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CN104091785A - Tft背板的制作方法及tft背板结构 - Google Patents

Tft背板的制作方法及tft背板结构 Download PDF

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CN104091785A
CN104091785A CN201410351330.5A CN201410351330A CN104091785A CN 104091785 A CN104091785 A CN 104091785A CN 201410351330 A CN201410351330 A CN 201410351330A CN 104091785 A CN104091785 A CN 104091785A
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China
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etching barrier
electrode
semiconductor layer
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李文辉
王宜凡
苏智昱
吕晓文
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TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种TFT背板的制作方法及TFT背板结构，该方法包括：步骤1、在基板(1)上形成栅极(2)与第一金属电极M1；步骤2、在栅极(2)、第一金属电极M1与基板(1)上连续成膜，依次形成栅极绝缘层(3)、半导体层、刻蚀阻挡层，并通过一道光刻制程形成岛状的半导体层(4)与岛状的刻蚀阻挡层(5)；步骤3、通过一道光刻制程图案化岛状的刻蚀阻挡层(5)与栅极绝缘层(3)，形成数个刻蚀阻挡层过孔(51)与栅极绝缘层过孔(31)；步骤4、形成源/漏极(6)与第二金属电极M2；步骤5、形成钝化保护层(7)；步骤6、形成平坦层(8)；步骤7、形成像素电极层(9)；步骤8、形成像素定义层(10)；步骤9、形成隔离柱(11)。

Description

TFT背板的制作方法及TFT背板结构
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种TFT背板的制作方法及TFT背板结构。
背景技术
平面显示装置具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用。现有的平面显示装置主要包括液晶显示装置(Liquid Crystal Display，LCD)及有机电致发光显示装置(Organic Light Emitting Display，OLED)。
OLED由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异特性，被认为是下一代平面显示装置的新兴应用技术。
薄膜晶体管(TFT)是平面显示装置的重要组成部分。由于TFT可形成在玻璃基板或塑料基板上，所以它们通常作为开光装置和驱动装置用在诸如LCD、OLED、电泳显示装置(EPD)上。
氧化物半导体TFT技术是当前的热门技术。由于氧化物半导体具有较高的电子迁移率，而且相比低温多晶硅(LTPS)，氧化物半导体制程简单，与非晶硅制程相容性较高，可以应用于LCD、OLED、柔性显示(Flexible)等领域，且与高世代生产线兼容，可应用于大中小尺寸显示，具有良好的应用发展前景。
现有的较为成熟的氧化物半导体TFT背板的结构是具有刻蚀阻挡层的结构。如图1至图10所示，现有的氧化物半导体TFT背板的制作方法，包括如下步骤：
步骤1、提供一基板100，在该基板100上成膜第一金属层，通过一道光刻制程图案化该第一金属层，形成位于基板100一侧的栅极200与位于基板100另一侧的第一金属电极M1；
步骤2、在所述栅极200、第一金属电极M1与基板100上成膜栅极绝缘层300，通过一道光刻制程图案化该栅极绝缘层300，形成栅极绝缘层过孔310，以露出部分栅极200；
步骤3、在所述栅极绝缘层300上成膜并通过一道光刻制程图案化，形成岛状的氧化物半导体层400；
步骤4、在所述氧化物半导体层400与栅极绝缘层300上成膜刻蚀阻挡层500，并通过一道光刻制程图案化该刻蚀阻挡层500，形成数个刻蚀阻挡层过孔510，以露出部分氧化物半导体层400；
步骤5、在所述刻蚀阻挡层500上成膜第二金属层，通过一道光刻制程图案化该第二金属层，形成位于所述基板100一侧的源/漏极600与位于基板100另一侧的第二金属电极M2，所述源/漏极600填充数个刻蚀阻挡层过孔510与氧化物半导体层400连接，所述源/漏极600填充栅极绝缘层过孔310与栅极200连接；
所述第一金属电极M1、第二金属电极M2、及夹在第一、第二金属电极M1、M2之间的部分栅极绝缘层300与部分刻蚀阻挡层500形成存储电容C；
步骤6、在源/漏极600与第二金属电极M2上形成钝化保护层700，并通过一道光刻制程使其图案化；
步骤7、在所述钝化保护层700上形成平坦层800，并通过一道光刻制程使其图案化；
步骤8、在所述平坦层800上形成像素电极层900，并通过一道光刻制程使其图案化；
步骤9、在所述像素电极层900与平坦层800上形成像素定义层1000，并通过一道光刻制程使其图案化；
步骤10、在所述像素定义层1000上形成隔离柱1100。
该现有的氧化物半导体TFT背板的制作方法存在一定的问题，主要表现在三个方面：一、氧化物半导体TFT背板的制作共需要十道光刻制程，其中刻蚀阻挡层500的制作需要一道完整的光刻制程(包括成膜、黄光、蚀刻、剥离等制程工序)，造成工序流程较长，生产效率较低，生产成本增加，而工序越多，累积的良率问题也越凸显；二、栅极绝缘层300、氧化物半导体层400与刻蚀阻挡层500非连续成膜，氧化物半导体层400与其它两层的界面容易受到蚀刻液、剥离液的污染，存在造成TFT性能下降的风险；三、存储电容C由第一金属电极M1、第二金属电极M2、夹在第一、第二金属电极M1、M2之间的部分栅极绝缘层300与部分刻蚀阻挡层500形成，由于多了刻蚀阻挡层500的厚度，造成存储电容C需要较大的面积，引起开口率下降。
因此，需要对该方法进行改进，以消除其存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种TFT背板的制作方法，能够减少光刻制程，缩短工序流程，提高生产效率，降低生产成本，提升良率；避免半导体层与栅极绝缘层、刻蚀阻挡层的界面受到污染，保证TFT的性能；并使得存储电容面积减小，提高开口率。
本发明的目的还在于提供一种TFT背板的结构，其工序流程较短，生产效率及良率较高，生产成本较低，能够保证TFT的性能，且存储电容面积较小，开口率较高。
为实现上述目的，本发明首先提供一种TFT背板的制作方法，包括如下步骤：步骤1、提供一基板，在该基板上成膜第一金属层，并图案化该第一金属层，形成位于基板一侧的栅极与位于基板另一侧的第一金属电极M1；
步骤2、在所述栅极、第一金属电极M1与基板上连续成膜，依次形成栅极绝缘层、半导体层、与刻蚀阻挡层，并通过一道光刻制程图案化所述半导体层与刻蚀阻挡层，形成岛状的半导体层与岛状的刻蚀阻挡层；
步骤3、通过一道光刻制程图案化所述岛状的刻蚀阻挡层与栅极绝缘层，形成数个刻蚀阻挡层过孔、与栅极绝缘层过孔，分别露出部分半导体层、与栅极；
步骤4、在所述岛状的刻蚀阻挡层与栅极绝缘层上成膜第二金属层，并图案化该第二金属层，形成位于所述基板一侧的源/漏极与位于基板另一侧的第二金属电极M2；所述源/漏极填充数个刻蚀阻挡层过孔与半导体层连接；所述源/漏极填充栅极绝缘层过孔与栅极连接；位于所述基板另一侧的部分栅极绝缘层夹在第二金属电极M2与第一金属电极M1之间；
步骤5、在源/漏极与第二金属电极M2上形成钝化保护层，并图案化该钝化保护层；
步骤6、在所述钝化保护层上形成平坦层，并图案化该平坦层；
步骤7、在所述平坦层上形成像素电极层，并图案化该像素电极层；所述像素电极与源/漏极连接；
步骤8、在所述像素电极层与平坦层上形成像素定义层，并图案化该像素定义层。
所述TFT背板的制作方法，还包括步骤9、在所述像素定义层上形成隔离柱。
所述第一金属电极M1、第二金属电极M2、及夹在第一、第二金属电极M1、M2之间的部分栅极绝缘层形成存储电容C。
所述半导体层为氧化物半导体层或非氧化物半导体层。
所述氧化物半导体层为IGZO半导体层。
所述钝化保护层的材料为无机材料，所述平坦层的材料为有机材料，所述像素电极层的材料为ITO或IZO，所述像素定义层的材料为有机材料。
本发明还提供一种由上述TFT背板的制作方法制得的TFT背板结构，包括：基板、位于基板一侧上的栅极、位于基板另一侧上的第一金属电极M1、位于栅极、第一金属电极M1与基板上的栅极绝缘层、位于栅极绝缘层上的岛状半岛体层、位于半导体层上的岛状刻蚀阻挡层、位于刻蚀阻挡层上的源/漏极、位于第一金属电极M1上方的栅极绝缘层上的第二金属电极M2、位于源/漏极与第二金属电极M2上的钝化保护层、位于钝化保护层上的平坦层、位于平坦层上的像素电极层、位于像素电极层上的像素定义层，所述栅极绝缘层具有栅极绝缘层过孔，所述刻蚀阻挡层具有数个刻蚀阻挡层过孔，所述源/漏极填充数个刻蚀阻挡层过孔与半导体层连接，所述源/漏极填充栅极绝缘层过孔与栅极连接，所述第一金属电极M1、第二金属电极M2、及夹在第一、第二金属电极M1、M2之间的部分栅极绝缘层形成存储电容C，所述像素电极与源/漏极连接。
所述TFT背板结构，还包括位于像素定义层上的隔离柱。
所述半导体层为氧化物半导体层或非氧化物半导体层，所述钝化保护层的材料为无机材料，所述平坦层的材料为有机材料，所述像素电极层的材料为ITO或IZO，所述像素定义层的材料为有机材料。
所述氧化物半导体层为IGZO半导体层。
本发明的有益效果：本发明的TFT背板的制作方法，通过连续成膜依次形成栅极绝缘层、半导体层、与刻蚀阻挡层，并通过一道光刻制程形成岛状的半导体层与岛状的刻蚀阻挡层，一道光刻制程形成数个刻蚀阻挡层过孔与栅极绝缘层过孔，能够减少光刻制程，缩短工序流程，提高生产效率，降低生产成本，提升良率；避免半导体层与栅极绝缘层、刻蚀阻挡层的界面受到污染，保证TFT的性能；并使得第一与第二金属电极之间仅夹有一层栅极绝缘层，存储电容的面积得以减小，开口率得以提高。本发明的TFT背板结构，通过设置岛状的半导体层与刻蚀阻挡层，使得工序流程较短，生产效率及良率较高，生产成本较低，能够保证TFT的性能，且第一与第二金属电极之间仅夹有一层栅极绝缘层，使得存储电容面积较小，开口率较高。
附图说明
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图中，
图1为现有的氧化物半导体TFT背板的制作方法步骤1的示意图；
图2为现有的氧化物半导体TFT背板的制作方法步骤2的示意图；
图3为现有的氧化物半导体TFT背板的制作方法步骤3的示意图；
图4为现有的氧化物半导体TFT背板的制作方法步骤4的示意图；
图5为现有的氧化物半导体TFT背板的制作方法步骤5的示意图；
图6为现有的氧化物半导体TFT背板的制作方法步骤6的示意图；
图7为现有的氧化物半导体TFT背板的制作方法步骤7的示意图；
图8为现有的氧化物半导体TFT背板的制作方法步骤8的示意图；
图9为现有的氧化物半导体TFT背板的制作方法步骤9的示意图；
图10为现有的氧化物半导体TFT背板的制作方法步骤10的示意图；
图11为本发明的TFT背板的制作方法的流程图；
图12为本发明的TFT背板的制作方法步骤1的示意图；
图13为本发明的TFT背板的制作方法步骤2的示意图；
图14为本发明的TFT背板的制作方法步骤3的示意图；
图15为本发明的TFT背板的制作方法步骤4的示意图；
图16为本发明的TFT背板的制作方法步骤5的示意图；
图17为本发明的TFT背板的制作方法步骤6的示意图；
图18为本发明的TFT背板的制作方法步骤7的示意图；
图19为本发明的TFT背板的制作方法步骤8的示意图；
图20为本发明的TFT背板的制作方法步骤9的示意图，也是本发明的TFT背板结构的示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图11，本发明首先提供一种TFT背板的制作方法，该方法包括如下步骤：
步骤1、请参阅图12，提供一基板1，在该基板1上成膜第一金属层，并通过一道光刻制程图案化该第一金属层，形成位于基板1一侧的栅极2与位于基板1另一侧的第一金属电极M1。
所述基板1为透明基板，优选的，所述基板1为玻璃基板。
步骤2、请参阅图13，在所述栅极2、第一金属电极M1与基板1上连续成膜，依次形成栅极绝缘层3、半导体层、与刻蚀阻挡层，并通过一道光刻制程图案化所述半导体层与刻蚀阻挡层，形成岛状的半导体层4与岛状的刻蚀阻挡层5。
在该步骤2中，由于栅极绝缘层3、半导体层、与刻蚀阻挡层连续成膜，能够避免岛状的半导体层4与栅极绝缘层3、岛状的刻蚀阻挡层5的界面受到污染，保证TFT的性能，使TFT的性能稳定。
具体的，所述半导体层4为氧化物半导体层或非氧化物半导体层，进一步的，所述氧化物半导体层为铟镓锌氧化物(IGZO)半导体层。
步骤3、请参阅图14，通过一道光刻制程图案化所述岛状的刻蚀阻挡层5与栅极绝缘层3，形成数个刻蚀阻挡层过孔51、与栅极绝缘层过孔31，分别露出部分半导体层4、与栅极2。
所述步骤2结合该步骤3，通过两道光刻制程即完成了对栅极绝缘层3、半导体层4与刻蚀阻挡层5的图案化，相比于现有的氧化物半导体TFT背板的制作方法节省了一道光刻制程，从而缩短了工序流程，提高了生产效率，降低了生产成本，提升了产品良率。
步骤4、请参阅图15，在所述岛状的刻蚀阻挡层5与栅极绝缘层3上成膜第二金属层，并图案化该第二金属层，形成位于所述基板1一侧的源/漏极6与位于基板1另一侧的第二金属电极M2。
所述源/漏极6填充数个刻蚀阻挡层过孔51与半导体层4连接；所述源/漏极6填充栅极绝缘层过孔31与栅极2连接。
位于所述基板1另一侧的部分栅极绝缘层3夹在第二金属电极M2与第一金属电极M1之间。所述第一金属电极M1、第二金属电极M2、及夹在第一、第二金属电极M1、M2之间的部分栅极绝缘层3形成存储电容C。相比于现有的氧化物半导体TFT背板的制作方法，由于形成存储电容C的第一与第二金属电极M1、M2之间无刻蚀阻挡层，所述第一与第二金属电极M1、M2的间距变小，在相同的有效电容下，所述存储电容C可以具有较小的面积，从而增加开口率。
步骤5、请参阅图16，在源/漏极6与第二金属电极M2上形成钝化保护层7，并通过一道光刻制程图案化该钝化保护层7。
具体的，所述钝化保护层7的材料为为无机材料。
步骤6、请参阅图17，在所述钝化保护层7上形成平坦层8，并通过一道光刻制程图案化该平坦层8。
具体的，所述平坦层8的材料为有机材料。
步骤7、请参阅图18，在所述平坦层8上形成像素电极层9，并通过一道光刻制程图案化该像素电极层9。
所述像素电极9与源/漏极6连接。
所述像素电极9的材料为氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。
步骤8、请参阅图19，在所述像素电极层9与平坦层8上形成像素定义层10，并通过一道光刻制程图案化该像素定义层10。
具体的，所述像素定义层10的材料为有机材料。
步骤9、请参阅图20，在所述像素定义层10上形成隔离柱11。
值得一提的是，依据产品或制程需求，所述步骤9可以省略。
如图20所示，本发明还提供一种由该方法制得的TFT背板结构，包括基板1、位于基板1一侧上的栅极2、位于基板1另一侧上的第一金属电极M1、位于栅极2、第一金属电极M1与基板1上的栅极绝缘层3、位于栅极绝缘层3上的岛状半岛体层4、位于半导体层4上的岛状刻蚀阻挡层5、位于刻蚀阻挡层5上的源/漏极6、位于第一金属电极M1上方的栅极绝缘层3上的第二金属电极M2、位于源/漏极6与第二金属电极M2上的钝化保护层7、位于钝化保护层7上的平坦层8、位于平坦层8上的像素电极层9、位于像素电极层9与平坦层8上的像素定义层10，还包括位于像素定义层10上的隔离柱11。
所述栅极绝缘层3具有栅极绝缘层过孔31，所述刻蚀阻挡层5具有数个刻蚀阻挡层过孔51，所述源/漏极6填充数个刻蚀阻挡层过孔51与半导体层4连接，所述源/漏极6填充栅极绝缘层过孔31与栅极2连接。所述第一金属电极M1、第二金属电极M2、及夹在第一、第二金属电极M1、M2之间的部分栅极绝缘层3形成存储电容C。所述像素电极9与源/漏极6连接。
所述栅极绝缘层3、半导体层4、与刻蚀阻挡层5连续成膜，通过一道光刻制程形成岛状的半导体层4与岛状刻蚀阻挡层5，在通过一道光刻制程形成数个刻蚀阻挡层过孔51与栅极绝缘层过孔31，使得工序流程较短，生产效率及良率较高，生产成本较低，并能够保证TFT的性能。形成存储电容C的第一与第二金属电极M1、M2之间仅夹有一层栅极绝缘层3，使得存储电容C的面积较小，开口率较高。
具体的，所述半导体层4为氧化物半导体层或非氧化物半导体层，所述钝化保护层7的材料为无机材料，所述平坦层8的材料为有机材料，所述像素电极层9的材料为ITO或IZO，所述像素定义层10的材料为有机材料。
进一步的，所述氧化物半导体层为IGZO半导体层。
综上所述，本发明的本发明的TFT背板的制作方法，通过连续成膜依次形成栅极绝缘层、半导体层、与刻蚀阻挡层，并通过一道光刻制程形成岛状的半导体层与岛状的刻蚀阻挡层，一道光刻制程形成数个刻蚀阻挡层过孔与栅极绝缘层过孔，能够减少光刻制程，缩短工序流程，提高生产效率，降低生产成本，提升良率；避免半导体层与栅极绝缘层、刻蚀阻挡层的界面受到污染，保证TFT的性能；并使得第一与第二金属电极之间仅夹有一层栅极绝缘层，存储电容的面积得以减小，开口率得以提高。本发明的TFT背板结构，通过设置岛状的半导体层与刻蚀阻挡层，使得工序流程较短，生产效率及良率较高，生产成本较低，能够保证TFT的性能，且第一与第二金属电极之间仅夹有一层栅极绝缘层，使得存储电容面积较小，开口率较高。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种TFT背板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、提供一基板(1)，在该基板(1)上成膜第一金属层，并图案化该第一金属层，形成位于基板(1)一侧的栅极(2)与位于基板(1)另一侧的第一金属电极M1；
步骤2、在所述栅极(2)、第一金属电极M1与基板(1)上连续成膜，依次形成栅极绝缘层(3)、半导体层、与刻蚀阻挡层，并通过一道光刻制程图案化所述半导体层与刻蚀阻挡层，形成岛状的半导体层(4)与岛状的刻蚀阻挡层(5)；
步骤3、通过一道光刻制程图案化所述岛状的刻蚀阻挡层(5)与栅极绝缘层(3)，形成数个刻蚀阻挡层过孔(51)与栅极绝缘层过孔(31)，分别露出部分半导体层(4)、与栅极(2)；
步骤4、在所述岛状的刻蚀阻挡层(5)与栅极绝缘层(3)上成膜第二金属层，并图案化该第二金属层，形成位于所述基板(1)一侧的源/漏极(6)与位于基板(1)另一侧的第二金属电极M2；所述源/漏极(6)填充数个刻蚀阻挡层过孔(51)与半导体层(4)连接；所述源/漏极(6)填充栅极绝缘层过孔(31)与栅极(2)连接；位于所述基板(1)另一侧的部分栅极绝缘层(3)夹在第二金属电极M2与第一金属电极M1之间；
步骤5、在源/漏极(6)与第二金属电极M2上形成钝化保护层(7)，并图案化该钝化保护层(7)；
步骤6、在所述钝化保护层(7)上形成平坦层(8)，并图案化该平坦层(8)；
步骤7、在所述平坦层(8)上形成像素电极层(9)，并图案化该像素电极层(9)；所述像素电极(9)与源/漏极(6)连接；
步骤8、在所述像素电极层(9)与平坦层(8)上形成像素定义层(10)，并图案化该像素定义层(10)。
2.如权利要求1所述的TFT背板的制作方法，其特征在于，还包括步骤9、在所述像素定义层(10)上形成隔离柱(11)。
3.如权利要求1所述的TFT背板的制作方法，其特征在于，所述第一金属电极M1、第二金属电极M2、及夹在第一、第二金属电极M1、M2之间的部分栅极绝缘层(3)形成存储电容C。
4.如权利要求1所述的TFT背板的制作方法，其特征在于，所述半导体层(4)为氧化物半导体层或非氧化物半导体层。
5.如权利要求4所述的TFT背板的制作方法，其特征在于，所述氧化物半导体层为IGZO半导体层。
6.如权利要求1所述的TFT背板的制作方法，其特征在于，所述钝化保护层(7)的材料为无机材料，所述平坦层(8)的材料为有机材料，所述像素电极层(9)的材料为ITO或IZO，所述像素定义层(10)的材料为有机材料。
7.一种TFT背板结构，其特征在于，包括基板(1)、位于基板(1)一侧上的栅极(2)、位于基板(1)另一侧上的第一金属电极M1、位于栅极(2)、第一金属电极M1与基板(1)上的栅极绝缘层(3)、位于栅极绝缘层(3)上的岛状半岛体层(4)、位于半导体层(4)上的岛状刻蚀阻挡层(5)、位于刻蚀阻挡层(5)上的源/漏极(6)、位于第一金属电极M1上方的栅极绝缘层(3)上的第二金属电极M2、位于源/漏极(6)与第二金属电极M2上的钝化保护层(7)、位于钝化保护层(7)上的平坦层(8)、位于平坦层(8)上的像素电极层(9)、位于像素电极层(9)与平坦层(8)上的像素定义层(10)，所述栅极绝缘层(3)具有栅极绝缘层过孔(31)，所述刻蚀阻挡层(5)具有数个刻蚀阻挡层过孔(51)，所述源/漏极(6)填充数个刻蚀阻挡层过孔(51)与半导体层(4)连接，所述源/漏极(6)填充栅极绝缘层过孔(31)与栅极(2)连接，所述第一金属电极M1、第二金属电极M2、及夹在第一、第二金属电极M1、M2之间的部分栅极绝缘层(3)形成存储电容C，所述像素电极(9)与源/漏极(6)连接。
8.如权利要求7所述的TFT背板结构，其特征在于，还包括位于像素定义层(10)上的隔离柱(11)。
9.如权利要求7所述的TFT背板结构，其特征在于，所述半导体层(4)为氧化物半导体层或非氧化物半导体层，所述钝化保护层(7)的材料为无机材料，所述平坦层(8)的材料为有机材料，所述像素电极层(9)的材料为ITO或IZO，所述像素定义层(10)的材料为有机材料。
10.如权利要求9所述的TFT背板结构，其特征在于，所述氧化物半导体层为IGZO半导体层。
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