CN105185743B - 薄膜晶体管阵列基板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种薄膜晶体管阵列基板的制备方法，包括步骤：在栅极绝缘层上涂布第一光阻，通过一光罩对所述第一光阻进行曝光，并显影，以去除一部分所述第一光阻，露出部分所述栅极绝缘层；对所露出的所述栅极绝缘层所对应的半导体层进行掺杂，形成薄膜晶体管的沟道区；在所述栅极绝缘层上涂布第二光阻，采用所述光罩对所述第二光阻进行曝光，并显影，只保留所述沟道区所对应的所述第二光阻，所述第二光阻和所述第一光阻的正负性相反；对所述半导体层进行重掺杂，形成欧姆接触区。所述薄膜晶体管阵列基板的制备方法可以减少低温多晶硅薄膜晶体管制程中使用的光罩数目，降低成本的同时减少制程的误差。

Description

薄膜晶体管阵列基板的制备方法

技术领域

本发明显示技术领域，尤其涉及一种薄膜晶体管阵列基板的制备方法。

背景技术

薄膜晶体管(TFT，Thin Film Transistor)阵列面板是液晶显示装置的重要部件，薄膜晶体管通常作为开关或驱动部件。低温多晶硅薄膜晶体管因其具有画面刷新速度快、亮度高和清晰度高等优点而倍受关注。低温多晶硅薄膜晶体管通常包括形成于基板上的缓冲层、多晶硅层、形成于多晶硅层上的栅极绝缘层、设置于栅极绝缘层上的栅极，以及源极和漏极。在多晶硅层上、且在源极和漏极之间形成一沟道，通常对所述沟道所对应的多晶硅层的部位进行掺杂，以调整薄膜晶体管的阈值电压，另外，还需要对源极和漏极下方对应的多晶硅的部位进行重掺杂，形成欧姆接触层。在现有的低温多晶硅技术中，上述两个掺杂过程通常需要两道光罩来完成，具体是：在所形成的多晶硅层上先涂布第一正性光阻，使用第一道光罩对所述第一正性光阻进行曝光，使正对沟道的所述第一正性光阻分解，通过显影，洗去正对所述沟道的所述第一正性光阻，露出所述沟道所对应的多晶硅层的部位，进而对所述沟道进行掺杂；然后，再在所述多晶硅层上涂布第二正性光阻，使用第二道光罩对所述第二正性光阻进行曝光、显影，露出源极和漏极下方所对应的多晶硅层的部位，并对其进行重掺杂，从而形成欧姆接触层。这一制程中，只用正性光阻，共需要两道光罩，制程繁琐，光罩的制作成本极高，且两道光罩比一道光罩更容易引入误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种薄膜晶体管阵列基板的制备方法，所述制备方法可以减少低温多晶硅薄膜晶体管制程中使用的光罩数目，降低成本的同时减少制程的误差。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种薄膜晶体管阵列基板的制备方法，包括以下步骤：

提供一基板；

在所述基板上沉积半导体层；

在所述半导体层上生成栅极绝缘层；

在所述栅极绝缘层上涂布第一光阻，通过一光罩对所述第一光阻进行曝光，并显影，以去除一部分所述第一光阻，露出部分所述栅极绝缘层；

对所露出的所述栅极绝缘层所对应的半导体层进行掺杂，形成薄膜晶体管的沟道区，再去掉其余的所述第一光阻；

在所述栅极绝缘层上涂布第二光阻，采用所述光罩对所述第二光阻进行曝光，并显影，只保留所述沟道区所对应的所述第二光阻；

对所述半导体层进行重掺杂，形成欧姆接触区，所述欧姆接触区包括第一接触区和第二接触区，所述沟道区位于所述第一接触区和所述第二接触区之间；

在所述栅极绝缘层上形成栅极；

在所述欧姆接触区上形成源极和漏极，所述源极和所述漏极分别位于所述第一接触区和所述第二接触区。

所述第一光阻和所述第二光阻的正负性相反。

其中，所述第一光阻为负性光阻，所述第二光阻为正性光阻，所述光罩对应于所述沟道区以外的部位为透光区，曝光时紫外光透过所述透光区。

其中，所述第一光阻为正性光阻，所述第二光阻为负性光阻，所述光罩对应于所述沟道区的部位为透光区，曝光时紫外光透过所述透光区。

其中，所述半导体层为多晶硅层、锗层或砷化镓层。

其中，在所述步骤“提供一基板”和所述步骤“在所述基板上沉积半导体层”之间还包括以下步骤：

在所述基板上沉积一缓冲层。

其中，所述栅极绝缘层的材质为硅的氮化物、硅的氧化物或者硅的氮氧化物。

其中，所述步骤“在所述栅极绝缘层上形成栅极”包括以下步骤：

采用物理气相沉积法在所述栅极绝缘层上沉积一金属层；

采用覆膜、曝光、显影、蚀刻等制程处理所述金属层，形成所述栅极。

其中，所述栅极的材质为铝、钨、硅化钨、钕、铬、钼、银和铜之中的至少一种。

其中，所述步骤“在所述欧姆接触区上形成源极和漏极，所述源极和所述漏极分别位于所述第一接触区和所述第二接触区”包括以下步骤：

对所述栅极绝缘层进行图形化处理，使需要形成所述源极和所述漏极的区域镂空而露出所述欧姆接触区；

在所述栅极绝缘层和所露出的所述欧姆接触区上沉积一源漏极金属层；

形成所述源极和所述漏极。

其中，在所述步骤“在所述欧姆接触区上形成源极和漏极，所述源极和所述漏极分别位于所述第一接触区和所述第二接触区”之后还包括以下步骤：

在形成所述源极和所述漏极的基板上形成一连续的钝化层；

在所述钝化层上形成过孔；

在形成所述过孔的所述钝化层上形成像素电极，所述像素电极通过所述过孔与所述源极连接。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明的薄膜晶体管阵列基板的制备方法中，在对沟道区和欧姆接触区进行掺杂时，分别使用正负性相反的第一光阻和第二光阻，从而实现采用同一道光罩进行曝光。光罩的制作成本极高，本发明采用一道光罩，与现有技术采用两道光罩相比，极大程度降低了成本；同时，由于只采用一道光罩，两次对位相同，因而减小了制程的误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中薄膜晶体管阵列基板的制备方法的流程图；

图2是本发明实施例中沉积半导体层时薄膜晶体管阵列基板的示意图；

图3是本发明实施例中生成图形化半导体层和栅极绝缘层时薄膜晶体管阵列基板的示意图；

图4至图6是本发明实施例中对沟道区进行掺杂的过程示意图；

图7至图9是本发明实施例中对欧姆接触区进行掺杂的过程示意图；

图10是本发明实施例中形成栅极时薄膜晶体管阵列基板的示意图；

图11和图12是本发明实施例中形成源极和漏极的过程示意图；

图13是本发明实施例中形成钝化层时薄膜晶体管阵列基板的示意图；

图14是本发明实施例中形成过孔时薄膜晶体管阵列基板的示意图；

图15是本发明实施例中形成像素电极和数据线时薄膜晶体管阵列基板的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。若无特别说明，本发明中所提到的方向用语，例如，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“侧面”等，仅是参考附加图式的方向，因此，使用的方向用语是为了更好、更清楚地说明及理解本发明，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。若本说明书中出现“工序”的用语，其不仅是指独立的工序，在与其它工序无法明确区别时，只要能实现该工序所预期的作用则也包括在本用语中。另外，本说明书中用“～”表示的数值范围是指将“～”前后记载的数值分别作为最小值及最大值包括在内的范围。在附图中，结构相似或相同的单元用相同的标号表示。

请参阅图1，图1是本发明实施例中薄膜晶体管阵列基板的制备方法的流程图。本发明的实施例中，所述薄膜晶体管阵列基板的制备方法包括步骤S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，S9。具体如下：

对应于步骤S1和步骤S2，请参阅图2，图2是本发明实施例中生成半导体层时薄膜晶体管阵列基板的示意图。

S1，提供一基板10；

在本实施例中，所述基板10可以是玻璃基板、蓝宝石基板、类金刚石基板或耐高温聚酯薄膜，例如，聚乙酰亚胺；所述基板可以经过各种优化处理，例如钢化处理、离子浸入法强化处理，在本发明的一个实施例中，所述基板上还设置有一缓冲层60，以优化所述基板10的表面，避免表面的一些缺陷对下一工序的影响；所述缓冲层60可以通过等离子体化学气相沉积法(PECVD)沉积于所述基板10上，所述缓冲层60为硅化物；

在本发明的一个实施例中，所述缓冲层60还可以是用于挡光的金属层，例如，钼、铝或者二者的混合，以避免光线对薄膜晶体管各个电极产生不良影响。

S2，在所述基板10上沉积半导体层20；

请同时参阅图2和图3，图2是本发明实施例中沉积半导体层时薄膜晶体管阵列基板的示意图；图3是本发明实施例中生成图形化半导体层和栅极绝缘层时薄膜晶体管阵列基板的示意图；

在本实施例中，所述半导体层可以是多晶硅层、锗层、砷化镓层或聚合物半导体；

在一个实施例中，在表面设置有缓冲层60的基板10上，通过等离子体化学气相沉积法、或其它物理或化学气相沉积法沉积所述半导体层20，并通过覆膜、曝光、显影、蚀刻和剥膜等工序使所述半导体层20图形化，使其形成薄膜晶体管所需要的形状；当然，也可以通过光刻的方式使半导体层20图形化。

所述多晶硅层通过以下方式形成：先在所述基板上形成非晶硅层，再对所述非晶硅层进行准分子激光退火以形成所述多晶硅层。

S3，在所述半导体层20上生成栅极绝缘层30；

在本实施例中，在已经图图形化的半导体层20上溅镀一层栅极绝缘层30，如图3所示意；所述栅极绝缘层30的材质为硅的氮化物、硅的氧化物或者硅的氮氧化物。

对应于步骤S4和步骤S5，请参阅图4至图6，图4至图6是本发明实施例中对沟道区进行掺杂的过程示意图。

S4，请参阅图4，在所述栅极绝缘层30上涂布第一光阻211，通过一光罩23对所述第一光阻211进行曝光，并显影，请参阅图5，以去除一部分所述第一光阻211，露出部分所述栅极绝缘层30；

在本实施例中，所述第一光阻211为负性光阻，即在所述栅极绝缘层30上涂布负性光阻211，通过一光罩23对所述负性光阻211进行曝光，并显影，以去除一部分所述负性光阻211，使一部分所述半导体层20不受所述负性光阻211遮挡，露出一部分栅极绝缘层30；

在本实施例中，所述光罩23包括透光区231和遮光区232，光罩23覆盖于所述负性光阻211时，光罩23位于半导体层20上方，中间间隔着栅极绝缘层30和负性光阻211，透光区231正下方对应于半导体层20的预先设置作为欧姆接触区的部位，即遮光区232对应于半导体层20的预先设置作为沟道区的部位，曝光时，紫外线可以穿过透光区231到达所述负性光阻211，从而使透光区231对应的负性光阻211发生交联反应，使其在显影时保留下来，而半导体层20的预先设置作为沟道区的部位所对应的负性光阻211被洗去，露出一部分栅极绝缘层30。

S5，请参阅图5，对所露出的所述栅极绝缘层30所对应的半导体层20进行掺杂，形成薄膜晶体管的沟道区21，再去掉其余的所述第一光阻211；

采用离子注入法隔着所露出的栅极绝缘层30对所述半导体层20的无负性光阻211遮挡的部位进行硼掺杂，形成薄膜晶体管的沟道区21，以调整薄膜晶体管的阈值电压；

掺杂制程结束后，将预先设置作为欧姆接触区的部位所对应的负性光阻211去掉，形成如图6示意的结构。

对应于所述步骤S6和步骤S7，请参阅图7至图9，图7至图9是本发明实施例中对欧姆接触区进行掺杂的过程示意图。

S6，请参阅图7，在所述栅极绝缘层30上涂布第二光阻221，采用所述光罩23对所述第二光阻221进行曝光，并显影，请参阅图8，只保留所述沟道区21所对应的所述第二光阻221；所述第二光阻的正负性与所述第一光阻211相反。

需要说明的是：在本发明中，所述正负性是指曝光时光阻被紫外线照射的部分经显影后是否保留下来之性质。所述“正性光阻”之“正性”是指光阻的被紫外线照射的部分经显影后不保留；所述“负性光阻”之“负性”是指光阻的被紫外线照射的部分经显影后保留。

在本实施例中，所述第二光阻为正性光阻221，即在所述栅极绝缘层30上涂布正性光阻221，采用所述光罩23对所述正性光阻221进行曝光，并显影，使所述沟道区21以外的所述半导体层不受正性光阻221遮挡；

在本实施例中，所述正性光阻221的涂布方式与步骤S4中负性光阻211的涂布方式一样，并且采用同一道所述光罩23，所述光罩23覆盖于所述正性光阻221上时，光罩23位于半导体层20上方，中间间隔着栅极绝缘层30和正性光阻221，透光区231正下方对应于半导体层20的预先设置作为欧姆接触区的部位，即透光区231正下方对应于所述半导体层20的所述沟道区21以外的部位，遮光区232则对应于所述沟道区21，曝光时，紫外线可以穿过透光区231到达所述正性光阻211，使预先设置作为欧姆接触区的部位所对应的正性光阻221分解，从而使其在显影过程中去掉，即露出所述沟道区21以外的所述半导体层20，而只保留所述沟道区21对应的正性光阻221，即正性光阻221遮挡着所述沟道区21。

S7，请参阅图8，对所述半导体层20进行重掺杂，形成欧姆接触区22，所述欧姆接触区22包括第一接触区和第二接触区(图未标示)，所述沟道区21位于所述第一接触区和所述第二接触区之间；

采用离子注入法对无正性光阻221遮挡的所述半导体层20进行N型重掺杂，也就是，采用离子注入法对预先设置作为欧姆接触区的半导体层20的部位进行N型重掺杂，形成欧姆接触区22；

请参阅图9，形成欧姆接触区22后，将保留在所述沟道区21上的所述正性光阻221去掉。

对应于步骤S8，请参阅图10，图10是本发明实施例中形成栅极时薄膜晶体管阵列基板的示意图。

S8，请参阅图10，在所述栅极绝缘层30上形成栅极40；

在本实施例中，采用物理气相沉积法在基板上沉积一金属层；采用覆膜、曝光、显影、蚀刻等制程处理所述金属层，形成所述栅极40。

所述栅极40的材质为铝、钨、硅化钨、钕、铬、钼、银和铜之中的至少一种。

对应于步骤9，请参阅图11和图12，图11和图12是本发明实施例中形成源极和漏极的过程示意图；

S9，在所述欧姆接触区22上形成源极51和漏极52，所述源极51和所述漏极52分别位于所述欧姆接触区22的第一接触区和第二接触区，包括如下步骤：

请参阅图11，对栅极绝缘层30进行图形化处理，使需要形成所述源极51和所述漏极52的区域镂空而露出欧姆接触区22；

请参阅图12，在所述栅极绝缘层30和所露出的所述欧姆接触区22上沉积一源漏极金属层，通过构图工艺将多余的源漏极金属去掉，形成所述源极51和所述漏极52。

请参阅图13、图14和图15，在本发明的一个实施例中，在所述步骤S9之后还包括以下步骤：

请参阅图13，在形成所述源极51和所述漏极52的基板20上形成一连续的钝化层70；

请参阅图14，在所述钝化层70通过构图工艺上形成过孔71；

请参阅图15，在形成所述过孔71的所述钝化层70上形成像素电极90和数据线80，所述像素电极90通过过孔71与所述源极51电性相连，所述数据线80通过过孔71与所述漏极电性相连。

在本实施例中，在对沟道区和欧姆接触区进行掺杂时，分别使用负性光阻和正性光阻，从而实现采用同一道光罩进行曝光，所述光罩的透光区对应于所述欧姆接触区的位置，当使用负性光阻时，所述透光区对应的所述负性光阻发生交联反应，在显影时不会被洗掉，从而遮挡欧姆接触区，而对所述沟道区进行掺杂；当使用正性光阻时，所述光罩的所述透光区对应的所述正性光阻发生分解，在显影时被洗掉，从而露出所述欧姆接触区，此时对所述欧姆接触区进行掺杂。光罩的制作成本极高，本发明采用一道光罩，与现有技术采用两道光罩相比，极大程度降低了成本；同时，由于只采用一道光罩，两次对位相同，只是最终留下用于遮挡的光阻不同，因而减小了制程的误差。

在本发明的另一个实施例中，薄膜晶体管阵列基板的制备方法与上述实施例所述的制备方法基本相同，区别之处在于：所述第一光阻为正性光阻，所述第二光阻为负性光阻，所述光罩对应于所述沟道区的部位为透光区，曝光时紫外光透过所述透光区。

在本发明的薄膜晶体管阵列基板的制备方法中，在对沟道区和欧姆接触区进行掺杂时，分别使用正负性相反的第一光阻和第二光阻，从而实现采用同一道光罩进行曝光，降低成本的同时减少制程的误差。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄膜晶体管阵列基板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一基板；

在所述基板上沉积半导体层；

在所述半导体层上生成栅极绝缘层；

在所述栅极绝缘层上涂布第一光阻，通过一光罩对所述第一光阻进行曝光，并显影，以去除一部分所述第一光阻，露出部分所述栅极绝缘层；

对所露出的所述栅极绝缘层所对应的半导体层进行掺杂，形成薄膜晶体管的沟道区，再去掉其余的所述第一光阻；

在所述栅极绝缘层上涂布第二光阻，采用所述光罩对所述第二光阻进行曝光，并显影，只保留所述沟道区所对应的所述第二光阻，所述第二光阻的正负性和所述第一光阻的正负性相反；

对所述半导体层进行重掺杂，形成欧姆接触区，所述欧姆接触区包括第一接触区和第二接触区，所述沟道区位于所述第一接触区和所述第二接触区之间；

在所述栅极绝缘层上形成栅极；

在所述欧姆接触区上形成源极和漏极，所述源极和所述漏极分别位于所述第一接触区和所述第二接触区。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一光阻为负性光阻，所述第二光阻为正性光阻，所述光罩对应于所述沟道区以外的部位为透光区，曝光时紫外光透过所述透光区。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一光阻为正性光阻，所述第二光阻为负性光阻，所述光罩对应于所述沟道区的部位为透光区，曝光时紫外光透过所述透光区。

4.如权利要求1至3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述半导体层为多晶硅层、锗层或砷化镓层。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤“提供一基板”和所述步骤“在所述基板上沉积半导体层”之间还包括以下步骤：

在所述基板上沉积一缓冲层。

6.如权利要求1至3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述栅极绝缘层的材质为硅的氮化物、硅的氧化物或者硅的氮氧化物。

7.如权利要求1至3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤“在所述栅极绝缘层上形成栅极”包括以下步骤：

采用物理气相沉积法在所述栅极绝缘层上沉积一金属层；

采用覆膜、曝光、显影及蚀刻的制程处理所述金属层，形成所述栅极。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述栅极的材质为铝、钨、硅化钨、钕、铬、钼、银和铜之中的至少一种。

9.如权利要求1至3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤“在所述欧姆接触区上形成源极和漏极，所述源极和所述漏极分别位于所述第一接触区和所述第二接触区”包括以下步骤：

对所述栅极绝缘层进行图形化处理，使需要形成所述源极和所述漏极的区域镂空而露出所述欧姆接触区；

在所述栅极绝缘层和所露出的所述欧姆接触区上沉积一源漏极金属层；

形成所述源极和所述漏极。

10.如权利要求1至3任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤“在所述欧姆接触区上形成源极和漏极，所述源极和所述漏极分别位于所述第一接触区和所述第二接触区”之后还包括以下步骤：

在形成所述源极和所述漏极的基板上形成一连续的钝化层；

在所述钝化层上形成过孔；

在形成所述过孔的所述钝化层上形成像素电极，所述像素电极通过所述过孔与所述源极连接。