TW201541615A - 薄膜電晶體陣列基板及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種薄膜電晶體陣列基板及其製造方法，包括：在透光的基板上形成閘極，並在所述閘極上方設置覆蓋所述閘極和透光基板的第一絕緣層；在所述第一絕緣層的上方形成IGZO層；對所述IGZO層進行處理，以形成源極和漏極；以及在經過步驟S3處理後的所述IGZO層的上方設置第二絕緣層，對所述IGZO層進行絕緣保護，並在所述第二絕緣層中開設連通至所述IGZO層的接觸孔以及在所述接觸孔形成電極。由於本發明不需要形成第二金屬層，因而避免了形成第二金屬層中進行光刻工藝的過程，縮減了工藝流程、提高了工作效率，並減小TFT尺寸。

Description

薄膜電晶體陣列基板及其製造方法
本發明涉及薄膜電晶體（TFT）陣列基板及其製造方法，可用於主動矩陣有機發光二極體（AMOLED）。
現行製造主動矩陣有機發光二極體（Active Matrix Organic Light Emitting Diode，AMOLED）的薄膜場效應電晶體（Thin Film Transistor，TFT）陣列基板主要是以低溫多晶矽（LTPS）、非晶矽（a-Si）作為半導體材料。製作方法以鍍膜、光刻、蝕刻為主。製作流程如圖1和圖2所示。
如圖1，LTPS作為半導體材料的TFT陣列基板製作流程為： S1’：在玻璃基板上形成LTPS半導體層； S2’：在LTPS半導體層上形成柵絕緣層和具有閘極（Gate）的第一金屬層； S3’：在第一金屬層上形成第一絕緣層，以對第一金屬層進行絕緣保護，並在第一絕緣層上形成貫穿第一絕緣層的兩個第一接觸孔； S4’：在第一絕緣層的上方形成具有源極（Source electrode）和漏極（Drain electrode）的第二金屬層； S5’：在第二金屬層上形成第二絕緣層，對第二金屬層進行絕緣保護，並在第二絕緣層上對應於兩個第一接觸孔的位置形成與第一接觸孔連通的兩個第二接觸孔； S6’：在第一和第二接觸孔中沉積金屬材料以製作電極；以及 S7’：在電極的上方形成第三絕緣層，對該電極進行絕緣保護。
如圖2，a-Si作為半導體材料的TFT陣列基板的製作流程為： S1’’：在玻璃基板上形成具有閘極（Gate）的第一金屬層，並在第一金屬層上方形成第一絕緣層，對第一金屬層進行絕緣保護； S2’’：在第一絕緣層上形成a-Si半導體層； S3’’：在a-Si半導體層上形成具有源極（Source）和漏極（Drain）的第二金屬層； S4’’：在第二金屬層的上方形成第二絕緣層，對第二金屬層進行絕緣保護，並在第二絕緣層上開孔，形成接觸源極和漏極的兩個接觸孔； S5’’：在兩個接觸孔中沉積金屬材料以製作電極；以及 S6’’：在電極的上方形成第三絕緣層，對該電極進行絕緣保護。
現有製造AMOLED的TFT陣列基板的技術均需要重複上述製作流程，不僅需要長時間的製作，而且非常耗費人力及影響設備的稼動率。
本發明的目的是提出一種TFT陣列基板及其製造方法，能夠縮短製造流程，提高設備稼動率，並減小TFT陣列基板的尺寸。
為實現上述目的，本發明提出一種TFT陣列基板的製造方法，包括步驟： S1：在透光基板上形成閘極，並在所述閘極的上方設置覆蓋所述閘極和所述透光基板的第一絕緣層； S2：在所述第一絕緣層的上方形成圖案化的IGZO層； S3：對所述IGZO層進行處理，以形成源極和漏極； S4：在經過步驟S3處理後的所述IGZO層的上方設置第二絕緣層，對所述IGZO層進行絕緣保護；以及 S5：在所述第二絕緣層中開設連通至所述源極/漏極的接觸孔，並在所述接觸孔中沉積電極。
在本發明一實施例中，在所述步驟S2中，所述IGZO層是呈島狀覆蓋在所述第一絕緣層上，並具有位於所述閘極上方並對應所述閘極位置的第一區域和相鄰於所述第一區域的第二區域。
在本發明一實施例中，所述步驟S3包括： S3-1：形成IGZO材料層，對IGZO材料層進行光刻工藝和蝕刻工藝，形成位於閘極上方的圖案化的IGZO層；以及 S3-2：從所述透光基板下方照射光，使所述第二區域在光照之後具有導電特性，從而以自對準方式形成源極和漏極。
在本發明一實施例中，所述第一區域在光照之後保留半導體特性。
在本發明一實施例中，在所述步驟3-2中，是利用UV光或近UV頻段的光進行光照。
在本發明一實施例中，所述步驟S1中是在所述透光基板上形成第一金屬層，並通過光刻工藝和蝕刻工藝形成所述閘極。
在本發明一實施例中，所述步驟S5中是在所述接觸孔中沉積金屬材料以形成所述電極。
在本發明一實施例中，還包括：在設置第二絕緣層之後，從基板的上方對所述IGZO層的一部分照射光，從而形成用於電容器的一個電極。
在本發明一實施例中，所述透光基板為玻璃基板。
本發明還提出一種TFT陣列基板，包括： 透光基板； 閘極； 設置在所述閘極上方的第一絕緣層； 設置在所述第一絕緣層上方的用於TFT的IGZO層； 設置在所述IGZO層上方的第二絕緣層，所述第二絕緣層上開設有連通所述IGZO層的接觸孔；以及 設置在所述接觸孔中的電極； 其中，所述IGZO層包括溝道區以及與閘極自對準的源極和漏極，所述源極和漏極的電阻小於所述溝道區的電阻。
在本發明一實施例中，所述源極和漏極是通過以UV光或近UV頻段的光照射所述IGZO層而形成。
在本發明一實施例中，還包括電容器，該電容器的一個電極與閘極（G）位於同一金屬層，另一個電極由IGZO層形成並與用於TFT的IGZO層位於同一層。
在本發明一實施例中，所述透光基板為玻璃基板。在本發明TFT陣列基板的一實施例中，所述基板為玻璃基板。
本發明使用銦鎵鋅氧化物（IGZO）作為半導體層，利用IGZO材料在紫外線的照射下能夠具有導體特性的性能，可以在製作源極、漏極以及其他金屬走線的同時完成歐姆接觸，可以省略現有技術中形成具有源極和漏極的第二金屬層的步驟。由於本發明不需要形成第二金屬層，因而避免了形成第二金屬層中進行光刻工藝過程，縮減了工藝流程、提高了工作效率，並減小TFT尺寸。
圖3所示為本發明一實施例中TFT陣列基板的製造方法的流程圖，如圖3所示，TFT陣列基板的製造方法包含如下步驟： S1：在透光的基板10上形成具有閘極G的圖案化的第一金屬層，並在第一金屬層的上方設置第一絕緣層20，第一絕緣層20覆蓋具有閘極G的第一金屬層；第一金屬層可為Mo層、Al層、Ti 層、Ag 層或 ITO 層，或上述層的組合； S2：在第一絕緣層20的上方形成圖案化的銦鎵鋅氧化物（IGZO）層30； S3：對IGZO層30進行處理，在IGZO層30上形成源極和漏極； S4：在上一步驟處理後的IGZO層30的上方設置第二絕緣層40，對IGZO層30進行絕緣保護，並在第二絕緣層40上開設連通至IGZO層的接觸孔41； S5：在接觸孔41中沉積金屬材料製作電極50，電極50為Mo、Al、Ti、Ag 或ITO 材料製成，或上述材料堆疊形成的組合；以及 S6：在電極50的上方形成第三絕緣層60，以對電極50進行絕緣。
在一實施例中，如圖4所示，對IGZO層30進行處理的步驟S3可包括： S3-1：形成IGZO材料層，對IGZO材料層進行光刻工藝和蝕刻工藝，形成位於閘極G上方的圖案化的IGZO層30；以及 S3-2：利用UV光或者近UV頻段的光從基板10下方進行照射，由於閘極G的阻擋，使得閘極G上方未被照射到的IGZO區域仍具有半導體特性，而被照射的其他IGZO區域具有導體特性。這一步驟可在IGZO圖案中形成源極和漏極。
這裡，光刻工藝是指將光罩 (Mask) 上的主要圖案先轉移至感光材料上，利用光線透過光罩照射在感光材料上，再以溶劑浸泡將感光材料受光照射到的部份加以溶解或保留，如此所形成的光阻圖案會和光罩完全相同或呈互補。由於光刻工藝是本領域普通技術人員所公知的工藝，在此不再贅述。
圖5A至圖5E所示為對應於圖3中的S1至S6的示意圖，顯示了圖3所示實施例的TFT陣列基板製作的每一步驟，以下分別進行說明。
如圖5A所示，在步驟S1中，首先在基板10上形成第一金屬層，再通過光刻工藝和蝕刻工藝對第一金屬層進行圖案化處理，形成閘極G。在第一金屬層的上方設置第一絕緣層20，第一絕緣層20覆蓋基板10和閘極G；
接著，如圖5B所示，在第一金屬層的上方通過沉積、光刻和蝕刻工藝形成圖案化的IGZO層30。IGZO層30呈島狀位於第一絕緣層20上，並具有位於閘極G正上方並對應閘極G位置的第一區域31和相鄰於第一區域31並且未對應於閘極G位置的第二區域32。
接著，如圖5C所示，利用UV光或者近UV頻段的光從基板10的下方進行照射，使得IGZO層30中位於閘極G上方的第一區域31由於被閘極G阻擋而不能被照射到，從而保留半導體特性；而未對應於閘極G位置的第二區域32被照射到而具有導體特性。因此，這一步驟可通過自對準方式形成源極和漏極。所述第一區域31和所述第二區域32中一者形成源極，另一者形成漏極。例如，當所述第一區域31形成源極，則所述第二區域32形成漏極；當所述第二區域32形成源極，則所述第一區域31形成漏極。
在上述實施例中，近UV頻段的光是指波長在350um至450um範圍內的光，並且UV光或者近UV頻段的光僅是舉例說明，本領域技術人員應當瞭解，也可以使用其他能夠使IGZO材料層被照射而具有導電特性的光照進行替代。
接著，如圖5D所示，對上一步驟經過照射的IGZO層30的上方設置第二絕緣層40，對IGZO層30進行絕緣保護，並在第二絕緣層40上開設連通至IGZO層30的源極和漏極的接觸孔41，其中接觸孔41貫通第二絕緣層40，並連通IGZO層30中的源極和漏極。
接著，如圖5E所示，在接觸孔41中製作電極50，在本實施例中，是通過沉積金屬材料進行製作。
接著，如圖5F所示，在電極50的上方形成第三絕緣層60，以對電極50進行絕緣保護。
另外，根據一實施方式，在設置第二絕緣層40之後，可以在第二絕緣層40上形成覆蓋用於TFT的IGZO層30的阻擋UV光的掩模，並暴露用於電容器的IGZO層。利用UV光或者近UV頻段的光從基板10的上方進行照射，使得用於電容器的IGZO層被照射到而具有導體特性，從而作為電容器的一個電極。
上述實施例中，第一、第二和第三絕緣層材料可以為SiOx、SiNx、SiOxNy或有機材料，本發明並不作出限制。同時，第一、第二和第三絕緣層材料不需要完全相同，例如第一絕緣層材料為SiOx、第二絕緣層材料為SiOx加SiNx，第三絕緣層材料為SiNx。
如圖5F所示，根據本發明實施方式製造的TFT陣列基板包括基板10、具有閘極G的第一金屬層、設置在閘極G上方的第一絕緣層20、設置在第一絕緣層20上方的包括溝道區、源極和漏極的IGZO層30、設置在IGZO層30上方的第二絕緣層40、和電極50。第二絕緣層40中形成有連通IGZO層30的接觸孔41，電極50設置在接觸孔41中。
另外，該TFT陣列基板還包括電容器，該電容器的一個電極與閘極G位於同一金屬層，另一個電極由IGZO層形成並與用於TFT的IGZO層位於同一層。
根據本發明的實施方式IGZO層30中形成有源極和漏極。在一示例實施例中，IGZO層30包括位於閘極G上方並對應於閘極G位置的第一區域31和相鄰於第一區域31的第二區域32。經過UV光或光波長小於420nm的近UV頻段的光進行光照，使源極圖案和漏極圖案導電化，形成源極和漏極。由於閘極G的阻擋，未被照射到的第一區域31保留半導體特性。
在本發明TFT陣列基板的一實施例中，電極50是通過金屬沉積的方式製作在接觸孔41中。TFT陣列基板還包括設置在電極50上方的第三絕緣層60。
綜上所述，在本發明一實施例中，使用銦鎵鋅氧化物（IGZO）作為半導體層，利用IGZO材料在紫外線的照射下能夠具有導體特性的性能，可以同時實現源極、漏極、歐姆接觸以及其他導電佈線，可以省略現有技術中形成具有源極和漏極的第二金屬層的步驟。由於本發明不需要形成第二金屬層，因而避免了形成第二金屬層時進行的光刻工藝和蝕刻工藝，縮減了工藝流程、提高了工作效率，並減小TFT尺寸。 另外，可以同時形成TFT和電容器，縮減了工藝流程、提高了工作效率。
雖然已參照幾個典型實施例描述了本發明，但應當理解，所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由於本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離本發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限於任何前述的細節，而應在所附申請專利範圍所限定的精神和範圍內廣泛地解釋，因此落入申請專利範圍或其等效範圍內的全部變化和改型都應為所附申請專利範圍所涵蓋。
10‧‧‧基板
20‧‧‧第一絕緣層
30‧‧‧銦鎵鋅氧化物（IGZO層）
31‧‧‧第一區域
32‧‧‧第二區域
40‧‧‧第二絕緣層
41‧‧‧接觸孔
50‧‧‧電極
60‧‧‧第三絕緣層
S1’~S7’‧‧‧方法之流程步驟
S1’’~S6’’‧‧‧方法之流程步驟
S1~S6‧‧‧方法之流程步驟
圖1所示為現有的LTPS作為半導體材料的TFT陣列基板製作流程圖； 圖2所示為現有的a-Si作為半導體材料的TFT陣列基板製作流程圖； 圖3所示為本發明一實施例中TFT陣列基板的製造方法的流程圖； 圖4所示為圖3的具體步驟流程圖； 圖5A至圖5F為圖3中步驟S1至步驟S6的示意圖。
S1~S6‧‧‧方法之流程步驟

Claims (11)

  1. 一種TFT陣列基板的製造方法，包括步驟： S1：在透光基板上形成閘極，並在所述閘極的上方設置覆蓋所述閘極和所述透光基板的第一絕緣層； S2：在所述第一絕緣層的上方形成圖案化的IGZO層； S3：對所述IGZO層進行處理，以形成源極和漏極； S4：在經過步驟S3處理後的所述IGZO層的上方設置第二絕緣層，對所述IGZO層進行絕緣保護；以及 S5：在所述第二絕緣層中開設連通至所述源極/漏極的接觸孔，並在所述接觸孔中沉積電極。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之TFT陣列基板的製造方法，其中，在所述步驟S2中，所述IGZO層是呈島狀覆蓋在所述第一絕緣層上，並具有位於所述閘極上方並對應所述閘極位置的第一區域和相鄰於所述第一區域的第二區域。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之TFT陣列基板的製造方法，其中，所述步驟S3包括： S3-1：形成IGZO材料層，對IGZO材料層進行光刻工藝和蝕刻工藝，形成位於閘極上方的圖案化的IGZO層；以及 S3-2：從所述透光基板下方照射光，使所述第二區域在光照之後具有導電特性，從而以自對準方式形成源極和漏極。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之TFT陣列基板的製造方法，其中，所述第一區域在光照之後保留半導體特性。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之TFT陣列基板的製造方法，其中，在所述步驟3-2中，是利用UV光或近UV頻段的光進行光照。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之TFT陣列基板的製造方法，還包括：在設置第二絕緣層之後，從基板的上方對所述IGZO層的一部分照射光，從而形成用於電容器的一個電極。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之TFT陣列基板的製造方法，其特徵在於，所述透光基板為玻璃基板。
  8. 一種TFT陣列基板，包括： 透光基板； 閘極； 設置在所述閘極上方的第一絕緣層； 設置在所述第一絕緣層上方的用於TFT的IGZO層； 設置在所述IGZO層上方的第二絕緣層，所述第二絕緣層上開設有連通所述IGZO層的接觸孔；以及 設置在所述接觸孔中的電極； 其中，所述IGZO層包括溝道區以及與閘極自對準的源極和漏極，所述源極和漏極的電阻小於所述溝道區的電阻。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之TFT陣列基板，其中，所述源極和漏極是通過以UV光或近UV頻段的光照射所述IGZO層而形成。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之TFT陣列基板，還包括電容器，該電容器的一個電極與閘極位於同一金屬層，另一個電極由IGZO層形成並與用於TFT的IGZO層位於同一層。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之TFT陣列基板，其中，所述透光基板為玻璃基板。
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