專利名稱：一種薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的制作方法。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管(TFT,Thin Film Transistor)目前主要應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)液晶顯示器(LCD,Liquid Crystal Display)和有機(jī)發(fā)光二極管(OLED,Organic Light-Emitting Diode)顯示器的子像素。采用薄膜晶體管陣列制成的驅(qū)動(dòng)背板，是顯示屏能實(shí)現(xiàn)更高的像素密度、開口率和提升亮度的關(guān)鍵部件。目前TFT-LCD普遍采用基于非晶硅作為有源層的TFT背板。但是由于非晶硅(a-Si)遷移率過低(O. Icm2W1iT1左右)，不能滿足OLED顯示屏、高清TFT-LCD以及3D顯示的要求。而金屬氧化半導(dǎo)體作為薄膜晶體管的有源層材料，由于其高遷移率，低沉積溫度以及透明的光學(xué)特性被視為下一代的顯示背板技術(shù)。目前吸引了世界范圍內(nèi)研究者得關(guān)注。高遷移率的特點(diǎn)使其能夠滿足未來顯示技術(shù)對(duì)于高刷新頻率、大電流薄膜晶體管的要求。而低于100°C的工藝溫度，使得利用金屬氧化制備柔性顯示器件成為可能。目前已大規(guī)模應(yīng)用于IXD行業(yè)的是基于a-Si的TFT背板技術(shù)。該技術(shù)最少可使用4次光罩技術(shù)完成驅(qū)動(dòng)背板的制作。而對(duì)于遷移率大于lOcmW1的材料，目前僅有單晶硅、低溫多晶硅以及金屬氧化物三種選擇。其中單晶硅工藝溫度高，無法實(shí)現(xiàn)大面積顯示屏的制作，因此僅用于微顯示領(lǐng)域。而低溫多晶硅工藝，成熟于20世紀(jì)90年代，目前已有大量的高分辨IXD以及OLED產(chǎn)品面市。但是低溫多晶硅工藝復(fù)雜(9次光罩左右)，設(shè)備成本昂貴，這也是阻礙其發(fā)展的重要因素。而對(duì)于金屬氧化物半導(dǎo)體材料，其遷移率較高，完全能夠滿足顯示應(yīng)用的需求，并且在電學(xué)均勻性方面大大優(yōu)于低溫多晶硅。但是，現(xiàn)有的金屬氧化物半導(dǎo)體材料的制造工藝繁雜，制作成本較高，不利于金屬氧化物半導(dǎo)體材料在驅(qū)動(dòng)背板制作中的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法，用于高效的使用金屬氧化物半導(dǎo)體材料制作薄膜晶體管的驅(qū)動(dòng)背板。本發(fā)明提供的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法，包括制備并圖形化金屬導(dǎo)電層；在所述金屬導(dǎo)電層上依次沉積絕緣薄膜和金屬氧化物薄膜，分別作為柵極絕緣層和有源層；根據(jù)所述金屬導(dǎo)電層的形狀圖形化所述有源層；在所述有源層上沉積絕緣薄膜作為刻蝕阻擋層；使用灰度掩膜版圖形化工藝，在所述柵極絕緣層制備接觸孔并圖形化所述刻蝕阻擋層，定義薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和所述存儲(chǔ)電容的有效面積；在所述刻蝕阻擋層上沉積并圖形化導(dǎo)電薄膜層?？蛇x的，所述制備并圖形化金屬導(dǎo)電層之前，包括在透明襯底上沉積二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)作為緩沖層；
所述制備并圖形化金屬導(dǎo)電層，包括在所述緩沖層上沉積并圖形化金屬導(dǎo)電層?？蛇x的，制備所述金屬導(dǎo)電層所使用的金屬包括鋁(Al)，銅(Cu)，鑰(Mo)，鈦(Ti)，銀(Ag)，金(Au)，鉭(Ta)，鉻(Cr)單質(zhì)或鋁合金;所述金屬導(dǎo)電層為單層金屬薄膜,或由單層Al, Cu, Mo, Ti, Ag, Au, Ta, Cr或招合金中任意兩層以上組成的多層薄膜；所述金屬導(dǎo)電層的厚度為IOOnm至2 000nm ；所述金屬導(dǎo)電層作為電信號(hào)導(dǎo)線，薄膜晶體管柵極以及像素電路儲(chǔ)存電容下電極的載體層。所述金屬導(dǎo)電層上依次沉積絕緣薄膜和金屬氧化物薄膜，分別作為柵極絕緣層和有源層；可選的，所述根據(jù)金屬導(dǎo)電層的形狀圖形化所述有源層，包括在所述有源層上制備與所述金屬導(dǎo)電層的形狀一致的正性光刻膠；使用刻蝕劑對(duì)沒有覆蓋所述正性光刻膠的所述有源層進(jìn)行刻蝕?？蛇x的，所述在有源層上制備與所述金屬導(dǎo)電層的形狀一致的正性光刻膠，包括在所述金屬導(dǎo)電層上覆蓋正性光刻膠；使用圖形化后的金屬導(dǎo)電層作為自對(duì)準(zhǔn)光刻掩膜版；將紫外光由所述玻璃襯底一側(cè)入射，對(duì)所述正性光刻膠進(jìn)行曝光；經(jīng)顯影后所得到與金屬導(dǎo)電層的形狀一致的正性光刻膠。可選的，所述使用灰度掩膜版圖形化工藝，在所述柵極絕緣層制備接觸孔并圖形化所述刻蝕阻擋層，定義薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和所述存儲(chǔ)電容的有效面積，包括使用一個(gè)灰度掩膜版在所述柵極絕緣層制備接觸孔并圖形化所述刻蝕阻擋層，定義薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和所述存儲(chǔ)電容的有效面積；所述灰度掩膜版包括透明區(qū)域，灰度區(qū)域和不透明區(qū)域；所述透明區(qū)域?yàn)槟芡耆高^紫外光的區(qū)域，所述灰度區(qū)域?yàn)槟懿糠滞高^紫外光的區(qū)域，不透明區(qū)域?yàn)椴荒芡高^紫外光的區(qū)域?？蛇x的，所述使用一個(gè)灰度掩膜版在所述柵極絕緣層制備接觸孔并圖形化所述刻蝕阻擋層，定義薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和所述存儲(chǔ)電容的有效面積；在所述刻蝕阻擋層上覆蓋正性光刻膠；使用一個(gè)灰度掩膜版對(duì)覆蓋在所述刻蝕阻擋層上的正性光刻膠進(jìn)行曝光，定義所述接觸孔；依次去除所述接觸孔上覆蓋的刻蝕阻擋層，有源層和柵極絕緣層；對(duì)所述正性光刻膠進(jìn)行減薄處理，去除薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和儲(chǔ)存電容處的刻蝕阻擋層，完成對(duì)所述刻蝕阻擋層的圖形化?？蛇x的，沉積所述導(dǎo)電薄膜層所使用的金屬包括Al, Cu, Mo, Ti單質(zhì)，鋁合金或氧化銦錫透明導(dǎo)電薄膜ITO ；所述導(dǎo)電薄膜層為單層金屬薄膜，或由單層Al，Cu, Mo, Ti單質(zhì)，鋁合金或ITO中任意兩層以上組成的多層薄膜；
所述導(dǎo)電薄膜層的厚度為IOOnm 2000nm ；所述導(dǎo)電薄膜層作為薄膜晶體管的源漏電極，電容的上電極，以及信號(hào)導(dǎo)線的載體層，并且可通過接觸孔與所述金屬導(dǎo)電層相連通?？蛇x的，所述在刻蝕阻擋層上沉積并圖形化導(dǎo)電薄膜層之后，還包括根據(jù)驅(qū)動(dòng)背板的應(yīng)用需求，沉積并圖形化透明電極以及保護(hù)層；所述保護(hù)層的材料為SiO2, Si3N4,氧化鋁(Al2O3)，聚酰亞胺，光刻膠，苯丙環(huán)丁烯或聚甲基丙烯酸甲酯，所述保護(hù)層的厚度為200nm 5000nm。
所述柵極絕緣層為基于SiO2, Si3N4, Al2O3,五氧化二鉭(Ta2O5)或氧化鐿(Y2O3)絕緣薄膜的單層薄膜，或是以上絕緣材料組成的多層薄膜，厚度為50nm 500nm ；所述有源層的半導(dǎo)體材料是金屬氧化物(In2O3)x(MO)y(ZnO)z,厚度為20nm 200nm,其中 O ^ x ^ I, O ^ y ^ I, O ^ z ^ I,且 x+y+z = I,M 為鎵(Ga)，錫(Sn)，娃(Si)，鋁(Al)，鎂(Mg)，鋯(Zr)或La系稀土元素中的一種或一種以上的任意組合；所述刻蝕阻擋層的材料為SiO2, Si3N4, Al2O3, Y2O3,聚酰亞胺，光刻膠，苯丙環(huán)丁烯或聚甲基丙烯酸甲酯，或是以上絕緣材料組成的多層薄膜，厚度為50nm 2000nm。從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明實(shí)施例能大大簡(jiǎn)化了薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板制作所用的光罩個(gè)數(shù)，降低了 TFT驅(qū)動(dòng)背板的制作成本以及工藝難度；其次，由于本發(fā)明中柵極絕緣層沉積和有源層沉積之間沒有光刻步驟，因此柵極絕緣層和有源層具有在高真空下連續(xù)沉積的潛力，這樣可以最大限度的減少在這兩層薄膜沉積和圖形化過程中所引入的界面污染問題，進(jìn)而能夠得到性能穩(wěn)定的薄膜晶體管器件；最后，本發(fā)明實(shí)施例所述驅(qū)動(dòng)面板制作方法，在制作的過程中，在金屬導(dǎo)電層與導(dǎo)電膜層之間存在柵極絕緣層，有源層以及刻蝕阻擋層，三層介質(zhì)薄膜，可以降低背板線路電路中的寄生電容(電容大小與電容兩電極板間絕緣層的厚度成反比)，能進(jìn)一步提升顯示刷新頻率；本發(fā)明適合于基于金屬氧化物薄膜晶體管的大面積顯示驅(qū)動(dòng)背板的制作，具有非常重要的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價(jià)值。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法的一個(gè)流程示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法的一個(gè)流程示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例沉積并圖形化金屬導(dǎo)電層的示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例連續(xù)沉積柵極絕緣層與有源層的示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例形成自對(duì)準(zhǔn)正性光刻膠圖形的示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例依次刻蝕有源層與絕緣層的示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例沉積刻蝕阻擋層的示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例使用灰度掩膜版曝光后正性光刻膠圖形的示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例刻蝕去除接觸孔位置刻蝕阻擋層和有源層的示意圖；圖10是本發(fā)明實(shí)施例正性光刻膠減薄示意圖的示意圖；圖11是本發(fā)明實(shí)施例去除接觸孔位置絕緣層、晶體管源漏電極以及電容處刻蝕阻擋層；圖12是本發(fā)明實(shí)施例沉積并圖形化導(dǎo)電薄膜層的示意圖13是本發(fā)明實(shí)施例沉積保護(hù)層后薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)面板示意圖；圖14是本發(fā)明實(shí)施例刻蝕有源層的示意圖；圖15是本發(fā)明實(shí)施例沉積保護(hù)層后薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)面板示意圖；圖16是本發(fā)明實(shí)施例去除接觸孔位置刻蝕阻擋層、有源層以及絕緣層。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例提供了一種薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法，用于高效的使用金屬氧化物半導(dǎo)體材料制作薄膜晶體管的驅(qū)動(dòng)背板。 本發(fā)明適用于液晶顯示以及主動(dòng)型有機(jī)發(fā)光二極管顯示屏的驅(qū)動(dòng)背板制作工藝；請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法的一個(gè)實(shí)施例包括101、制備并圖形化金屬導(dǎo)電層；所述圖形化指的是在所述金屬導(dǎo)電層上制作指定的圖形，具體的，圖形化可以包括曝光、顯影和刻蝕等多道制作工藝，具體的工藝步驟需要根據(jù)被圖形化的材質(zhì)而定，此次不作限定?？蛇x的，圖形化方法一般采用濕法刻蝕和干法刻蝕兩種方法。所述金屬導(dǎo)電層可以作為電信號(hào)導(dǎo)線，薄膜晶體管柵極以及像素電路儲(chǔ)存電容下電極等電性功能部件的載體層。102、在所述金屬導(dǎo)電層上依次沉積絕緣薄膜和金屬氧化物薄膜；在所述金屬導(dǎo)電層上依次沉積絕緣薄膜和金屬氧化物薄膜，分別作為薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的柵極絕緣層和有源層。103、根據(jù)所述金屬導(dǎo)電層的形狀圖形化所述有源層；即將所述有源層制作成與所述金屬導(dǎo)電層的圖形相似的形狀，或有源層的形狀恰好依次覆蓋在所述金屬導(dǎo)電層的圖形之上?？蛇x的，所述柵極絕緣層可以在步驟103中與所述有源層一起圖形化。104、在所述有源層上沉積絕緣薄膜作為刻蝕阻擋層；所述刻蝕阻擋層用于在后續(xù)對(duì)其余的驅(qū)動(dòng)背板層進(jìn)行刻蝕時(shí)，防止位于所述刻蝕阻擋層之下的柵極絕緣層、有源層以及金屬導(dǎo)電層被不必要的刻蝕。上述驅(qū)動(dòng)背板層指的是本發(fā)明薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板中各個(gè)不同的作用層，其中包括上述金屬導(dǎo)電層、柵極絕緣層、有源層、刻蝕阻擋層，以及在后提到的緩沖層和保護(hù)層等。105、在所述柵極絕緣層制備接觸孔并圖形化所述刻蝕阻擋層，定義薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和所述存儲(chǔ)電容的有效面積；使用灰度掩膜版圖形化工藝，在所述柵極絕緣層制備接觸孔并圖形化所述刻蝕阻擋層，定義薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和所述存儲(chǔ)電容的有效面積。所述灰度掩膜版圖形化工藝即使用灰度掩膜版對(duì)薄膜晶體管的驅(qū)動(dòng)背板層進(jìn)行光刻；所述接觸孔為金屬導(dǎo)電層和導(dǎo)電薄膜層之間連通的接觸孔?？蛇x的，所述柵極絕緣層可以在步驟105中使用灰度掩膜版圖形化工藝進(jìn)行圖形化。106、在所述刻蝕阻擋層上沉積并圖形化導(dǎo)電薄膜層。所述導(dǎo)電薄膜層具體可以作為薄膜晶體管的源漏電極，電容的上電極，以及信號(hào)導(dǎo)線等電性功能部件的載體層，可以按實(shí)際需求進(jìn)行相應(yīng)電性功能部件的圖形化。本發(fā)明實(shí)施例所述驅(qū)動(dòng)面板制作方法，在制作的過程中，引入了柵極絕緣層，有源層以及刻蝕阻擋層，三層介質(zhì)薄膜，可以降低了背板線路電路中的寄生電容(電容與背板電路的厚度成反比)，能進(jìn)一步提升顯示刷新頻率；并且，本發(fā)明實(shí)施例使用了灰度掩膜版圖形化工藝，大大簡(jiǎn)化了薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板制作所用的光罩個(gè)數(shù)，降低了 TFT驅(qū)動(dòng)背板的制作成本以及工藝難度。下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法的具體步驟進(jìn)行描述，請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明實(shí)施例中薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法的另一個(gè)實(shí)施例包括201、在透明襯底制備緩沖層； 在透明襯底上沉積二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)作為緩沖層，用于阻止驅(qū)動(dòng)背板中離子的擴(kuò)散?？梢岳斫獾氖牵鯯iO2或Si3N4僅為緩沖層的優(yōu)選材質(zhì)，在實(shí)際應(yīng)用中還可以有其它防止離子擴(kuò)散功能的材質(zhì)，此處不作限定。202、在所述緩沖層上沉積并圖形化金屬導(dǎo)電層；先在所述緩沖層上沉積目標(biāo)金屬作為金屬導(dǎo)電層，所述金屬導(dǎo)電層的厚度為IOOnm至2000nm ;所述目標(biāo)金屬可以為鋁(Al)，銅(Cu)，鑰(Mo)，鈦(Ti)，銀(Ag)，金(Au)，鉭(Ta)，鉻(Cr)單質(zhì)或鋁合金；?？蛇x的,所述金屬導(dǎo)電層為單層金屬薄膜,或由單層Al, Cu, Mo, Ti, Ag, Au, Ta Cr或鋁合金中任意兩層以上組成的多層薄膜。在沉積完成后，再對(duì)所述金屬導(dǎo)電層進(jìn)行圖形化；所述圖形化指的是在所述金屬導(dǎo)電層上制作指定的圖形，具體的，圖形化可以包括曝光、顯影和刻蝕等多道制作工藝，具體的工藝步驟需要根據(jù)被圖形化的材質(zhì)而定，此次不作限定?？蛇x的，圖形化方法一般采用濕法刻蝕和干法刻蝕兩種方法。所述金屬導(dǎo)電層可以作為電信號(hào)導(dǎo)線，薄膜晶體管柵極以及像素電路儲(chǔ)存電容下電極等電性功能部件的載體層。203、在所述金屬導(dǎo)電層上依次沉積絕緣薄膜和金屬氧化物薄膜；在所述金屬導(dǎo)電層上依次沉積絕緣薄膜和金屬氧化物薄膜，分別作為薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的柵極絕緣層和有源層。所述柵極絕緣層為基于Si02，Si3N4, Al2O3, Ta2O5或Y2O3絕緣薄膜的單層薄膜，或是以上絕緣材料組成的多層薄膜，厚度為50nm 500nm ；所述有源層的半導(dǎo)體材料是金屬氧化物(In2O3) x (MO) y (ZnO) z,厚度為20nm 200nm,其中I, O ^ y ^ I, O ^ z ^ I,且 x+y+z = I, M 為 Ga, Sn, Si, Al, Mg, Zr 或Re兀素中的一種或一種以上的任意組合，Re為鑭系稀土金屬。204、在所述有源層上制備與所述金屬導(dǎo)電層的形狀一致的正性光刻膠；具體的，在金屬導(dǎo)電層圖形化完畢后，在所述金屬導(dǎo)電層上覆蓋正性光刻膠；利用金屬導(dǎo)電層不透光的特點(diǎn)，使用圖形化后的金屬導(dǎo)電層作為自對(duì)準(zhǔn)光刻掩膜版；將紫外光由所述玻璃襯底一側(cè)入射，對(duì)正性光刻膠進(jìn)行曝光，將金屬導(dǎo)電層的圖形轉(zhuǎn)移到正性光刻膠上；經(jīng)顯影后所得到與金屬導(dǎo)電層的形狀一致的正性光刻膠。205、使用刻蝕劑對(duì)沒有覆蓋所述正性光刻膠的所述有源層進(jìn)行刻蝕；可選的，所述柵極絕緣層可以與所述有源層一起圖形化。
本發(fā)明實(shí)施例使用了自對(duì)準(zhǔn)曝光的方法，利用金屬導(dǎo)電薄膜的圖形作為自對(duì)準(zhǔn)掩膜，并且不需要對(duì)準(zhǔn)過程。對(duì)于普通的光刻掩模板工藝，能夠減少掩膜版加工費(fèi)用，減少由于對(duì)準(zhǔn)誤差帶來的缺陷，可以不必購買昂貴的曝光機(jī)，為大生產(chǎn)降低成本。206、在所述有源層上沉積絕緣薄膜作為刻蝕阻擋層；可選的，所述刻蝕阻擋層的材料可以為為SiO2, Si3N4, Al2O3, Y2O3，聚酰亞胺，光刻膠，苯丙環(huán)丁烯或聚甲基丙烯酸甲酯，或是以上絕緣材料組成的多層薄膜，厚度為50nm 2000nm。
所述刻蝕阻擋層用于在后續(xù)對(duì)其余的驅(qū)動(dòng)背板層進(jìn)行刻蝕時(shí)，防止位于所述刻蝕阻擋層之下的柵極絕緣層、有源層以及金屬導(dǎo)電層被不必要的刻蝕。207、在所述柵極絕緣層制備接觸孔并圖形化所述刻蝕阻擋層，定義薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和所述存儲(chǔ)電容的有效面積；在所述刻蝕阻擋層上覆蓋正性光刻膠；使用一個(gè)灰度掩膜版對(duì)覆蓋在所述刻蝕阻擋層上的正性光刻膠進(jìn)行曝光，定義所述接觸孔，所述薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和所述存儲(chǔ)電容的有效面積。所述灰度掩膜版包括透明區(qū)域，灰度區(qū)域和不透明區(qū)域；所述透明區(qū)域?yàn)槟芡耆高^紫外光的區(qū)域，所述灰度區(qū)域?yàn)槟懿糠滞高^紫外光的區(qū)域，不透明區(qū)域?yàn)椴荒芡高^紫外光的區(qū)域。具體的，可以利用灰度掩膜版作掩模定義正性光刻膠圖形，在灰度掩膜版透明區(qū)域下的正性光刻膠被完全曝光，灰度區(qū)域下的正性光刻膠被部分曝光，不透明區(qū)域不被曝光。經(jīng)顯影后接觸孔上方覆蓋的正性光刻膠完全被去除，薄膜晶體管區(qū)域以及存儲(chǔ)電容區(qū)域上覆蓋的正性光刻膠被部分去除，其它區(qū)域的正性光刻膠會(huì)被保留。可選的，所述柵極絕緣層也可以使用灰度掩膜版圖形化工藝進(jìn)行圖形化。208、依次去除所述接觸孔上覆蓋的刻蝕阻擋層，有源層和柵極絕緣層；具體的，可以根據(jù)刻蝕阻擋層，有源層以及柵極絕緣層的具體材料，選擇合適的刻蝕方法進(jìn)行去除。209、對(duì)所述正性光刻膠進(jìn)行減薄處理；對(duì)所述正性光刻膠進(jìn)行減薄處理，完成對(duì)所述薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和所述存儲(chǔ)電容的定義。具體的，在對(duì)正性光刻膠進(jìn)行減薄處理后，針對(duì)刻蝕阻擋層，絕緣層的具體材料，選擇合適的刻蝕方法，去除晶體管源漏電極位置以及電容位置和接觸孔位置上的刻蝕阻擋層薄膜，完成對(duì)刻蝕阻擋層的圖形化。210、在所述刻蝕阻擋層上沉積并圖形化導(dǎo)電薄膜層；所述導(dǎo)電薄膜層具體可以作為薄膜晶體管的源漏電極，電容的上電極，以及信號(hào)導(dǎo)線等電性功能部件的載體層，可以按實(shí)際需求進(jìn)行相應(yīng)電性功能部件的圖形化。沉積所述導(dǎo)電薄膜層所使用的金屬包括Al，Cu, Mo, Ti單質(zhì)，鋁合金或氧化銦錫透明導(dǎo)電薄膜ITO ；所述導(dǎo)電薄膜層為單層金屬薄膜，或由單層Al，Cu, Mo, Ti單質(zhì)，鋁合金或ITO中任意兩層以上組成的多層薄膜；所述導(dǎo)電薄膜層的厚度為IOOnm 2000nm ；
所述導(dǎo)電薄膜層可通過接觸孔與所述金屬導(dǎo)電層相連通。211、根據(jù)驅(qū)動(dòng)背板的應(yīng)用需求，沉積并圖形化透明電極以及保護(hù)層。所述保護(hù)層的材料為SiO2, Si3N4, Al2O3,聚酰亞胺，光刻膠，苯丙環(huán)丁烯或聚甲基丙烯酸甲酯，所述保護(hù)層的厚度為200nm 5000nm。上述方法中無機(jī)薄膜一般采用化學(xué)等離子沉積系統(tǒng)(PECVD, Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition),物理氣相沉積(PVD, Physical Vapor Deposition)，陽極氧化，原子層沉積方法(ALD, Atomic layer deposition),脈沖激光成膜法(PLD,programmable logic device)等方法制備； 上述方法中所用的有機(jī)薄膜,一般采用旋轉(zhuǎn)涂布(spin coating)或是刮涂(slitcoating)兩種方法制作。上述方法中所述的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板制作工序結(jié)合常規(guī)的半導(dǎo)體工藝，可以實(shí)現(xiàn)大面積薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作。本發(fā)明所述的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板適用于液晶顯示器以及主動(dòng)有機(jī)放光二極管顯示屏的驅(qū)動(dòng)背板。為了便于理解，下面以幾個(gè)具體應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)上述的實(shí)施例中描述的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法再進(jìn)行詳細(xì)描述，請(qǐng)參考圖3至16，具體為具體事例一如圖3所示，在帶有200nm厚的SiO2緩沖層2的無堿玻璃襯底I上，使用PVD依次沉積Mo/Al/Mo三層金屬薄膜作為柵極，電容下電極以及信號(hào)導(dǎo)線，厚度分別為25nm/100nm/25nm。使用光刻工藝將其圖形化形成金屬層3。如圖4所示,在已圖形化的柵金屬上，使用PECVD與PVD聯(lián)合的設(shè)備，在保持高真空的情況下，使用PECVD連續(xù)沉積厚度為150nm的Si3N4和50nm的SiO2作為柵極絕緣層4，使用PVD沉積50nm金屬氧化物IZO (In，Zn原子比I : I)作為有源層5。如圖5所示，使用瑞紅304光刻膠10，利用柵金屬圖形進(jìn)行自對(duì)準(zhǔn)曝光顯影。如圖6所示，使用稀氫氟酸(HF H2O = I 100)對(duì)有源層5進(jìn)行刻蝕，然后使用干法刻蝕設(shè)備，采用反應(yīng)氣體CF4/02 = 100SCCm/20SCCm對(duì)絕緣層4進(jìn)行刻蝕。如圖7所示，使用PECVD沉積厚度為200nm的SiO2作為刻蝕阻擋層6。如圖8所示，使用灰度掩膜版對(duì)正性光刻膠11進(jìn)行曝光，顯影。如圖9所示，使用干法刻蝕設(shè)備，采用反應(yīng)氣體CF4/02 = 100sccm/20sccm對(duì)接觸孔位置的刻蝕阻擋層6進(jìn)行刻蝕，然后使用稀氫氟酸對(duì)接觸孔位置的有源層5進(jìn)行刻蝕。最后使用氧氣等離子體對(duì)正性光刻膠進(jìn)行整體減薄，暴露出晶體管源漏電極區(qū)域以及存儲(chǔ)電容區(qū)域的刻蝕阻擋層，如圖10所示。因?yàn)闁艠O絕緣層Si3N4/Si02以及刻蝕阻擋層SiO2可在同一刻蝕條件下進(jìn)行刻蝕。因此選擇使用干法刻蝕方法，同時(shí)圖形化刻蝕阻擋層6以及去除接觸孔位置的絕緣層4，得到最終圖形，如圖11所示。如圖12所示，使用PVD制備Mo/Al/Mo疊層金屬作為源漏電極，電容上電極以及信號(hào)導(dǎo)線，厚度分別為25nm/100nm/25nm。并使用濕法刻蝕，將Mo/Al/Mo圖形化形成金屬層7。如圖13所示，使用旋涂的方法，制作一層厚度為2um的聚酰亞胺作為保護(hù)層8。具體實(shí)例二如圖3所示，在帶有50nm厚的Si3N4層作為緩沖層2的無堿玻璃襯底I上，使用PVD沉積Cu金屬薄膜作為柵極，電容下電極以及信號(hào)導(dǎo)線，厚度為100nm。使用光刻工藝將其圖形化形成金屬層3。如圖4所示，在已圖形化的柵金屬上，使用ALD沉積IOOnm的Al2O3作為柵極絕緣層4。然后在使用PVD沉積金屬氧化物IGZO (In，Ga，Zn原子比I : I : I)作為有源層5，厚度為50nm。如圖5所示，使用瑞紅304光刻膠10，利用柵金屬圖形進(jìn)行自對(duì)準(zhǔn)曝光顯影。如圖14所示，使用稀氫氟酸對(duì)有源層5進(jìn)行刻蝕。然后，采用ALD制作厚度為50nm的Al2O3作為刻蝕阻擋層6。使用灰度掩膜版對(duì)正性光刻膠11進(jìn)行曝光顯影。使用干法刻蝕設(shè)備，采用反應(yīng)氣體C12/BC13 = 35sccm/5sccm對(duì)接觸孔位置的刻蝕阻擋層6進(jìn)行刻蝕，然后使用稀氫氟酸對(duì)接觸孔位置的有源層5進(jìn)行刻蝕。接下來，使用氧氣等離子體對(duì)正性光刻膠進(jìn)行減薄，然后再采用反應(yīng)氣體C12/BC13 = 35sccm/5sccm,使用感應(yīng)稱合等離子體刻蝕設(shè)備圖形化刻蝕阻擋層6以及去除接觸孔位置的絕緣層4，得到其最終的圖形。然后使用PVD制備金屬M(fèi)o薄膜，并圖形化為源漏電極，電容上電極以及信號(hào)導(dǎo)線，厚度為150nm。最后利用PECVD制作一層厚度為300nm的Si3N4作為保護(hù)層8，如圖15所示。
具體實(shí)例三如圖3所示，在帶有200nm厚的SiO2緩沖層2的無堿玻璃襯底I上，使用PVD沉積Mo金屬薄膜作為柵極，電容下電極以及信號(hào)導(dǎo)線，厚度為200nm。使用光刻工藝將其圖形化形成金屬層3。如圖4所示，在已圖形化的柵金屬上，使用PECVD與PVD聯(lián)合的設(shè)備，在保持高真空的情況下，使用PECVD連續(xù)沉積厚度為150nm的Si3N4和50nm的SiO2作為柵極絕緣層4，使用PVD沉積50nm金屬氧化物IZO(In，Zn原子比I : I)作為有源層5。如圖5所示，使用瑞紅304光刻膠10，利用柵金屬圖形進(jìn)行自對(duì)準(zhǔn)曝光顯影。如圖6所示，使用稀氫氟酸(HF H2O = I 100)對(duì)有源層5進(jìn)行刻蝕，使用干法刻蝕設(shè)備，采用反應(yīng)氣體CF4/O2 = 100sccm/20sccm對(duì)絕緣層4進(jìn)行刻蝕。如圖7所示，使用PECVD沉積厚度為200nm的SiOJt為刻蝕阻擋層6。如圖8所示，使用灰度掩膜版對(duì)正性光刻膠11進(jìn)行曝光，顯影。如圖16所示，使用干法刻蝕設(shè)備，采用反應(yīng)氣體CF4/02 = 100sccm/20sccm對(duì)接觸孔位置的刻蝕阻擋層6進(jìn)行刻蝕，接著使用稀氫氟酸對(duì)接觸孔位置的有源層5進(jìn)行刻蝕，然后再次使用干法刻蝕設(shè)備，對(duì)接觸孔位置的絕緣層4進(jìn)行刻蝕。接下來，使用氧氣等離子體對(duì)正性光刻膠進(jìn)行減薄，暴露出晶體管源漏電極位置以及電容位置的刻蝕阻擋層。再次采用反應(yīng)氣體CF4/02 = 100sccm/20sccm，去除刻蝕阻擋層6，得到最終圖形，如圖11所示。如圖12所示，使用PVD制備Mo/Al/Mo疊層金屬作為源漏電極，電容上電極以及信號(hào)導(dǎo)線，厚度分別為25nm/100nm/25nm。并使用濕法刻蝕，將Mo/Al/Mo圖形化形成金屬層7。如圖13所示，使用旋涂的方法，制作一層厚度為2um的E0C130光刻膠作為保護(hù)層8。上面僅以一些例子對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了說明，可以理解的是，在實(shí)際應(yīng)用中，還可以有更多的應(yīng)用場(chǎng)景，具體此處不作限定。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.ー種薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法，其特征在于，包括 制備并圖形化金屬導(dǎo)電層； 在所述金屬導(dǎo)電層上依次沉積絕緣薄膜和金屬氧化物薄膜，分別作為柵極絕緣層和有源層； 根據(jù)所述金屬導(dǎo)電層的形狀圖形化所述有源層； 在所述有源層上沉積絕緣薄膜作為刻蝕阻擋層； 在所述柵極絕緣層制備接觸孔并圖形化所述刻蝕阻擋層，定義薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和所述存儲(chǔ)電容的有效面積； 在所述刻蝕阻擋層上沉積并圖形化導(dǎo)電薄膜層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法，其特征在于，所述制備并圖形化金屬導(dǎo)電層之前，包括 在透明襯底上沉積ニ氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)作為緩沖層； 所述制備并圖形化金屬導(dǎo)電層，包括 在所述緩沖層上沉積并圖形化金屬導(dǎo)電層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法，其特征在干， 制備所述金屬導(dǎo)電層所使用的金屬包括 鋁(Al)，銅(Cu)，鑰(Mo)，鈦(Ti)，銀(Ag)，金(Au)，鉭(Ta)，鉻(Cr)單質(zhì)或鋁合金；所述金屬導(dǎo)電層為單層金屬薄膜，或由單層Al, Cu, Mo, Ti, Ag, Au, Ta, Cr或招合金中任意兩層以上組成的多層薄膜； 所述金屬導(dǎo)電層的厚度為IOOnm至2000nm ； 所述金屬導(dǎo)電層作為電信號(hào)導(dǎo)線，薄膜晶體管柵極以及像素電路儲(chǔ)存電容下電極的載體層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法，其特征在于，所述根據(jù)金屬導(dǎo)電層的形狀圖形化所述有源層，包括 在所述有源層上制備與所述金屬導(dǎo)電層的形狀一致的正性光刻膠； 使用刻蝕劑對(duì)沒有覆蓋所述正性光刻膠的所述有源層進(jìn)行刻蝕。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法，其特征在于，在所述有源層上制備與所述金屬導(dǎo)電層的形狀一致的正性光刻膠，包括 在所述金屬導(dǎo)電層上覆蓋正性光刻膠； 使用圖形化后的金屬導(dǎo)電層作為自對(duì)準(zhǔn)光刻掩膜版； 將紫外光由所述玻璃襯底ー側(cè)入射，對(duì)所述正性光刻膠進(jìn)行曝光； 經(jīng)顯影后所得到與金屬導(dǎo)電層的形狀一致的正性光刻膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法，其特征在于，使用灰度掩膜版圖形化工藝，在所述柵極絕緣層制備接觸孔并圖形化所述刻蝕阻擋層，定義薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和所述存儲(chǔ)電容的有效面積；包括 使用一個(gè)灰度掩膜版在所述柵極絕緣層制備接觸孔并圖形化所述刻蝕阻擋層，定義薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和所述存儲(chǔ)電容的有效面積； 所述灰度掩膜版包括透明區(qū)域，灰度區(qū)域和不透明區(qū)域； 所述透明區(qū)域?yàn)槟芡耆高^紫外光的區(qū)域，所述灰度區(qū)域?yàn)槟懿糠滞高^紫外光的區(qū)域，不透明區(qū)域?yàn)椴荒芡高^紫外光的區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法，其特征在于，所述使用一個(gè)灰度掩膜版在所述柵極絕緣層制備接觸孔并圖形化所述刻蝕阻擋層，定義薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和所述存儲(chǔ)電容的有效面積； 在所述刻蝕阻擋層上覆蓋正性光刻膠； 使用一個(gè)灰度掩膜版對(duì)覆蓋在所述刻蝕阻擋層上的正性光刻膠進(jìn)行曝光，定義所述接觸孔； 依次去除所述接觸孔上覆蓋的刻蝕阻擋層，有源層和柵極絕緣層； 對(duì)所述正性光刻膠進(jìn)行減薄處理，完成對(duì)所述刻蝕阻擋層的圖形化和所述存儲(chǔ)電容的有效面積的定義。
去除薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和儲(chǔ)存電容處的刻蝕阻擋層。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法，其特征在干， 沉積所述導(dǎo)電薄膜層所使用的金屬包括 Al，Cu，Mo, Ti單質(zhì)，鋁合金或氧化銦錫透明導(dǎo)電薄膜ITO ； 所述導(dǎo)電薄膜層為單層金屬薄膜，或由單層Al，Cu, Mo, Ti單質(zhì)，鋁合金或ITO中任意兩層以上組成的多層薄膜； 所述導(dǎo)電薄膜層的厚度為IOOnm 2000nm ； 所述導(dǎo)電薄膜層作為薄膜晶體管的源漏電極，電容的上電極，以及信號(hào)導(dǎo)線的載體層，并且可通過接觸孔與所述金屬導(dǎo)電層相連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法，其特征在于，所述在刻蝕阻擋層上沉積并圖形化導(dǎo)電薄膜層之后，還包括 根據(jù)驅(qū)動(dòng)背板的應(yīng)用需求，沉積并圖形化透明電極以及保護(hù)層； 所述保護(hù)層的材料為SiO2, Si3N4,氧化鋁(Al2O3)，聚酰亞胺，光刻膠，苯丙環(huán)丁烯或聚甲基丙烯酸甲酷，所述保護(hù)層的厚度為200nm 5000nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法，其特征在于，所述柵極絕緣層為基于SiO2, Si3N4, Al2O3,五氧化ニ鉭(Ta2O5)或氧化鐿(Y2O3)絕緣薄膜的單層薄膜，或是以上絕緣材料組成的多層薄膜，厚度為50nm 500nm ； 所述有源層的半導(dǎo)體材料是金屬氧化物(In2O3)x (MO)y (ZnO)z，厚度為20nm 200nm，其中0≤ X≤ 1，0 ≤y ≤ 1，0≤ z ≤ 1，且 x+y+z = 1，M 為鎵(Ga)，錫(Sn)，硅(Si)，鋁(Al)，鎂(Mg)，鋯(Zr)或La系稀土元素中的ー種或ー種以上的任意組合； 所述刻蝕阻擋層的材料為SiO2, Si3N4,Al2O3, Y2O3,聚酰亞胺，光刻膠，苯丙環(huán)丁烯或聚甲基丙烯酸甲酷，或是以上絕緣材料組成的多層薄膜，厚度為50nm 2000nm。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)背板的制作方法，用于高效的使用金屬氧化物半導(dǎo)體材料制作薄膜晶體管的驅(qū)動(dòng)背板。本發(fā)明實(shí)施例方法包括制備并圖形化金屬導(dǎo)電層；在所述金屬導(dǎo)電層上依次沉積絕緣薄膜和金屬氧化物薄膜，分別作為柵極絕緣層和有源層；根據(jù)所述金屬導(dǎo)電層的形狀圖形化所述有源層；在所述有源層上沉積絕緣薄膜作為刻蝕阻擋層；使用灰度掩膜版圖形化工藝，在所述柵極絕緣層制備接觸孔并圖形化所述刻蝕阻擋層，定義薄膜晶體管源漏電極區(qū)域和所述存儲(chǔ)電容的有效面積；在所述刻蝕阻擋層上沉積并圖形化導(dǎo)電薄膜層。
文檔編號(hào)H01L21/77GK102768992SQ20121028567
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者蘭林鋒, 彭俊彪, 徐苗, 王磊, 羅東向 申請(qǐng)人:廣州新視界光電科技有限公司