CN110347012B - 一种掩膜版及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种掩膜版及其制作方法，该掩膜版包括：基底，基底包括半透光区域；位于半透光区域上的半透光层，半透光层的材质为半导体材料，用于吸收具有预设波长的光。通过这种方式，能够实现掩膜版半透光区域对曝光光线的选择性吸收，进而避免制作薄膜晶体管时半透光区域对应的光阻曝光均一性较差的问题，提高制作出的阵列基板的品质。
Description
【技术领域】
本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种掩膜版及其制作方法。
【背景技术】
在制作薄膜晶体管时，为了减少掩膜版的使用数量，通常会采用半色调掩膜版，以通过一次曝光显影工艺在基板膜层上形成两种不同的光阻膜厚，进而通过两次刻蚀工艺形成不同图案，能够节省工艺成本，并提高生产效率。
目前，半色调掩膜版包括遮光区域、半透光区域和完全透光区域，且半透光区域上采用的半透光材料为金属铬。具体地，半色调掩膜版主要利用半透光区域上铬膜的半透光特性，进行曝光以形成上述两种不同的光阻膜厚。
但是，在进行曝光时，由于上述铬膜对曝光光线的吸收是全波段的、没有选择性的，导致制作薄膜晶体管时半透光区域对应的光阻曝光均一性较差，影响制作出的阵列基板的品质。
【发明内容】
本申请的目的在于提供一种掩膜版及其制作方法，以避免由于掩膜版半透光区域对曝光光线没有选择性地吸收，而导致制作薄膜晶体管时半透光区域对应的光阻曝光均一性较差的问题，进而提高制作出的阵列基板的品质。
为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种掩膜版，该掩膜版包括：基底，基底包括半透光区域；位于半透光区域上的半透光层，半透光层的材质为半导体材料，用于吸收具有预设波长的光。
其中，半导体材料为二氧化钛、金属掺杂二氧化钛、氧化锌或金属硫化物掺杂氧化锌。
其中，金属掺杂二氧化钛中金属的掺杂比例范围为0～10％。
其中，金属掺杂二氧化钛中掺杂的金属包括钒、铬、锰、铁、钴、铌、钼或铑。
其中，金属硫化物掺杂氧化锌中掺杂的金属硫化物包括硫化镉和硫化锌。
其中，金属硫化物掺杂氧化锌中掺杂的硫化镉与硫化锌的摩尔比不大于1。
其中，半透光层的厚度范围为0.01～0.2毫米。
其中，基底还包括遮光区域和完全透光区域，半透光层位于遮光区域和半透光区域上，掩膜版还包括遮光层，遮光层覆盖半透光层且位于遮光区域上。
为了解决上述问题，本申请实施例还提供了一种掩膜版的制作方法，该掩膜版的制作方法包括：提供基底，基底包括半透光区域；在半透光区域上形成半透光层，半透光层的材质为半导体材料，用于吸收具有预设波长的光。
其中，基底还包括遮光区域和完全透光区域，半透光层位于遮光区域和半透光区域上，掩膜版还包括遮光层，遮光层覆盖半透光层且位于遮光区域上；在半透光区域上形成半透光层，具体包括：在基底上形成半透光材料层；在半透光材料层上形成遮光材料层；对遮光材料层和半透光材料层进行刻蚀，以分别得到图案化的遮光层和半透光层。
本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请提供的掩膜版包括基底、以及位于基底的半透光区域上的半透光层，其中，半透光层的材质为半导体材料，用于吸收具有预设波长的光，能够实现掩膜版半透光区域对曝光光线的选择性吸收，进而避免制作薄膜晶体管时半透光区域对应的光阻曝光均一性较差的问题，提高制作出的阵列基板的品质。
【附图说明】
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本申请实施例提供的掩膜版的结构示意图；
图2是利用图1中的掩膜版进行曝光的状态示意图；
图3是本申请实施例提供的掩膜版的另一结构示意图；
图4是本申请实施例提供的掩膜版的制作方法的流程示意图；
图5是图4中S42的流程示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
目前，在利用半色调掩膜版进行曝光以形成两种不同的光阻膜厚时，由于半色调掩膜版半透光区域上铬膜对曝光光线的吸收是全波段的、没有选择性的，导致制作薄膜晶体管时半透光区域对应的光阻曝光均一性较差，影响制作出的阵列基板的品质。为了解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是提供一种掩膜版，以避免由于掩膜版半透光区域对曝光光线没有选择性地吸收，而导致制作薄膜晶体管时半透光区域对应的光阻曝光均一性较差的问题，进而提高制作出的阵列基板的品质。
请参阅图1，图1是本申请实施例提供的掩膜版的结构示意图。如图1所示，该掩膜版10包括基底11、以及位于基底11上的半透光层12，其中，基底11包括半透光区域A1，半透光层12位于半透光区域A1上。在本实施例中，半透光层12的材质为半导体材料，用于吸收具有预设波长的光。
具体地，当预设波长的光照射半导体材料时，半导体材料中的电子会吸收能量，并从低能级跃迁至高能级，也即，半导体材料会发生本征吸收。其中，半导体材料发生本征吸收的条件是，光子的能量必须等于或大于半导体材料的禁带宽度，当光子的能量小于半导体材料的禁带宽度时，不能发生本征吸收。
其中，半导体材料本征吸收的波长限λmax/nm＝1240/(禁带宽度Eg/eV)，也即，半导体材料只能够吸收波长小于或等于波长限λmax的光。
具体地，上述预设波长的光为波长不大于半透光层12本征吸收的波长限λmax的光。并且，在具体实施时，可以根据禁带宽度Eg的大小来选择最合适的半导体材料作为半透光层12，以实现对曝光机光源所发射光线的选择性吸收，进而提高半透光区域对应的光阻曝光均一性。
例如，如图2所示，在利用上述掩膜版10对基板21上的光阻层22进行曝光时，曝光机光源(图中未示出)发射的光线light经过半透光层12后，波长小于或等于波长限λmax的光线light会被半透光层12吸收，而波长大于波长限λmax的光线light会透过半透光层12，并对基板21上的光阻层23进行曝光。其中，曝光机光源发射的光线light可以包括436nm、405nm和365nm的光。
在一些实施例中，上述半透光层12的材质可以为二氧化钛或金属掺杂二氧化钛。
例如，当半透光层12的材质为二氧化钛时，由于二氧化钛的禁带宽度Eg为3.2eV，可以计算得到其本征吸收的波长限λmax为388nm，也即，当半透光层12的材质为二氧化钛时，该半透光层12会吸收上述曝光机光源发射的365nm的光，而透过405nm和436nm的光。如此，使用筛选后的曝光光线对基板21上的光阻层22进行曝光，能够提高光阻层22的曝光均一性。
另外，上述金属掺杂二氧化钛可以是通过以二氧化钛为载体掺杂金属而得到的，且金属掺杂二氧化钛比二氧化钛具有更小的禁带宽度Eg、以及更大的本征吸收波长限λmax。具体地，该金属掺杂二氧化钛可以为过渡金属掺杂二氧化钛，其中，掺杂的金属可以包括钒、铬、锰、铁、钴、铌、钼或铑等过渡金属，且金属的掺杂比例范围可以为0～10％。
例如，上述半透光层12的材质可以为铬掺杂二氧化钛，且当铬掺杂二氧化钛中铬的掺杂比例为2％时，该半透光层12的本征吸收波长限λmax在420nm左右，也即，该半透光层12会吸收上述曝光机光源发射的365nm、405nm的光，而透过436nm的光，如此，能够实现单一波长光的曝光反应，更有利于提高半透光区域对应的光阻曝光均一性。
在另一些实施例中，上述半透光层12的材质还可以为氧化锌或金属硫化物掺杂氧化锌。
例如，当半透光层12的材质为氧化锌时，由于氧化锌的禁带宽度Eg为3.37eV，可以计算得到其本征吸收波长限λmax为368nm，也即，该半透光层12会吸收上述曝光机光源发射的365nm的光，而透过405nm和436nm的光。
另外，上述金属硫化物掺杂氧化锌可以是通过以氧化锌为载体掺杂金属硫化物而得到的，且金属硫化物掺杂氧化锌比氧化锌具有更小的禁带宽度Eg、以及更大的本征吸收波长限λmax。具体地，该金属硫化物掺杂氧化锌中掺杂的金属硫化物可以包括硫化镉和硫化锌，且金属硫化物掺杂氧化锌中掺杂的硫化镉与硫化锌的摩尔比不大于1。
例如，上述半透光层12的材质可以为掺杂有硫化镉与硫化锌的氧化锌，且其化学通式可以为(CdS)1-x(ZnS)xZnO，其中，x大于0.5且小于1。具体地，可以通过改变氧化锌中硫化镉和硫化锌的掺杂摩尔比，实现半透光层12的禁带宽度Eg在2.384～3.446eV的范围内可调，也即，本征吸收波长限λmax在360～520nm的范围内可调，便于实现单一波长的曝光反应，能够精确控制半透光区域对应的光阻的曝光均一性。
其中，当x＝0.88，也即半透光层12的材质为(CdS)0.12(ZnS)0.88ZnO时，半透光层12的禁带宽度Eg为2.633eV，计算得到的本征吸收波长限λmax为471nm；当x＝0.55，也即半透光层12的材质为(CdS)0.45(ZnS)0.55ZnO时，半透光层12的禁带宽度Eg为2.487eV，计算得到的本征吸收波长限λmax为499nm。
在上述实施例中，在选择合适的半导体材料并确定半透光层12的透过光线后，还可以进一步通过控制半透光层12的厚度来确定半透光层12的透过光线的强度。并且，在具体实施时，半透光层12的厚度可以参考掩膜版图形层的厚度来进行设计。例如，半透光层12的厚度范围可以为0.01～0.2毫米。
在一个具体实施例中，如图3所示，基底11还可以包括遮光区域A2和完全透光区域A3，半透光层12位于遮光区域A2和半透光区域A1上，并且，掩膜版10还可以包括遮光层13，该遮光层13覆盖半透光层12且位于遮光区域A2上。
具体地，在利用该掩膜版10对基板21上的光阻层22进行曝光显影后，遮光区域A2对应的光阻膜厚保持不变，完全透光区域A3对应的光阻被完全去除，也即光阻膜厚变为零，半透光区域A1对应的光阻膜厚有一定程度地减小，如此，通过一次曝光显影工艺能够得到两种不同的光阻膜厚。
在上述实施例中，基底11可以为钠钙玻璃、石英玻璃和硼硅玻璃中的一种，或者为其他任何透明材料。遮光层13的材质可以为金属、黑色树脂等遮光材料。
区别于现有技术，本实施例中的掩膜版，半透光层的材质为半导体材料，能够吸收具有预设波长的光，以实现掩膜版半透光区域对曝光光线的选择性吸收，进而避免制作薄膜晶体管时半透光区域对应的光阻曝光均一性较差的问题，提高制作出的阵列基板的品质。
请参阅图4，图4是本申请实施例提供的掩膜版的制作方法的流程示意图。如图4所示，该掩膜版的制作方法具体流程可以如下：
S41：提供基底，基底包括半透光区域。
在本实施例中，基底的材质为透明材料。例如，基底可以具体为钠钙玻璃、石英玻璃和硼硅玻璃中的一种。
S42：在半透光区域上形成半透光层，半透光层的材质为半导体材料，用于吸收具有预设波长的光。
其中，半透光层的材质可以为二氧化钛、金属掺杂二氧化钛、氧化锌或金属硫化物掺杂氧化锌等半导体材料。上述预设波长的光为波长不大于半透光层本征吸收的波长限λmax的光。
当半透光层的材质为二氧化钛时，半透光层能够吸收曝光机光源发射的波长小于或等于388nm的光。
当半透光层的材质为金属掺杂二氧化钛时，金属掺杂二氧化钛比二氧化钛具有更大的本征吸收波长限λmax，也即金属掺杂二氧化钛能够吸收更多波长的光。具体地，该金属掺杂二氧化钛可以为过渡金属掺杂二氧化钛，其中，掺杂的金属可以包括钒、铬、锰、铁、钴、铌、钼或铑等过渡金属，且金属的掺杂比例范围可以为0～10％。
例如，半透光层的材质可以为铬掺杂二氧化钛，且当铬掺杂二氧化钛中铬的掺杂比例为2％时，该半透光层本征吸收的波长限λmax在420nm左右，即该半透光层能够吸收曝光机光源发射的波长小于或等于420nm的光。
当半透光层的材质为氧化锌时，半透光层能够吸收曝光机光源发射的波长小于或等于368nm的光。
当半透光层的材质为金属硫化物掺杂氧化锌时，金属硫化物掺杂氧化锌比氧化锌具有更大的本征吸收波长限λmax，也即金属硫化物掺杂氧化锌能够吸收更多波长的光。具体地，该金属硫化物掺杂氧化锌中掺杂的金属硫化物可以包括硫化镉和硫化锌，且金属硫化物掺杂氧化锌中掺杂的硫化镉与硫化锌的摩尔比不大于1。
例如，半透光层的材质可以为掺杂有硫化镉与硫化锌的氧化锌，且其化学通式可以为(CdS)1-x(ZnS)xZnO，其中，x大于0.5且小于1。具体地，可以通过改变氧化锌中硫化镉和硫化锌的掺杂摩尔比，实现半透光层的禁带宽度Eg在2.384～3.446eV的范围内可调，也即，本征吸收波长限λmax在360～520nm的范围内可调。
如此，利用经过波长筛选后的曝光光线对基板上的光阻层进行曝光，能够提高光阻层的曝光均一性。
在上述实施例中，在选择合适的半导体材料并确定半透光层的透过光线后，还可以进一步通过控制半透光层的厚度来确定半透光层的透过光线的强度。并且，在具体实施时，半透光层的厚度可以参考掩膜版图形层的厚度来进行设计。例如，半透光层的厚度范围可以为0.01～0.2毫米。
在一个具体实施例中，上述基底还可以包括遮光区域和完全透光区域，上述半透光层位于遮光区域和上述半透光区域上，掩膜版还可以包括遮光层，该遮光层覆盖上述半透光层且位于遮光区域上，其中，如图5所示，S42可以具体包括：
S421：在基底上形成半透光材料层。
其中，半透光材料层为半导体材料层。
S422：在半透光材料层上形成遮光材料层。
其中，遮光材料层可以为金属材料层或黑色树脂材料层。
S423：对遮光材料层和半透光材料层进行刻蚀，以分别得到图案化的遮光层和半透光层。
其中，该图案化的半透光层位于上述遮光区域和半透光区域上，该图案化的遮光层覆盖半透光层且位于遮光区域上。
具体地，在利用通过上述方法制作出的掩膜版对基板上的光阻层进行曝光显影后，遮光区域对应的光阻膜厚保持不变，完全透光区域对应的光阻被完全去除，也即光阻膜厚变为零，半透光区域对应的光阻膜厚有一定程度地减小，如此，通过一次曝光显影工艺能够得到两种不同的光阻膜厚。
区别于现有技术，本实施例中的掩膜版的制作方法，半透光层的材质为半导体材料，能够吸收具有预设波长的光，以实现掩膜版半透光区域对曝光光线的选择性吸收，进而避免制作薄膜晶体管时半透光区域对应的光阻曝光均一性较差的问题，提高制作出的阵列基板的品质。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种掩膜版，其特征在于，包括：
基底，所述基底包括半透光区域；
位于所述半透光区域上的半透光层，所述半透光层的材质为半导体材料，用于吸收具有预设波长的光；
其中，所述半导体材料为掺杂有硫化镉和硫化锌的氧化锌，其化学通式为(CdS)1-x(ZnS)xZnO，其中，所述x大于0.5且小于1。
2.根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于，所述半透光层的厚度范围为0.01～0.2毫米。
3.根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于，所述基底还包括遮光区域和完全透光区域，所述半透光层位于所述遮光区域和所述半透光区域上，所述掩膜版还包括遮光层，所述遮光层覆盖所述半透光层且位于所述遮光区域上。
4.一种掩膜版的制作方法，其特征在于，包括：
提供基底，所述基底包括半透光区域；
在所述半透光区域上形成半透光层，所述半透光层的材质为半导体材料，用于吸收具有预设波长的光；
其中，所述半导体材料为掺杂有硫化镉和硫化锌的氧化锌，其化学通式为(CdS)1-x(ZnS)xZnO，其中，所述x大于0.5且小于1。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述基底还包括遮光区域和完全透光区域，所述半透光层位于所述遮光区域和所述半透光区域上，所述掩膜版还包括遮光层，所述遮光层覆盖所述半透光层且位于所述遮光区域上；
所述在所述半透光区域上形成半透光层，具体包括：
在所述基底上形成半透光材料层；
在所述半透光材料层上形成遮光材料层；
对所述遮光材料层和所述半透光材料层进行刻蚀，以分别得到图案化的遮光层和半透光层。
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