CN102800629B - 一种有机薄膜晶体管阵列基板制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机薄膜晶体管阵列基板制作方法，包括：在基板上依次制备栅线图形、栅绝缘层、像素电极层、源漏金属薄膜、有机半导体层和刻蚀阻挡层，其中，形成栅绝缘层之后，在其上旋涂光刻胶，通过对光刻胶曝光显影并刻蚀掉栅线PAD区域的栅绝缘层之后，保留晶体管沟道区域的光刻胶，再形成像素电极层和源漏金属薄膜，后再剥离掉光刻胶。本发明通过在刻蚀栅绝缘层以露出栅线PAD区域的过程中，通过部分保留光刻胶用以占位作为有机薄膜晶体管的沟道区域，避免了刻蚀源漏金属薄膜的过程中破坏栅绝缘层表面，能保证栅绝缘层表面质量，使形成有源层的有机半导体在栅绝缘层表面上能够很好的排列，保证沟道区的质量。
Description
技术领域
本发明涉及有机薄膜晶体管液晶显示器，特别是涉及一种有机薄膜晶体管阵列基板制作方法。
背景技术
晶体管作为开关与驱动器件，用于控制与驱动平板显示器（例如液晶显示器、场致发光显示器）中的像素。为了满足消费者对于柔性的需求，研究人员尝试用塑料基板代替玻璃基板。但是，当使用塑料基板时，需要用低温工艺，因此不能采用传统的非晶硅制程工艺。为了解决这个问题，以及随着材料科学的发展，本领域技术人员研究出了有机半导体，随之使用有机半导体制作有源层的有机薄膜晶体管的研究与开发在国际上受到广泛关注。有机薄膜晶体管具有适合大面积加工、适用于柔性基板、工艺成本低等优点，在平板显示、传感器、存储卡、射频识别标签等领域显现出广泛的应用前景。
在有机薄膜晶体管阵列基板的制作过程中，沟道区是通过刻蚀掉源漏金属得到的，其中刻蚀或者为干刻，或者为湿刻，或者干刻湿刻同时使用，这样就会对沟道区的栅绝缘层表面造成损伤，影响有机半导体在其上的排列。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何避免有机薄膜晶体管阵列基板制作过程中对栅绝缘层表面的破坏，以致影响作为有源层的有机半导体在其上的排列。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种有机薄膜晶体管阵列基板制作方法，其包括以下过程：
S1：在基板上方制备栅线图形；
S2：在过程S1所形成的基板上形成栅绝缘层，并在栅绝缘层上旋涂一层光刻胶；通过对光刻胶曝光显影，后刻蚀掉栅线PAD区域的栅绝缘层；以及保留用于形成有机薄膜晶体管沟道区域的光刻胶；
S3：在过程S2所形成的基板上依次形成像素电极层和源漏金属薄膜，之后剥离掉过程S2中所保留的光刻胶及其上方的像素电极层和源漏金属薄膜；
S4：在过程S3所形成的基板上依次形成有机半导体层和刻蚀阻挡层；
S5：对过程S4所形成的基板进行多次刻蚀处理，在基板上形成有机半导体层图形区域D，数据线及数据线PAD图形区域C以及像素电极图形区域B。
其中，所述过程S2中采用半色调或灰色调的掩膜版对光刻胶进行曝光，使栅线PAD区域的光刻胶经显影完全去除，有机薄膜晶体管沟道区域的光刻胶经显影全部保留，其他区域的光刻胶经显影部分保留；所述其它区域部分保留的光刻胶后经灰化处理去除，以使有机薄膜晶体管沟道区域的部分光刻胶被保留。
其中，所述过程S2中采用掩膜版对光刻胶进行曝光，使栅线PAD区域的光刻胶经显影完全去除，其他区域的光刻胶保留；
在栅线PAD区域的刻蚀完成之后，所被保留的光刻胶后再采用掩膜版进行曝光，以使有机薄膜晶体管沟道区域的光刻胶被保留，剩余区域的光刻胶经显影完全去除。
其中，所述过程S2中所保留的光刻胶的厚度大于过程S3中所形成的像素电极层和源漏金属薄膜的厚度之和。
其中，所述过程S5具体包括以下过程：
S501：对刻蚀阻挡层进行处理，以完全保留有机半导体层图形区域D的刻蚀阻挡层，部分保留数据线及数据线PAD图形区域C的刻蚀阻挡层，以及部分保留像素电极图形区域B的刻蚀阻挡层，其它区域A的刻蚀阻挡层完全去除；其中，区域B的刻蚀阻挡层的厚度小于区域C的刻蚀阻挡层的厚度，区域C的刻蚀阻挡层的厚度小于区域D的刻蚀阻挡层的厚度；并进一步经刻蚀，去掉所述区域A中的有机半导体层、源漏金属薄膜和像素电极层；
S502：对过程S501所形成基板中的刻蚀阻挡层进行处理，以完全去除所述区域B的刻蚀阻挡层，部分保留所述区域C和区域D的刻蚀阻挡层，且所述区域C的刻蚀阻挡层的厚度小于区域D的刻蚀阻挡层的厚度；并进一步经刻蚀，去掉所述区域B中的有机半导体层和源漏金属薄膜；
S503：对过程S502所形成基板中的刻蚀阻挡层进行处理，使所述区域C的刻蚀阻挡层完全去除，部分保留所述区域D的刻蚀阻挡层；并进一步通过刻蚀，去掉所述区域C中的有机半导体层以形成所述有机薄膜晶体管的有源层。
其中，所述刻蚀阻挡层采用光敏性材料。
其中，所述过程S501中，对刻蚀阻挡层进行的处理具体为：采用半色调或灰色调掩膜版对刻蚀阻挡层进行曝光，并显影，以使所述区域A、B、C和D中刻蚀阻挡层的厚度不完全相同。
其中，所述过程S502和S503中，对刻蚀阻挡层进行的处理均为灰化处理，以实现每次处理对各区域的刻蚀阻挡层去除相同的厚度。
其中，所述过程S5具体包括以下过程：
S5001：采用一种掩膜版对过程S4所形成的基板进行曝光、显影和刻蚀处理，以去掉所述区域B、C、D之外的区域A中的刻蚀阻挡层、有机半导体层、源漏金属薄膜和像素电极层；
S5002：采用另一种掩膜版对过程S5001所形成的基板进行曝光、显影和刻蚀处理，以去掉所述区域B中的刻蚀阻挡层、有机半导体层和源漏金属薄膜；
S5003：采用又一种掩膜版对过程S5002所形成的基板进行曝光、显影和刻蚀处理，去掉所述区域C中的刻蚀阻挡层和有机半导体层。
其中，所述过程S5中通过在过程S4所形成的基板上旋涂一层光刻胶实现过程S5001、S5002和S5003的曝光、显影处理。
（三）有益效果
上述技术方案所提供的有机薄膜晶体管阵列基板制作方法，在刻蚀栅绝缘层以露出栅线PAD区域的过程中，通过部分保留光刻胶用以占位作为有机薄膜晶体管的沟道区域，避免了刻蚀源漏金属薄膜的过程中破坏栅绝缘层表面，能保证栅绝缘层表面质量，使形成有源层的有机半导体在栅绝缘层表面上能够很好的排列，保证沟道区的质量，进一步提高有机薄膜晶体管阵列基板的质量。
附图说明
图1a是本发明实施例中玻璃基板上形成栅电极的结构示意图；
图1b是图1a在b-b方向截面的展开图；
图2a是在图1b所示的基板上形成栅绝缘层和部分光刻胶的截面图；
图2b是在图2a所示的基板上依次形成像素电极层和源漏金属薄膜的截面图；
图2c是在图2b所示的基板上剥离掉光刻胶之后的截面图；
图2d是在图2c所示的基板上形成有机半导体层和刻蚀阻挡层，并将刻蚀阻挡层曝光显影处理后的截面图；
图2e是在图2d所示的基板上将未被刻蚀阻挡层覆盖区域的像素电极层，源漏金属薄膜和有机半导体层刻蚀掉后的截面图；
图2f是在图2e所示的基板上对刻蚀阻挡层灰化处理，使覆盖像素电极图形区域的刻蚀阻挡层完全被灰化掉的截面图；
图2g是在图2f所示的基板上将像素电极图形区域的有机半导体层和源漏金属薄膜刻蚀掉后的截面图；
图2h是在图2g所示的基板上对刻蚀阻挡层灰化处理，使数据线及数据线PAD图形区域的刻蚀阻挡层完全灰化掉，并将其对应的有机半导体层刻蚀掉后的截面图；
图2i是图2h对应的有机薄膜晶体管阵列基板的结构示意图，且图2h为图2i在c-c方向截面的展开图。
其中，1：玻璃基板；2：栅电极；3：栅绝缘层；4：像素电极层；5：漏电极；6：有机半导体层；7：刻蚀阻挡层；8：源电极；9：光刻胶；120：栅线PAD区域；130：存储电容区域；140：数据线PAD区域。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例中制作有机薄膜晶体管阵列基板的过程具体描述如下：
参照图1a和图1b，图1a为玻璃基板上形成栅电极的结构示意图，图1b为图1a在b-b方向上的截面图。首先，在玻璃基板1上方制备栅线图形，具体为在玻璃基板1上形成栅金属薄膜，通过曝光、刻蚀工艺形成栅电极和栅线图形，图中130为存储电容区域，120为栅线图形中的栅线PAD区域，其为基板外围电路部分，用于与PCB板连接，输入信号使用。其中，在制备柔性显示器件时，玻璃基板1也可以替换为塑料基板；栅金属薄膜的形成可以通过沉积或溅镀等方式来实现，下同。
然后，在图1b所示的基板上形成栅绝缘层3，并在栅绝缘层3上旋涂一层光刻胶，通过对光刻胶曝光显影，后刻蚀掉栅线PAD区域120的栅绝缘层3，并保留用于形成有机薄膜晶体管沟道区域的光刻胶9，形成如图2a所示的有机薄膜晶体管阵列基板的截面图。该过程的具体实现方式采用半色调或灰色调的掩膜版对光刻胶进行曝光，使栅线PAD区域120的光刻胶经显影完全去除，有机薄膜晶体管沟道区域的光刻胶经显影全部保留，其他区域的光刻胶经显影部分保留；接下来，其它区域被部分保留的光刻胶采用灰化处理工艺去除，所谓灰化处理工艺能够同时将所处理区域的光刻胶去除掉相同的厚度，如采用等离子体轰击，灰化处理之后，有机薄膜晶体管沟道区域的部分光刻胶9被保留。
接下来，在所形成的基板上依次形成像素电极层4和源漏金属薄膜，形成如图2b所示的截面图，之后剥离掉所保留的光刻胶9，在保证光刻胶9的厚度大于像素电极层4和源漏金属薄膜的厚度之和的情况下，剥离掉光刻胶9的同时，能够将覆盖在光刻胶9上的像素电极层4和源漏金属薄膜一并去除，形成如图2c所示的截面图。该处理过程尤为重要，能够使后续所形成的有机半导体层更好地在栅绝缘层3表面上排列。
进一步，在形成的基板上依次形成有机半导体层和刻蚀阻挡层，并对其进行多次刻蚀处理，以在基板上形成有源层图形区域D，数据线及数据线PAD图形区域C以及像素电极图形区域B。
本实施例中，刻蚀阻挡层采用光敏性材料，对于光敏性材料，在经紫外光照射下，能够改变其性质，通过显影即可将其去除，并且对金属材料的干刻或湿刻工艺对光敏性材料不产生影响。所以，上述过程的具体实现方式如下：
第一步，采用半色调或灰色调掩膜版对刻蚀阻挡层7进行曝光、并显影，以完全保留有源层图形区域D的刻蚀阻挡层7，部分保留数据线及数据线PAD图形区域C的刻蚀阻挡层7，以及部分保留像素电极图形区域B的刻蚀阻挡层7，其它区域A的刻蚀阻挡层7完全去除；其中，区域B的刻蚀阻挡层7的厚度小于区域C的刻蚀阻挡层7的厚度，区域C的刻蚀阻挡层7的厚度小于区域D的刻蚀阻挡层7的厚度；经该步骤处理后，形成如图2d所示的截面图。
第二步，采用干刻或湿刻工艺，去掉区域A中的有机半导体层6、源漏金属薄膜和像素电极层4，形成如图2e所示的截面图。
第三步，采用灰化处理基板中的刻蚀阻挡层7，以完全去除区域B的刻蚀阻挡层7，因区域B的刻蚀阻挡层7的厚度小于区域C的刻蚀阻挡层7的厚度，区域C的刻蚀阻挡层7的厚度小于区域D的刻蚀阻挡层7的厚度，所以，在完全去除区域B的刻蚀阻挡层7时，区域C和区域D的刻蚀阻挡层7能够被部分保留，并且区域C的刻蚀阻挡层7的厚度依然小于区域D的刻蚀阻挡层7的厚度，形成如图2f所示的截面图。
第四步，采用干刻或湿刻工艺，去掉区域B中的有机半导体层6和源漏金属薄膜，形成如图2g所示的截面图，图中源电极8和漏电极5形成。
第五步，进一步采用灰化处理基板中的刻蚀阻挡层7，使区域C的刻蚀阻挡层7完全去除，部分保留区域D的刻蚀阻挡层7，其原理如上第三步中所述；并进一步通过干刻或湿刻工艺，去掉区域C中的有机半导体层6，在区域D保留下的有机半导体层6形成有机薄膜晶体管的有源层，此时得到图2h和图2i所示的本实施例所需制作的有机薄膜晶体管阵列基板，图中所形成的140为数据线PAD区域，其作用类似于栅线PAD区域120。
本实施例中，采用光敏性材料作为刻蚀阻挡层，通过灰化处理和刻蚀相结合即可实现不同图形区域的阵列机构，能够减少旋涂光刻胶、使用掩膜版曝光显影的次数，降低产品成本，简化工艺过程。
实施例2
本实施中，阵列基板的制作过程中，与实施例1的区别之处如下。
一方面，形成有机薄膜晶体管沟道区域的光刻胶9的过程采用掩膜版曝光来实现，具体为首先采用掩膜版对栅绝缘层3上的光刻胶进行曝光，使栅线PAD区域120的光刻胶经显影完全去除，其他区域的光刻胶保留；所被保留的光刻胶后再采用掩膜版进行曝光，以使有机薄膜晶体管沟道区域的光刻胶9被保留，剩余区域的光刻胶经显影完全去除，该工艺简单易行。
另一方面，针对非光敏性材料的刻蚀阻挡层而言，采用更为普适的工艺过程来刻蚀处理，以在基板上形成有源层图形区域D，数据线及数据线PAD图形区域C以及像素电极图形区域B，具体如下。
第一步，在形成了有机半导体层和刻蚀阻挡层之后的基板上，旋涂一层光刻胶，采用一种掩膜版对该基板进行曝光、显影和刻蚀处理，以去掉所述区域B、C、D之外的区域A中的刻蚀阻挡层7、有机半导体层6、源漏金属薄膜和像素电极层4；
第二步，采用另一种掩膜版对所形成的基板再进行曝光、显影和刻蚀处理，以去掉区域B中的刻蚀阻挡层7、有机半导体层6和源漏金属薄膜；
第三步，采用又一种掩膜版对所形成的基板又进行曝光、显影和刻蚀处理，去掉区域C中的刻蚀阻挡层7和有机半导体层6，并将区域D上剩余的光刻胶剥离即可。
由以上实施例可以看出，本发明实施例通过在刻蚀栅绝缘层以露出栅线PAD区域的过程中，通过部分保留光刻胶用以占位作为有机薄膜晶体管的沟道区域，避免了刻蚀源漏金属薄膜的过程中破坏栅绝缘层表面，能保证栅绝缘层表面质量，使形成有源层的有机半导体在栅绝缘层表面上能够很好的排列，保证沟道区的质量，进一步提高有机薄膜晶体管阵列基板的质量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种有机薄膜晶体管阵列基板制作方法，其特征在于，包括以下过程：
S1：在基板上方制备栅线图形；
S2：在过程S1所形成的基板上形成栅绝缘层，并在栅绝缘层上旋涂一层光刻胶；通过对光刻胶曝光显影，然后刻蚀掉栅线PAD区域的栅绝缘层；以及保留用于形成有机薄膜晶体管沟道区域的光刻胶；
S3：在过程S2所形成的基板上依次形成像素电极层和源漏金属薄膜，之后剥离掉过程S2中所保留的光刻胶及其上方的像素电极层和源漏金属薄膜；
S4：在过程S3所形成的基板上依次形成有机半导体层和刻蚀阻挡层；
S5：对过程S4所形成的基板进行多次刻蚀处理，在基板上形成有机半导体层图形区域（D），数据线及数据线PAD图形区域（C）以及像素电极图形区域（B）；
其中，所述过程S2中所保留的光刻胶的厚度大于过程S3中所形成的像素电极层和源漏金属薄膜的厚度之和。
2.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管阵列基板制作方法，其特征在于，所述过程S2中采用半色调或灰色调的掩膜版对光刻胶进行曝光，使栅线PAD区域的光刻胶经显影完全去除，有机薄膜晶体管沟道区域的光刻胶经显影全部保留，其他区域的光刻胶经显影部分保留；所述其他区域部分保留的光刻胶后经灰化处理去除，以使有机薄膜晶体管沟道区域的部分光刻胶被保留。
3.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管阵列基板制作方法，其特征在于，所述过程S2中采用掩膜版对光刻胶进行曝光，使栅线PAD区域的光刻胶经显影完全去除，其他区域的光刻胶保留；
在栅线PAD区域的刻蚀完成之后，所被保留的光刻胶再采用掩膜版进行曝光，以使有机薄膜晶体管沟道区域的光刻胶被保留，剩余区域的光刻胶经显影完全去除。
4.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管阵列基板制作方法，其特征在于，所述过程S5具体包括以下过程：
S501：对刻蚀阻挡层进行处理，以完全保留有机半导体层图形区域（D）的刻蚀阻挡层，部分保留数据线及数据线PAD图形区域（C）的刻蚀阻挡层，以及部分保留像素电极图形区域（B）的刻蚀阻挡层，剩余区域（A）的刻蚀阻挡层完全去除；其中，像素电极图形区域（B）的刻蚀阻挡层的厚度小于数据线及数据线PAD图形区域（C）的刻蚀阻挡层的厚度，数据线及数据线PAD图形区域（C）的刻蚀阻挡层的厚度小于有机半导体层图形区域（D）的刻蚀阻挡层的厚度；并进一步经刻蚀，去掉所述剩余区域（A）中的有机半导体层、源漏金属薄膜和像素电极层；
S502：对过程S501所形成基板中的刻蚀阻挡层进行处理，以完全去除所述像素电极图形区域（B）的刻蚀阻挡层，部分保留所述数据线及数据线PAD图形区域（C）和有机半导体层图形区域（D）的刻蚀阻挡层，且所述数据线及数据线PAD图形区域（C）的刻蚀阻挡层的厚度小于有机半导体层图形区域（D）的刻蚀阻挡层的厚度；并进一步经刻蚀，去掉所述像素电极图形区域（B）中的有机半导体层和源漏金属薄膜；
S503：对过程S502所形成基板中的刻蚀阻挡层进行处理，使所述数据线及数据线PAD图形区域（C）的刻蚀阻挡层完全去除，部分保留所述有机半导体层图形区域（D）的刻蚀阻挡层；并进一步通过刻蚀，去掉所述数据线及数据线PAD图形区域（C）中的有机半导体层以形成所述有机薄膜晶体管的有源层。
5.如权利要求4所述的有机薄膜晶体管阵列基板制作方法，其 特征在于，所述刻蚀阻挡层采用光敏性材料。
6.如权利要求5所述的有机薄膜晶体管阵列基板制作方法，其特征在于，所述过程S501中，对刻蚀阻挡层进行的处理具体为：采用半色调或灰色调掩膜版对刻蚀阻挡层进行曝光，并显影，以使所述剩余区域（A）、像素电极图形区域（B）、数据线及数据线PAD图形区域（C）和有机半导体层图形区域（D）中刻蚀阻挡层的厚度不完全相同。
7.如权利要求5所述的有机薄膜晶体管阵列基板制作方法，其特征在于，所述过程S502和S503中，对刻蚀阻挡层进行的处理均为灰化处理，以实现每次处理对各区域的刻蚀阻挡层去除相同的厚度。
8.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管阵列基板制作方法，其特征在于，所述过程S5具体包括以下过程：
S5001：采用一种掩膜版对过程S4所形成的基板进行曝光、显影和刻蚀处理，以去掉所述像素电极图形区域（B）、数据线及数据线PAD图形区域（C）、有机半导体层图形区域（D）之外的剩余区域（A）中的刻蚀阻挡层、有机半导体层、源漏金属薄膜和像素电极层；
S5002：采用另一种掩膜版对过程S5001所形成的基板进行曝光、显影和刻蚀处理，以去掉所述像素电极图形区域（B）中的刻蚀阻挡层、有机半导体层和源漏金属薄膜；
S5003：采用又一种掩膜版对过程S5002所形成的基板进行曝光、显影和刻蚀处理，去掉所述数据线及数据线PAD图形区域（C）中的刻蚀阻挡层和有机半导体层。
9.如权利要求8所述的有机薄膜晶体管阵列基板制作方法，其特征在于，所述过程S5中通过在过程S4所形成的基板上旋涂一层光刻胶实现过程S5001、S5002和S5003的曝光、显影处理。
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