CN108598041A - Tft阵列基板的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种TFT阵列基板的制作方法。该方法在对氧化物半导体图案上方的金属材料层进行刻蚀而制得源极及漏极之后，利用络合反应溶液对氧化物半导体图案表面进行处理，使络合反应溶液与因刻蚀金属材料层而在氧化物半导体图案表面产生的金属离子发生络合反应，从而避免因刻蚀金属材料层而产生的金属离子与氧化物半导体图案内的氧原子结合使氧化物半导体图案内的氧空位缺陷，从而保证了氧化物半导体图案的迁移率，使制得的TFT阵列基板的TFT器件的电性稳定。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种TFT阵列基板的制作方法。
背景技术
在显示技术领域，液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)与有机发光二极管显示屏(Organic Light Emitting Diode，OLED)等平板显示装置已经逐步取代阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示屏。
薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)是目前的液晶显示装置和有源矩阵型OLED显示装置中的主要驱动元件，直接关系到高性能平板显示装置的发展方向。薄膜晶体管具有多种结构，非晶硅(a-Si)材料是其中常见的一种。
随着液晶显示装置和OLED显示装置向着大尺寸和高分辨率的方向发展，传统的非晶硅仅有1cm2/(Vs)左右的迁移率已经无法满足要求，以铟镓锌氧化物(IGZO)为代表的金属氧化物材料具备超过10cm2/(Vs)以上的迁移率，而且相应的薄膜晶体管的制备与现有的非晶硅为半导体驱动的产线的兼容性较好，近年来迅速成为显示领域研发的重点。
采用氧化物半导体的TFT阵列基板的典型结构有刻蚀阻挡(ESL)结构、背沟道(BCE)结构、顶栅极(Top Gate)结构等。背沟道结构的TFT阵列基板具有在制作时所需要的光罩(mask)数量少以及TFT器件的面积小的优点，但是其氧化物半导体层容易受到损伤而影响TFT器件的性能。请参阅图1，为现有的一种采用背沟道结构的氧化物半导体TFT阵列基板的结构示意图，包括衬底100、设于衬底上的栅极200、设于衬底100上且覆盖栅极200的栅极绝缘层300、设于栅极绝缘层300上且位于栅极200上方的氧化物半导体图案400及设于栅极绝缘层300上且分别与氧化物半导体图案400的两端连接的源极510及漏极520。该TFT阵列基板的源极510漏极520的制作方法是在栅极绝缘层300及氧化物半导体图案400上整面沉积材料为铜(Cu)的金属层，接着对金属层进行刻蚀而去除金属层位于氧化物半导体图案400的中间上方的部分而形成源极510及漏极520，这导致在刻蚀金属层的过程中，刻蚀液与金属层反应产生铜离子(Cu2+)，这些铜离子会吸附在氧化物半导体图案400上与氧化物半导体图案400内的氧原子结合，造成氧化物半导体图案400内的氧空穴增加，而氧空位缺陷，而氧化物半导体TFT器件的电性与稳定性很大程度上依赖于氧化物半导体图案400中的氧空位，且对氧空位异常敏感，因而现有的背沟道结构的氧化物半导体TFT阵列基板中的TFT器件的电性及稳定性会受到影响，影响产品的品质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种TFT阵列基板的制作方法，能够保证制得的TFT阵列基板的氧化物半导体图案的迁移率，使TFT阵列基板的TFT器件的电性稳定，提升产品品质。
为实现上述目的，本发明提供一种TFT阵列基板的制作方法，包括：
提供衬底基板；在所述衬底基板上形成栅极；在所述衬底基板及栅极上形成栅极绝缘层；在所述栅极绝缘层上于栅极上方形成氧化物半导体图案；
在栅极绝缘层及氧化物半导体图案上形成金属材料层，对所述金属材料层进行刻蚀，形成分别与氧化物半导体图案两端连接的源极及漏极；
提供络合反应溶液，利用络合反应溶液对氧化物半导体图案表面进行处理，使络合反应溶液与因刻蚀金属材料层而在氧化物半导体图案表面产生的金属离子发生络合反应。
所述络合反应溶液为氢氰酸溶液。
在利用氢氰酸溶液对氧化物半导体图案的表面进行处理后，于氧化物半导体图案的表面形成一层保护层，所述保护层的材料为包含因刻蚀金属材料层而产生的金属离子的氰化物；
所述保护层的厚度小于电子跃迁半径。
所述金属材料层的材料为铜；
所述保护层的材料为包含铜离子的氰化物。
所述氢氰酸溶液的浓度为ppm级。
利用氢氰酸溶液对氧化物半导体图案的表面进行处理具体为：将氧化物半导体图案的表面在氢氰酸溶液中浸泡预定时间。
所述预定时间为10min-15min。
在利用氢氰酸溶液对氧化物半导体图案的表面进行处理后，还利用风刀对氧化物半导体图案的表面进行吹干处理。
所述氧化物半导体图案的材料为铟镓锌氧化物。
所述衬底基板的材料为玻璃；
在所述衬底基板上形成栅极具体为：采用物理气相沉积在所述衬底基板上形成一层金属层，对所述金属层进行黄光制程，形成栅极；
采用化学气相沉积在衬底基板及栅极上形成栅极绝缘层；
在所述栅极绝缘层上于栅极上方形成氧化物半导体图案具体为：采用物理气相沉积在所述栅极绝缘层上形成一层氧化物半导体层，对所述氧化物半导体层进行黄光制程，形成位于栅极上方的氧化物半导体图案；
采用物理气相沉积在栅极绝缘层及氧化物半导体图案上形成金属材料层；对所述金属材料层进行湿刻蚀，形成分别与氧化物半导体图案两端连接的源极及漏极。
本发明的有益效果：本发明提供的一种TFT阵列基板的制作方法在对氧化物半导体图案上方的金属材料层进行刻蚀而制得源极及漏极之后，利用络合反应溶液对氧化物半导体图案表面进行处理，使络合反应溶液与因刻蚀金属材料层而在氧化物半导体图案表面产生的金属离子发生络合反应，从而避免因刻蚀金属材料层而产生的金属离子与氧化物半导体图案内的氧原子结合使氧化物半导体图案内的氧空位缺陷，从而保证了氧化物半导体图案的迁移率，使制得的TFT阵列基板的TFT器件的电性稳定。
附图说明
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。
附图中，
图1为现有的一种背沟道结构的氧化物半导体TFT阵列基板的结构示意图；
图2为本发明的TFT阵列基板的制作方法的流程图；
图3为本发明的TFT阵列基板的制作方法的步骤S1的示意图；
图4及图5为本发明的TFT阵列基板的制作方法的步骤S2的示意图；
图6及图7为本发明的TFT阵列基板的制作方法的步骤S3的示意图。
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。
请参阅图2，本发明提供一种TFT阵列基板的制作方法，用于制作背沟道型的氧化物半导体TFT阵列基板。本发明的TFT阵列基板的制作方法包括如下步骤：
步骤S1、请参阅图3，提供衬底基板10。在所述衬底基板10上形成栅极20。在所述衬底基板10及栅极20上形成栅极绝缘层30。在所述栅极绝缘层30上于栅极20上方形成氧化物半导体图案40。
具体地，所述衬底基板10的材料为玻璃，当然，所述衬底基板10的材料也可以为柔性材料。
具体地，所述步骤S1中，在所述衬底基板10上形成栅极20具体为：采用物理气相沉积在所述衬底基板10上形成一层金属层，对所述金属层进行黄光制程，形成栅极20。
具体地，所述步骤S1中，采用化学气相沉积在衬底基板10及栅极20上形成栅极绝缘层30。
具体地，所述步骤S1中，在所述栅极绝缘层30上于栅极20上方形成氧化物半导体图案40具体为：采用物理气相沉积在所述栅极绝缘层30上形成一层氧化物半导体层，对所述氧化物半导体层进行黄光制程，形成位于栅极20上方的氧化物半导体图案40。
具体地，所述氧化物半导体图案40的材料可以为铟镓锌氧化物或者其他现有的氧化物半导体TFT中常用于有源层的氧化物半导体材料。
步骤S2、请参阅图4，在栅极绝缘层30及氧化物半导体图案40上形成金属材料层50，请参阅图5，对所述金属材料层50进行刻蚀，形成分别与氧化物半导体图案40两端连接的源极51及漏极52。
具体地，所述步骤S2采用物理气相沉积在栅极绝缘层30及氧化物半导体图案40上形成金属材料层50。对所述金属材料层50进行湿刻蚀，形成分别与氧化物半导体图案40两端连接的源极51及漏极52。
优选地，所述金属材料层50的材料为铜。当然，所述金属材料层50的材料也可选择其他常用于制作TFT阵列基板的源漏极的金属材料。
具体地，所述步骤S2中，由于对所述金属材料层50进行刻蚀，导致在制作完成源极51及漏极52之后，源极51及漏极52之间的氧化物半导体图案40的表面被暴露出来，且刻蚀金属材料层50在氧化物半导体图案40的表面产生了金属离子，这些金属离子与氧化物半导体图案40中的氧原子结合，使得氧化物半导体图案40内产生大量的氧空穴，而氧空位减少，影响氧化物半导体图案40的迁移率。
具体地，当所述金属材料层50的材料为铜时，所述步骤S2中对金属材料层50进行刻蚀的制程后在氧化物半导体图案40的表面产生了大量的铜离子，铜离子与氧化物半导体图案40内的氧原子结合。
步骤S3、请参阅图6，提供络合反应溶液，利用络合反应溶液对氧化物半导体图案40表面进行处理，使络合反应溶液与因刻蚀金属材料层50而在氧化物半导体图案40表面产生的金属离子发生络合反应。
具体地，所述步骤S3中，提供的络合反应溶液为氢氰酸溶液，也即所述步骤S3中是利用氢氰酸溶液对氧化物半导体图案40表面进行处理，使氢氰酸溶液与因刻蚀金属材料层50而在氧化物半导体图案40表面产生的金属离子发生络合反应，从而使金属离子从氧化物半导体图案40的表面分离开，请参阅7，在利用氢氰酸溶液对氧化物半导体图案40的表面进行处理后，于氧化物半导体图案40的表面形成一层保护层60，所述保护层60的材料为包含因刻蚀金属材料层50而产生的金属离子的氰化物，虽然包含因刻蚀金属材料层50而产生的金属离子的氰化物本身的导电性较差，然而该络合反应产生的保护层60的膜厚极薄，这是由于氰根(CN)的键长为使得保护层60的厚度大约为左右，远远小于电子跃迁半径，不妨碍电阻跃迁。
具体地，当所述金属材料层50的材料为铜时，所述步骤S3中，在利用氢氰酸溶液对氧化物半导体图案40表面进行处理时，氢氰酸溶液中的氰根离子(CN-)会立即与结合在一起的铜离子与氧原子(-OCu)结合，而后结合在一起的铜离子、氧原子及氰根离子(-OCuCN+)继续与氢氰酸溶液中的氢根离子进行可逆反应产生Cu(CN)2 -、Cu(CN)3 -、Cu(CN)4 -，最终形成的保护层60的材料为包含铜离子的氰化物，其化学式为Cu(CN)n。
优选地，所述氢氰酸溶液的浓度为ppm级也即10-6级。
具体地，所述步骤S3中利用氢氰酸溶液对氧化物半导体图案40的表面进行处理的同时，还利用氢氰酸溶液对源极51及漏极52的表面进行处理，从而处理结束形成的保护层60位于氧化物半导体图案40的表面的同时，还位于源极51及漏极52的表面。
优选地，所述步骤S3中，利用氢氰酸溶液对氧化物半导体图案40的表面进行处理具体为：将源极51、漏极52及氧化物半导体图案40的表面在氢氰酸溶液中浸泡预定时间。
进一步地，所述预定时间优选为10min-15min。
具体地，所述步骤S3中，在利用氢氰酸溶液对氧化物半导体图案40的表面进行处理后，还利用风刀对氧化物半导体图案40的表面进行吹干处理。
需要说明的是，本发明的TFT阵列基板的制作方法通过在对氧化物半导体图案40上方的金属材料层50进行刻蚀而制得源极51及漏极52之后，利用具体为氢氰酸溶液的络合反应溶液对氧化物半导体图案40表面进行处理，使氢氰酸溶液与因刻蚀金属材料层50而在氧化物半导体图案40表面产生的金属离子发生络合反应，能够有效降低氧化物半导体图案40表面的金属离子的密度，经理论计算，当金属材料层50的材料为铜时，利用氢氰酸溶液作为络合反应溶液对氧化物半导体图案40表面进行处理后，氧化物半导体图案40的表面的铜离子浓度可达到109atoms/cm2，从而避免因刻蚀金属材料层50而产生的金属离子与氧化物半导体图案40内的氧原子结合使氧化物半导体图案40内的氧空位缺陷，从而保证了氧化物半导体图案40的迁移率，使制得的TFT阵列基板的TFT器件的电性稳定。
综上所述，本发明的TFT阵列基板的制作方法在对氧化物半导体图案上方的金属材料层进行刻蚀而制得源极及漏极之后，利用络合反应溶液对氧化物半导体图案表面进行处理，使络合反应溶液与因刻蚀金属材料层而在氧化物半导体图案表面产生的金属离子发生络合反应，从而避免因刻蚀金属材料层而产生的金属离子与氧化物半导体图案内的氧原子结合使氧化物半导体图案内的氧空位缺陷，从而保证了氧化物半导体图案的迁移率，使制得的TFT阵列基板的TFT器件的电性稳定。
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权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种TFT阵列基板的制作方法，其特征在于，包括：
提供衬底基板(10)；在所述衬底基板(10)上形成栅极(20)；在所述衬底基板(10)及栅极(20)上形成栅极绝缘层(30)；在所述栅极绝缘层(30)上于栅极(20)上方形成氧化物半导体图案(40)；
在栅极绝缘层(30)及氧化物半导体图案(40)上形成金属材料层(50)，对所述金属材料层(50)进行刻蚀，形成分别与氧化物半导体图案(40)两端连接的源极(51)及漏极(52)；
提供络合反应溶液，利用络合反应溶液对氧化物半导体图案(40)表面进行处理，使络合反应溶液与因刻蚀金属材料层(50)而在氧化物半导体图案(40)表面产生的金属离子发生络合反应。
2.如权利要求1所述的TFT阵列基板的制作方法，其特征在于，所述络合反应溶液为氢氰酸溶液。
3.如权利要求2所述的TFT阵列基板的制作方法，其特征在于，在利用氢氰酸溶液对氧化物半导体图案(40)的表面进行处理后，于氧化物半导体图案(40)的表面形成一层保护层(60)，所述保护层(60)的材料为包含因刻蚀金属材料层(50)而产生的金属离子的氰化物；
所述保护层(60)的厚度小于电子跃迁半径。
4.如权利要求3所述的TFT阵列基板的制作方法，其特征在于，所述金属材料层(50)的材料为铜；
所述保护层(60)的材料为包含铜离子的氰化物。
5.如权利要求2所述的TFT阵列基板的制作方法，其特征在于，所述氢氰酸溶液的浓度为ppm级。
6.如权利要求2所述的TFT阵列基板的制作方法，其特征在于，利用氢氰酸溶液对氧化物半导体图案(40)的表面进行处理具体为：将氧化物半导体图案(40)的表面在氢氰酸溶液中浸泡预定时间。
7.如权利要求6所述的TFT阵列基板的制作方法，其特征在于，所述预定时间为10min-15min。
8.如权利要求2所述的TFT阵列基板的制作方法，其特征在于，在利用氢氰酸溶液对氧化物半导体图案(40)的表面进行处理后，还利用风刀对氧化物半导体图案(40)的表面进行吹干处理。
9.如权利要求1所述的TFT阵列基板的制作方法，其特征在于，所述氧化物半导体图案(40)的材料为铟镓锌氧化物。
10.如权利要求1所述的TFT阵列基板的制作方法，其特征在于，所述衬底基板(10)的材料为玻璃；
在所述衬底基板(10)上形成栅极(20)具体为：采用物理气相沉积在所述衬底基板(10)上形成一层金属层，对所述金属层进行黄光制程，形成栅极(20)；
采用化学气相沉积在衬底基板(10)及栅极(20)上形成栅极绝缘层(30)；
在所述栅极绝缘层(30)上于栅极(20)上方形成氧化物半导体图案(40)具体为：采用物理气相沉积在所述栅极绝缘层(30)上形成一层氧化物半导体层，对所述氧化物半导体层进行黄光制程，形成位于栅极(20)上方的氧化物半导体图案(40)；
采用物理气相沉积在栅极绝缘层(30)及氧化物半导体图案(40)上形成金属材料层(50)；对所述金属材料层(50)进行湿刻蚀，形成分别与氧化物半导体图案(40)两端连接的源极(51)及漏极(52)。
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