CN106373868B - 一种阵列基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开提供了一种阵列基板的制造方法，包括：在基板上形成栅极金属层；将栅极金属层图案化成栅极导体；在栅极导体上形成栅极介质层；进行等离子体清洗；在栅极介质层上形成非晶硅层；在非晶硅层中掺杂形成源区和漏区；以及在非晶硅层上形成层间保护层，其中，所述等离子体清洗包括多次交替进行的清洗和冲洗。采用成膜腔室通过多个步骤清洗和冲洗生成阵列基板的成膜腔室，使成膜腔室内的杂质F离子被清除干净，从而提高了成膜腔室的环境纯净度，避免了杂质F离子进入到薄膜晶体管造成漏电流。

Description

一种阵列基板的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体制作领域，具体涉及一种阵列基板的制造方法。
背景技术
液晶显示装置是利用液晶分子的排列方向在电场的作下发生变化的现象改变光源透光率的显示装置。液晶显示装置已经广泛地应用于诸如手机的移动终端和诸如平板电视的大尺寸显示面板中。
图1和2分别示出根据现有技术的液晶显示装置的结构示意图和等效电路图。液晶显示装置100包括第一玻璃基板110和第二玻璃基板210，第一玻璃基板110的第一表面与第二玻璃基板210的第一表面相对。在第一玻璃基板110的第一表面上形成设置彼此交叉的多条栅极扫描线111和多条源极数据线112，在二者的交叉位置设置选择薄膜晶体管113和像素电极114。在第二玻璃基板210的第一表面形成公共电极211。像素电极114和公共电极211之间包含液晶层，可以等效为像素电容CLC。经由栅极扫描线110选通薄膜晶体管113，以及经由源极数据线112将与灰阶相对应的电压施加至像素电容CLC，从而改变液晶分子的取向以实现相应灰阶的亮度。为了在像素的更新周期之间保持电压，像素电容CLC可以并联存储电容Cs以获得更长的保持时间。栅极驱动器310连接至多条栅极扫描线111，用于提供栅极电压G1至Gm。所述源极驱动器410连接至多条源极数据线112，用于提供灰阶电压S1至Sn。
上述的阵列基板的生产过程中，薄膜晶体管层成膜时对成膜腔室的气氛要求较高，不但对腔室洁净度要求较高，同时对成膜腔室环境纯净度(不得存在其它杂质离子)要求。但在现有生产工艺中，由于成膜过程中存在杂质F离子，造成漏电流。
图3和4分别示出了根据现有技术的薄膜晶体管的截面图。在图3和图4中，标记101是基板，102是栅极导体，103是栅极介质层，104是非晶硅层，105是源区，106是源极电极，107是漏极电级，108是漏区，109是层间绝缘层。当薄膜晶体管被选通时，正常电流从源极电极经过非晶硅到达漏极电极，如图3的箭头所示。但由于成膜过程中存在杂质F离子，并进入到栅极介质层，导致漏电流从源极电极流经栅极介质层。
期望在阵列基板的生产过程中，进一步提高成膜腔室环境纯净度，避免杂质F离子残留。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种阵列基板的制造方法，通过加强阵列基板的成膜腔室的清洗力度，以解决成膜腔室内残留的杂质F离子进入到薄膜晶体管的问题。
本发明提供一种阵列基板的制造方法，包括：在基板上形成栅极金属层；将栅极金属层图案化成栅极导体；在栅极导体上形成栅极介质层；进行等离子体清洗；在栅极介质层上形成非晶硅层；在非晶硅层中掺杂形成源区和漏区；以及在非晶硅层上形成层间保护层，其中，所述等离子体清洗包括多次交替进行的清洗和冲洗。
可选地，所述多次交替进行的清洗和冲洗中，每次清洗和冲洗包括：设置成膜腔室中的极板间距；向所述成膜腔室通入第一气体以清洗成膜腔室；以及向所述成膜腔室通入第二气体以冲洗所述成膜腔室。
可选地，在所述多次交替进行的清洗和冲洗中，极板间距改变。
可选地，在所述多次交替进行的清洗和冲洗中，极板间距先增大后减小。
可选地，所述多次交替进行的清洗和冲洗包括三次清洗和冲洗，第一次清洗和冲洗的极板间距为1500密耳，第二次清洗和冲洗的极板间距为5000密耳，第三次清洗和冲洗的极板间距为500密耳。
可选地，所述清洗的时间为20至30秒，所述冲洗的时间为20至30秒。
可选地，所述清洗时第二气体的流量为20000每分钟标准升至30000每分钟标准升。
可选地，所述第一气体为三氟化氮。
可选地，所述清洗用于除去栅极介质层沉积过程中的残留物，所述冲洗用于除去所述第一气体在腔室中残留的氟离子。
可选地，所述多次交替进行的清洗和冲洗在成膜腔室中原位进行。
可选地，采用包括前驱体和载气的混合气体，通过化学气相沉积形成所述栅极介质层，所述第二气体为所述载气。
可选地，所述载气为惰性气体。
可选地，所述载气为氮气。
本发明公开提供了一种阵列基板的制造方法，和现有技术相比，采用成膜腔室通过多个步骤清洗和冲洗生成阵列基板的成膜腔室，使成膜腔室内的杂质F离子被清除干净，从而提高了成膜腔室的环境纯净度，避免了杂质F离子进入到薄膜晶体管造成漏电流。
在上述清洗和冲洗的过程中，不断地变换成膜腔室内的两个极板之间的间距，从而使成膜腔室的清洗更加充分，进一步避免杂质F离子残留。
附图说明
通过参照以下附图对本公开实施例的描述，本公开实施例的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出根据现有技术的液晶显示装置的结构示意图；
图2示出根据现有技术的液晶显示装置的等效电路图；
图3和图4分别示出了根据现有技术的薄膜晶体管的截面图；
图5是根据本发明实施例的阵列基板的制造方法的流程图；
图6是图5所示的步骤S04的流程图；
图7是根据本发明实施例的成膜腔室的结构示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本公开实施例进行描述，但是本公开实施例并不仅仅限于这些实施例。在下文对本公开实施例的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本公开实施例。为了避免混淆本公开实施例的实质，公知的方法、过程、流程没有详细叙述。另外附图不一定是按比例绘制的。
现有技术中制造阵列基板的工艺中，会采用NF3气体对成膜腔室进行清洗，经过多次的NF3进行等离子体清洗，经过多个清洗之后，腔室中会残留杂质F离子，这时，即使后续采用N2气体对成膜腔室进行重新冲洗，也难以完全清除杂质F离子。
本发明提供的阵列基板的制造工艺中，对成膜腔室和基板阵列进行多次交替的清洗和冲洗，提高清洗力度。
图5是根据本发明实施例的阵列基板的制造方法的流程图，包括以下步骤。
在步骤S01中，在基板上形成栅极金属层。
在本步骤中，首先需要对基底先进行清洗，清洗的主要目的是去除基底表面的有机物、金属颗粒和灰尘等污染物。清洗可以采用干式清洗法与湿式清洗法，干式清洗法主要有紫外线清洗、红外线清洗和等离子清洗等，一般生产线常用的是紫外线清洗方法；湿式清洗法主要有刷洗法、超声波法、高压喷淋法、纯水/空气二流体清洗和药液清洗法，一般在生产线清洗机中集成混合使用。此外，需要注意的是，清洗完成之后需要对基底表面进行干燥处理。
进一步地，在干燥后的基底上采用溅射成膜方法形成栅极金属层，其中，主要采用直流与射频交流驱动磁控溅射。溅射成膜过程中对成膜质量影响较大的主要有四个参数：成膜温度、成膜气体压力、成膜腔室真空度和磁场强度及其分布。成膜温度越高，形成的膜质越致密，耐化学腐蚀能力越强，比阻抗越小；成膜气体压力低时，溅射膜的微观结构致密，缺陷少，成膜气体压力高时，溅射膜的膜质疏松、缺陷多；此外，若成膜腔室内有杂质气体存在，会严重影响膜质与成膜速度，并且磁场分布不均匀会导致成膜不均匀。需要说明的是，在本实施例中，基板为玻璃材质。
在步骤S02中，将栅极金属层图案化成栅极导体。
进一步地，当在基板表面形成一整面完整且均匀的金属层后，可以通过掩膜制程在基底上形成具有目标图案的栅极导体。具体地，在第一金属层表面涂布光阻液，进而将刻有图案的掩膜板放置在基底的上方并通过掩膜板对基底进行曝光、显影等处理以将曝光于紫外线下的光阻液溶解于显影液中，然后将经过曝光、显影后的基底放入金属蚀刻液中进行蚀刻以去除基底表面经过显影处理的第一金属层，最后对蚀刻后的基底进行剥膜处理，具体地向光阻液表面滴入有机溶液，该有机溶液与光阻液发生化学反应以去除第一金属层表面的光阻液，进而形成栅极导体。
在步骤S03中，在栅极导体上形成栅极介质层。
栅极介质层(SiNx)的沉积可以在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中完成的。在沉积的过程中，影响薄膜性质的因素主要包括下极板的温度、两极板之间的距离、功率和气体比率等相关因素。反应气体通过由许多小孔组成的扩散口(diffuser)流入成膜腔室中，此系统中一系列的化学反应生成栅极介质层(SiNx)。
在步骤S04中，进行等离子体清洗。
本步骤中可以在等离子体清洗机中进行，也可直接在成膜腔室中进行。等离子体清洗机或成膜腔室中的两个极板间形成电场(例如，图7中70、80表示两个极板，90表示已形成的阵列基板)，用真空泵实现等离子体清洗机或成膜腔室内部的一定的真空度，随着气体愈来愈稀薄，分子间距及分子或离子的自由运动距离也愈来愈长，受电场作用，它们发生碰撞而形成等离子体，这些离子的活性很高，其能量足以破坏几乎所有的化学键，在任何暴露的表面引起化学反应，不同气体的等离子体具有不同的化学性能，如氧气的等离子体具有很高的氧化性，能氧化光刻胶反应生成气体，从而达到清洗的效果；腐蚀性气体的等离子体具有很好的各向异性，这样就能满足刻蚀的需要。在本步骤中的等离子体清洗，包含多次交替的等离子体的清洗和冲洗，以清洗成膜腔室和已形成的阵列基板表面。
在步骤S05中，在栅极介质层上形成非晶硅层。
在本步骤中，形成栅极介质层后需在其表面形成完整均匀的非晶硅(a－Si)薄膜。在本实施例中，可以采用等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition，PECVD)、高密度等离子体气相沉积法(High Density Chemical VaporDeposition，HDPCVD)、金属有机物气相沉积法(Metallo－organic Chemical VaporDeposition，MOCVD)等方法沉积成膜。
在步骤S06中，在非晶硅层中掺杂形成源区和漏区。
非晶硅薄膜形成后，在非晶硅层上掺杂形成有源层，该有源层属于半导体介质，其用于传输电子，该有源层位于栅极金属层上，不同的掺杂类型形成源区和漏区。
在步骤S07中，在非晶硅层中形成层间保护层。
采用等离子体增强化学气相沉积法、高密度等离子体气相沉积法、金属有机物气相沉积法等方法在源区、漏区和非晶硅上沉积成膜以形成层间保护层。
在上述实施例中的制造工艺中，通过多个交替清洗和冲洗形成的阵列基板和成膜腔室，清除阵列基板上的杂质，并进一步清除成膜腔室内的杂质，从而提高了成膜腔室的环境纯净度，避免了杂质F离子进入到薄膜晶体管造成漏电流。
如图5所示，步骤S04进行的多次交替进行的清洗和冲洗包括循环执行的以下三个步骤。
在步骤S041中，设置极板间距。
在步骤S042中，采用第一气体进行清洗。
在步骤S043中，采用第二气体进行冲洗。
即，将用于制作阵列基板的成膜腔室放入到如图7所示的成膜腔室(或等离子体清洗机)的两个极板70和80之间，并不断变换两个极板70和80的间距，两个极板形成的电场内部充斥着第一气体和/或第二气体的等离子体，该等离子体和成膜腔室和阵列基板表面上的杂质进行充分反应，从而达到清洗腔室和形成的阵列基板的目的。
进一步地，在上述步骤中，不断地改变极板70和80之间的间距，并在每个间距下进行第一气体和第二气体的清洗和冲洗，从而达到彻底清洗腔室和形成的阵列基板的目的。
进一步地，在上述步骤中，极板70和80之间的间距先增大后减小，并在每个间距下进行第一气体和第二气体的清洗和冲洗，从而达到彻底清洗腔室和形成的阵列基板的目的。
进一步地，上述步骤包括三次清洗和冲洗，第一次清洗和冲洗的极板间距为1500密耳，第二次清洗和冲洗的极板间距为5000密耳，第三次清洗和冲洗的极板间距为500密耳。
可选地，在上述步骤中，清洗的时间为20至30秒，冲洗的时间为20至30秒。
可选地，在上述步骤中，清洗时第二气体的流量为20000每分钟标准升至30000每分钟标准升。
可选地，在上述步骤中，第一气体为三氟化氮。
可选地，在上述步骤中，清洗用于除去栅极介质层沉积过程中的残留物，冲洗用于除去第一气体在腔室中残留的氟离子。
可选地，在上述步骤中，多次交替进行的清洗和冲洗在成膜腔室中原位进行。即保持阵列基板的位置不变进行清洗和冲洗。
可选地，采用包括前驱体和载气的混合气体，通过化学气相沉积形成栅极介质层，第二气体为载气。
可选地，载气为惰性气体。
可选地，载气为氮气。
以上所述仅为本公开实施例的优选实施例，并不用于限制本公开实施例，对于本领域技术人员而言，本公开实施例可以有各种改动和变化。凡在本公开实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开实施例的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种阵列基板的制造方法，包括：
在基板上形成栅极金属层；
将栅极金属层图案化成栅极导体；
在栅极导体上形成栅极介质层；
进行等离子体清洗；
在栅极介质层上形成非晶硅层；
在非晶硅层中掺杂形成源区和漏区；以及
在非晶硅层上形成层间保护层，
其中，所述等离子体清洗包括多次的清洗和冲洗，所述清洗和所述冲洗交替进行；每次清洗和冲洗包括：
设置成膜腔室中的极板间距；所述极板用于形成电场以形成所述等离子体；
向所述成膜腔室通入第一气体以清洗成膜腔室；以及
向所述成膜腔室通入第二气体以冲洗所述成膜腔室；
在所述多次交替进行的清洗和冲洗中，极板间距改变。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述多次交替进行的清洗和冲洗中，极板间距先增大后减小。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述多次交替进行的清洗和冲洗包括三次清洗和冲洗，第一次清洗和冲洗的极板间距为1500密耳，第二次清洗和冲洗的极板间距为5000密耳，第三次清洗和冲洗的极板间距为500密耳。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述清洗的时间为20至30秒，所述冲洗的时间为20至30秒，所述清洗时第二气体的流量为20000每分钟标准升至30000每分钟标准升。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述第一气体为三氟化氮。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多次交替进行的清洗和冲洗在成膜腔室中原位进行。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，采用包括前驱体和载气的混合气体，通过化学气相沉积形成所述栅极介质层，所述第二气体为所述载气。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其中，所述载气为惰性气体。
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