CN103730414A - 薄膜晶体管基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种薄膜晶体管基板的制造方法，制程简单，通过连续成膜氧化物半导体层与源/漏极实现良好的接触界面，避免了由于接触电阻过大而产生的拥挤效应，同时，源/漏极通过含有钽的金属材料制得并在源/漏极蚀刻制程中采用含有过氧化氢的蚀刻液对其进行蚀刻，避免了传统蚀刻液对于氧化物半导体层的破坏，提升了薄膜晶体管基板的品质，且，不需要另外制作一层刻蚀阻挡层来保护背沟道处的氧化物半导体层，保证了较高的沟道宽长比（W/L），简化了薄膜晶体管基板的结构，减少了制作过程，降低了生产成本，提高了生产良率。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，尤其涉及一种薄膜晶体管基板的制造方法。
背景技术
薄膜晶体管（TFT）在电子装置中被广泛地作为开关装置和驱动装置使用。具体地，因为薄膜晶体管可形成在玻璃基片或塑料基片上，所以它们通常用在诸如液晶显示装置（LCD）、有机发光显示装置（OLED）、电泳显示装置（EPD）等平板显示装置领域。
氧化物半导体由于具有较高的电子迁移率（氧化物半导体迁移率>10cm2/Vs，非晶硅（a-Si）迁移率仅0.5～0.8cm2/Vs），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，可以应用于液晶显示装置、有机发光显示装置、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，为当前业界研究热门。
目前，常见的氧化物半导体薄膜晶体管有：刻蚀阻挡（Etch Stopper，ES）结构的氧化物半导体薄膜晶体管和背沟道（Back channel etching，BCE）结构的氧化物半导体薄膜晶体管。
请参阅图1，为现有的刻蚀阻挡结构的氧化物半导体薄膜晶体管的结构示意图，其在氧化物半导体层100形成后及金属源/漏电极200形成前，制作一层刻蚀阻挡层（Etch Stopper Layer，ESL）300，用于保护背沟道处的氧化物半导体层100，避免其在后续的制程（如金属源/漏电极200蚀刻、钝化层500曝光等制程）中遭破坏，进而提升了氧化物半导体薄膜晶体管稳定性，但额外制作一层刻蚀阻挡层需额外增加一道光刻制程，一道光刻制程包括成膜、曝光、显影、蚀刻、剥离等工序，因而额外制作一层刻蚀阻挡层将大大增加生产成本，进而降低生产良率。
为此，背沟道结构的氧化物半导体薄膜晶体管去掉了形成在氧化物半导体层上的刻蚀阻挡层，减少了光刻制程，降低了生产成本。
请参阅图2，为现有的背沟道结构的氧化物半导体薄膜晶体管的结构示意图，在氧化物半导体层100’制作完成后，直接在其上形成金属源/漏（Source/Drain）电极200’，然后在该金属源/漏电极200’上形成钝化层500’。
该背沟道结构的氧化物半导体薄膜晶体管虽然结构和制程简单，且具有较高的沟道宽长比（W/L），但金属源/漏电极200’的蚀刻制程通常使用强酸及其混合物（如HNO3/H3PO4/CH3COOH等）作为蚀刻液，导致背沟道处的氧化物半导体层100’容易受到破坏，造成氧化物半导体薄膜晶体管特性劣化与不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄膜晶体管基板的制造方法，方法简单，减少了制作过程，降低了生产成本，提高了生产良率，所制得的薄膜晶体管基板结构简单，不需要另外制作刻蚀阻挡层，保证了较高的沟道宽长比（W/L），同时，能有效避免由于接触电阻过大而产生的拥挤效应以及传统蚀刻液对于氧化物半导体层的破坏，提升了薄膜晶体管基板的品质。
为实现上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管基板的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、提供基片；
步骤2、在所述基片上形成第一金属层，并图案化该第一金属层，以形成栅极；
步骤3、在所述栅极与基片上形成栅极绝缘层；
步骤4、在所述栅极绝缘层上连续成膜依次形成氧化物半导体层及第二金属层，并图案化该第二金属层，以形成源/漏极，其中该第二金属层包含有钽；
步骤5、图案化所述氧化物半导体层，以露出部分栅极绝缘层；
步骤6、在所述源/漏极、氧化物半导体层及栅极绝缘层上形成钝化层，并图案化该钝化层，以露出部分源/漏极及部分氧化物半导体层；
步骤7、在所述钝化层及露出的部分源/漏极上形成透明导电层，并图案化该透明导电层，以形成像素电极。
所述基片为透明基片。
所述基片为玻璃基片。
所述第一金属层含有铜、钽、铝、钼至少一种。
所述第二金属层还包含有铜、铝、钼至少一种。
所述步骤4中，通过含有过氧化氢的蚀刻液对第二金属层进行蚀刻，以实现第二金属层的图案化。
所述蚀刻液中的过氧化氢浓度大于5wt%且小于30wt%。
所述氧化物半导体层含有铟氧化物、锌氧化物、锡氧化物、镓氧化物至少一种。
所述透明导电层含有铟锡金属氧化物；所述栅极绝缘层与钝化层均含有氧化硅。
本发明的有益效果：本发明的薄膜晶体管基板的制造方法，制程简单，通过连续成膜氧化物半导体层与源/漏极实现良好的接触界面，避免了由于接触电阻过大而产生的拥挤效应，同时，源/漏极通过含有钽的金属材料制得并在源/漏极蚀刻制程中采用含有过氧化氢的蚀刻液对其进行蚀刻，避免了传统蚀刻液对于氧化物半导体层的破坏，提升了薄膜晶体管基板的品质，且，不需要另外制作一层刻蚀阻挡层来保护背沟道处的氧化物半导体层，保证了较高的沟道宽长比（W/L），简化了薄膜晶体管基板的结构，减少了制作过程，降低了生产成本，提高了生产良率。
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。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
附图中，
图1为现有的刻蚀阻挡结构的氧化物半导体薄膜晶体管的结构示意图；
图2为现有的背沟道结构的氧化物半导体薄膜晶体管的结构示意图；
图3为本发明薄膜晶体管基板的制造方法的流程图；
图4至图9为本发明薄膜晶体管基板的制造方法的制程示意图；
图10为本发明薄膜晶体管基板的制造方法制得的薄膜晶体管的转移特性曲线图；
图11为本发明薄膜晶体管基板的制造方法制得的薄膜晶体管的输出特性曲线图。
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3，并参考图4至图9，本发明提供一种薄膜晶体管基板的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、提供基片20。
所述基片20为透明基片，优选玻璃基片或塑料基片，在本实施例中，所述基片20为玻璃基片。
步骤2、在所述基片20上形成第一金属层，并图案化该第一金属层，以形成栅极22。
具体地，在所述基片20上通过沉积形成所述第一金属层，再通过掩模板或半掩模板对该第一金属层进行曝光、显影、蚀刻以形成预定图案的栅极22。所述第一金属层含有铜、钽、铝、钼至少一种，即所述栅极22含有铜、钽、铝、钼至少一种。
步骤3、在所述栅极22与基片20上形成栅极绝缘层24。
所述栅极绝缘层24通过沉积形成，所述栅极绝缘层24一般包括氧化硅、氮化硅其中之一或其组合。
步骤4、在所述栅极绝缘层24上连续成膜依次形成氧化物半导体层25及第二金属层，并图案化该第二金属层，以形成源/漏极26。
具体地，连续成膜形成氧化物半导体层25和第二金属层，之后再通过掩模板或半掩模板对该第二金属层进行曝光、显影、蚀刻以形成预定图案的源/漏极26，且蚀刻制程中采用含有过氧化氢的蚀刻液对第二金属层进行蚀刻，以实现第二金属层的图案化，这样可以在氧化物半导体层25和源/漏极26之间形成良好的界面，进而使氧化物半导体层25和源/漏极26接触特性良好，避免了由于接触电阻过大而产生的拥挤效应（crowding effect）。所述氧化物半导体层25含有铟氧化物、锌氧化物、锡氧化物、镓氧化物至少一种，本实施例中，所述氧化物半导体层25为铟镓锌氧化物（InGaZnO，IGZO）半导体层。
本实施例中，所述第二金属层包含有金属钽，即所述源/漏极26包含有金属钽。进一步地，所述第二金属层还包含有金属铜、铝、钼至少一种，即所述源/漏极26在含有钽的金属基础上还含有金属铜、铝、钼至少一种。
过氧化氢（H2O2）对于钽与铟镓锌氧化物有明显选择比，即含有过氧化氢的蚀刻液对钽有明显的蚀刻作用，对铟镓锌氧化物无蚀刻作用，因而，通过含有过氧化氢的蚀刻液对第二金属层进行蚀刻可以有效避免传统蚀刻液对于氧化物半导体层25的破坏，提升了薄膜晶体管基板的品质，且不需要另外制作一层刻蚀阻挡层来保护背沟道（Back channel etching，BCE）处的氧化物半导体层25，保证了较高的沟道宽长比（W/L），同时，简化了薄膜晶体管基板的结构，减少了制作过程，降低了生产成本，提高了生产良率。
值得一提的是，所述含有过氧化氢的蚀刻液中的过氧化氢浓度优选大于5wt%且小于30wt%，以便能完全、高效的对第二金属层进行蚀刻。
步骤5、图案化所述氧化物半导体层25，以露出部分栅极绝缘层24。
具体地，在形成源/漏极26之后，再通过掩模板或半掩模板对所述氧化物半导体层25进行曝光、显影、蚀刻以形成预定图案的氧化物半导体层25，进而露出部分栅极绝缘层24。
步骤6、在所述源/漏极26、氧化物半导体层25及栅极绝缘层24上形成钝化层27，并图案化该钝化层27，以露出部分源/漏极26及部分氧化物半导体层25。
所述钝化层27一般包括氧化硅、氮化硅其中之一或其组合，其形成方式与上述栅极22的形成方式类似，在此不作赘述。
步骤7、在所述钝化层27及露出的部分源/漏极26上形成透明导电层，并图案化该透明导电层，以形成像素电极28。
所述透明导电层优选由氧化铟锡制成，其形成方式与上述栅极22的形成方式类似，在此不作赘述。
请参阅图10及图11，为本发明薄膜晶体管基板的制造方法制得的薄膜晶体管基板的特性曲线图，由该图可知，输出特性曲线没有出现由于接触电阻过大而产生的拥挤效应，这说明采用本发明方法制备的薄膜晶体管基板的源/漏极与氧化物半导体层之间的接触特性良好。
综上所述，本发明的薄膜晶体管基板的制造方法，制程简单，通过连续成膜氧化物半导体层与源/漏极实现良好的接触界面，避免了由于接触电阻过大而产生的拥挤效应，同时，源/漏极通过含有钽的金属材料制得并在源/漏极蚀刻制程中采用含有过氧化氢的蚀刻液对其进行蚀刻，避免了传统蚀刻液对于氧化物半导体层的破坏，提升了薄膜晶体管基板的品质，且，不需要另外制作一层刻蚀阻挡层来保护背沟道处的氧化物半导体层，保证了较高的沟道宽长比（W/L），简化了薄膜晶体管基板的结构，减少了制作过程，降低了生产成本，提高了生产良率。
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权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、提供基片（20）；
步骤2、在所述基片（20）上形成第一金属层，并图案化该第一金属层，以形成栅极（22）；
步骤3、在所述栅极（22）与基片（20）上形成栅极绝缘层（24）；
步骤4、在所述栅极绝缘层（24）上连续成膜依次形成氧化物半导体层（25）及第二金属层，并图案化该第二金属层，以形成源/漏极（26），其中该第二金属层包含有钽；
步骤5、图案化所述氧化物半导体层（25），以露出部分栅极绝缘层（24）；
步骤6、在所述源/漏极（26）、氧化物半导体层（25）及栅极绝缘层（24）上形成钝化层（27），并图案化该钝化层（27），以露出部分源/漏极（26）及部分氧化物半导体层（25）；
步骤7、在所述钝化层（27）及露出的部分源/漏极（26）上形成透明导电层，并图案化该透明导电层，以形成像素电极（28）。
2.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，所述基片（20）为透明基片。
3.如权利要求2所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，所述基片（20）为玻璃基片。
4.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，所述第一金属层含有铜、钽、铝、钼至少一种。
5.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，所述第二金属层还包含有铜、铝、钼至少一种。
6.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，所述步骤4中，通过含有过氧化氢的蚀刻液对第二金属层进行蚀刻，以实现第二金属层的图案化。
7.如权利要求6所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，所述蚀刻液中的过氧化氢浓度大于5wt%且小于30wt%。
8.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，所述氧化物半导体层（25）含有铟氧化物、锌氧化物、锡氧化物、镓氧化物至少一种。
9.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，所述透明导电层含有铟锡金属氧化物；所述栅极绝缘层（24）与钝化层（27）均含有氧化硅。
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