如所述的玻璃基板製造方法，該氧化矽層的厚度為1000～3000。
如所述的玻璃基板製造方法，該氮化矽層的厚度為1000～3000。
如所述的玻璃基板製造方法，步驟(i)是以等離子體增強式化學氣相沉積法(PECVD)來進行該介電層的沉積。
如所述的玻璃基板製造方法，該應力為一壓縮應力，而該介電層是沉積於每一該玻璃基板的上表面。
如所述的玻璃基板製造方法，該壓縮應力的範圍是介於-1*109～-20*109達因/釐米2(dyne/cm2)。
如所述的玻璃基板製造方法，該應力為一擴張應力，而該介電層是沉積於每一該玻璃基板的下表面。
如所述的玻璃基板製造方法，該擴張應力的範圍是介於+1*109～+20*109dyne/cm2。
如所述的玻璃基板製造方法，該介電層是以0～10託(Torr)的壓力進行沉積。
如所述的玻璃基板製造方法，該介電層是以25～400℃的溫度進行沉積。
如所述的玻璃基板製造方法，每一該玻璃基板的玻璃下垂量是控制於0～14mm之間。
根據上述構想，本發明另提供一種可降低玻璃下垂量的薄膜電晶體液晶顯示器的製造方法，其步驟包含(a)提供一玻璃基板；(b)於該玻璃基板的一表面上沉積一介電層並施加一應力於該介電層上，其中該介電層是以10kHz～100MHz的射頻頻率及0～1.4Watts/cm--2的功率密度進行沉積；以及(c)於該玻璃基板上形成一薄膜電晶體。
如所述的玻璃基板製造方法，該介電層為一氧化矽層或一氮化矽層。
如所述的玻璃基板製造方法，該氧化矽層的厚度為1000～3000。
如所述的玻璃基板製造方法，該氮化矽層的厚度為1000～3000。
如所述的玻璃基板製造方法，步驟(b)是以等離子體增強式化學氣相沉積法來進行該介電層的沉積。
如所述的玻璃基板製造方法，該應力為一壓縮應力，而該介電層是沉積於每一該玻璃基板的上表面。
如所述的玻璃基板製造方法，該壓縮應力的範圍是介於-1*109～-20*109dyne/cm2。
如所述的玻璃基板製造方法，該應力為一擴張應力，而該介電層是沉積於每一該玻璃基板的下表面。
如所述的玻璃基板製造方法，該擴張應力的範圍是介於+1*109～+20*109dyne/cm2。
如所述的玻璃基板製造方法，該介電層是以0～10Torr的壓力進行沉積。
如所述的玻璃基板製造方法，該介電層是以25～400℃的溫度進行沉積。
如所述的玻璃基板製造方法，該玻璃基板的玻璃下垂量是控制於0～14mm之間。
如所述的玻璃基板製造方法，該薄膜電晶體為一背通道蝕刻型結構薄膜電晶體。
如所述的玻璃基板製造方法，該背通道蝕刻型結構薄膜電晶體的形成步驟包含(a)於該玻璃基板上形成一柵極結構、一儲存電容、及一接觸墊；(b)於該柵極結構、該儲存電容、及該接觸墊上形成一柵極絕緣層；(c)於對應於該柵極結構的該柵極絕緣層上依序形成一通道層及一半導體層；(d)於該半導體層上形成一源/漏極層；(e)對該源/漏極層、該半導體層、及該通道層進行蝕刻，以限定出位於該通道層上的一第一開口；(f)於該源/漏極層與該柵極絕緣層上形成一保護層，並對該保護層進行蝕刻，以限定出位於該源/漏極層上的一接觸孔及位於該接觸墊上的一第二開口；以及(g)於該接觸孔、對應於該儲存電容的該保護層、及該第二開口上形成一透明像素電極區域。
如所述的玻璃基板製造方法，該柵極絕緣層是以選自下列氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧化鉭、以及氧化鋁等絕緣材料其中之一或其中的任意組合來完成。
如所述的玻璃基板製造方法，該源/漏極層是由一低電阻金屬所構成，例如鉬(Mo)、鋁(Al)、鋁釹合金(AlNd)、鉻(Cr)、Cd等其中之一或其中的任意組合。
如所述的玻璃基板製造方法，該薄膜電晶體為一蝕刻終止型結構薄膜電晶體。
如所述的玻璃基板製造方法，該蝕刻終止型結構薄膜電晶體的形成步驟包含(a)於該玻璃基板上形成一柵極結構、一儲存電容、及一接觸墊；(b)於該柵極結構、該儲存電容、及該接觸墊上依序形成一柵極絕緣層及一通道層；(c)於對應於該柵極結構的該通道層上形成一蝕刻停止結構；(d)於該蝕刻停止結構及該通道層上依序形成一半導體層及一源/漏極層，並對該半導體層與該源/漏極層進行蝕刻，以限定出位於該蝕刻停止結構上的一第一開口並去除對應於該接觸墊的該通道層、該半導體層、及該源/漏極層；(e)於該源/汲層與該柵極絕緣層上形成一保護層，並對該保護層進行蝕刻，以限定出位於該源/漏極層上的一接觸孔及位於該接觸墊上的一第二開口；以及(f)於該接觸孔、對應於該儲存電容的該保護層、及該第二開口上形成一透明像素電極區域。
如所述的玻璃基板製造方法，該柵極絕緣層是以選自下列氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧化鉭、以及氧化鋁等絕緣材料其中之一或其中的任意組合來完成。
如所述的玻璃基板製造方法，該源/漏極層為一低電阻金屬所構成例如鉬(Mo)、鋁(Al)、鋁釹合金(AlNd)、鉻(Cr)等其中之一或其中的任意組合。


圖1是機械手臂支撐玻璃基板的示意圖。
圖2(a)是使用壓縮應力於玻璃基板表面沉積介電層的示意圖。
圖2(b)是使用擴張應力於玻璃基板表面沉積介電層的示意圖。
圖3是沉積介電層於玻璃基板表面的射頻功率與應力的關係圖。
圖4是於玻璃基板表面沉積完介電層後的量測點示意圖。
圖5(a)、(b)是本發明一較佳實施例的玻璃製造步驟示意圖。
圖6(a)～(e)是本發明一較佳實施例的背通道蝕刻型結構薄膜電晶體的製造步驟示意圖。
圖7(a)～(e)是本發明一較佳實施例的蝕刻終止型結構薄膜電晶體的製造步驟示意圖。
具體實施例方式
為了降低玻璃基板的玻璃下垂量，本發明提出一實用的方式來達成上述目的。請參閱圖2(a)，其是使用壓縮應力於玻璃基板表面沉積介電層的示意圖。由圖1可知，本發明是以一壓縮應力(Compressive Stress)在玻璃基板21的上表面沉積一介電層22，例如氧化矽(SiOx)或氮化矽(SiNx)，而該介電層22的厚度約為1000～3000。該介電層22是以等離子體增強式化學氣相沉積法(PECVD)沉積於該玻璃基板21上，其操作條件如下射頻頻率(Radio Frequency)10kHz～100MHz功率密度(Power Density)0～1.4瓦特/釐米-2(Watts/cm--2)壓縮應力-1*109dyne/cm2～-20*109dyne/cm2。
壓力0～10Torr溫度25～400℃本發明除了可以該壓縮應力在該玻璃基板21的上表面沉積該介電層22外，尚可以一擴張應力(Tensile Stress)在該玻璃基板21的下表面沉積該介電層22，如圖2(b)所示。當應用該擴張應力進行該介電層22的沉積時，除了擴張應力的範圍是介於+1*109dyne/cm2～+20*109dyne/cm2外，其餘操作條件皆與應用該壓縮應力進行該介電層22的沉積相同。此外，該玻璃基板21的玻璃下垂量是控制於0～14mm之間，以達成最佳的效果。
請參閱圖3，其是沉積介電層於玻璃基板表面的射頻功率與應力的關係圖。由圖3可知，當該壓縮應力愈小時，該射頻功率愈大；而當該擴張應力愈大時，該射頻功率則愈小。
w=532l4g(1-v2)Et2]]>上式是用以說明本發明降低玻璃下垂量的原理，其中w為玻璃下垂量(Sag)，E為楊氏係數(Young’s Modulus)，ρ為密度(Density)，l為無支撐長度(Unsupported Length)，t為厚度(Thickness)，v為波松比(Poisson’sRatio，v=-latlong),]]>εlong為受力方向的形變，εlat為非受力方向的形變。本發明所沉積的該介電層22將對該玻璃基板21施加一應力σDielectricLayer，而從合力的觀點來看，此應力將能抵消部分重力(g)對玻璃所造成下垂量，故能減少玻璃下垂量(w)。
請參閱圖4，其是於玻璃基板表面沉積完介電層後的量測點示意圖。由圖4可知，沉積完該介電層22的該玻璃基板21具有三個量測點，M是位於距離該玻璃基板21左側150mm處、N位於該玻璃基板21的中間、而0則位於距離該玻璃基板21右側150mm處。此實驗是分別以Corning 1737(0.7mm)及E2000(0.5mm)來沉積一厚度為2000的氮化矽層(SiNx)為例，而其實驗結果如表二及表三所示。
表二

表三

由表二與表三的實驗數據可知，不論是以Corning 1737(0.7mm)或E2000(0.5mm)為樣品，隨著該壓縮應力的調整，位置M～O的個別量測玻璃下垂量也隨著降低。且相較於未施加壓縮應力的玻璃基板21，施加壓縮應力的玻璃基板21明顯具有較低的玻璃下垂量。
上述降低玻璃基板的玻璃下垂量的方法可分別應用於玻璃與薄膜電晶體的製造上，以下將分別說明使用上述方法的玻璃製造步驟與薄膜電晶體製造步驟。
請參閱圖5(a)，其是本發明一較佳實施例的玻璃製造步驟示意圖。首先，準備多種原料，並混合該原料。接著，使用一熔爐51來熔化並提煉該原料，以形成一液態玻璃母體52，再將該液態玻璃母體52轉化成一玻璃母體53。然後，分割該玻璃母體53，以形成多個玻璃單位54。請參閱圖5(b)，研磨每一該玻璃單位54，並削掉每一該玻璃單位54的四個角部，接著洗淨每一該玻璃單位54。最後，於每一該玻璃單位54的一表面上沉積一介電層，以形成一玻璃基板，該介電層施加一應力於該玻璃單位54上，此部分製程即是利用前述降低玻璃下垂量的製程，亦即，在每一該玻璃單位54的上表面沉積該介電層，以提供一-1*109～-20*109dyne/cm2的壓縮應力；或在每一該玻璃單位54的下表面沉積該介電層，以提供一+1*109～+20*109dyne/cm2的擴張應力。該介電層是以等離子體增強式化學氣相沉積法沉積於每一該玻璃單位54上，而其操作條件皆與前述降低玻璃下垂量的製程的操作條件相同，亦即射頻頻率(Radio Frequency)10kHz～100MHz功率密度(Power Density)0～1.4Watts/cm--2壓力0～10Torr溫度25～400℃此外，每一該玻璃基板的玻璃下垂量亦控制於0～14mm之間，以達成最佳的效果。
請參閱圖6(a)～(e)，其是本發明一較佳實施例的背通道蝕刻型結構薄膜電晶體的製造步驟示意圖。首先，使用前述降低玻璃下垂量的製程於一玻璃基板60的一表面上沉積一介電層61。接著，於該玻璃基板60上形成一柵極結構62、一儲存電容63、及一接觸墊64，並於該柵極結構62、該儲存電容63、及該接觸墊64上形成一柵極絕緣層65。然後，於對應於該柵極結構62的該柵極絕緣層65上依序形成一通道層66及一半導體層67，並於該半導體層67上形成一源/漏極層68。接著，對該源/漏極層68、該半導體層67、及該通道層66進行蝕刻，以限定出位於該通道層66上的一第一開口611；並於該源/漏極層68與該柵極絕緣層65上形成一保護層69，並對該保護層69進行蝕刻，以限定出位於該源/漏極層68上的一接觸孔612及位於該接觸墊64上的一第二開口613。最後，於該接觸孔612、對應於該儲存電容63的該保護層69、及該第二開口613上形成一透明像素電極區域610。
上述的該柵極絕緣層65是選自下列氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧化鉭、以及氧化鋁等絕緣材料其中之一或其中的任意組合來完成。至於該源/漏極層68是由一低電阻金屬所構成，例如鉬(Mo)、鋁(Al)、鋁釹合金(AlNd)、鉻(Cr)等其中之一或其中的任意組合。
請參閱圖7(a)～(e)，其是本發明一較佳實施例的蝕刻終止型結構薄膜電晶體的製造步驟示意圖。首先，使用前述降低玻璃下垂量的製程於一玻璃基板70的一表面上沉積一介電層71。接著，於該玻璃基板70上形成一柵極結構72、一儲存電容73、及一接觸墊74，並於該柵極結構72、該儲存電容73、及該接觸墊74上依序形成一柵極絕緣層75及一通道層76。然後，於對應於該柵極結構72的該通道層76上形成一蝕刻停止結構77；並於該蝕刻停止結構77及該通道層76上依序形成一半導體層78及一源/漏極層79，並對該半導體層78與該源/漏極層79進行蝕刻，以限定出位於該蝕刻停止結構77上的一第一開口712並去除對應於該接觸墊74的該通道層76、該半導體層78、及該源/漏極層79。再來，於該源極/漏極層79與該柵極絕緣層75上形成一保護層710，並對該保護層710進行蝕刻，以限定出位於該源/漏極層79上的一接觸孔713及位於該接觸墊74上的一第二開口714。最後，於該接觸孔713、對應於該儲存電容73的該保護層710、及該第二開口714上形成一透明像素電極區域710。
上述的該柵極絕緣層75是選自下列氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧化鉭、以及氧化鋁等絕緣材料其中之一或其中的任意組合來完成。至於該源/漏極層79是由一低電阻金屬所構成，例如鉬(Mo)、鋁(Al)、鋁釹合金(AlNd)、鉻(Cr)等其中之一或其中的任意組合。
綜上所述，本發明藉由在玻璃基板的上表面或下表面上沉積一介電層，並調整施加於該介電層上的應力，以達成降低玻璃基板的玻璃下垂量，此技術不但可整合於玻璃的製程中，亦可整合於薄膜電晶體的製程中，因此能有效改善現有技術的缺失，因此具有產業價值。
權利要求
1.一種玻璃基板製造方法，其包含以下步驟(a)提供一液態玻璃母體；(b)固化該液態玻璃母體，以形成一玻璃母體；(c)分割該玻璃母體，以形成多個玻璃單位；(d)研磨每一該玻璃單位；(e)削掉每一該玻璃單位的四個角部；(f)洗淨每一該玻璃單位；以及(g)沉積一介電層於每一該玻璃單位的表面上，以形成一玻璃基板，其中該介電層提供一應力於每一該玻璃單位上。
2.如權利要求1所述的玻璃基板製造方法，其特徵在於該每一該玻璃單位的表面為一上表面，且該應力為一壓縮應力。
3.如權利要求1所述的玻璃基板製造方法，其特徵在於該每一該玻璃單位的表面為一下表面，且該應力為一擴張應力。
4.一種液晶顯示器的製造方法，其包含以下步驟(a)提供一玻璃單位；(b)沉積一介電層於該玻璃單位的表面上，以形成一玻璃基板，其中該介電層提供一應力於該玻璃單位上；以及(c)形成一薄膜電晶體結構於該介電層上。
5.如權利要求4所述的液晶顯示器的製造方法，其特徵在於該每一該玻璃單位的表面為一上表面，且該應力為一壓縮應力。
6.如權利要求4所述的液晶顯示器的製造方法，其特徵在於該每一該玻璃單位的表面為一下表面，且該應力為一擴張應力。
7.如權利要求4所述的液晶顯示器的製造方法，其特徵在於該薄膜電晶體結構為一背通道蝕刻型薄膜電晶體結構。
8.如權利要求7所述的液晶顯示器的製造方法，其特徵在於該背通道蝕刻型薄膜電晶體結構的形成步驟包含(a)於該玻璃基板上形成一柵極結構、一儲存電容、及一接觸墊；(b)於該柵極結構、該儲存電容、及該接觸墊上形成一柵極絕緣層；(c)於對應於該柵極結構的該柵極絕緣層上依序形成一通道層及一半導體層；(d)於該半導體層上形成一源/漏極層；(e)對該源/漏極層、該半導體層、及該通道層進行蝕刻，以限定出位於該通道層上的一第一開口；(f)於該源/漏極層與該柵極絕緣層上形成一保護層，並對該保護層進行蝕刻，以限定出位於該源/漏極層上的一接觸孔及位於該接觸墊上的一第二開口；以及(g)於該接觸孔、對應於該儲存電容的該保護層、及該第二開口上形成一透明像素電極區域。
9.如權利要求4所述的液晶顯示器的製造方法，其特徵在於該薄膜電晶體結構為一蝕刻終止型薄膜電晶體結構。
10.如權利要求9所述的液晶顯示器的製造方法，其特徵在於該蝕刻終止型薄膜電晶體結構的形成步驟包含(a)於該玻璃基板上形成一柵極結構、一儲存電容、及一接觸墊；(b)於該柵極結構、該儲存電容、及該接觸墊上依序形成一柵極絕緣層及一通道層；(c)於對應於該柵極結構的該通道層上形成一蝕刻停止結構；(d)於該蝕刻停止結構及該通道層上依序形成一半導體層及一源/漏極層，並對該半導體層與該源/漏極層進行蝕刻，以限定出位於該蝕刻停止結構上的一第一開口並去除對應於該接觸墊的該通道層、該半導體層、及該源/漏極層；(e)於該源/汲層與該柵極絕緣層上形成一保護層，並對該保護層進行蝕刻，以限定出位於該源/漏極層上的一接觸孔及位於該接觸墊上的一第二開口；以及(f)於該接觸孔、對應於該儲存電容的該保護層、及該第二開口上形成一透明像素電極區域。
全文摘要
本發明為一種可降低玻璃下垂量的玻璃基板製造方法及薄膜電晶體液晶顯示器的製造方法，藉由在玻璃基板的上表面或下表面上沉積一介電層，並調整施加於該介電層上的應力，以達成降低玻璃基板的玻璃下垂量，此技術不但可整合於玻璃的製程中，亦可整合於薄膜電晶體的製程中。
文檔編號G02F1/133GK1779538SQ20041009581
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月18日 優先權日2004年11月18日
發明者蕭建智 申請人:瀚宇彩晶股份有限公司