CN104241299B - 氧化物半导体tft基板的制作方法及结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氧化物半导体TFT基板的制作方法及结构，通过采用氧化物导体层来定义氧化物半导体TFT基板的沟道，由于该氧化物导体层较薄，与现有技术相比，所述沟道的宽度可以制作得较小，并且沟道宽度可以得到准确控制，因此降低了氧化物半导体TFT基板的制程难度，提升了氧化物半导体TFT基板的性能，提高生产良率。本发明制得的氧化物半导体TFT基板结构中，由于氧化物导体层与氧化物半导体层结构组成类似，因此可形成良好的欧姆接触；氧化物导体层不会给氧化物半导体层造成金属离子污染；由于氧化物导体层是透明的，因此可提高开口率。

Description

氧化物半导体TFT基板的制作方法及结构
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种氧化物半导体TFT基板的制作方法及其结构。
背景技术
平板显示装置具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用。现有的平板显示装置主要包括液晶显示装置(Liquid Crystal Display，LCD)及有机电致发光显示装置(Organic Light Emitting Display，OLED)。
基于有机发光二极管的OLED显示技术同成熟的LCD相比，OLED是主动发光的显示器，具有自发光、高对比度、宽视角(达170°)、快速响应、高发光效率、低操作电压(3～10V)、超轻薄(厚度小于2mm)等优势，具有更优异的彩色显示画质、更宽广的观看范围和更大的设计灵活性。
薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)是平板显示装置的重要组成部分，可形成在玻璃基板或塑料基板上，通常作为开光装置和驱动装置用在诸如LCD、OLED、电泳显示装置(EPD)上。
氧化物半导体TFT技术是当前的热门技术。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，a-Si迁移率仅0.5～0.8cm2/Vs)，而且相比LTPS(低温多晶硅)，氧化物半导体制程简单，与a-Si制程相容性较高，可应用于LCD(液晶显示)、有机电致发光(OLED)、柔性显示(Flexible)等等，可应用于大小尺寸显示，具有良好的应用发展前景，为当前业界研究热门。
但氧化物半导体的应用及开发仍面临很多问题。
图1所示为一种现有BCE(背沟道刻蚀)结构TFT，结构简单，生产工序少，在a-SiTFT生产中，良率较高，最为成熟。因此，开发具有优良性能的BCE结构氧化物半导体TFT，也为当前研究热门。传统的BCE结构氧化物半导体TFT中，包括基板100、栅极200、栅极绝缘层300、及位于栅极绝缘层300上的氧化物半导体层600，在氧化物半导体层600制作完成后，需制作金属源漏电极400，金属电极的湿蚀刻制程使用强酸及其混合物(HNO3/H3PO4/CH3COOH等)易造成背沟道处氧化物半导体破坏，生产难度较大。源漏电极400一般较厚，图形化时线宽较难控制，沟道宽度易产生偏差。
如图2所示为一种现有ESL(刻蚀阻挡层)结构TFT，包括基板100、栅极200、栅极绝缘层300、位于栅极绝缘层300上的IGZO600、及金属源漏电极400，IGZO600沟道上方具有保护层700，保护IGZO600免受破坏，但需额外一道ESL700的制程，且沟道的宽度变大，TFT尺寸增大，使得设计空间变小。
图3所示为一种现有反转共平面(Coplanar)结构TFT，包括基板100、栅极200、栅极绝缘层300，先制作源漏电极400，再制作IGZO600，由于源漏电极400的厚度，IGZO600在沟道边缘爬坡处易发生不良，影响性能，此外，源漏电极400断面处的金属离子容易扩散至IGZO600，污染IGZO600。源漏电极400一般较厚，图形化时线宽较难控制，沟道宽度易产生偏差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化物半导体TFT基板的制作方法，降低了现有氧化物半导体TFT基板的制程难度，提升基板性能，提高生产良率，通过采用氧化物导体来定义氧化物半导体TFT基板的沟道，使得沟道宽度可以制作得更小，从而减小TFT的尺寸，且沟道宽度更准确。
本发明的另一目的在于提供一种氧化物半导体TFT基板结构，采用氧化物导体来定义氧化物半导体TFT基板的沟道，使得所述沟道宽度可以制作得较小，由于氧化物导体与氧化物半导体结构组成类似，因此可形成良好的欧姆接触；氧化物导体不会给氧化物半导体层造成金属离子污染；由于氧化物导体是透明的，因此可提高开口率。
为实现上述目的，本发明提供一种氧化物半导体TFT基板的制作方法，包括如下步骤：
步骤1、提供一基板，在该基板上沉积并图案化氧化物导体层，得到具有沟道的氧化物导体层；
步骤2、在所述氧化物导体层上沉积并图案化氧化物半导体层，得到氧化物半导体层；
步骤3、在所述氧化物半导体层上沉积第一绝缘层；
步骤4、在所述第一绝缘层上沉积并图案化第一金属层，形成栅极；
步骤5、在所述栅极上沉积第二绝缘层；
步骤6、对所述第一绝缘层与第二绝缘层同时进行图案化处理，得到过孔；
步骤7、在所述第二绝缘层上形成源极与漏极。
所述步骤7的具体操作为：在所述第二绝缘层上沉积并图案化第二金属层，该第二金属层填充过孔并与氧化物半导体层电性连接，形成漏极与源极。
所述步骤7的具体操作为：
步骤71、在所述第二绝缘层上沉积并图案化第二金属层，该第二金属层填充过孔并与氧化物半导体层电性连接，形成漏极；
步骤72、在所述第二绝缘层上沉积并图案化第二氧化物导体层，该第二氧化物导体层填充过孔并与氧化物半导体层电性连接，形成源极。
所述基板为玻璃基板，所述图案化通过黄光与蚀刻制程实现。
所述氧化物导体层为ITO或IZO，所述氧化物导体层的厚度小于漏极的厚度。
所述源极为ITO或IZO。
所述源极同时作为像素电极；
所述氧化物半导体层为IGZO半导体层。
本发明还提供一种氧化物半导体TFT基板结构，包括基板、位于基板上的氧化物导体层、位于氧化物导体层上的氧化物半导体层、依次位于基板与氧化物半导体层上的第一绝缘层与第二绝缘层、位于第一绝缘层与第二绝缘层之间的栅极、位于第二绝缘层上且通过过孔与氧化物半导体层电性连接的漏极、及位于第二绝缘层上且通过过孔与氧化物半导体层电性连接的源极。
所述氧化物导体层上具有沟道，所述氧化物导体层的厚度小于所述漏极的厚度，所述漏极为金属。
所述源极为金属或氧化物导体。
本发明的有益效果：本发明提供的氧化物半导体TFT基板的制作方法及结构，通过采用氧化物导体层来定义氧化物半导体TFT基板的沟道，由于该氧化物导体层较薄，与现有技术相比，所述沟道的宽度可以制作得较小，并且沟道宽度可以得到准确控制，因此降低了氧化物半导体TFT基板的制程难度，提升了氧化物半导体TFT基板的性能，提高生产良率。本发明制得的氧化物半导体TFT基板结构中，由于氧化物导体层与氧化物半导体层结构组成类似，因此可形成良好的欧姆接触；氧化物导体层不会给氧化物半导体层造成金属离子污染；由于氧化物导体层是透明的，因此可提高开口率。
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他有益效果显而易见。
附图中，
图1为一种现有氧化物半导体TFT基板结构的剖面示意图；
图2为另一种现有氧化物半导体TFT基板结构的剖面示意图；
图3为又一种现有氧化物半导体TFT基板结构的剖面示意图；
图4为本发明氧化物半导体TFT基板制作方法的示意流程图；
图5为本发明氧化物半导体TFT基板结构第一实施例的剖面示意图；
图6为本发明氧化物半导体TFT基板结构第二实施例的剖面示意图。
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。
请同时参阅图4与图5，本发明氧化物半导体TFT基板的制作方法第一实施例，包括如下步骤：
步骤1、提供一基板1，在该基板1上沉积并图案化氧化物导体层，得到具有沟道51的氧化物导体层5。
优选的，所述基板1为玻璃基板。
所述氧化物导体层5为ITO或IZO。优选的，所述氧化物导体层5为ITO。
步骤2、在所述氧化物导体层5上沉积并图案化氧化物半导体层，得到氧化物半导体层6。
优选的，所述氧化物半导体层6为IGZO(铟镓锌氧化物)。所述氧化物半导体层6填充所述沟道51。
步骤3、在所述氧化物半导体层6上沉积第一绝缘层3。
步骤4、在所述第一绝缘层3上沉积并图案化第一金属层，形成栅极2。
步骤5、在所述栅极2上沉积第二绝缘层31。
所述第二绝缘层31完全覆盖第一绝缘层3。
步骤6、对所述第一绝缘层3与第二绝缘层31同时进行图案化处理，得到过孔32、33。
步骤7、在所述第二绝缘层31上沉积并图案化第二金属层，该第二金属层填充过孔32、33并与氧化物半导体层6电性连接，形成漏极4与源极52。
其中，所述氧化物导体层5的厚度小于漏极4的厚度；所述图案化通过黄光与蚀刻制程实现。
如图5所示，基于上述第一实施例的制作方法，本发明还提供一种氧化物半导体TFT基板结构，包括：基板1、位于基板1上的氧化物导体层5、位于氧化物导体层5上的氧化物半导体层6、依次位于基板1与氧化物半导体层6上的第一绝缘层3与第二绝缘层31、位于第一绝缘层3与第二绝缘层31之间的栅极2、及位于第二绝缘层31上且通过过孔32、33与氧化物半导体层6电性连接的漏极4与源极52。
其中，所述氧化物导体层5上具有沟道51，所述氧化物导体层5的厚度小于漏极4的厚度。所述氧化物导体层5为ITO或IZO，优选的，所述氧化物导体层5为ITO。
所述基板1为玻璃基板，所述漏极4与源极52均为金属，所述氧化物半导体层6为IGZO。
请参阅图4及图6，本发明氧化物半导体TFT基板的制作方法第二实施例，包括如下步骤：
步骤1、提供一基板1，在该基板1上沉积并图案化第一氧化物导体层，得到具有沟道51的氧化物导体层5。
优选的，所述基板1为玻璃基板。
所述氧化物导体层5为ITO或IZO。优选的，所述氧化物导体层5为ITO。
步骤2、在所述氧化物导体层5上沉积并图案化氧化物半导体层，得到氧化物半导体层6。
优选的，所述氧化物半导体层6为IGZO。所述氧化物半导体层6填充所述沟道51。
步骤3、在所述氧化物半导体层6上沉积第一绝缘层3。
步骤4、在所述第一绝缘层3上沉积并图案化第一金属层，形成栅极2。
步骤5、在所述栅极2上沉积第二绝缘层31。
所述第二绝缘层31完全覆盖第一绝缘层3。
步骤6、对所述第一绝缘层3与第二绝缘层31同时进行图案化处理，得到过孔32、33。
步骤7、在所述第二绝缘层31上沉积并图案化第二金属层，该第二金属层填充过孔32并与氧化物半导体层6电性连接，形成漏极4。
步骤8、在所述第二绝缘层31上沉积并图案化第二氧化物导体层，该第二氧化物导体层填充过孔33并与氧化物半导体层6电性连接，形成源极52。
其中，所述氧化物导体层5的厚度小于漏极4的厚度，所述图案化通过黄光与蚀刻制程实现。
如图6所示，基于上述该第二实施例的制作方法，本发明还提供一种氧化物半导体TFT基板结构，包括：基板1、位于基板1上的氧化物导体层5、位于氧化物导体层5上的氧化物半导体层6、依次位于基板1与氧化物半导体层6上的第一绝缘层3与第二绝缘层31、位于第一绝缘层3与第二绝缘层31之间的栅极2、位于第二绝缘层31上且通过过孔32与氧化物半导体层6电性连接的漏极4、及位于第二绝缘层31上且通过过孔33与氧化物半导体层6电性连接的源极52。
其中，所述氧化物导体层5上具有沟道51，所述氧化物导体层5与源极52均为氧化物导体，所述氧化物导体为ITO或IZO，优选的，所述氧化物导体为ITO；所述氧化物导体层5的厚度小于漏极4的厚度。
所述基板1为玻璃基板，所述漏极4为金属，所述氧化物半导体层6为IGZO。
值得一提的是，本发明氧化物半导体TFT基板制作方法中的氧化物半导体层也可以用其他半导体代替，如a-Si(非晶硅)，poly-Si(多晶硅)半导体，有机半导体等。并且本发明氧化物半导体TFT基板结构可应用于LCD，OLED，EPD显示等等，并适用于非柔性或柔性显示等主动性显示应用领域，同时大中小尺寸显示器件也均可使用本发明的氧化物半导体TFT基板结构。
综上所述，本发明提供的氧化物半导体TFT基板的制作方法及结构，通过采用氧化物导体层来定义氧化物半导体TFT基板的沟道，由于该氧化物导体层较薄，与现有技术相比，所述沟道的宽度可以制作得较小，并且沟道宽度可以得到准确控制，因此降低了氧化物半导体TFT基板的制程难度，提升了氧化物半导体TFT基板的性能，提高生产良率。本发明制得的氧化物半导体TFT基板结构中，由于氧化物导体层与氧化物半导体层结构组成类似，因此可形成良好的欧姆接触；氧化物导体层不会给氧化物半导体层造成金属离子污染；由于氧化物导体层是透明的，因此可提高开口率。
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后附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种氧化物半导体TFT基板的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、提供一基板(1)，在该基板(1)上沉积并图案化氧化物导体层，得到具有沟道(51)的氧化物导体层(5)；
步骤2、在所述氧化物导体层(5)上沉积并图案化氧化物半导体层，得到氧化物半导体层(6)；
步骤3、在所述氧化物半导体层(6)上沉积第一绝缘层(3)；
步骤4、在所述第一绝缘层(3)上沉积并图案化第一金属层，形成栅极(2)；
步骤5、在所述栅极(2)上沉积第二绝缘层(31)；
步骤6、对所述第一绝缘层(3)与第二绝缘层(31)同时进行图案化处理，得到过孔(32)、(33)；
步骤7、在所述第二绝缘层(31)上形成源极(52)与漏极(4)；
所述氧化物导体层(5)为ITO或IZO，所述氧化物导体层(5)的厚度小于漏极(4)的厚度。
2.如权利要求1所述的氧化物半导体TFT基板的制作方法，其特征在于，所述步骤7的具体操作为：在所述第二绝缘层(31)上沉积并图案化第二金属层，该第二金属层填充过孔(32)、(33)并与氧化物半导体层(6)电性连接，形成漏极(4)与源极(52)。
3.如权利要求1所述的氧化物半导体TFT基板的制作方法，其特征在于，所述步骤7的具体操作为：
步骤71、在所述第二绝缘层(31)上沉积并图案化第二金属层，该第二金属层填充过孔(32)并与氧化物半导体层(6)电性连接，形成漏极(4)；
步骤72、在所述第二绝缘层(31)上沉积并图案化第二氧化物导体层，该第二氧化物导体层填充过孔(33)并与氧化物半导体层(6)电性连接，形成源极(52)。
4.如权利要求1所述的氧化物半导体TFT基板的制作方法，其特征在于，所述基板(1)为玻璃基板，所述图案化通过黄光与蚀刻制程实现。
5.如权利要求3所述的氧化物半导体TFT基板的制作方法，其特征在于，所述源极(52)为ITO或IZO。
6.如权利要求1所述的氧化物半导体TFT基板的制作方法，其特征在于，所述源极(5)同时作为像素电极；所述氧化物半导体层(6)为IGZO。
7.一种氧化物半导体TFT基板结构，其特征在于，包括基板(1)、位于基板(1)上的氧化物导体层(5)、位于氧化物导体层(5)上的氧化物半导体层(6)、依次位于基板(1)与氧化物半导体层(6)上的第一绝缘层(3)与第二绝缘层(31)、位于第一绝缘层(3)与第二绝缘层(31)之间的栅极(2)、位于第二绝缘层(31)上且通过过孔(32)与氧化物半导体层(6)电性连接的漏极(4)、及位于第二绝缘层(31)上且通过过孔(33)与氧化物半导体层(6)电性连接的源极(52)；
所述氧化物导体层(5)上具有沟道(51)，所述氧化物导体层(5)的厚度小于所述漏极(4)的厚度，所述漏极(4)为金属。
8.如权利要求7所述的氧化物半导体TFT基板结构，其特征在于，所述源极(52)为金属或氧化物导体。
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