CN103928343B - 薄膜晶体管及有机发光二极管显示器制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种薄膜晶体管制备方法，包括沉积第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管，其中，采用如下步骤沉积第二薄膜晶体管：在衬底上形成第二薄膜晶体管的第二栅极；在衬底上方依次沉积绝缘层和半导体层，其中绝缘层和半导体层覆盖第二栅极；在半导体层上方沉积光阻层，并对该光阻层进行曝光；对半导体层和绝缘层进行刻蚀，从而形成第二薄膜晶体管的第二有源层和设于第二栅极上方的第一连接窗口；在绝缘层和第二有源层的上方沉积第二薄膜晶体管的第二源极和第二漏极。同时，本发明还提供了一种有机发光二极管显示器制备方法。该方法减少了光罩的使用次数，从而节省了制程时间、提高了产能、节约了制备成本。

Description

薄膜晶体管及有机发光二极管显示器制备方法
技术领域
本发明属于液晶显示技术领域；更具体地讲，涉及一种薄膜晶体管制备方法及有机发光二极管显示器制备方法。
背景技术
平板显示器由于机身薄，耗电量小等优点，被广泛应用，现有的平板显示器一般包括液晶显示器(LCD)及有机发光二极管显示器(OLED)。
有机发光二极管显示器是由有机发光二极管显示图像的自发光显示装置。与液晶显示器(LCD)不同，有机发光二极管显示器利用由有机发射层中的电子-空穴结合产生的激子从激发态降到基态时产生的能量来发射光，因此其无需单独光源，从而可具有较小的厚度和重量。此外，由于有机发光二极管显示器呈现出高质量特性，例如低功耗、高亮度和短响应时间，它作为便携式电子装置的下一代显示装置而引人关注。
有机发光二极管显示器中一般使用薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)作为驱动，从而实现高速度、高亮度、高对比度的显示屏幕信息。近年来，基于金属氧化物的薄膜晶体管因为其迁移率高、透光性好、薄膜结构稳定、制备温度低以及成本低等优点受到越来越多的重视。特别是以铟镓锌氧化物(In-Ga-Zn-O，IGZO)为代表的金属氧化物TFT，与目前a-Si TFT制成兼容性较高，因而在大尺寸OLED面板的生产中得到了广泛的应用。
参阅图1，为现有技术中OLED中广泛使用的2Tr-1Cap结构，在每个像素区包括一个有机发光二极管30、两个薄膜晶体管10和20以及电容器40。其中，第一薄膜晶体管10作为开关为第二薄膜晶体管20提供开关电压，第二薄膜晶体管20用于给有机发光二极管30提供驱动电流。第一薄膜晶体管10的第一栅极与扫描线510连接；第一薄膜晶体管10的第一源极与数据线520相连；第一薄膜晶体管10的第一漏极与第二薄膜晶体管20的第二栅极相连，同时通过电容器40连接到第二薄膜晶体管20的第二源极；第二薄膜晶体管20的第二源极与公共电源线530相连；第二薄膜晶体管20的第二漏极与有机发光二极管30的阳极相连，用于给该有机发光二极管30提供驱动电流。
参阅图2，为现有技术提供的薄膜晶体管的制备方法，其中，沉积第二薄膜晶体管20的步骤包括：
ⅰ)在衬底210上沉积导电层。在导电层上沉积光阻层，同时进行曝光和光刻，从而形成第一薄膜晶体管10的第一栅极121和第二薄膜晶体管20的第二栅极221。
ⅱ)在衬底210上方沉积绝缘层230，该绝缘层230覆盖第一栅极121和第二栅极221。在绝缘层230上方沉积光阻层，同时进行曝光和光刻，从而在第二栅极221的上方的绝缘层230上形成一第一连接窗口231。
ⅲ)在绝缘层230上方沉积氧化物半导体层240。在氧化物半导体层240上方沉积光阻层，同时进行曝光和光刻，从而形成第一薄膜晶体管10的第一有源层141和第二薄膜晶体管20的第二有源层241。
ⅳ)在绝缘层230和第二有源层241的上方沉积第二薄膜晶体管20的第二源极251和第二漏极252；同时在绝缘层230和第一有源层141的上方沉积第一薄膜晶体管10的第一源极151和第一漏极152。其中，第一漏极152通过第一连接窗口231与第二栅极221电连。
在上述步骤中需要经过三次黄光机台进行曝光，这样就增加了制程时间，降低了产能，从而增加了制备成本。
发明内容
为解决上述现有技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种减少光罩使用次数、减少制程时间、提升产能的薄膜晶体管制备方法及有机发光二极管显示器制备方法。
为了实现上述目的，本发明的目的之一是提供一种薄膜晶体管制备方法，包括沉积第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管，其特征在于，采用如下步骤沉积第二薄膜晶体管：
a)在衬底上形成第二薄膜晶体管的第二栅极；
b)在衬底上方依次沉积绝缘层和半导体层，其中绝缘层和半导体层覆盖第二栅极；
c)在半导体层上方沉积光阻层，并对该光阻层进行曝光；对半导体层和绝缘层进行刻蚀，从而形成第二薄膜晶体管的第二有源层和设于第二栅极上方的第一连接窗口；
d)在绝缘层和第二有源层的上方沉积第二薄膜晶体管的第二源极和第二漏极。
优选地，对光阻曝光具体包括：对欲形成第一连接窗口处的光阻进行全曝光；对欲形成第二有源层处的光阻不进行曝光；对处于第二薄膜晶体管上方的其余的光阻进行半曝光。
优选地，对半导体层和绝缘层进行刻蚀具体为：对全曝光窗口下的半导体层和绝缘层进行刻蚀，形成第一连接窗口；去除半曝光后的光阻；对半曝光窗口下的半导体层进行刻蚀，形成第二有源层；去除第二有源层上方的光阻层。
优选地，对全曝光窗口下的半导体层和绝缘层进行刻蚀具体包括：采用湿法刻蚀的方法去除全曝光窗口下的半导体层；采用干法刻蚀的方法去除全曝光窗口下的绝缘层。
优选地，采用湿法刻蚀的方法对半曝光窗口下的半导体层进行刻蚀。
优选地，采用O2灰化的方法去除半曝光后的光阻。
优选地，所述第一薄膜晶体管的第一漏极通过第一连接窗口与第二栅极电连。
优选地，所述第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管均为金属氧化物薄膜晶体管。
优选地，所述第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管为BCE结构或者ESL结构。
本发明的另一目的在于提供一种有机发光二极管显示器制备方法，其中，采用如上所述的膜晶体管制备方法来制备。
有益效果：
本发明提供的薄膜晶体管及有机发光二极管显示器制备方法，通过直接沉积绝缘层和半导体层，并对沉积在其上的光阻进行曝光和半曝光的方式，来减少光罩的使用次数，从而节省制程时间、提高产能、节约制备成本。
附图说明
图1为现有技术提供的2Tr-1Cap结构的有机发光二极管驱动结构示意图。
图2为现有技术提供的薄膜晶体管制备方法示意图。
图3为本发明实施例1提供的薄膜晶体管制备方法示意图。
图4为本发明实施例2提供的薄膜晶体管制备方法示意图。
具体实施方式
如上所述，为了减少了光罩使用次数、节省制程时间、提高产能，本发明提供了一种薄膜晶体管制备方法，包括沉积第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管，其中，采用如下步骤沉积第二薄膜晶体管：在衬底上形成第二薄膜晶体管的第二栅极；在衬底上方依次沉积绝缘层和半导体层，其中绝缘层和半导体层覆盖第二栅极；在半导体层上方沉积光阻层，并对该光阻层进行曝光；对半导体层和绝缘层进行刻蚀，从而形成第二薄膜晶体管的第二有源层和设于第二栅极上方的第一连接窗口；在绝缘层和第二有源层的上方沉积第二薄膜晶体管的第二源极和第二漏极。
为了更好地阐述本发明的技术特点和结构，以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述。
实施例1
本实施例以具有如图1所示的2Tr-1Cap结构的两个薄膜晶体管和一个电容的像素区为例来进行说明，其中，第一薄膜晶体管10和第二薄膜晶体管20均为金属氧化物薄膜晶体管。或者，在其它实施例中，第一薄膜晶体管10也可以为与第二薄膜晶体管20相匹配的多晶硅薄膜晶体管。又或者，在其他实施例中，像素区中包括三个或更多个薄膜晶体管的制备方法也可以采用本实施例中揭示的方案，其中，其余薄膜晶体管和电容作为用于改善有机发光二极管30均匀性的补偿电路。该2Tr-1Cap结构与现有技术相似，在此就不做过多说明。
如图3所示，本实施例提供的第一薄膜晶体管10和第二薄膜晶体管20均为背通道刻蚀结构(back channel etch，BCE)，其制备方法包括：
a)在衬底210上形成导电层。在导电层上沉积光阻层，同时进行曝光和光刻，从而形成第一薄膜晶体管10的第一栅极121和第二薄膜晶体管20的第二栅极221。
b)在衬底上方依次沉积绝缘层230和半导体层240，其中半导体层240覆盖绝缘层230，绝缘层230覆盖第一栅极121和第二栅极221。在本实施例中，绝缘层230材料为氧化硅，半导体层240材料为IGZO。当然，在其他实施例中，绝缘层230的材料也可以为氮化硅。
c)在半导体层240上方沉积光阻层，并对该光阻层进行曝光；对半导体层240和绝缘层230进行刻蚀，从而形成第一薄膜晶体管10的第一有源层141、第二薄膜晶体管20的第二有源层241和设于第二栅极221上方的第一连接窗口231；
d)在绝缘层230和第二有源层241的上方沉积第二薄膜晶体管20的第二源极251和第二漏极252；在绝缘层230和第一有源层141的上方沉积第一薄膜晶体管10的第一源极151和第一漏极152。其中，第一漏极152通过第一连接窗口231与第二栅极221电连。
进一步地，步骤c)具体包括：c1)对欲形成第一连接窗口231处的光阻进行全曝光；对欲形成第一有源层141和第二有源层241处的光阻不进行曝光；对其余部分的光阻进行半曝光。采用湿法刻蚀的方法对全曝光窗口下的半导体层240进行刻蚀，之后采用干法刻蚀的方法对全曝光窗口下的绝缘层230进行刻蚀，从而形成第一连接窗口231。c2)采用O2灰化的方法去除半曝光后的光阻，然后采用湿法刻蚀的方法对半曝光窗口下的半导体层240进行刻蚀，从而形成第一有源层141和第二有源层241。最后去除第一有源层141和第二有源层241上方的光阻。
在上述步骤中需要经过两次黄光机台进行曝光，与现有技术相比，减少了曝光次数，从而减少了制程时间，进而增加了产能，降低了制备成本。
基于同一发明构思，本实施例还提供了一种有机发光二极管显示器制备方法，包括采用如上所述的方法在基板上沉积薄膜晶体管。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例提供的第一薄膜晶体管10和第二薄膜晶体管20均为刻蚀阻挡层(etch stop layer，ESL)结构。参见图4，该制备方法具体包括：
a)在衬底210上形成导电层。在导电层上沉积光阻层，同时进行曝光和光刻，从而形成第一薄膜晶体管10的第一栅极121和第二薄膜晶体管20的第二栅极221。
b)在衬底上方依次沉积绝缘层230和半导体层240，其中半导体层240覆盖绝缘层，绝缘层230覆盖第一栅极121和第二栅极221。在本实施例中，绝缘层230材料为氧化硅，半导体层240材料为IGZO。当然，在其他实施例中，绝缘层230的材料也可以为氮化硅。
c)在半导体层240上方沉积光阻层，并对该光阻层进行曝光；对半导体层240和绝缘层230进行刻蚀，从而形成第一薄膜晶体管10的第一有源层141、第二薄膜晶体管20的第二有源层241和设于第二栅极221上方的第一连接窗口231；
c3)在第一有源层141和第二有源层241的上方分别沉积第一刻蚀阻挡层181和第二刻蚀阻挡层281，其中，第一刻蚀阻挡层181和第二刻蚀阻挡层281的尺寸分别小于第一有源层141和第二有源层241。
d)在绝缘层230和第二刻蚀阻挡层281的上方沉积第二薄膜晶体管20的第二源极251和第二漏极252，其中第二源极251和第二漏极252与第二有源层241电连；在绝缘层230和第一刻蚀阻挡层181的上方沉积第一薄膜晶体管10的第一源极151和第一漏极152，其中，第一源极151和第一漏极152与第一有源层141电连，第一漏极152通过第一连接窗口231与第二栅极221电连。
进一步地，步骤c)具体包括：c1)对欲形成第一连接窗口231处的光阻进行全曝光；对欲形成第一有源层141和第二有源层241处的光阻不进行曝光；对其余部分的光阻进行半曝光。采用湿法刻蚀的方法对全曝光窗口下的半导体层240进行刻蚀，之后采用干法刻蚀的方法对全曝光窗口下的绝缘层230进行刻蚀，从而形成第一连接窗口231。c2)采用O2灰化的方法去除半曝光后的光阻，然后采用湿法刻蚀的方法对半曝光窗口下的半导体层240进行刻蚀，从而形成第一有源层141和第二有源层241。最后去除第一有源层141和第二有源层241上方的光阻。
基于同一发明构思，本实施例还提供了一种有机发光二极管显示器制备方法，包括采用如上所述的方法在基板上沉积薄膜晶体管。
综上所述，本发明提供的薄膜晶体管及有机发光二极管显示器制备方法，通过直接沉积绝缘层和半导体层，并对沉积在其上的光阻进行曝光和半曝光的方式，来减少光罩的使用次数，从而节省制程时间、提高产能、节约制备成本。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然本发明是参照其示例性的实施例被具体描述和显示的，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。

Claims (6)

1.一种薄膜晶体管制备方法，包括沉积第一薄膜晶体管(10)和第二薄膜晶体管(20)，其特征在于，采用如下步骤沉积第二薄膜晶体管(20)：
a)在衬底(210)上形成第二薄膜晶体管(20)的第二栅极(221)；
b)在衬底上方依次沉积绝缘层(230)和半导体层(240)，其中绝缘层(230)和半导体层(240)覆盖第二栅极(221)；
c)在半导体层(240)上方沉积光阻层，并对该光阻层进行曝光；对半导体层(240)和绝缘层(230)进行刻蚀，从而形成第二薄膜晶体管(20)的第二有源层(241)和设于第二栅极(221)上方的第一连接窗口(231)；
d)在绝缘层(230)和第二有源层(241)的上方沉积第二薄膜晶体管(20)的第二源极(251)和第二漏极(252)；
其中，对光阻曝光具体包括：对欲形成第一连接窗口(231)处的光阻进行全曝光；对欲形成第二有源层(241)处的光阻不进行曝光；对处于第二薄膜晶体管(20)上方的其余的光阻进行半曝光；
其中，对半导体层(240)和绝缘层(230)进行刻蚀具体为：采用湿法刻蚀的方法去除全曝光窗口下的半导体层(240)，采用干法刻蚀的方法去除全曝光窗口下的绝缘层(230)，形成第一连接窗口(231)；去除半曝光后的光阻；采用湿法刻蚀的方法对半曝光窗口下的半导体层(240)进行刻蚀，形成第二有源层(241)；去除第二有源层(241)上方的光阻层。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管制备方法，其特征在于，采用O2灰化的方法去除半曝光后的光阻。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管制备方法，其特征在于，所述第一薄膜晶体管(10)的第一漏极(151)通过第一连接窗口(231)与第二栅极(221)电连。
4.根据权利要求3所述的薄膜晶体管制备方法，其特征在于，所述第一薄膜晶体管(10)和第二薄膜晶体管(20)均为金属氧化物薄膜晶体管。
5.根据权利要求4所述的薄膜晶体管制备方法，其特征在于，所述第一薄膜晶体管(10)和第二薄膜晶体管(20)为背通道刻蚀结构或者刻蚀阻挡层结构。
6.一种有机发光二极管显示器制备方法，包括在基板上沉积薄膜晶体管，其特征在于，采用权利要求1-5任一所述的薄膜晶体管制备方法。
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