專利名稱：Tft陣列基板的制造方法、tft陣列基板和液晶顯示器的制作方法
TFT陣列基板的制造方法、TFT陣列基板和液晶顯示器
技術 領域本發(fā)明涉及半導體器件領域，具體地講，涉及TFT陣列基板的制造方法及采用該方法制造的TFT陣列基板。
背景技術：
基于薄膜晶體管(TFT)陣列基板的液晶顯示器(TFT-IXD)具有其它任何一種平板顯示和陰極射線管(CRT)所無法企及的優(yōu)點，如體積薄、重量輕、畫面品質優(yōu)異、功耗低、壽命長、數(shù)字化等。這使其在各種大、中、小尺寸的產品上都得到廣泛應用，逐步取代了傳統(tǒng)的CRT顯示器，快速進入了人們的日常生活中，幾乎涵蓋了當今信息社會的主要電子產品。如電視、監(jiān)視器、便攜式電腦、手機、PDA、GPS、車載顯示、儀器儀表、公共顯示和醫(yī)用顯示等。各種產品之間的性能也有很大差別，目前對TFT-LCD性能要求最高的是LCD TV，在色彩、響應時間、對比度、視角等方面都有不同要求。非晶硅薄膜晶體管(a_Si:TFT)作為TFT非線性開關元件被廣泛地應用于液晶顯示器領域。TFT-LCD像素結構中的薄膜晶體管控制整個像素的工作狀態(tài)，在像素結構中具有重要的作用。TFT像素電荷的保持率是TFT-IXD的重要顯示參數(shù)之一。像素電荷的保持率與TFT器件的關態(tài)特性有很大關系，薄膜晶體管的關態(tài)電阻越大，即關態(tài)電流越小，其像素電荷的維持時間越長。關態(tài)電流Itjff的計算公式Ioff = q (me + p^lp) Yd/DS( 1 )q、n、p、Ue, U p、ds :分別為電子電荷量、電子密度、空穴密度、電子遷移率、空穴遷移率、有源層厚度。由公式⑴可知，從器件結構看，關態(tài)電流1。 與薄膜晶體管的寬長比W/L，有源層的厚度ds有關。在不考慮其它因素的情況下，減小寬長比W/L的比值以及有源層厚度ds是減小關態(tài)電流的有效途徑。常規(guī)的TFT陣列基板的制造方法如圖Ia至Ic所示首先，如圖Ia所示，在基板(例如，玻璃)I上形成柵電極層2及其上的柵極絕緣層3之后形成有源層4 ;然后，如圖Ib所示，沉積半導體摻雜層5和源漏金屬層6 ;然后，為了將源區(qū)S和漏區(qū)D分開，選擇性去除原本連接著的作為整體存在的半導體摻雜層5和源漏金屬層6，以暴露溝道區(qū)C，如圖Ic所示。為了保證把半導體摻雜層5和源漏金屬層6分開以形成分隔開的源區(qū)S和漏區(qū)D，需要去除要要作為溝道區(qū)C的有源層上的半導體摻雜層和源漏金屬層，通常情況下需要蝕刻掉溝道區(qū)C上的半導體摻雜層和源漏金屬層直至露出有源層4為止，這樣就不免會把有源層4蝕刻掉一部分。因此，為了保證晶體管的正常操作，即為了保證最終所形成的TFT陣列基板的有源層4具有一定的厚度，在之前形成有源層4時就要考慮到后續(xù)工藝中可能要刻蝕掉一部分有源層而把有源層做得稍厚一些。如上公式(I)可知，有源層較厚會使關態(tài)電流增大。
采用目前薄膜晶體管的制作方法所形成的薄膜晶體管存在關態(tài)電流較大的問題，在液晶圖像顯示中會影響TFT-IXD的顯示效果。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種TFT陣列基板的制造方法以及采用該方法制造的TFT陣列基板。在本發(fā)明中，在形成有源層之后和形成半導體摻雜層之前在有源層上要形成溝道區(qū)的位置先形成一個溝道區(qū)保護結構，該溝道區(qū)保護結構可以避免后續(xù)形成的半導體摻雜層直接覆蓋溝道區(qū)。即，在本發(fā)明中，通過溝道區(qū)保護結構可以將源極區(qū)和漏極區(qū)直接隔離開，而不 需要為了將源極區(qū)和漏極區(qū)分開而進行蝕刻的步驟，因此也就不需要將有源層做得較厚。由于制造TFT陣列基板時不需要將有源層做得較厚，從而可以降低薄膜晶體管的關態(tài)電流，改善TFT陣列基板的特性，進而提高采用薄膜晶體管作為開關元件的顯示器的顯示效果。為此，本發(fā)明提供了一種TFT陣列基板的制造方法，該方法包括在基板上形成柵電極；在柵電極上形成柵電極絕緣層；在柵電極絕緣層上形成有源層；形成半導體摻雜層；以及形成源電極及漏電極；其特征在于，在形成半導體摻雜層之前在有源層上要形成溝道區(qū)的位置上形成溝道區(qū)保護結構，以防止后續(xù)形成的半導體摻雜層接觸溝道區(qū)。優(yōu)選地，所述溝道區(qū)保護結構在有源層上的投影與溝道區(qū)重合。優(yōu)選地，所述溝道區(qū)保護結構為倒置的梯形體，其上底的長度和寬度分別等于溝道區(qū)的長度和寬度，以及其下底與溝道區(qū)接觸并且其長度和寬度分別小于上底的長度和寬度。優(yōu)選地，所述溝道區(qū)保護結構由光刻膠制備。優(yōu)選地，所述有源層由非晶硅材料制成。本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述方法制造的TFT陣列基板。本發(fā)明還提供了一種液晶顯示器，其包括根據(jù)本發(fā)明方法制造的TFT陣列基板。采用本發(fā)明的上述方法來制造TFT陣列基板，在形成半導體摻雜層之前，在有源層上要形成溝道區(qū)的位置上首先形成一個溝道區(qū)保護結構，借助于該溝道區(qū)保護結構，使得在后續(xù)形成半導體摻雜層以及源漏金屬薄膜時，半導體摻雜層以及源漏金屬薄膜不會直接接觸溝道區(qū)，從而在形成半導體摻雜層以及源漏金屬薄膜時源極區(qū)和漏極區(qū)直接分隔開，而不需要現(xiàn)有技術中為了將源極區(qū)和漏極區(qū)分開而對有源層上的整體半導體摻雜層以及整體源漏金屬層進行選擇性蝕刻直到露出有源層為止的步驟，從而可以將有源層做得較薄，降低了作為開關元件的薄膜晶體管的關態(tài)電流。


結合附圖，通過參考下面的詳細描述，將會更容易理解本發(fā)明及其伴隨的優(yōu)點和特征，其中圖Ia至圖Ic顯示了現(xiàn)有技術中制造TFT陣列基板的方法的各步驟的截面圖；圖2a至圖2c顯示了根據(jù)本發(fā)明制造TFT陣列基板的方法的各步驟的截面圖；以及圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明方法制造TFT陣列基板的俯視圖。
需要說明的是，附圖并非按比例繪制，并且附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。并且，附圖中，相應的元件被標記為相同或相應的參考標號。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的內容更加清楚和易于理解，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細描述。圖Ia至圖Ic示出了現(xiàn)有技術中TFT陣列基板的制造方法，如圖所示，該方法包括如圖Ic所示的選擇性去除整體上形成的半導體摻雜層5和源漏金屬層6以分隔源區(qū)S和漏區(qū)D以及暴露溝道區(qū)C的步驟。通常情況下，選擇性地去除整體上形成的半導體摻雜層5和源漏金屬層6以暴露溝道區(qū)C的步驟包括光刻工藝和蝕刻工藝。為了保證分隔開源區(qū)S和漏區(qū)D以暴露有源層4，通常會進行過度地蝕刻，即會蝕刻掉一部分有源層，這樣不僅需要將有源層做得比需要的更厚一些以保證晶體管的正常操作，而且也會導致無法精確地確定剩余的有源層厚度。本發(fā)明對此進行了改進，提出了一種新的制造TFT陣列基板的方法。該方法的關鍵在于免除了現(xiàn)有技術中選擇性去除整體上形成的半導體摻雜層5和源漏有源層6以暴露溝道區(qū)C的步驟，從而可以避免過度去除有源層。因此，在形成分隔開的源區(qū)S和漏區(qū)D之前不需要形成稍微較厚的有源層；另外，由于不需要過度蝕刻有源層，所以可以精確地確定溝道區(qū)C的厚度，改善所形成的晶體管的性能，減小了晶體管的關態(tài)電流，進而改善了采用這種薄膜晶體管作為開關元件的顯示器的顯示性能。圖2a至圖2c示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的TFT陣列基板的制造方法的各步驟的截面圖。附圖中僅示出了與本發(fā)明思想相關的步驟，而省略了其他與本發(fā)明不直接相關的步驟，但是這不表示本發(fā)明的方法不包括未示出的各個步驟。首先，如圖2a所示，圖2a與圖Ia類似，例如使用磁控濺射方法，在諸如玻璃、硅片之類的基板I上制備一層厚度在IOOnm至700nm的柵電極層2。用于制備柵電極層2的柵金屬材料通常使用鑰、鋁釹合金、鋁鎳合金、鑰鎢合金、鉻或銅等金屬。其中利用了柵電極掩模板，通過例如曝光工藝和化學腐蝕工藝，在基板I上的一定區(qū)域上形成作為柵電極圖案的柵電極層2。然后，例如利用化學汽相沉積方法，在基板I上連續(xù)沉積IOOnm至600nm的柵電極絕緣層3。柵電極絕緣層3的材料通常是氮化硅，也可以使用氧化硅和氮氧化硅，也可以是鋁的氧化物等。隨后在柵絕緣層3上例如用非晶硅材料例如采用蝕刻工藝形成有源層4。接下來，如圖2b所示，在已蝕刻好有源層4的基礎上，在有源層4上沉積一個形狀為倒置梯形體的光刻膠(PR膠)圖案7，該PR膠圖案7所覆蓋的區(qū)域是要形成薄膜晶體管的溝道區(qū)C的位置。在該示例性實施例中，倒置梯形體的PR膠圖案7的上底的長度和寬度分別等于溝道區(qū)C的長度L和寬度W，其下底與溝道區(qū)接觸并且其下底長度和寬度分別均分別小于上底的長度和寬度。接下來，如圖2c所示，沉積一層摻雜半導體層5，隨后采用和柵電極層2類似的制備方法，在摻雜半導體層5上沉積一層類似于柵電極層2的金屬材料且厚度在IOOnm至700nm的金屬薄膜，通常使用鑰、鋁、鋁鎳合金、鑰鎢合金、鉻或銅等金屬，從而在基板I上形 成如圖2c所示的源區(qū)S和漏區(qū)D。
在現(xiàn)有技術的TFT陣列基板的制備工藝中，形成有源層4后接著沉積一層金屬薄膜，然后將需要形成溝道的區(qū)域上面的金屬薄膜蝕刻掉，接著在溝道所覆蓋的區(qū)域上面覆蓋一層鈍化層，以保證溝道完好。但這樣做需要將有源層做得較厚些，因為在蝕刻掉源漏金屬層時，要把這層金屬薄膜完全蝕刻掉就難免會把下面的有源層也蝕刻掉一部分，這樣就一定要把有源層做得相對厚一些，不然會把有源區(qū)部分也完全蝕刻掉導致薄膜晶體管的溝道消失。如圖2b所示，本發(fā)明在形成有源層4步驟之后，在其上需要形成溝道的區(qū)域先覆蓋一層倒置梯形體的PR膠圖案7，然后再沉積半導體摻雜層和源漏金屬層。這樣既形成了直接分隔開的源區(qū)S和漏區(qū)D，又可以把有源層4做得很薄，不需要擔心后續(xù)工藝中會將有源層4蝕刻掉的情況。最后，可以通過簡單的顯影工藝去除所形成的作為中間過渡結構的PR膠圖案7，從而形成所需要的薄膜晶體管。由于該制備TFT陣列基板的方法中不涉及對半導體摻雜層和源漏金屬層的蝕刻工藝，所以不需要制備較厚的有源層，降低了晶體管的關態(tài)電流；同時 可以精確地確定有源層的厚度，保證了有源層表面的平滑性和一致性。在該示例性實施例中，用作溝道區(qū)保護結構的倒置梯形體的PR膠圖案7是采用光刻膠制備的，例如可以采用負性光刻膠在有源層4上要作為溝道區(qū)的區(qū)域上例如通過光刻和顯影工藝先形成一個長方體圖案，然后采用底切刻蝕工藝制備出圖2b和圖2c所示的倒置梯形體的PR膠圖案7。將溝道保護區(qū)結構制備成圖2b和2c所示的倒置梯形體的PR膠圖案的優(yōu)點如下，由于該溝道保護區(qū)結構是一種中間結構，在最終的TFT陣列基板中需要去除。在形成直接分開的源區(qū)S和漏區(qū)D之后，有利的是可以容易地該溝道保護區(qū)結構，所以在制備這種溝道保護區(qū)結構時，要考慮這一點。在該示例性實施例中，由于該溝道保護區(qū)結構是倒置梯形體的形狀，在去除該溝道保護區(qū)結構時顯影溶液可以容易地進入倒置梯形體的PR膠圖案的下部，從而能夠非常容易地完全去除作為中間結構的溝道保護區(qū)結構。在本發(fā)明的上述示例性實施例中，通過倒置的梯形體示例說明了本發(fā)明方法的思想。即，在形成有源層后和形成摻雜半導體層之前，在有源層上要形成溝道區(qū)的位置上形成一個溝道區(qū)保護結構。該溝道區(qū)保護結構將要形成源區(qū)和漏區(qū)的位置直接分隔開，從而在后續(xù)工藝過程中，可以保證所形成的半導體摻雜層和源漏金屬層不會直接接觸有源層上要作為溝道區(qū)的位置。因此，本發(fā)明將現(xiàn)有技術中要通過光刻工藝和蝕刻工藝來去除溝道區(qū)上所形成的半導體摻雜層和源漏金屬層的步驟轉化為先在有源層上布置一個溝道區(qū)保護結構的步驟。也就是說，在本發(fā)明中，通過這一溝道區(qū)保護結構可以在形成有源層后直接分隔出要形成源區(qū)和漏區(qū)的位置，而不需要后續(xù)對半導體摻雜層和源漏金屬層進行光刻和蝕刻的步驟，從而可以避免對有源層蝕刻而為了避免有源層被蝕刻掉而將有源層做得很厚的情況，并且也可以精確地確定有源層的厚度。因此，采用本發(fā)明的方法制備的TFT陣列基板的有源層可以很薄，從而關態(tài)電流可以很小，有源層厚度比較精確，改善了晶體管的性能，以及利用該薄膜晶體管作為開關元件的顯示器的顯示性能。本發(fā)明的上述示例性實施例采用倒置的梯形體的特定形狀來說明了本發(fā)明的溝道區(qū)保護結構的特定形狀，但是本發(fā)明不限于此。其他形狀的溝道區(qū)保護結構也可以，只要在TFT陣列基板的后續(xù)工藝中，該溝道保護區(qū)結構可以將要形成的源區(qū)和漏區(qū)直接分隔開，并且確保在要作為溝道區(qū)的有源層上沒有形成半導體摻雜層和源漏金屬層即可。也就是說，只要該溝道區(qū)保護結構在有源層上的投影與溝道區(qū)重合即可，如圖3所示的溝道保護區(qū)結構在有緣層上的投影與溝道區(qū)重合即可。這樣的話，在采用濺射、沉積等工藝形成的半導體摻雜層和源漏金屬層時通常都不會直接接觸溝道區(qū)。另外，本發(fā)明的上述示例性實施例采用了光刻膠作為形成溝道區(qū)保護結構的示例材料。在該示例性實施例中，由于采用光刻膠材料來制備溝道區(qū)保護結構，所以在形成半導體摻雜層和源漏金屬層之后可以通過顯影工藝容易地去除所形成的溝道區(qū)保護結構，同時該顯影工藝不會對有源層造成任何的損壞。但是本發(fā)明不限于此，可以采用所屬領域的技術人員能夠想到的任何材料形成溝道區(qū)保護結構以及與該材料相配合的去除方法，只要該材料對后續(xù)形成半導體摻雜層和源漏金屬層以及有源層不會有影響即可。雖然通過上述示例性描述了本發(fā)明，但是對于本領域技術人員來說明顯的是，可 在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下對本發(fā)明進行各種改變和變形。本領域技術人員可以理解的是，所描述的實施例僅用于說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明；本發(fā)明并不限于所述實施例，而僅由所附權利要求限定。
權利要求
1.一種TFT陣列基板的制造方法，包括 在基板上形成柵電極； 在柵電極上形成柵電極絕緣層； 在柵電極絕緣層上形成有源層； 形成半導體摻雜層；以及 形成源漏金屬薄膜； 其特征在于，在形成半導體摻雜層之前在有源層上要形成溝道區(qū)的位置上形成溝道區(qū)保護結構，以防止后續(xù)形成的半導體摻雜層接觸溝道區(qū)。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述溝道區(qū)保護結構在有源層上的投影與溝道區(qū)重合。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述溝道區(qū)保護結構為倒置的梯形體，其上底的長度和寬度分別等于溝道區(qū)的長度(L)和寬度(W)，以及其下底與溝道區(qū)接觸并且其長度和寬度分別小于上底的長度和寬度。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述溝道區(qū)保護結構由光刻膠制備。
5.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述有源層由非晶硅材料制成。
6.—種根據(jù)權利要求1-5之一所述的方法制造的TFT陣列基板。
7.一種液晶顯示器，包括權利要求6所述的TFT陣列基板。
全文摘要
本發(fā)明提供TFT陣列基板的制造方法、TFT陣列基板和液晶顯示器，該方法包括在基板上形成柵電極；在柵電極上形成柵電極絕緣層；在柵電極絕緣層上形成有源層；形成半導體摻雜層；以及形成源電極及漏電極，其特征在于，在形成半導體摻雜層之前在有源層上要形成溝道區(qū)的位置上形成溝道保護結構，以防止后續(xù)形成的半導體摻雜層接觸溝道區(qū)。在本發(fā)明中，通過在形成半導體摻雜層和源漏金屬薄膜之前先在溝道區(qū)上形成溝道區(qū)保護結構，來防止后續(xù)形成的半導體摻雜層接觸溝道區(qū)，從而避免了去除溝道區(qū)上的半導體摻雜層和源漏金屬薄膜的工藝，因此可以將有源層做得更薄，降低薄膜晶體管的關態(tài)電流。
文檔編號H01L27/12GK102646631SQ201110335280
公開日2012年8月22日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權日2011年10月28日
發(fā)明者劉宏宇, 郝力光 申請人:京東方科技集團股份有限公司