CN112242406A - 阵列基板及其制作方法、显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种阵列基板及其制作方法、显示装置，所述阵列基板包括：基板；氧化物半导体层，设置于所述基板上；阻挡层，设置于所述氧化物半导体层上；氧化物保护层，设置于所述阻挡层上；栅极绝缘层，设置于所述阻挡层和所述氧化物保护层上；以及栅极，设置于所述栅极绝缘层上。由此，能够有效地降低外界环境中的酸、水、氧气等因素对阵列基板的电学性能产生干扰，而且还可以有效地阻挡湿法蚀刻时对氧化物半导体层过度刻蚀而造成断线等工艺不稳定的问题，从而能够稳定不同批次的阵列基板的电学性能，并提高阵列基板的电子迁移率和器件稳定性。
Description
技术领域
本发明大体上涉及显示技术领域，并且更具体地涉及阵列基板及其制作方法、显示装置。
背景技术
随着液晶显示器尺寸的不断增大，驱动频率也不断提高，传统的非晶硅薄膜晶体管由于其电子迁移率而很难满足需求。相比于传统的非晶硅薄膜晶体管，IGZO(IndiumGallium Zinc Oxide：铟镓锌氧化物)薄膜晶体管具备较好的物理性质，包括低工艺温度带来的高电子迁移率、优良的均匀性、以及表面平坦性等，这可以为显示技术领域的发展提供帮助。
然而，由于IGZO薄膜晶体管中的IGZO层对环境比较敏感，特别是在IGZO层暴露于空气中时，其表面缺陷容易吸收空气中的H2O和O2，而导致IGZO层中的氧空缺增加，从而增加载流子的浓度，最终会影响IGZO薄膜晶体管器件的电学性能。另外，在形成IGZO薄膜晶体管的其它膜层时，IGZO层容易受到刻蚀液的过度刻蚀，从而造成断线等工艺不稳定的问题。
发明内容
鉴于上述内容，本发明提出了一种阵列基板及其制作方法、显示装置，以有效地降低外界环境中的酸、水、氧气等对IGZO层的干扰，并有效地预防湿法蚀刻时对IGZO层过度刻蚀而造成断线等工艺不稳定的问题。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明的一方面提供了一种阵列基板，其包括：
基板；
氧化物半导体层，设置于所述基板上；
阻挡层，设置于所述氧化物半导体层上；
氧化物保护层，设置于所述阻挡层上；
栅极绝缘层，设置于所述阻挡层和所述氧化物保护层上；以及
栅极，设置于所述栅极绝缘层上。
在一些实施例中，所述氧化物保护层上设有一沟道，所述阻挡层在所述基板上的正投影至少覆盖所述沟道在所述基板上的正投影。
在一些实施例中，所述阵列基板还包括：
层间介质层，设置于所述栅极、所述氧化物保护层和所述基板上；以及
源极和漏极，设置于所述层间介质层上，所述源极和漏极分别穿过所述层间介质层与所述氧化物保护层电连接。
在一些实施例中，所述氧化物半导体层的材料为C轴对齐的结晶铟镓锌氧化物。
在一些实施例中，所述氧化物保护层的材料为氧化铟锡。
在一些实施例中，所述阻挡层的材料为铟镓锌锡氧化物。
本发明的另一个方面提供了一种阵列基板的制作方法，包括以下步骤：
提供一基板，在所述基板上形成氧化物半导体层；
在所述氧化物半导体层上形成阻挡层；
在所述阻挡层上形成氧化物保护层；以及
在所述阻挡层和所述氧化物保护层上形成栅极绝缘层，在所述栅极绝缘层上形成栅极。
在一些实施例中，在所述基板上形成氧化物半导体层包括：
在所述基板上形成铟镓锌氧化物层，并通过一高温制程使所述铟镓锌氧化物层中的铟镓锌氧化物转换为C轴对齐的结晶铟镓锌氧化物，以形成材料为C轴对齐的结晶铟镓锌氧化物的所述氧化物半导体层。
在一些实施例中，所述在所述阻挡层上形成氧化物保护层包括：
在所述阻挡层上形成氧化铟锡层；
在所述氧化铟锡层上形成一沟道，以形成所述氧化物保护层。
本发明的又一个方面提供了一种显示装置，其包括如以上所述的阵列基板。
本发明通过上述的阵列基板及其制作方法、显示装置，在氧化物半导体层成膜后在其膜层表面生成阻挡层和氧化物保护层，可以有效地降低外界环境中的酸、水、氧气等因素的干扰，保持薄膜晶体管器件原有的特性，使得薄膜晶体管器件在工作过程中稳定，高效以及长寿命，有助于改善常规制程无法稳定保障其电学性能的问题。而且阻挡层还可以有效地预防湿法蚀刻时对氧化物半导体层过度刻蚀而造成断线等工艺不稳定的问题，从而能够稳定不同批次的阵列基板的电学性能，并提高阵列基板的电子迁移率和器件稳定性。
附图说明
本发明的其它目的、特征和优点将参照附图来从随后的详细描述中清楚地显现，应注意的是，附图并不一定是按比例绘制，为了说明清晰的目的，部分结构可能放大或是缩小，在附图中：
图1是根据本发明一实施例的阵列基板的截面示意图；
图2是根据本发明一实施例的阵列基板的制作方法的流程示意图；以及
图3-10是制作根据本发明一实施例的阵列基板的流程截面示意图。
附图中出现的参考标记涉及以下技术特征：
101 基板
102 氧化物半导体层
103 阻挡层
104 氧化物保护层
105 栅极绝缘层
106 栅极
107 层间介质层
108 源极
109 漏极
S201-S205 步骤。
具体实施方式
在下面的描述中，所提到“实施例”或“一实施例”旨在指出关于实施例描述的特定构造、结构或特征被包括在至少一个实施例中。因此，可在本说明书的各处存在的诸如“实施例中”或“一实施例中”等短语不必表示同一个实施例，而是可改为表示不同实施例。此外，本说明书中限定的特定构型、结构或特征可按甚至不同于所呈现的那些方式而按任何适合的方式组合。参考标号和空间参照(诸如，“上”、“下”等)在此仅为了方便使用，且因此不限制保护范围或实施例的范围。
应理解的是，当元件、层、区域或组件被称为“在”另一元件、层、区域或组件“上”、“连接到”或“结合到”另一元件、层、区域或组件时，该元件、层、区域或组件可以直接在所述另一元件、层、区域或组件上、直接连接到或直接结合到所述另一元件、层、区域或组件，或者可以存在一个或更多个中间元件、层、区域或组件。然而，“直接连接/直接结合”指的是一个组件直接连接或结合另一组件而没有中间组件。同时，可以对描述组件之间的关系的诸如“在……之间”、“直接在……之间”或者“与……邻近”和“直接与……邻近”的其它表述进行类似地解释。此外，还将理解的是，当元件或层被称为“在”两个元件或层“之间”时，该元件或层可以是位于所述两个元件或层之间的唯一元件或层，或者也可以存在一个或多个中间元件或层。
以下，将参照附图来详细地描述本发明的实施例。其中，图1是根据本发明一实施例的阵列基板的截面示意图，图2是根据本发明一实施例的阵列基板的制作方法的流程示意图，以及图3-10是制作根据本发明一实施例的阵列基板的流程截面示意图。
如图1所示，本发明提供了一种阵列基板，包括：基板101；氧化物半导体层102，设置于基板101上；阻挡层103，设置于氧化物半导体层102上；氧化物保护层104，设置于阻挡层103上；栅极绝缘层105，设置于阻挡层103和氧化物保护层104上；栅极106，设置于栅极绝缘层105上；层间介质层107，设置于栅极106、氧化物保护层104和基板101上；以及源极108和漏极109，设置于层间介质层107上，源极108和漏极109分别穿过层间介质层107与氧化物保护层104电连接。
在一些实施例中，基板101是透明的，并且例如由玻璃制成。尽管图1中仅示出了基板101的一部分，但应当理解的是，基板101可以具有例如数厘米到数米的宽度。
接着参考图1，在基板101上设置氧化物半导体层102。在一些实施例中，氧化物半导体层102的材料为C轴对齐的结晶铟镓锌氧化物(CAAC-IGZO：C-Axis Aligned CrystalIndium Gallium Zinc Oxide)。即，CAAC-IGZO层相当于本发明中的氧化物半导体层102的一例。在一些实施例中，氧化物半导体层102的膜厚为
与现有技术中的非晶IGZO相比，CAAC-IGZO的电阻较小、晶体内部缺陷少、具有极低的关闭电流、还可极大地降低功耗，因此可以有效地提高电子迁移率和器件稳定性。
应理解的是，能够使用任何适合于待沉积的特定材料的处理技术(诸如物理气相沉积(PVD：Physical Vapor Deposition)、化学气相沉积(CVD：Chemical VaporDeposition)、电镀等)来形成基板101上的各种构件(例如，氧化物半导体层102和以下描述的那些)。尽管在附图中未具体示出，但应理解的是，如本领域人员所熟知的，能够使用光刻工艺和蚀刻工艺来使基板101上的各个构件成形和确定大小，使得构件形成在基板101的选定区域上方。
接着参考图1，在氧化物半导体层102上设置阻挡层103。在一些实施例中，阻挡层103的材料为IGZTO(Indium Gallium Zinc Tin Oxide：铟镓锌锡氧化物)。即，IGZTO层相当于本发明中的阻挡层103的一例。在一些实施例中，阻挡层103的膜厚为
然后，在阻挡层103上设置氧化物保护层104。在一些实施例中，氧化物保护层104的材料为ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)，即，ITO层相当于本发明中的氧化物保护层104的一例。在一些实施例中，氧化物保护层104的膜厚为
由于ITO和IGZTO结合力较好，因而在后续制程作业的过程中，使用ITO和源漏极金属材料接触可以有效降低源漏极处的接触电阻，从而提高阵列基板的沟道中电子的整体迁移率和稳定性。
接着参考图1，在氧化物保护层104上设有一沟道，并且阻挡层103在基板101上的正投影覆盖该沟道在基板101上的正投影。由此，在例如对氧化物保护层104进行刻蚀的工艺中，阻挡层103可以有效地预防湿法蚀刻时对氧化物半导体层102过度刻蚀而造成断线等工艺不稳定的问题。
应理解的是，虽然附图中阻挡层103覆盖氧化物半导体层102，但只要阻挡层103在基板101上的正投影覆盖该沟道在基板101上的正投影，阻挡层103也可以只覆盖氧化物半导体层102的一部分。
接着参考图1，在阻挡层103和氧化物保护层104上设有栅极绝缘层105，栅极绝缘层105的材料例如为SiOx或者Al2O3/SiNx等。另外，在栅极绝缘层105上设有栅极106，栅极106的材料为例如Mo或者Al/Cu等金属复合膜。另外，在栅极106、氧化物保护层104和基板101上设有层间介质层107，层间介质层107的材料例如为SiOx或者Al2O3/SiNx等。另外，在层间介质层107上设有源极108和漏极109，源极108和漏极109分别穿过层间介质层107与氧化物保护层104电连接。
在本发明的实施例中，栅极106、源极108、以及漏极109的材料包括且不限于Mo、Al、Cu、MoTi等金属材料。
本发明通过上述的阵列基板，在氧化物半导体层102成膜后在其膜层表面生成阻挡层103和氧化物保护层104，可以有效地降低外界环境中的酸、水、氧气等因素的干扰，保持IGZO薄膜晶体管器件原有的特性，使得IGZO薄膜晶体管器件在工作过程中稳定，高效以及长寿命，有助于改善常规制程无法稳定保障其电学性能的问题。而且阻挡层103还可以有效地预防湿法蚀刻时对氧化物半导体层102过度刻蚀而造成断线等工艺不稳定的问题。
本发明还提供了一种阵列基板的制作方法。现在将参照图2-10来在下文中详细描述，该方法包括如下步骤：
S201：如图3所示，提供一基板101，在基板101上形成氧化物半导体层102。氧化物半导体层102能够通过任何适合的方法来形成。在一个实施例中，在基板101上先通过PVD工艺来沉积IGZO层，IGZO的成膜温度为300-1000℃，保证IGZO的结晶性从而能够提升其电学性能，然后通过一高温制程使IGZO层转换成材料为C轴对齐的结晶铟镓锌氧化物的氧化物半导体层102。
S202：在氧化物半导体层102上形成阻挡层103。
S203：如图4所示，在阻挡层103上形成氧化物保护层104。氧化物保护层104可以通过PVD工艺来沉积，在该工艺中，使氧化物保护层104的成膜温度25-100℃，从而能够降低ITO层的结晶性，以便于后续的刻蚀工艺。
在一些实施例中，氧化物半导体层102、阻挡层103、以及氧化物保护层104在同一装置中的不同腔体连续地成膜相结合。
通过在真空环境下形成氧化物半导体层102以后，在氧化物半导体层102上形成阻挡层103和氧化物保护层104，能够避免在后续生产过程中，在转运过程中停放时间长短以及环境中不确定因素变多而对CAAC-IGZO的物理性质产生影响。这是因为，在转运或是停放的期间，氧化物保护层104和阻挡层103都能有效地减少空气中的H2O和O2等对氧化物半导体层102的物理性质造成影响。
如图5所示，接下来，在氧化物保护层104上形成一沟道，例如先通过黄光光刻，然后采用铝酸对氧化物保护层104进行刻蚀来形成该沟道，因阻挡层103在铝酸中刻蚀速率极低，所以可以阻挡住铝酸对氧化物半导体层102的刻蚀，从而形成较好的刻蚀界面。随后，再涂装光刻胶进行光刻，之后对阻挡层103和氧化物半导体层102的侧边进行统一蚀刻(未示出)。
S204：如图6所示，在阻挡层103和氧化物保护层104上，例如通过CVD沉积SiOx或者Al2O3/SiNx等或者复合膜层来形成栅极绝缘层105。接下来，如图7所示，在栅极绝缘层105上，例如通过PVD沉积Mo或者Al/Cu等金属复合膜层来形成栅极106。
S205：如图8-10所示，通过黄光和刻蚀工艺形成图形，其中栅极绝缘层105和栅极106被刻蚀成所需的图形。接着，例如通过CVD沉积SiOx或者Al2O3/SiNx等膜层来形成层间介质层107。接着，层间介质层107例如通过黄光和刻蚀制作出用于源极108和漏极109的通孔，使得例如通过PVD沉积Mo或者Al/Cu等金属复合膜层而制作出的源极108和漏极109分别穿过层间介质层107与氧化物保护层104电连接。
由此，形成如图1所示的阵列基板。
此外，本发明还提供了一种显示装置，包括如以上所述的阵列基板。
综上所述，本发明提供了一种阵列基板及其制作方法、显示装置，在氧化物半导体层成膜后在其膜层表面生成阻挡层和氧化物保护层，可以有效地降低外界环境中的酸、水、氧气等因素的干扰，保持薄膜晶体管器件原有的特性，使得薄膜晶体管器件在工作过程中稳定，高效以及长寿命，有助于改善常规制程无法稳定保障其电学性能的问题。而且阻挡层还可以有效地预防湿法蚀刻时对氧化物半导体层过度刻蚀而造成断线等工艺不稳定的问题，从而能够稳定不同批次的阵列基板的电学性能，并提高阵列基板的电子迁移率和器件稳定性。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本发明可申请专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有不与权利要求书的字面语言不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等同结构要素，则意在使这些其它示例处于权利要求书的范围内。
Claims (10)
1.一种阵列基板，其特征在于，包括：
基板；
氧化物半导体层，设置于所述基板上；
阻挡层，设置于所述氧化物半导体层上；
氧化物保护层，设置于所述阻挡层上；
栅极绝缘层，设置于所述阻挡层和所述氧化物保护层上；以及
栅极，设置于所述栅极绝缘层上。
2.根据权利要求1所述阵列基板，其特征在于，所述氧化物保护层上设有一沟道，所述阻挡层在所述基板上的正投影至少覆盖所述沟道在所述基板上的正投影。
3.根据权利要求2所述阵列基板，其特征在于，还包括：
层间介质层，设置于所述栅极、所述氧化物保护层和所述基板上；以及
源极和漏极，设置于所述层间介质层上，所述源极和漏极分别穿过所述层间介质层与所述氧化物保护层电连接。
4.根据权利要求1所述阵列基板，其特征在于，所述氧化物半导体层的材料为C轴对齐的结晶铟镓锌氧化物。
5.根据权利要求1所述阵列基板，其特征在于，所述氧化物保护层的材料为氧化铟锡。
6.根据权利要求1所述阵列基板，其特征在于，所述阻挡层的材料为铟镓锌锡氧化物。
7.一种阵列基板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一基板，在所述基板上形成氧化物半导体层；
在所述氧化物半导体层上形成阻挡层；
在所述阻挡层上形成氧化物保护层；以及
在所述阻挡层和所述氧化物保护层上形成栅极绝缘层，在所述栅极绝缘层上形成栅极。
8.根据权利要求7所述用于制作阵列基板的方法，其特征在于，在所述基板上形成氧化物半导体层包括：
在所述基板上形成铟镓锌氧化物层，并通过一高温制程使所述铟镓锌氧化物层中的铟镓锌氧化物转换为C轴对齐的结晶铟镓锌氧化物，以形成材料为C轴对齐的结晶铟镓锌氧化物的所述氧化物半导体层。
9.根据权利要求7所述用于制作阵列基板的方法，其特征在于，所述在所述阻挡层上形成氧化物保护层包括：
在所述阻挡层上形成氧化铟锡层；
在所述氧化铟锡层上形成一沟道，以形成所述氧化物保护层。
10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的阵列基板。
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