CN102651340B - 一种tft阵列基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种TFT阵列基板的制造方法，其包括以下步骤：通过构图工艺在基板上分别形成包括栅电极、栅极扫描线、栅极绝缘层、金属氧化物半导体层、透明像素电极、源电极、漏电极、刻蚀阻挡层、数据线、保护层以及接触过孔的图形，所述金属氧化物半导体层、源电极、漏电极通过一次构图工艺形成。该制造方法能够简化制作工艺，提高生产效率，降低生产成本，且提高了良品率。
Description
技术领域
本发明属于平板显示器制造技术领域，具体涉及一种TFT阵列基板的制造方法。
背景技术
随着科学技术的发展，平板显示器已取代笨重的CRT显示器日益深入人们的日常生活中。目前，常用的平板显示器包括LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)和OLED(OrganicLight-Emitting Diode:有机发光二极管)显示器。尤其是LCD平板显示器，由于其具有体积小、重量轻、厚度薄、功耗低、无辐射等特点，近年来得到了迅速地发展，在当前的平板显示器市场中占据了主导地位，在各种大中小尺寸的产品上得到了广泛的应用，几乎涵盖了当今信息社会的主要电子产品，如液晶电视、电脑、手机、PDA、GPS、车载显示、投影显示、摄像机、数码相机、电子手表、计算器、电子仪器、仪表、公共显示和虚幻显示等多个领域。
在成像过程中，LCD平板显示器中每一液晶像素点都由集成在TFT阵列基板中的薄膜晶体管(Thin Film Transistor：简称TFT)来驱动，再配合外围驱动电路，实现图像显示；有源矩阵驱动式OLED(Active Matrix Organic Light Emission Display，简称AMOLED)显示器中由TFT基板中的TFT驱动OLED面板中对应的OLED像素，再配合外围驱动电路，实现图像显示。在上述显示器中，TFT是控制发光的开关，是实现液晶显示器和OLED显示器大尺寸的关键，直接关系到高性能平板显示器的发展方向。
在现有平板显示器生产技术中，已实现产业化的TFT主要有非晶硅TFT、多晶硅TFT、单
晶硅TFT等，用于制备平板显示器中阵列基板使用最多的是非晶硅TFT。目前，随着技术的发展，出现了金属氧化物TFT，金属氧化物TFT具有载流子迁移率高的优点，使得TFT可以做的很小，而使平板显示器的分辨率越高，显示效果越好；同时金属氧化物TFT还具有特性不均现象少、材料和工艺成本降低、工艺温度低、可利用涂布工艺、透明率高、带隙大等优点，备受业界关注。
目前，制作金属氧化物TFT一般采用六次光刻工艺制成，由于在刻蚀源漏金属电极时会腐蚀掉金属氧化物半导体层，因此一般需要在金属氧化物半导体层上面增加一次光刻工艺以形成刻蚀阻挡层，以便在刻蚀源漏金属电极的过程中保护金属氧化物半导体层，使金属氧化物半导体层不被源漏金属的刻蚀液腐蚀。一般来说，在制作金属氧化物TFT过程中，所用掩模板的数量越少，即光刻工艺的使用次数越少，则生产效率越高，成本越低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中采用六次光刻工艺来制作金属氧化物TFT的不足，提供一种能够减少光刻工艺次数的TFT阵列基板的制造方法，该制造方法能够简化制作工艺，提高生产效率，降低生产成本，且提高了良品率。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是该TFT阵列基板的制造方法，包括以下步骤：通过构图工艺在基板上分别形成包括栅电极、栅极扫描线、栅极绝缘层、金属氧化物半导体层、透明像素电极、源电极、漏电极、刻蚀阻挡层、数据线、保护层以及接触过孔的图形，所述金属氧化物半导体层、源电极、漏电极通过一次构图工艺形成。
其中，所述金属氧化物半导体层的形成是在形成源电极和漏电极的构图工艺中，利用源电极、漏电极和刻蚀阻挡层对金属氧化物半导体膜的遮挡，将源电极、漏电极和刻蚀阻挡层的图形作为形成金属氧化物半导体层的掩模板，在形成源电极、漏电极的同一次构图工艺中同时形成金属氧化物半导体层。
其中，该制造方法具体包括如下步骤：
步骤S1)：通过一次构图工艺在基板上形成包括栅电极和栅极扫描线的图形；
步骤S2)：在完成步骤S1)的基板上形成栅极绝缘层，接着在栅极绝缘层上沉积金属氧化物半导体膜，通过一次构图工艺在金属氧化物半导体膜上形成刻蚀阻挡层；
步骤S3)：在完成步骤S2)的基板上沉积源漏金属膜，通过一次构图工艺形成包括源电极、漏电极、数据线以及金属氧化物半导体层的图形，在此次构图工艺中，利用源电极、漏电极和刻蚀阻挡层作为形成金属氧化物半导体层的掩模板，在形成包括源电极、漏电极和数据线的图形的同时形成金属氧化物半导体层的图形；
步骤S4)：在完成步骤S3)的基板上形成保护层，通过一次构图工艺形成包括接触过孔的图形；
步骤S5)：在完成步骤S4)的基板上通过一次构图工艺形成透明像素电极。
优选地，所述步骤S2)具体为：在完成步骤S1)的基板上通过沉积形成栅极绝缘层，然后依次沉积金属氧化物半导体膜和刻蚀阻挡膜，利用普通掩模板通过一次光刻工艺在金属氧化物半导体膜上形成刻蚀阻挡层。
优选地，在步骤S2)中，沉积栅极绝缘层是采用PECVD方法，所述栅极绝缘层采用氧化物或氮化物或氧氮化合物制成，所述栅极绝缘层的厚度范围为在栅极绝缘层上沉积金属氧化物半导体膜是采用溅射或热蒸发的方法，所述金属氧化物半导体膜采用HIZO、非晶IGZO、IZO、a-InZnO、ZnO:F、In2O3:Sn、In2O3:Mo、Cd2SnO4、ZnO:Al、TiO2:Nb或Cd-Sn-O制成，所述金属氧化物半导体膜的厚度范围为在金属氧化物半导体膜上沉积刻蚀阻挡膜是采用PECVD方法，所述刻蚀阻挡膜采用硅氧化物或氮化物或氧氮化合物制成。
优选地，所述刻蚀阻挡层采用一层或双层结构，当刻蚀阻挡层采用一层结构时，该刻蚀阻挡层采用SiOx或Al2O3制成；当刻蚀阻挡层采用双层结构时，所述与金属氧化物半导体层相邻的一层采用硅氧化物制成；所述刻蚀阻挡层的厚度范围为
其中，所述步骤S1)具体为：先在基板上沉积栅金属膜，采用普通掩摸板通过一次光刻工艺形成包括栅电极和栅极扫描线的图形；其中，在基板上沉积栅金属膜是采用溅射或热蒸发的方法进行沉积，所述栅金属膜采用Cr、W、Cu、Ti、Ta、Mo制成或采用上述金属中部分金属的合金制成，所述栅金属膜的厚度范围为
其中，在步骤S3)中，通过一次光刻工艺形成包括源电极、漏电极、数据线以及金属氧化物半导体层的图形，在刻蚀阻挡层上沉积源漏金属膜是采用溅射或热蒸发的沉积方法，所述源漏金属膜采用Cr、W、Cu、Ti、Ta、Mo制成或采用上述金属中部分金属的合金制成，所述源漏金属膜的厚度范围为
其中，在步骤S4)中，是在完成步骤S3)的基板上通过沉积形成保护层，通过一次光刻工艺形成包括接触过孔的图形；其中，在源电极、漏电极及数据线上沉积形成保护层是采用PECVD方法，所述保护层采用氧化物或氮化物或氧氮化合物制成，所述保护层的厚度范围为
其中，在步骤S5)中，是在完成步骤S4)的基板上沉积透明导电膜，通过一次光刻工艺形成透明像素电极；其中，在保护层上沉积透明导电膜是采用溅射或热蒸发的沉积方法，所述透明导电膜采用ITO制成，所述透明导电膜的厚度范围为
本发明的有益效果是：本发明通过巧妙地利用源电极、漏电极和刻蚀阻挡层作为金属氧化物半导体层的掩模板来形成所述金属氧化物半导体层，与现有技术中TFT阵列基板采用六次构图工艺相比，减少了一次构图工艺，从而简化了制作工艺，提高了生产效率，降低了生产成本，提高了良品率。
附图说明
图1为采用本发明TFT阵列基板的制造方法所制成的TFT的平面示意图；
图2为本发明制造方法中经第一次构图工艺后TFT阵列基板的截面示意图；
图3为本发明制造方法中经第二次构图工艺后TFT阵列基板的截面示意图；
图4为本发明制造方法中经第三次构图工艺后TFT阵列基板的截面示意图；
图5为本发明制造方法中经第四次构图工艺后TFT阵列基板的截面示意图；
图6为本发明制造方法中经第五次构图工艺后TFT阵列基板的截面示意图；
图7为本发明TFT阵列基板的制造方法的流程图。
图中：1－基板；2－栅电极；3－栅极绝缘层；4－金属氧化物半导体层；5－刻蚀阻挡层；6－源电极；7－漏电极；8－保护层；9－接触过孔；10－透明像素电极；11-数据线；12-栅极扫描线。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明TFT阵列基板的制造方法、阵列基板以及平板显示器作进一步详细描述。
本发明中，光刻工艺，是指包括曝光、显影、刻蚀等工艺过程的利用光刻胶、掩模板、曝光机等进行刻蚀形成图形的工艺；构图工艺，包括光刻工艺，还包括打印、喷墨等其他用于形成预定图形的工艺。
本发明实施例提供一种TFT阵列基板的制造方法，包括以下步骤：通过构图工艺在基板上分别形成包括栅电极、栅极扫描线、栅极绝缘层、金属氧化物半导体层、透明像素电极、源电极、漏电极、刻蚀阻挡层、数据线、保护层以及接触过孔的图形，所述金属氧化物半导体层、源电极、漏电极通过一次构图工艺形成。
所述金属氧化物半导体层的形成是在形成源电极和漏电极的构图工艺中，利用源电极、漏电极和刻蚀阻挡层对金属氧化物半导体膜的遮挡，将源电极、漏电极和刻蚀阻挡层的图形作为形成金属氧化物半导体层的掩模板，在形成源电极、漏电极的同一次构图工艺中同时形成金属氧化物半导体层。
实施例1：
如图1所示为本实施例制造方法制作形成的TFT的平面图。下面结合图2-图6以及图7对本实施例中TFT阵列基板的制造方法进行详细介绍。
本实施例中，该TFT阵列基板制造方法包括以下步骤：
步骤S1)：通过一次构图工艺在基板1上形成包括栅电极2和栅极扫描线12的图形。
具体地，是在基板1上沉积栅金属膜，利用普通掩模板通过一次光刻工艺形成包括栅电极2和栅极扫描线12(图2中未示出)的图形。
在该步骤中，在基板上采用溅射或热蒸发的方法沉积厚度为的栅金属膜。其中，栅金属膜可以采用Cr、W、Cu、Ti、Ta、Mo中的任一种所形成的单层膜制成，或者采用以上任一金属的合金制成，或者采用以上金属的组合所形成的多层膜制成，通过一次光刻工艺形成栅电极2和栅极扫描线12，如图2所示。
步骤S2)：在完成步骤S1)的基板上形成栅极绝缘层3，接着在栅极绝缘层上沉积金属氧化物半导体膜，通过一次构图工艺在金属氧化物半导体膜上形成刻蚀阻挡层5。
具体地，如图3所示，在完成步骤S1)的基板上沉积栅极绝缘层3，接着沉积金属氧化物半导体膜，然后沉积刻蚀阻挡膜，利用普通掩模板通过一次光刻工艺制作形成刻蚀阻挡层5。
在该步骤中，在完成步骤S1)的基板上通过PECVD(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气象沉积)方法连续沉积厚度为的栅极绝缘层3，栅极绝缘层3可以采用氧化物或氮化物或氧氮化合物形成，PECVD方法中形成氧化物或氮化物或氧氮化合物对应的反应气体分别为SiH4、NH3、N2或SiH2Cl2、NH3、N2。
然后，在其上通过溅射或热蒸发的方法沉积厚度为 的金属氧化物半导体膜，金属氧化物半导体膜采用HIZO、非晶IGZO、IZO、a-InZnO、ZnO:F、In2O3:Sn、In2O3:Mo、Cd2SnO4、ZnO:Al、TiO2:Nb、Cd-Sn-O或其他系列的金属氧化物制成。
接着，再通过PECVD方法沉积厚度为的刻蚀阻挡膜，刻蚀阻挡膜可以采用硅氧化物或氮化物或氧氮化合物，PECVD方法中对应的反应气体的采用遵循以下原则：硅氧化物对应的反应气体可以为SiH4、N2O；氮化物或氧氮化合物对应的反应气体是SiH4、NH3、N2或SiH2Cl2、NH3、N2；
然后，通过一次普通的光刻工艺形成刻蚀阻挡层5，如图3所示。
步骤S3)：在完成步骤S2)的基板上沉积源漏金属膜，通过一次光刻工艺形成包括源电极6、漏电极7、数据线11以及金属氧化物半导体层的图形，在此次构图工艺中，利用源电极6、漏电极7和刻蚀阻挡层5作为形成金属氧化物半导体层的掩模板，在形成源电极6、漏电极7和数据线11的同时形成金属氧化物半导体层4。
在该步骤中，在完成步骤S2)的基板上采用溅射或热蒸发的方法沉积厚度为的源漏金属膜，源漏金属膜可以采用Cr、W、Cu、Ti、Ta、Mo中的任一种所形成的单层膜制成，或者采用以上任一金属的合金制成，或者采用以上金属的任一组合所形成的多层膜制成，通过一次普通的光刻工艺形成源电极6、漏电极7及数据线11(图4中未示出)，并利用源电极6、漏电极7和刻蚀阻挡层5的图形作为掩模板，在形成源电极6、漏电极7和刻蚀阻挡层5的光刻工艺中同时形成金属氧化物半导体层的图形，如图4所示。
在该步骤中，利用一次光刻工艺即可同时形成源电极6、漏电极7、数据线以及金属氧化物半导体层的图形。在该过程中，主要是利用源漏金属电极和刻蚀阻挡层5对步骤S2)中形成的金属氧化物半导体膜在光照方向上的遮挡作用(即作为掩模板)来形成金属氧化物半导体层4的图形，从而直接省去了现有技术中对金属氧化物半导体层单独采用的一次光刻工艺。对比图3与图4，可以很清楚地理解源漏金属电极和刻蚀阻挡层作为掩模板的作用。
步骤S4)：在完成步骤S3)的基板上形成保护层8，通过一次构图工艺形成接触过孔9。
具体地，如图5所示，在完成步骤S3)的基板上沉积保护层8，通过一次光刻工艺形成接触过孔9。
在该步骤中，在完成步骤S3)的基板上通过PECVD方法连续沉积厚度为的保护层8，保护层8可以采用氧化物或氮化物或氧氮化合物制成，在PECVD方法中形成氧化物或氮化物或氧氮化合物对应的反应气体可以为SiH4、NH3、N2或SiH2Cl2、NH3、N2，通过一次光刻工艺形成接触过孔9，如图5所示。
步骤S5)：在完成步骤S4)的基板上通过一次构图工艺形成透明像素电极10。
具体地，如图6所示，在完成步骤S4)的基板上沉积透明导电膜，通过一次普通的光刻工艺形成透明像素电极10。
在该步骤中，在完成步骤S4)的基板上通过溅射或热蒸发的方法沉积厚度为的透明导电膜，透明导电膜一般采用ITO或其他的金属及金属氧化物制成，并通过一次光刻工艺形成透明像素电极10，如图6所示。
一种采用本实施例中TFT阵列基板的制造方法制成的TFT阵列基板。
一种采用本实施例中TFT阵列基板的平板显示器。
实施例2：
本实施例与实施例1的区别在于，在步骤S2)中，栅极绝缘层3和刻蚀阻挡层5均采用叠层结构，本实施例中，栅极绝缘层3和刻蚀阻挡层5均采用双层结构。
在栅极绝缘层中，与金属氧化物半导体层4接触的一层为保护层，其采用SiOx制成，所述保护层采用低速沉积方式形成；未与金属氧化物半导体层4接触的一层为绝缘层，其采用SiNx制成，所述绝缘层采用高速沉积方式形成。在所述栅极绝缘层的沉积过程中，先采用高速沉积方式沉积绝缘层，再采用低速沉积方式沉积保护层。
在刻蚀阻挡层中，与金属氧化物半导体层4接触的一层为保护层，其采用SiOx制成，所述保护层采用低速沉积方式形成；未与金属氧化物半导体层4接触的一层为阻挡层，其采用SiNx制成，所述阻挡层采用高速沉积方式形成。在所述刻蚀阻挡层的沉积过程中，先采用低速沉积方式沉积保护层，再采用高速沉积方式沉积阻挡层。
这样，由于与金属氧化物半导体层4接触的栅极绝缘层中的保护层和刻蚀阻挡层保护层均分别采用低速沉积方式形成，所形成的沉积层较致密，因此能与金属氧化物半导体层4形成很好的交界面，有利于提高TFT的稳定性性能；而远离金属氧化物半导体层4的栅极绝缘层中的绝缘层和刻蚀阻挡层中的阻挡层均分别采用高速沉积方式形成，沉积速度较快，因此能有效提高其生产效率。
一种采用本实施例TFT阵列基板的制造方法制成的TFT阵列基板。
一种采用本实施例TFT阵列基板的平板显示器。
本发明本实施例中提供的底栅型金属氧化物TFT的制造方法，巧妙地利用源漏金属层和刻蚀阻挡层作为金属氧化物半导体层的掩模板来形成金属氧化物半导体层的图形，与现有技术中TFT阵列基板采用六次光刻工艺相比，减少了一次光刻工艺，简化了制作工艺，提高了生产效率，提高了良品率，降低了生产成本；尤其适合于大尺寸、高分辨率的TFT-LCD平板显示器以及有源矩阵驱动式OLED平板显示器制造时采用。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种TFT阵列基板的制造方法，包括以下步骤：通过构图工艺在基板上分别形成包括栅电极、栅极扫描线、栅极绝缘层、金属氧化物半导体层、透明像素电极、源电极、漏电极、刻蚀阻挡层、数据线、保护层以及接触过孔的图形，其特征在于，所述金属氧化物半导体层的形成是在形成源电极和漏电极的构图工艺中，利用源电极、漏电极和刻蚀阻挡层对金属氧化物半导体膜的遮挡，将源电极、漏电极和刻蚀阻挡层的图形作为形成金属氧化物半导体层的掩模板，在形成源电极、漏电极的同一次构图工艺中同时形成金属氧化物半导体层。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，该制造方法具体包括如下步骤：
步骤S1）：通过一次构图工艺在基板上形成包括栅电极和栅极扫描线的图形；
步骤S2）：在完成步骤S1）的基板上形成栅极绝缘层，接着在栅极绝缘层上沉积金属氧化物半导体膜，通过一次构图工艺在金属氧化物半导体膜上形成刻蚀阻挡层；
步骤S3）：在完成步骤S2）的基板上沉积源漏金属膜，通过一次构图工艺形成包括源电极、漏电极、数据线以及金属氧化物半导体层的图形，在此次构图工艺中，利用源电极、漏电极和刻蚀阻挡层作为形成金属氧化物半导体层的掩模板，在形成包括源电极、漏电极和数据线的图形的同时形成金属氧化物半导体层的图形；
步骤S4）：在完成步骤S3）的基板上形成保护层，通过一次构图工艺形成包括接触过孔的图形；
步骤S5）：在完成步骤S4）的基板上通过一次构图工艺形成透明像素电极。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S2）具体为：在完成步骤S1）的基板上通过沉积形成栅极绝缘层，然后依次沉积金属氧化物半导体膜和刻蚀阻挡膜，利用普通掩模板通过一次光刻工艺在金属氧化物半导体膜上形成刻蚀阻挡层。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在步骤S2）中，沉积栅极绝缘层是采用PECVD方法，所述栅极绝缘层采用氧化物或氮化物或氧氮化合物制成，所述栅极绝缘层的厚度范围为在栅极绝缘层上沉积金属氧化物半导体膜是采用溅射或热蒸发的方法，所述金属氧化物半导体膜采用HIZO、非晶IGZO、IZO、a-InZnO、ZnO:F、In2O3:Sn、In2O3:Mo、Cd2SnO4、ZnO:Al、TiO2:Nb或Cd-Sn-O制成，所述金属氧化物半导体膜的厚度范围为在金属氧化物半导体膜上沉积刻蚀阻挡膜是采用PECVD方法，所述刻蚀阻挡膜采用硅氧化物或氮化物或氧氮化合物制成。
5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述刻蚀阻挡层采用一层或双层结构，当刻蚀阻挡层采用一层结构时，该刻蚀阻挡层采用SiOx或Al2O3制成；当刻蚀阻挡层采用双层结构时，与所述金属氧化物半导体层相邻的一层采用硅氧化物制成；所述刻蚀阻挡层的厚度范围为
6.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S1）具体为：先在基板上沉积栅金属膜，采用普通掩摸板通过一次光刻工艺形成包括栅电极和栅极扫描线的图形；其中，在基板上沉积栅金属膜是采用溅射或热蒸发的方法进行沉积，所述栅金属膜采用Cr、W、Cu、Ti、Ta、Mo制成或采用上述金属中部分金属的合金制成，所述栅金属膜的厚度范围为
7.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在步骤S3）中，通过一次光刻工艺形成包括源电极、漏电极、数据线以及金属氧化物半导体层的图形，在刻蚀阻挡层上沉积源漏金属膜是采用溅射或热蒸发的沉积方法，所述源漏金属膜采用Cr、W、Cu、Ti、Ta、Mo制成或采用上述金属中部分金属的合金制成，所述源漏金属膜的厚度范围为
8.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在步骤S4）中，是在完成步骤S3）的基板上通过沉积形成保护层，通过一次光刻工艺形成包括接触过孔的图形；其中，在源电极、漏电极及数据线上沉积形成保护层是采用PECVD方法，所述保护层采用氧化物或氮化物或氧氮化合物制成，所述保护层的厚度范围为
9.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在步骤S5)中，是在完成步骤S4）的基板上沉积透明导电膜，通过一次光刻工艺形成透明像素电极；其中，在保护层上沉积透明导电膜是采用溅射或热蒸发的沉积方法，所述透明导电膜采用ITO制成，所述透明导电膜的厚度范围为
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