CN107863356A - Tft基板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种TFT基板的制作方法，所述制作方法包括以下的步骤：提供基板，在所述基板上制备柔性衬底；在所述柔性衬底上沉积阻隔层；在所述阻隔层上沉积栅极层，刻蚀所述栅极层以形成栅极走线，所述栅极走线的主要材质为Al；在所述阻隔层上沉积栅极绝缘层，所述栅极绝缘层覆盖所述栅极走线；在所述栅极绝缘层上形成有源层；在所述栅极绝缘层上沉积层间绝缘层，所述层间绝缘层覆盖所述有源层；对所述有源层进行氢化和活化处理。本发明提供了一种采用以上的制作方法制备的TFT基板。本发明所提供的制作方法可以提高TFT基板的抗弯折性能，及提高具有所述TFT基板的OLED显示装置的解析度和良率。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种TFT基板及其制作方法。
背景技术
随着显示技术的发展，有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)由于其重量轻、自发光、广视角、驱动电压低、发光效率高功耗低、响应速度快等优点，应用范围越来越广泛，尤其是柔性OLED显示装置具有可弯折易携带的特点，成为显示技术领域研究和开发的主要领域。其中驱动OLED发光的柔性薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)是背板是关键技术之一。
如何提高TFT基板的抗弯折性能，以实现OLED显示装置高解析度、高良率是目前柔性OLED显示装置的主要研究方向之一。
发明内容
本发明提供了一种TFT基板及其制作方法，以提高TFT基板的抗弯折性能，提高具有该TFT基板的柔性OLED显示装置的解析度和良率。
本发明提供的一种TFT基板的制作方法，用以制作TFT基板，所述制作方法包括以下的步骤：
提供基板，在所述基板上制备柔性衬底；
在所述柔性衬底上沉积阻隔层；
在所述阻隔层上沉积栅极层，刻蚀所述栅极层以形成栅极走线，所述栅极走线的主要材质为Al；
在所述阻隔层上沉积栅极绝缘层，所述栅极绝缘层覆盖所述栅极走线；
在所述栅极绝缘层上形成有源层；
在所述栅极绝缘层上沉积层间绝缘层，所述层间绝缘层覆盖所述有源层；
对所述有源层进行氢化和活化处理。
其中，所述栅极层为Ti/Al/Ti或Mo/Al/Mo的三层结构。
其中，在所述阻隔层上沉积栅极层的步骤包括：
在所述阻隔层上沉积第一Mo金属层，所述第一Mo金属层的厚度为30～50nm；
在所述第一Mo金属层上沉积Al金属层，所述Al金属层的厚度为100～120nm；
在所述Al金属层上沉积第二Mo金属层，所述第二Mo金属层的厚度为30～50nm。
其中，在对所述有源层进行氢化和活化处理的步骤中，所述氢化和活化处理的温度是330～370℃，所述氢化和活化处理的时间是30～60min。
其中，在对所述有源层进行氢化和活化处理之后，包括：
在所述层间绝缘层上形成过孔，所述过孔贯穿所述层间绝缘层；
在所述过孔上沉积源极和漏极，所述源极和所述漏极通过所述过孔电连接至所述有源层；
将所述柔性衬底从所述基板上剥离。
其中，在所述栅极绝缘层上形成有源层的步骤包括：
在所述栅极绝缘层上沉积非晶硅层；
用准分子镭射作为热源加工所述非晶硅层，形成所述有源层。
其中，所述栅极绝缘层和所述层间绝缘层的材质为氧化硅或氮化硅或氧化硅和氮化硅的叠层结构。
其中，所述阻隔层为导热绝缘层。
本发明提供的一种TFT基板，应用于柔性OLED显示装置，所述TFT基板包括柔性衬底、位于所述柔性衬底上的阻隔层、位于所述阻隔层上的栅极走线、覆盖于所述栅极走线的栅极绝缘层、位于所述栅极绝缘层上的有源层、覆盖于所述有源层的层间绝缘层。
其中，所述TFT基板还包括贯穿所述层间绝缘层的过孔及位于所述过孔上的源极和漏极，所述源极和所述漏极通过所述过孔电连接至所述有源层。
本发明提供的一种TFT基板的制作方法，在柔性衬底上依次制备阻断层、栅极走线、栅极绝缘层、有源层及层间绝缘层，由于栅极走线的主要材质为Al，相较于主要材质为Mo的栅极走线，在满足栅极走线阻抗的情况下，降低了栅极走线的厚度或宽度，从而提高柔性显示面板中栅极走线的耐弯折性能，实现高解析度显示。
通过先沉积栅极走线和栅极绝缘层，并在栅极绝缘层上形成有源层，然后在有源层上沉积层间绝缘层，以使有源层的上下界面分别直接接触栅极绝缘层和层间绝缘层，然后对有源层进行氢化和活化处理，由于有源层被栅极绝缘层和层间绝缘层包围，氢化和活化处理过程使得栅极绝缘层和层间绝缘层中的H+从有源层的周侧面扩散至有源层中，从而增加有源层的活化效果，从而减少有源层内部及表面的缺陷，从而提高TFT器件的性能。此外，由于有源层的活化效果增加，可以在实现对有源层氢化和活化的同时，降低氢化和活化制程的温度，从而降低氢化和活化制程温度对于栅极走线的导电性能影响，提高TFT基板的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的一种TFT基板的制作方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的TFT基板的制作方法中S100的流程图。
图3是本发明实施例提供的TFT基板的制作方法中S200的流程图。
图4是本发明实施例提供的TFT基板的制作方法中S300的流程图。
图5是本发明实施例提供的TFT基板的制作方法中S400的流程图。
图6是本发明实施例提供的TFT基板的制作方法中S500的流程图。
图7是本发明实施例提供的TFT基板的制作方法中S600的流程图。
图8是本发明实施例提供的TFT基板的制作方法中S800的流程图。
图9是本发明实施例提供的一种TFT基板的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。
此外，以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本申请可用以实施的特定实施例。本申请中所提到的方向用语，例如，“顶”、“底”、“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申请，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申请的限制。
请参阅图1，图1是本发明提供的一种TFT基板的制作方法，该制作方法可以用于制作柔性TFT基板，所述柔性TFT基板用于柔性OLED显示装置。请参阅图2～图9，所述制作方法S10包括以下的步骤。
S100、请参阅图2，提供一刚性基板100。在所述刚性基板100上涂布有机材料，形成柔性衬底110。
本实施方式中，所述刚性基板100可以为玻璃基板。使用化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)方法在玻璃基板上沉积有机材料，所述有机材料包括聚碳酸酯(PC)、聚乙二醇对苯二甲酸酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜树脂(PES)、及聚酰亚胺(PI)中的至少一种。可选的，所述有机材料包括聚酰亚胺(PI)。
S200、请参阅图3，在所述柔性衬底110上沉积阻隔层120。
本实施方式中，所述阻隔层120的材料可以是氧化硅、氮化硅、高介电常数介质材料以及有机介质材料中的至少一种，其中高介电常数介质材料包括氧化铝、氧化铪、氧化锆等。该阻隔层120的淀积方法采用等离子体化学气相淀积(PECVD)、磁控溅射或反应溅射、原子层淀积或旋涂技术等。该阻隔层120厚度为5nm～400nm。
一种可能的实施方式中，所述阻隔层120为氧化硅(SiOx)层、氮化硅(SiNx)层、或者由氧化硅层与氮化硅层叠加构成的复合层。
另一种可能的实施方式中，所述阻隔层120为导热绝缘层。所述导热绝缘层的材质为的Al2O3。
进一步地，对该导热绝缘薄膜进行图案化处理，得到导热绝缘层。
具体地，通过黄光、蚀刻制程对所述导热绝缘层进行图案化处理，使所述导热绝缘层的尺寸和形状为预设尺寸和形状，所述预设尺寸和形状为后续要制作的多晶硅半导体层的尺寸和形状。
S300、请参阅图4，在所述阻隔层120上沉积栅极层，光刻和刻蚀所述栅极层，将栅极层图形化形成栅极走线130。所述栅极走线130的主要材质为Al。
可选的，可以采用物理气相沉积(PVD，Physical Vapor Deposition)方法在所述阻隔层120上沉积栅极层。
可选的，所述栅极层的材料为金属、导电金属氧化物或其他导电材料中的至少一种。
一种可能的实施方式中，所述栅极层为Ti/Al/Ti或Mo/Al/Mo的三层结构。
具体的，在所述阻隔层120上沉积栅极层的步骤S300包括：
S301、在所述阻隔层120上沉积第一Mo金属层，所述第一Mo金属层的厚度为30-50nm。
在所述阻隔层120上通过磁控溅射淀积一层厚度为30-50nm的金属钼(Mo)导电薄膜。在金属Mo导电薄膜上旋涂光刻胶，进行光刻、刻蚀后形成第一Mo金属层。
S302、在所述第一Mo金属层上沉积Al金属层。所述Al金属层的厚度为100-120nm。
在所述第一Mo金属层上通过磁控溅射淀积一层厚度为100-120nm的金属铝(Al)导电薄膜。在金属铝导电薄膜上旋涂光刻胶，进行光刻、刻蚀后形成Al金属层，所述Al金属层位于所述第一Mo金属层上。
S303、在所述Al金属层上沉积第二Mo金属层。所述第二Mo金属层的厚度为30-50nm。
在所述Al金属层上通过磁控溅射淀积一层厚度为30-50nm的金属钼(Mo)导电薄膜。在金属Mo导电薄膜上旋涂光刻胶，进行光刻、刻蚀后形成第二Mo金属层。所述第二Mo金属层覆盖于所述Al金属层。
基于以上的步骤，在所述阻隔层120上形成Mo/Al/Mo的三层结构的栅极走线130。在所述阻隔层120上形成Ti/Al/Ti的三层结构的栅极走线130的工艺与上述的步骤相同，在此不再赘述。三层结构中Ti或Mo起到保护Al作用。
与主要材质为Mo金属的栅极走线130相比，Al金属的电阻率较低、柔韧性较好。Mo金属容易脆裂，Mo金属阻抗相对于Al金属大。一般工艺中，栅极层用Mo金属厚度为250nm。本发明中，使用Ti/Al/Ti或Mo/Al/Mo制备栅极层，Al金属层的厚度100-120nm即可获得与厚度为250nm的Mo金属相同阻抗。当Al金属与Mo金属具有相同走线阻抗时，Al金属层的厚度可明显降低，或者Al金属与Mo金属厚度相当情况下，Al金属线宽可以做到很小即可实现高解析度显示，从而提高栅极走线130的耐弯折性能，防止柔性TFT基板在弯曲过程中出现断线、TFT器件剥落及漏光等问题，提升柔性TFT基板的品质，延长柔性TFT基板的使用寿命。
S400、请参阅图5，在所述阻隔层120上沉积栅极绝缘层140。所述栅极绝缘层140覆盖所述栅极走线130。
一种可能的实施方式中，在阻隔层120和栅极走线130上沉积所述栅极绝缘层140。其中，沉积方法可以采用等离子体化学气相淀积、磁控溅射或反应溅射、原子层淀积或旋涂技术。本实施方式中，可以使用化学气相沉积方法在阻隔层120和栅极走线130上沉积所述栅极绝缘层140。其中，栅极绝缘层140的材质是氧化硅、氮化硅、高介电常数介质材料以及有机介质材料中的至少一种，其厚度为5nm～400nm。本实施方式中，所述栅极绝缘层140的材质为氧化硅或氮化硅或氧化硅和氮化硅的叠层结构。
S500、请参阅图6，在所述栅极绝缘层140上形成有源层150。
一种可能的实施方式中，在形成有源层150前，对暴露出来的栅极绝缘层140表面进行等离子体处理，以增强栅极绝缘层140表面的附着力。传统的TFT基板制程中，在高温制程中经常会发生层间绝缘层裂纹或者脱落的问题，而在本申请的制程中，由于在沉积层间绝缘层之前已经对栅极绝缘层140进行等离子体处理，增强了其附着力，从而增强了层间绝缘层与栅极绝缘层140之间的粘着力，可以有效防止后高温制程造成层间绝缘层裂纹或者脱落的问题，提高产品良率。
一种可能的实施方式中，在所述栅极绝缘层140上形成有源层150的步骤S500包括：
S501、在所述栅极绝缘层140上沉积非晶硅层。所述非晶硅层的厚度可以为200-300nm。
S502、用准分子镭射作为热源加工所述非晶硅层，形成所述有源层150。
具体的，采用准分子激光退火(Excimer Laser Annel，ELA)或固相结晶(SolidPhase Crystallization，SPC)方法使非晶硅层转变为多晶硅层，再通过光刻、蚀刻工艺对多晶硅层图形化，得到多个多晶硅岛，以形成有源层150。经过激光退火后的多晶硅的迁移率增加，能够满足外围电动的驱动要求。
S600、请参阅图7，在所述栅极绝缘层140上沉积层间绝缘层160。所述层间绝缘层160覆盖所述有源层150。
一种可能的实施方式中，所述层间绝缘层160的材质可以为氧化硅或氮化硅或氧化硅和氮化硅的叠层结构。
具体的，采用化学气相沉积方法在栅极绝缘层140上沉积形成层间绝缘层160，并将有源层150包覆于层间绝缘层160。所述层间绝缘层160的上下界面直接接触栅极绝缘层140和层间绝缘层160。
S700、对所述有源层150进行氢化和活化处理。
一种可能的实施方式中，在对所述有源层150进行氢化和活化处理的步骤中，所述氢化和活化处理的温度是330-370℃，所述氢化和活化处理的时间是30～60min。
在非晶硅转变成多晶硅的工艺流程中，由于多晶硅内部与表面存在缺陷，通过高温氢化和活化制程使层间绝缘层160和栅极绝缘层140内的H+扩散到多晶硅中以弥补多晶硅的缺陷。
现有技术中，由于层间绝缘层160距离多晶硅较远，故活化和氢化的效果并不理想，因而容易造成TFT器件电性异常等问题。
本实施例中，栅极绝缘层140和层间绝缘层160将有源层150包覆于两者之间，使得有源层150的周侧面均直接接触栅极绝缘层140和层间绝缘层160，有利于栅极绝缘层140中的H+向上扩散到多晶硅中，及层间绝缘层160中的H+向下扩散到多晶硅中，从而提升有源层150的氢化和活化效果，降低多晶硅的结构缺陷，从而提升了薄膜晶体管的整体性能。
一般地，通过栅极绝缘层140和层间绝缘层160进行对有源层150氢化和活化，一般需要450℃及1h达到效果。在栅极走线130的主要成分为Al金属的情况下，因Al金属的熔点较低，约为660℃。Al金属经高温后会发生氧化或氮化从而导致膜质改变，进而使得栅极走线130的导电性降低。
本实施例中，有源层150上下界面分别直接接触栅极绝缘层140和层间绝缘层160进行补氢和活化工艺，具有较好的活化效果，所以可以降低该制程温度到330-370℃，不会影响栅极走线130膜质的变化，同时可以达到氢化活化的效果。
此外，栅极走线130设于有源层150之下，以使栅极走线130与暴露在外的表面距离较远，受到的氧化或氮化程度小，可以降低氢化和活化处理对栅极走线130膜质的影响。
一种实施方式中，所述栅极绝缘层140和层间绝缘层160可以为导热绝缘层，如氧化铝层等。
本实施方式中，由于导热绝缘层具有很好的绝缘性能及导热性质，在氢化和活化处理过程中，导热绝缘层能很快吸收大量热量并且传给与之接触的非晶硅层，使此处的非晶硅结晶效率提高，以使形成的多晶硅层内的多晶硅的晶粒更大、晶界更少，以使有源层150的电性较好，从而可以增强相应TFT器件载流子的迁移率，减小晶界对漏电流的影响，改善TFT的电性。
S800、请参阅图8，在所述层间绝缘层160上形成过孔。所述过孔贯穿所述层间绝缘层160。
具体的，通过光刻、蚀刻工艺图形化层间绝缘层160，形成第一过孔171和第二过孔172，使第一过孔171和第二过孔172电连接至有源层150。
S900、请参阅图9，在所述过孔上沉积源极181和漏极182，所述源极181和所述漏极182通过所述过孔电连接至所述有源层150，最后将所述柔性衬底110从所述刚性基板100上剥离，制得一柔性TFT基板。
具体的，在第一过孔171和第二过孔172，沉积形成金属层，并通过光刻和蚀刻工艺图形化所述金属层，形成源极181和漏极182。所述源极181和漏极182分别覆盖第一过孔171和第二过孔172，并通过第一过孔171和第二过孔172电连接至有源层150。将所述柔性衬底110从所述刚性基板100上剥离，制得一柔性TFT基板。
本发明中，通过先沉积栅极走线130和栅极绝缘层140，并在栅极绝缘层140上形成有源层150，然后在有源层150上沉积层间绝缘层160，以使有源层150的上下界面分别直接接触栅极绝缘层140和层间绝缘层160，然后对有源层150进行氢化和活化处理，由于有源层150被栅极绝缘层140和层间绝缘层160包围，氢化和活化处理过程使得栅极绝缘层140和层间绝缘层160中的H+从有源层150的周侧面扩散至有源层150中，从而增加有源层150的活化效果，从而减少有源层150内部及表面的缺陷，从而提高TFT器件的性能。此外，由于有源层150的活化效果增加，可以在实现对有源层150氢化和活化的同时，降低氢化和活化制程的温度，从而降低氢化和活化制程温度对于栅极走线130的导电性能影响，提高TFT基板的性能。
请参阅图9，本发明还提供了一种TFT基板10，用于制备柔性OLED显示装置。所述TFT基板10采用上述的任一实施方式所述的TFT基板制作方法S10制得。所述TFT基板10包括柔性衬底110、位于所述柔性衬底110上的阻隔层120、位于所述阻隔层120上的栅极走线130、覆盖于所述栅极走线130的栅极绝缘层140、位于所述栅极绝缘层140上的有源层150、覆盖于所述有源层150的层间绝缘层160。所述栅极走线130的主要材质为Al。一种可能的实施方式中，所述栅极层为Ti/Al/Ti或Mo/Al/Mo的三层结构。三层结构中Ti或Mo起到保护Al作用。
与主要材质为Mo金属的栅极走线130相比，Al金属的电阻率较低、柔韧性较好。当Al金属与Mo金属具有相同走线阻抗时，Al金属层的厚度可明显降低，或者Al金属与Mo金属厚度相当情况下，Al金属线宽可以做到很小即可实现高解析度显示，从而提高栅极走线130的耐弯折性能。
一种可能的实施方式中，所述TFT基板10还包括贯穿所述层间绝缘层160的过孔171、172及位于所述过孔171、172上的源极181和漏极182，所述源极181和所述漏极182通过所述过孔171、172电连接至所述有源层150。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。
最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种TFT基板的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下的步骤：
提供基板，在所述基板上制备柔性衬底；
在所述柔性衬底上沉积阻隔层；
在所述阻隔层上沉积栅极层，刻蚀所述栅极层以形成栅极走线，所述栅极走线的主要材质为Al；
在所述阻隔层上沉积栅极绝缘层，所述栅极绝缘层覆盖所述栅极走线；
在所述栅极绝缘层上形成有源层；
在所述栅极绝缘层上沉积层间绝缘层，所述层间绝缘层覆盖所述有源层；
对所述有源层进行氢化和活化处理。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述栅极层为Ti/Al/Ti或Mo/Al/Mo的三层结构。
3.如权利要求2所述的制作方法，其特征在于，在所述阻隔层上沉积栅极层的步骤包括：
在所述阻隔层上沉积第一Mo金属层，所述第一Mo金属层的厚度为30～50nm；
在所述第一Mo金属层上沉积Al金属层，所述Al金属层的厚度为100～120nm；
在所述Al金属层上沉积第二Mo金属层，所述第二Mo金属层的厚度为30～50nm。
4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在对所述有源层进行氢化和活化处理的步骤中，所述氢化和活化处理的温度是330～370℃，所述氢化和活化处理的时间是30～60min。
5.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在对所述有源层进行氢化和活化处理之后，包括：
在所述层间绝缘层上形成过孔，所述过孔贯穿所述层间绝缘层；
在所述过孔上沉积源极和漏极，所述源极和所述漏极通过所述过孔电连接至所述有源层；
将所述柔性衬底从所述基板上剥离。
6.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述栅极绝缘层上形成有源层的步骤包括：
在所述栅极绝缘层上沉积非晶硅层；
用准分子镭射作为热源加工所述非晶硅层，形成所述有源层。
7.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述栅极绝缘层和所述层间绝缘层的材质为氧化硅或氮化硅或氧化硅和氮化硅的叠层结构。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阻隔层为导热绝缘层。
9.一种TFT基板，其特征在于，所述TFT基板包括柔性衬底、位于所述柔性衬底上的阻隔层、位于所述阻隔层上的栅极走线、覆盖于所述栅极走线的栅极绝缘层、位于所述栅极绝缘层上的有源层、覆盖于所述有源层的层间绝缘层。
10.如权利要求9所述的TFT基板，其特征在于，所述TFT基板还包括贯穿所述层间绝缘层的过孔及位于所述过孔上的源极和漏极，所述源极和所述漏极通过所述过孔电连接至所述有源层。
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