CN108022875A - 薄膜晶体管的制作方法及阵列基板的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种薄膜晶体管的制作方法，其中形成背沟道的方法包括步骤：S21、在栅极绝缘层上叠层制作有源材料膜层、源漏极材料膜层和光阻材料膜层，获得蚀刻基板；S22、对蚀刻基板依次进行一次湿法蚀刻、一次干法蚀刻和烧光阻、二次湿法蚀刻，形成源漏极和光阻层；S23、采用第一刻蚀气体蚀刻有源材料膜层，形成背沟道；S24、采用第二刻蚀气体去除光阻层，获得薄膜晶体管。根据本发明的制作方法在进行背沟道蚀刻时可避免使用铜剥离液，而是通过合理搭配多种刻蚀气体的组分、用量等，在完成背沟道蚀刻和去光阻的同时，还避免了现有技术中的铜离子扩散以及铜剥离液中其他杂质离子的污染问题。本发明还提供了上述制作方法在阵列基板中的应用。
Description
技术领域
本发明属于液晶显示器制造技术领域，具体来讲，涉及一种薄膜晶体管的制作方法，以及基于该薄膜晶体管的制作方法来制作阵列基板的方法。
背景技术
随着显示技术的不断发展，薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film TransistorLiquid Crystal Display，TFT-LCD)由于具有体积小、功耗低、无辐射等优点，在平板显示领域中占据了主导地位。随着人们对显示器分辨率和画面刷新速率的追求越来越高，新材料和新工艺的发展也迫在眉睫。
目前传统导电层金属材料主要以铝和钼为主，铝和钼的优点在于成膜工艺简单，黏附性和平坦性较好，不容易发生爬坡断线，而且不容易扩散。对于小尺寸和低分辨率的面板而言，铝是首选的理想导电金属材料。由于铝的电阻率相对较大，因此对于大尺寸和高分辨率而言，就不能满足需求了。作为导电金属材料，铜的导电率要远远优于铝；对于55寸的UHD显示屏，采用铜取代铝作为导电金属材料，其面板分辨率可以提升35.2％，亮度可以提高32％，同时画面闪烁和线负载都能大大降低。因此针对目前高分辨率面板的市场需求，使用铜将取代铝应用到未来的显示面板中。
传统的背沟道刻蚀型TFT一般采用4mask阵列基板工艺来完成，但是，在上述工艺中，铜金属布线工艺的难点是高温制程下铜离子的扩散以及铜剥离液在去光阻制程中易污染背沟道，由此会导致TFT器件中背沟道漏电问题明显，且受制于铜剥离液配方以及耗用量的影响而大幅增加生产成本，从而致使铜制程尚未完全取代铝而应用到平板显示面板中。
目前主要解决方式是通过TFT器件中背沟道蚀刻制程条件持续优化，如最后采用O2/SF6混合气体干法灰化去除这些污染物，并严格控制TFT器件中背沟道蚀刻后下制程等待时间，致使生产条件严苛进而增加量产的难度。因此有必要开发一种全新的背沟道蚀刻制程来解决上述问题。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种薄膜晶体管的制作方法，该制作方法在进行背沟道蚀刻时可避免使用铜剥离液，而是通过合理搭配多种刻蚀气体的组分、用量等，在完成背沟道蚀刻和去光阻的同时，还避免了现有技术中的铜离子扩散以及铜剥离液中其他杂质离子的污染问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种薄膜晶体管的制作方法，包括步骤：S1、在衬底上依次制作栅极和栅极绝缘层；S2、在所述栅极绝缘层上叠层制作有源层和源漏极，并刻蚀所述源漏极间的有源层以形成背沟道，获得薄膜晶体管；所述步骤S2的具体方法包括下述步骤：
S21、在所述栅极绝缘层上叠层制作有源材料膜层、源漏极材料膜层和光阻材料膜层，获得蚀刻基板；
S22、对所述蚀刻基板依次进行一次湿法蚀刻、一次干法蚀刻和烧光阻、以及二次湿法蚀刻，在所述有源材料膜层上形成源漏极和光阻层；
S23、采用第一刻蚀气体蚀刻所述源漏极之间的有源材料膜层，形成所述背沟道；其中，所述第一刻蚀气体为体积比为1:6～1:2的SF6、CF4或C2HF5中的至少一种与Cl2的混合气体，所述第一刻蚀气体的压强为30mtorr～120mtorr；
S24、采用第二刻蚀气体去除所述光阻层，获得所述薄膜晶体管；其中，所述第二刻蚀气体为体积比为2:1～4:1的O2和He的混合气体，所述第二刻蚀气体的压强为30mtorr～90mtorr。
进一步地，所述光阻层的尺寸大于所述源漏极的尺寸。
进一步地，所述第一刻蚀气体的流量为1000sccm～8000sccm，通入时间为60s～120s。
进一步地，所述第二刻蚀气体的流量为4000sccm～12000sccm，通入时间为30s～90s。
进一步地，当所述第一刻蚀气体为SF6与Cl2的混合气体时SF6与Cl2的体积之比，小于当所述第一刻蚀气体为CF4和/或C2HF5与Cl2的混合气体时CF4和/或C2HF5与Cl2的体积之比。
进一步地，在所述步骤S21中，通过半色调掩膜法在所述源漏极材料膜层上制作所述光阻材料膜层。
进一步地，所述光阻材料膜层的材料为负性光刻胶。
本发明的另一目的在于提供一种阵列基板的制作方法，其至少包括如上任一所述的薄膜晶体管的制作方法。
本发明提供了一种薄膜晶体管的制作方法，该制作方法中包括一种全新的背沟道的蚀刻方法，其通过优化调整第一刻蚀气体以及第二刻蚀气体的成分搭配比率、压力、流量、时间等参数，从而避免使用Cu蚀刻液剥离光阻的制程步骤，以彻底改变该重大限制，并改善铜金属布线工艺薄膜晶体管中背沟道漏电问题，从而降低后续生产难度，同时提升薄膜晶体管产品电性品质，以避免薄膜晶体管产品品位下降以及残像等异常发生；较现有技术中一般通过薄膜晶体管背沟道蚀刻制程条件持续优化并严格控制背沟道蚀刻后下制程等待时间的工艺，本发明提供的背沟道的蚀刻方法、以及基于该蚀刻方法的薄膜晶体管的制作方法可改善薄膜晶体管漏电，实现及管理更为方便，成效更为显著。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明的实施例1的薄膜晶体管的制作方法的步骤流程图；
图2-图8是根据本发明的实施例1的薄膜晶体管的制作方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。
将理解的是，尽管在这里可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种物质，但是这些物质不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个物质与另一个物质区分开来。
实施例1
图1是根据本发明的实施例的薄膜晶体管的制作方法的步骤流程图。
具体参照图1，根据本实施例的薄膜晶体管的制作方法包括下述步骤：
步骤Q1、在衬底11上依次制作栅极12和栅极绝缘层13；如图2所示。
衬底11的选择及在其上制作栅极12和栅极绝缘层13的材料选择及工艺，此处不再赘述，本领域技术人员参照现有技术即可；如衬底11可选用玻璃衬底等，栅极12的材料可以是Mo/Cu叠层材料或Ti/Mo/Cu叠层材料，栅极绝缘层13的材料可以是SiNx；优选地，若栅极12的材料为Mo/Cu叠层材料，一般控制Mo层的厚度为Cu层的厚度为同时栅极绝缘层13的厚度优选控制为一般地，可通过涂布/曝光/显影/湿法蚀刻/剥离等工艺来制作形成栅极12。
步骤Q2、在栅极绝缘层13上叠层制作有源材料膜层14a、源漏极材料膜层15a和光阻材料膜层2a，获得蚀刻基板；如图3所示。
具体来讲，有源材料膜层14a一般通过PECVD法在栅极绝缘层13上沉淀一层厚度为的非晶硅和掺杂非晶硅而获得；源漏极材料膜层15a一般通过物理溅射在有源材料膜层14a上沉淀一层Mo/Cu叠层材料或Ti/Mo/Cu叠层材料而获得。
优选地，若源漏极材料膜层15a的材料为Mo/Cu叠层材料，一般控制Mo层的厚度为Cu层的厚度为即可。
光阻材料膜层2a的材料优选为负性光刻胶，以下简称PR胶；其通过半色调掩膜法结合涂布/曝光/显影工艺而形成在源漏极材料膜层15a上。
步骤Q3、对蚀刻基板依次进行一次湿法蚀刻、一次干法蚀刻和烧光阻、以及二次湿法蚀刻，在有源材料膜层14a上形成源漏极15和光阻层2。
具体来说，首先，对蚀刻基板进行一次湿法蚀刻，即光阻材料膜层2a起到掩膜作用，去除了未被掩盖的部分源漏极材料膜层15a，如图4所示；然后，进行一次干法蚀刻和烧光阻，去除了未被掩盖的部分有源材料膜层14a，并且部分光阻材料膜层2a被去除，在源漏极材料膜层15a上形成了光阻层2，如图5所示；最后，再进行二次湿法蚀刻，即以光阻层2为掩膜，刻蚀去除未被光阻层2掩盖的源漏极材料膜层15a，在有源材料膜层14a上形成源漏极15，如图6所示。
优选地，为了防止后续背沟道刻蚀过程中对源漏极15造成影响，一般控制此处光阻层2的尺寸略大于源漏极15的尺寸。
步骤Q4、采用第一刻蚀气体蚀刻源漏极15之间的有源材料膜层14a，形成背沟道16；如图7所示。
具体来讲，第一刻蚀气体为体积比为1:6～1:2的SF6、CF4或C2HF5中的至少一种与Cl2的混合气体，并且控制第一刻蚀气体的压强为30mtorr～120mtorr。
优选地，控制第一刻蚀气体的流量为1000sccm～8000sccm，通入时间为60s～120s。
更为优选地，当第一刻蚀气体为SF6与Cl2的混合气体时SF6与Cl2的体积之比，小于当第一刻蚀气体为CF4和/或C2HF5与Cl2的混合气体时CF4和/或C2HF5与Cl2的体积之比；换句话说，若第一刻蚀气体为SF6与Cl2的混合气体，则优选控制SF6与Cl2的体积之比为1:6等相对较少的硫系物(即SF6)用量，而若第一刻蚀气体为CF4和/或C2HF5与Cl2的混合气体，则优选控制CF4和/或C2HF5与Cl2的体积之比为1:2等相对较多的碳系物(即CF4和/或C2HF5)用量。
值得说明的是，本步骤提供的具有特定组成及物理性能的第一刻蚀气体即可刻蚀源漏极15之间的有源材料膜层14a，以形成背沟道16，而几乎不会对光阻层2及位于其下的源漏极15产生影响。
步骤Q5、采用第二刻蚀气体去除光阻层2，获得薄膜晶体管；如图8所示。
具体来讲，第二刻蚀气体为体积比为2:1～4:1的O2和He的混合气体，并且控制第二刻蚀气体的压强为30mtorr～90mtorr。
优选地，控制第二刻蚀气体的流量为4000sccm～12000sccm，通入时间为30s～90s。
值得说明的是，本步骤提供的具有特定组成即物理性能的第二刻蚀气体即可刻蚀去除源漏极15上的光阻层2，而不会对背沟道16以及其他结构产生影响；并且，在本步骤的去除光阻层2的过程中，也是采用了一种干法刻蚀，而无需采用现有技术中的铜剥离液，由此即可有效避免现有技术中所存在的铜离子扩散以及铜剥离液中其他杂质离子的污染问题，从而可改善薄膜晶体管漏电，降低制作成本，实现及管理更为方便，成效也更为显著。
实施例2
本实施例提供了一种阵列基板的制作方法，其包括薄膜晶体管的制作以及连接在薄膜晶体管上的像素电极等元件的制作；其中，薄膜晶体管的制作方法参照实施例1中所述，薄膜晶体管以外其他元件的制作方法参照现有技术即可，此处不再赘述，如在薄膜晶体管上先制作一层绝缘保护层，再在绝缘保护层上开孔制作过孔结构，然后通过物理溅射沉淀一层ITO等透明导电材料形成像素电极等。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
Claims (8)
1.一种薄膜晶体管的制作方法，包括步骤：
S1、在衬底上依次制作栅极和栅极绝缘层；
S2、在所述栅极绝缘层上叠层制作有源层和源漏极，并刻蚀所述源漏极间的有源层以形成背沟道，获得薄膜晶体管；
其特征在于，所述步骤S2的具体方法包括下述步骤：
S21、在所述栅极绝缘层上叠层制作有源材料膜层、源漏极材料膜层和光阻材料膜层，获得蚀刻基板；
S22、对所述蚀刻基板依次进行一次湿法蚀刻、一次干法蚀刻和烧光阻、以及二次湿法蚀刻，在所述有源材料膜层上形成源漏极和光阻层；
S23、采用第一刻蚀气体蚀刻所述源漏极之间的有源材料膜层，形成所述背沟道；其中，所述第一刻蚀气体为体积比为1:6～1:2的SF6、CF4或C2HF5中的至少一种与Cl2的混合气体，所述第一刻蚀气体的压强为30mtorr～120mtorr；
S24、采用第二刻蚀气体去除所述光阻层，获得所述薄膜晶体管；其中，所述第二刻蚀气体为体积比为2:1～4:1的O2和He的混合气体，所述第二刻蚀气体的压强为30mtorr～90mtorr。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述光阻层的尺寸大于所述源漏极的尺寸。
3.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，所述第一刻蚀气体的流量为1000sccm～8000sccm，通入时间为60s～120s。
4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述第二刻蚀气体的流量为4000sccm～12000sccm，通入时间为30s～90s。
5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，当所述第一刻蚀气体为SF6与Cl2的混合气体时SF6与Cl2的体积之比，小于当所述第一刻蚀气体为CF4和/或C2HF5与Cl2的混合气体时CF4和/或C2HF5与Cl2的体积之比。
6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤S21中，通过半色调掩膜法在所述源漏极材料膜层上制作所述光阻材料膜层。
7.根据权利要求1或6所述的制作方法，其特征在于，所述光阻材料膜层的材料为负性光刻胶。
8.一种阵列基板的制作方法，其特征在于，至少包括如权利要求1-7任一所述的薄膜晶体管的制作方法。
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