專利名稱：薄膜晶體管、陣列基板及顯示裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于顯示技術領域，特別涉及一種薄膜晶體管、陣列基板及顯示裝置。
背景技術：
薄膜晶體管液晶顯不器(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display,簡稱TFT-LCD)具有體積小、功耗低、無輻射等特點，在當前的平板顯示器市場占據了主導地位。對于TFT-LCD來說，薄膜晶體管陣列基板以及制造工藝決定了其產品性能、成品率和價格。普通的TN (Twisted Nematic,扭曲向列)型液晶顯示器的顯示效果已經不能滿足市場的需求。目前，各大廠商正逐漸將顯示效果更優良的各種廣視角技術應用于移動性產品中，比如 IPS (In-Plane Switching,共面轉換)、VA (Vertical Alignment,垂直配向)、AD_SDS(Advanced-Super Dimensional Switching,高級超維場開關,簡稱為ADS)等廣視角技術。在ADS模式下，通過同一平面內狹縫電極邊緣所產生的電場以及狹縫電極層與板狀電極層間產生的電場形成多維電場，使液晶盒內狹縫電極間、電極正上方所有取向液晶分子都能夠產生旋轉，從而提高了液晶工作效率并增大了透光效率。·由于電極材料電阻的減小，降低了電阻/電容時間延遲(RC延遲)，提高了開口率，而且，驅動方式可由兩側驅動變為單側驅動，因此驅動IC的數量可減半。因此，在液晶面板高速發展的同時，業界需要開發低電阻的電極材料。當使用低電阻材料作為電極材料時，存在以下問題低電阻材料(例如銅，銅的電阻僅為2μ Ω · Cm，作為電極材料顯示出了巨大的優越性)與基板及半導體附著力小，容易造成電極材料的接觸不良；在較低溫度下會與Si發生反應，擴散至有源層，從而影響器件性能。
實用新型內容(一)要解決的技術問題本實用新型要解決的技術問題是提供一種可解決低電阻材料向有源層層擴散以及與基板和半導體材料附著力差等技術問題的薄膜晶體管、陣列基板、顯示裝置。(二)技術方案為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種薄膜晶體管，包括形成在基板上的柵極、柵絕緣層、有源層、電極金屬層和鈍化層；電極金屬層包括源電極和漏電極，源電極和漏電極互相隔離，之間為溝道區域；所述有源層和電極金屬層之間形成有第二透明導電層。其中，所述柵極和基板之間形成有第一透明導電層。其中，所述柵極與電極金屬層的材料為銅；所述第一透明導電層與柵極之間和/或第二透明導電層與電極金屬層之間分別形成有一層金屬層，所述金屬層的材料為鑰、鋁、釹、鈦或者其合金中的一種。其中，所述有源層為非晶硅或氧化物半導體材料。其中，所述第一透明導電層和/或第二透明導電層為鋅氧化物，銦錫氧化物、銦鋅氧化物、聚乙撐二氧噻吩或石墨烯材料。[0012]本實用新型又提供了一種陣列基板，其包括上述任一項所述的薄膜晶體管。其中，所述陣列基板上設置有像素電極和公共電極，所述像素電極和所述公共電極設置在所述陣列基板的不同層，所述像素電極和所述公共電極之間設置有絕緣層，所述像素電極的形狀為狹縫狀。其中，所述公共電極和第一透明導電層采用相同的材料，且兩者在同一次光刻工藝中形成；所述像素電極和第二透明導電層采用相同的材料，且兩者在同一次光刻工藝中形成。本實用新型進一步提供了一種顯示裝置，其包括上述任一項所述的陣列基板。(三)有益效果上述技術方案具有如下優點本實用新型中的薄膜晶體管在基板和柵極金屬層之間、有源層和電極金屬層之間增加了透明導電層，增強了柵極金屬層與基板之間的附著力，阻止了電極金屬層向有源層的擴散，提高了產品性能；本實用新型中陣列基板的制作簡單，使得陣列基板及基于該陣列基板的顯示裝置成本低，性價比高。
圖Ia至圖If分別是本實用新型實施例一中在基板上形成透明導電層、柵極圖形、柵線圖形、柵線PAD區域圖形的過程示意圖；圖2a至圖2e分別是本實用新型實施例一中在圖If之后的基板上形成柵絕緣層、有源層和保護層的過程示意圖；圖3a至圖3e分別是本實用新型實施例一中在圖2e之后的基板上形成第二透明導電層、電極金屬層、鈍化層和數據PAD區域圖形的過程示意圖；圖4是本實用新型實施例一中陣列基板截面圖；圖5是本實用新型實施例二中陣列基板截面圖；圖6是本實用新型實施例三中陣列基板截面圖；圖7a至圖7d分別是本實用新型實施例三中陣列基板的制作過程示意圖。其中，I :基板；2 :第一透明導電層；2a :增強吸附層；2b :公共電極；3 :柵極；4 :柵絕緣層；5 :有源層；6 :保護層；7 :第二透明導電層；7a :阻擋擴散層；7b :像素電極；8 :電極金屬層;8a :源電極；8b :漏電極；9 :鈍化層；10 :本征層；11 N型層；15 :光刻膠；110 :柵線PAD ；120 :數據線 PAD。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。實施例一本實施例是本實用新型在ADS模式LCD的應用，其中有源層為氧化物半導體材料。圖4是本實施例薄膜晶體管截面圖，本實施例中柵極3、源電極8a和漏電極Sb均為銅材質，當然，根據需要還可選用鑰、鋁、釹、銅、鈦等單質，或者每種單質對應的合金等材料。在源電極8a和有源層5之間、漏電極Sb和有源層5之間有第二透明導電層7。第二透明導電層7處于電極金屬銅和有源層5之間，可以阻止電極金屬銅與有源層5發生反應引起的電極金屬擴散。柵線PADllO和數據線PAD120是指陣列基板外圍電路部分，用于與外部電路板連接，輸入柵極驅動信號和數據信號。優選的，在柵極3和基板I之間有第一透明導電層2 ;第一透明導電層2可以增加基板I和柵極3金屬銅之間的附著力，提高產品的穩定性。圖4中所示的第一透明導電層2從其功能上又分為兩部分，分別為圖示中的柵極3和基板I之間的增強吸附層2a，以及柵絕緣層4和基板I之間的公共電極2b。第一透明導電層2在形成過程中，可同時形成增強吸附層2a和公共電極2b。增強吸附層2a增加基板I和柵極3金屬銅之間的附著力，提高產品的穩定性；同時形成公共電極2b，簡化了單獨形成公共電極的制作步驟。既能夠提高薄膜晶體管的質量，又簡化了其制作工藝。圖4中所示的第二透明導電層7從其功能上又分為兩部分，分別為圖示中的源電極8a和有源層5之間、漏電極Sb與有源層5之間的阻擋擴散層7a，以及像素區位于柵極絕緣層上的像素電極7b。第二透明導電層7在形成過程中，可同時形成阻擋擴散層 7a和像素電極7b，既能夠提高薄膜晶體管的質量，又簡化了其制作工藝。第一透明導電層2和第二透明導電層7可以分別或同時采用鋅氧化物，銦錫氧化物、銦鋅氧化物、銦鋅錫氧化物、聚乙撐二氧噻吩或石墨烯等透明導電材料，如ITO等。制作包含上述薄膜晶體管的陣列基板的實施例，包括以下步驟第一步驟首先，如圖Ia所示，在基板I (根據需要可選用不同材質的基板，如玻璃基板或石英基板)上形成一層第一透明導電層2，然后在第一透明導電層2上形成金屬銅柵極3薄膜。其中，柵極3成膜的方法具體可以為等離子增強化學氣相沉積(PECVD)、磁控濺射、熱蒸發或其它成膜方法，第一透明導電層2的形成可以采用沉積方式、旋涂方式或滾涂方式。其次，在柵極3薄膜上旋涂一層光刻膠15。其中，光刻膠15的形成還可以采用旋涂方式或滾涂方式。接下來，在所述柵極層上形成具有高度差的光刻膠圖案，根據光刻膠層其位置采用不同的曝光量進行曝光并隨后進行顯影，結果形成具有高度差的光刻膠圖案方法可以采用半色調或灰色調掩膜版進行曝光顯影。如圖Ib所示，曝光顯影后光刻膠15分為完全去除區域I、完全保留區域II和部分保留區域III。光刻膠完全保留區域II對應于形成柵極、柵線以及柵線PADllO區域圖形(柵線PAD和數據線PAD是指陣列基板外圍電路部分，用于與外部電路板連接，輸入柵極驅動信號和數據信號)，光刻膠部分保留區域III對應于形成公共電極圖形區域，光刻膠完全去除區域I對應于光刻膠完全保留區域II與光刻膠部分保留區域III之外的區域。然后，進行多步刻蝕，其過程為第一次刻蝕一灰化一第二次刻蝕。如圖Ic所示，第一次刻蝕掉光刻膠完全去除區域I的第一透明導電層2與銅柵極3薄膜；接著如圖Id所示，對圖Ic所示的陣列基板上的光刻膠15進行灰化，部分保留區域III的光刻膠15被去除掉；然后對圖Id所示的陣列基板進行第二次刻蝕，刻蝕掉光刻膠部分保留區域III的銅柵極3薄膜，得到公共電極圖形，完成后陣列基板的截面圖如圖Ie所示。如圖If所示，在刻蝕完成后，將光刻膠15剝離。其中，去除光刻膠15可以采用直接剝離，或采用PGMEA或EGMEA作為溶劑進行離子液剝離。可以理解的，在本步驟中不增加在柵極3和基板I的第一透明導電層2時，可以在圖Ib中部分保留區域III改為完全保留區域II，與柵極同層制作公共電極。優選的，在柵極3和基板I之間有第一透明導電層2 ;第一透明導電層2可以增加基板I和柵極3金屬銅之間的附著力，提高產品的穩定性。并且在第一透明導電層2在形成過程中，可同時形成增強吸附層2a和公共電極2b，既能夠提高薄膜晶體管的質量，又簡化了其制作工藝。第二步驟在完成上述工藝的陣列基板上依次進行下述工藝首先，連續沉積柵絕緣層4，有源層5，保護層6 ；其次，在陣列基板上旋涂一層光刻膠15 ；接下來，使用半色調或灰色調掩膜版進行曝光顯影。如圖2a所示，曝光顯影后光 刻膠15分為完全去除區域I、部分保留區域II和完全保留區域III。光刻膠完全保留區域III對應形成保護層區域，用于保護氧化物半導體，以免在刻蝕過程中對氧化物半導體造成破壞，光刻膠部分保留區域II用于形成與源電極和漏電極的接觸區。當然，在不需要保護層6時，可以通過光刻膠的曝光顯影工序后去掉。然后，進行多步刻蝕，其過程為第一次刻蝕一灰化一第二次刻蝕。如圖2b所示，第一次刻蝕，刻蝕掉光刻膠完全去除區域I的有源層5與保護層6。接著如圖2c所示，對圖2b所示的陣列基板上的光刻膠15進行灰化，部分保留區域II的光刻膠15被去除掉；然后對圖2c所示的陣列基板進行第二次刻蝕，刻蝕掉光刻膠部分保留區域II的保護層6，以暴露出氧化物半導體，完成后陣列基板的截面圖如圖2d所示。如圖2e所示，在刻蝕完成后，將光刻膠15剝離。第三步驟在完成上述工藝的陣列基板上依次進行下述工藝首先，在陣列基板上連續形成第二透明導電層7和電極金屬層8 ；其次，在陣列基板上旋涂一層光刻膠15 ；接下來，使用半色調或灰色調掩膜版進行曝光顯影。如圖3a所示，曝光顯影后光刻膠15分為完全去除區域I、完全保留區域II和部分保留區域III。光刻膠完全保留區域II對應形成保護源電極8a、漏電極Sb、數據線以及數據線PAD120圖形區域，光刻膠部分保留區域III對應于形成像素電極區域圖形，光刻膠完全去除區域I對應于光刻膠完全保留區域II與部分保留區域III以外的區域。然后，進行多步刻蝕，其過程為第一次刻蝕一灰化一第二次刻蝕。如圖3b所示，第一次刻蝕，刻蝕掉光刻膠完全去除區域I的第二透明導電層7與電極金屬層8。接著如圖3c所示，對圖3b所示的陣列基板上的光刻膠15進行灰化，部分保留區域III的光刻膠15被去除掉；然后對圖3c所示的陣列基板進行第二次刻蝕，刻蝕掉光刻膠部分保留區域III的電極金屬層8，以暴露出第二透明導電層7，完成后陣列基板的截面圖如圖3d所示。如圖3e所示，在刻蝕完成后，將光刻膠15剝離。最后，在完成上述步驟的陣列基板上沉積一層鈍化層9。如圖4所示，通過曝光刻蝕暴露出柵線PAD區域以及數據線PAD區域。剝離光刻膠15后即完成本實用新型實施例薄膜晶體管陣列基板的制作。在本實施例的ADS模式的陣列基板上，所述像素電極和所述公共電極設置在所述陣列基板的不同層，所述像素電極和所述公共電極之間設置有絕緣層，所述公共電極大致覆蓋整個像素區，所述像素電極的形狀為狹縫狀。[0054]由以上實施例可以看出，本實用新型薄膜晶體管陣列基板的制作過程采用了四次構圖工藝，在不增加現有技術構圖工藝次數的基礎上，完成本實用新型中新型結構的薄膜晶體管陣列基板的制作。實施例二本實用新型另一實施例用于TN模式LCD中，圖5是本實施例薄膜晶體管截面圖。與實施例一中ADS模式IXD不同之處在于，ADS模式IXD中由第二透明導電層7形成的像素電極為狹縫狀而TN模式LCD中，第二透明導電層7形成的像素電極為板狀。在制作過程中第一次構圖工藝時不需要采用半色調或灰色調掩膜版進行曝光顯影的多步刻蝕工藝。與實施例一薄膜晶體管陣列基板制作方法的區別在于，包括如下步驟首先，在形成第一透明導電層2和柵極金屬層之后，使用柵極圖案的掩膜版進行曝光顯影，保留柵極、柵線以及柵線PADllO區域圖形的光刻膠15 ；其次，對陣列基板進行刻蝕，將柵極、柵線以及柵線PADllO區域圖形以外區域的 第一透明導電層和柵極金屬層完全刻蝕掉。接下來進行與實施例一種相同的步驟來形成柵絕緣層4、有源層6、保護層6、第二透明導電層7、源電極8a、漏電極Sb和鈍化層9即可，其中，由第二透明導電層7形成像素電極時，保證像素電極的塊狀結構即可。可以看出，上述兩個實施例中，本實用新型薄膜晶體管中的有源層和電極金屬層之間增加了透明導電層，可以阻止了電極金屬向有源層擴散，提高了產品性能。當電極金屬使用銅材料時，其對有源層的擴散性更強；為進一步阻止銅向有源層擴散以及增加銅的吸附力，可以在柵極和第一透明導電層之間、和/或電極金屬層和第二透明導電層之間增加一金屬層，金屬層的材料可以選擇鑰、鋁、釹、鈦等單質或者每種單質所對應的合金等材料。實施例三本實用新型的另一實施例中的有源層為非晶硅材料，該實施例適用于ADS模式LCD和TN模式LCD。圖6是本實施例薄膜晶體管截面圖。有源層包括下部的本征層10和上部的N型層11，本實施例中本征層10為a-Si，N型層11是在a_Si中摻有N型摻雜劑原子的 N+a-Si。本實施例薄膜晶體管的結構與實施例一中薄膜晶體管的結構類似，其區別在于本實施例中有源層具有雙層結構，并且沒有實施例一中薄膜晶體管的保護層結構。在制作包含本實施例薄膜晶體管的陣列基板時，在基板上形成柵極圖形、柵線圖形、柵線PAD區域圖形和第一透明導電層圖案的步驟與實施例一相同。在基板上形成柵極金屬層和第一透明導電層結構后，執行以下步驟首先，在基板上依次沉積柵絕緣層4，a_Si材料本征層10，N+a_Si材料N型層11 ；其次，在N型層上旋涂光刻膠15 ；接下來，對光刻膠15進行曝光顯影，保留有源層圖形區域的光刻膠15，完成后陣列基板截面圖如圖7a所示。然后，刻蝕掉未保留光刻膠區域的本征層10和N型層11。完成上述步驟并去除光刻膠15后陣列基板截面圖如圖7b所示。然后在經過上述步驟得到的陣列基板上進行實施例一中的步驟，在陣列基板上形成源電極、漏電極、數據線以及數據線PAD區域圖形，此時陣列基板截面圖如圖7c所示。[0071]與實施例一不同之處在于，本實施例薄膜晶體管有源層是雙層結構，并且沒有保護層，所以本實施例陣列基板制作過程還包括以下步驟刻蝕掉溝道區域的N型層。刻蝕掉溝道區域的N型層后陣列基板的截面圖如圖7d所示。完成以上步驟并去除光刻膠15后，在陣列基板上沉積一層鈍化層9，通過曝光刻蝕暴露出柵線PAD區域以及數據線PAD區域，從而完成本實施例薄膜晶體管陣列基板的制作。本實用新型薄膜晶體管中的有源層和電極金屬層之間增加了透明導電層，可以阻止了電極金屬向有源層擴散，提高了產品性能。當電極金屬使用銅材料時，其對有源層的擴散性更強；為進一步阻止銅向有源層擴散以及增加銅的吸附力，可以在柵極和第一透明導電層之間、和/或電極金屬層和第二透明導電層之間增加一金屬層，金屬層的材料可以選擇鑰、鋁、釹、鈦等單質或者每種單質所對應的合金等材料。上述結構的陣列基板中金屬層圖案與柵極層、電極金屬層圖案相同，其制作方法與以上實施例基本相同，在對柵極層、電極金屬層圖形化時，同時完成金屬層的圖形化。·當然，本實用新型薄膜晶體管陣列基板還可以由其他制作方法完成。相比現有技術，本實用新型在結構上增加了第一透明導電層2和第二透明導電層7，二者可以通過單獨的構圖工藝形成。雖然，這樣做勢必增加構圖工藝的次數，大幅增加了制造成本，但依然可以完成本實用新型結構的薄膜晶體管陣列基板的制作。實施例四本實施例提供一種薄膜晶體管的制作方法，其包括在基板上形成柵極；在所述柵極上形成柵絕緣層和有源層；在所述柵絕緣層和有源層上形成第二透明導電層，以及位于第二透明導電層上電極金屬層；在所述電極金屬層、以及第二透明導電層上形成鈍化層。在基板上形成柵極步驟中，包括可以在基板上先形成一層第一透明導電層，作為柵極和基板之間的增強吸附層。柵極和增強吸附層可以在同一步驟中形成。與此同時，第一透明導電層在形成過程中，可同時形成增強吸附層和陣列基板的公共電極，既能夠提高薄膜晶體管的質量，又簡化了制作陣列基板的制作工藝。具體的，在基板上連續形成第一透明導電層和柵極金屬層；在所述柵極金屬層上形成光刻膠圖案；對所述光刻膠圖案進行曝光顯影，每次曝光顯影之后分別對所述柵極金屬層進行刻蝕，以形成相應的圖形。需要說明的，在第一透明導電層在同時形成陣列基板的公共電極時，需要在所述柵極金屬層上形成具有高度差的光刻膠圖案，并進行相應的光刻膠多步曝光顯影。在形成所述柵極上的柵絕緣層和有源層的步驟中，包括在形成在所述柵極上連續形成柵絕緣層、有源層，在所述有源層上形成光刻膠圖案；對所述光刻膠圖案進行曝光顯影，每次曝光顯影之后進行刻蝕，以形成相應的圖形。優選的，在有源層為氧化物半導體時，在形成在所述柵極上連續沉積柵絕緣層、有源層、保護層，并在保護層上形成光刻膠；具體的，所述柵極上連續沉積柵絕緣層、氧化物半導體層和保護層；在保護層上旋涂光刻膠；使用半色調或灰色調掩膜版進行曝光顯影，使保護層圖形區域的光刻膠完全保留，使兩個用于與源電極和漏電極聯接的接觸區的光刻膠部分保留；經過多步刻蝕形成氧化物半導體層圖形和保護層圖形。優選的，有源層為非晶硅材料時，有源層包括本征層和N型層。具體的，連續沉積柵絕緣層、本征層和N型層；在N型層上旋涂光刻膠；進行曝光顯影，使有源層圖形區域的光刻膠保留；刻蝕掉未保留光刻膠區域的本征層和N型層。在所述柵絕緣層和有源層上形成第二透明導電層，以及位于第二透明導電層上的金屬層的步驟中，所述金屬層包括彼此隔開的源電極和漏電極，兩者之間為溝道區域；包括在所述柵絕緣層和有源層上連續形成第二透明導電層和電極金屬層；在電極金屬層上形成光刻膠圖案；對光刻膠圖案進行曝光顯影，每次曝光顯影之后進行刻蝕，以形成相應的圖形。 優選的，第二透明導體層還可以在該工藝步驟中形成陣列基板所需的像素電極，該像素電極可以根據需要制作成狹縫狀或板狀等。具體的，在所述柵絕緣層和有源層上，連續沉積第二透明導電層和電極金屬層；在電極金屬層上旋涂光刻膠；使用半色調或灰色調掩膜版進行曝光顯影，曝光顯影之后進行刻蝕形成源電極、漏電極。優選的，當所述有源層為非晶硅材料時，還包括刻蝕掉溝道區域的N型層。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.薄膜晶體管，包括形成在基板上的柵極、柵絕緣層、有源層、電極金屬層和鈍化層；電極金屬層包括源電極和漏電極，源電極和漏電極互相隔離，之間為溝道區域；其特征在于，所述有源層和電極金屬層之間形成有第二透明導電層。
2.如權利要求I中所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述柵極和基板之間形成有第一透明導電層。
3.如權利要求2中所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述柵極與電極金屬層的材料為銅；所述第一透明導電層與柵極之間和/或第二透明導電層與電極金屬層之間分別形成有一層金屬層，所述金屬層的材料為鑰、招、釹、鈦或者其合金中的一種。
4.如權利要求I中所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述有源層為非晶硅或氧化物半導體材料。
5.如權利要求2中所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述第一透明導電層和/或第二透明導電層為鋅氧化物，銦錫氧化物、銦鋅氧化物、聚乙撐二氧噻吩或石墨烯材料。
6.一種陣列基板，其特征在于，包括如權利要求1-5中任一項所述的薄膜晶體管。
7.如權利要求6所述的陣列基板，其特征在于，所述陣列基板上設置有像素電極和公共電極，所述像素電極和所述公共電極設置在所述陣列基板的不同層，所述像素電極和所述公共電極之間設置有絕緣層，所述像素電極的形狀為狹縫狀。
8.如權利要求7所述的陣列基板，其特征在于，所述公共電極和第一透明導電層采用相同的材料，且兩者在同一次光刻工藝中形成；所述像素電極和第二透明導電層采用相同的材料，且兩者在同一次光刻工藝中形成。
9.一種顯示裝置，其特征在于，包括上述權利要求6-8中任一項所述的陣列基板。
專利摘要本實用新型屬于顯示技術領域，特別涉及一種薄膜晶體管、陣列基板、顯示裝置。本實用新型薄膜晶體管包括基板，以及在基板上依次形成的柵極層、柵絕緣層、有源層、電極金屬層和鈍化層；電極金屬層包括源電極和漏電極，源電極和漏電極互相隔離，之間為溝道區域；所述柵極層和基板之間有第一透明導電層；所述有源層和電極金屬層之間有第二透明導電層。本實用新型中的薄膜晶體管在基板和柵極金屬層之間、有源層和電極金屬層之間增加了透明導電層，增強了柵金屬層與基板之間的附著力，阻止了電極金屬向有源層的擴散，提高了產品性能。
文檔編號H01L29/786GK202712193SQ20122036464
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月25日 優先權日2012年7月25日
發明者張學輝, 劉翔, 薛建設 申請人:京東方科技集團股份有限公司