專利名稱：液晶顯示設(shè)備及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示(IXD)設(shè)備及其制造方法，尤其涉及一種使用基于無(wú)定 型氧化鋅的半導(dǎo)體作為有源層的LCD設(shè)備及其制造方法。
背景技術(shù)：
近來(lái)，隨著信息顯示變得更加有吸引力且對(duì)使用便攜式信息媒體的需求增加，對(duì) 替代作為現(xiàn)有顯示設(shè)備的陰極射線管(CRT)的輕薄平板顯示器(FPD)的研究和商業(yè)化已得 到廣泛加強(qiáng)。尤其是，在FPD之中，液晶顯示(LCD)設(shè)備通過(guò)使用液晶的光學(xué)各向異性特性 來(lái)顯示圖像。LCD設(shè)備表現(xiàn)出出色的分辨率、顏色呈現(xiàn)特性、圖像質(zhì)量等，從而它們廣泛應(yīng)用 于膝上型計(jì)算機(jī)、桌上顯示器等。LCD設(shè)備包括濾色器基板、陣列基板和夾在濾色器基板與陣列基板之間的液晶層。在IXD設(shè)備中普遍使用的有源矩陣(AM)驅(qū)動(dòng)方法是一種通過(guò)使用無(wú)定型硅薄膜 晶體管(a-Si TFT)作為開(kāi)關(guān)器件來(lái)驅(qū)動(dòng)像素部分中的液晶分子的方法。之后，將參照?qǐng)D1詳細(xì)描述現(xiàn)有IXD設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖1是示意性顯示現(xiàn)有IXD設(shè)備的分解透視圖。如圖1中所示，IXD設(shè)備包括濾色器基板5、陣列基板10和夾在濾色器基板5與陣 列基板10之間的液晶層30。濾色器基板5設(shè)置有具有用于呈現(xiàn)紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)的多個(gè)子濾色器 7的濾色器C，用于劃分相鄰的子濾色器7并阻擋光穿過(guò)液晶層30的黑矩陣6，以及用于給 液晶層30施加電壓的透明公共電極8。此外，陣列基板10設(shè)置有用于限定多個(gè)像素區(qū)域P的水平和垂直布置的多條柵極 線16和數(shù)據(jù)線17、形成在柵極線16與數(shù)據(jù)線17之間的交點(diǎn)處的作為開(kāi)關(guān)器件的薄膜晶體 管T、以及形成在各個(gè)像素區(qū)域P上的像素電極18。通過(guò)在圖像顯示區(qū)域邊緣處形成的密封劑(沒(méi)有示出)，以面對(duì)的方式粘結(jié)具有 這種結(jié)構(gòu)的濾色器基板5和陣列基板10，由此組成LC面板?？赏ㄟ^(guò)在濾色器基板5或者陣 列基板10處形成的粘結(jié)鍵(attachment key)(沒(méi)有示出)，來(lái)實(shí)現(xiàn)濾色器基板5和陣列基 板10之間的粘結(jié)?？梢栽诘蜏毓ば蛑兄圃煊糜谏鲜鯥XD的無(wú)定型硅薄膜晶體管，但其遷移率較小且 不滿足恒定電流偏置條件。同時(shí)，多晶硅薄膜晶體管具有較高的遷移率且滿足恒定偏流條 件，但很難確保均勻的特性，從而很難增加面積，且需要高溫工序。因而，已開(kāi)發(fā)了包括氧化物半導(dǎo)體作為有源層的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，但將 氧化物半導(dǎo)體應(yīng)用于底柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管會(huì)導(dǎo)致在源極和漏極電極的蝕刻工序過(guò)程 中氧化物半導(dǎo)體的退化。圖2是示意性顯示現(xiàn)有氧化物薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖所示，在現(xiàn)有的氧化物TFT結(jié)構(gòu)中，在基板10上形成柵極電極21和柵極絕緣 層15a，在柵極絕緣層1 上形成由氧化物半導(dǎo)體形成的有源層24。
之后，在有源層M上形成與有源層M的源極和漏極區(qū)域電接觸的源極和漏極電 極22和23，并且此時(shí)，在沉積和蝕刻該源極和漏極電極22和23的工序中，可能會(huì)損傷下面 的有源層24(尤其是有源層M的溝道區(qū)域A)，從而退化，降低了器件的可靠性。就是說(shuō)，考慮到與氧化物半導(dǎo)體的接觸電阻，用于源極和漏極電極的金屬限于基 于鉬的金屬。當(dāng)根據(jù)濕蝕刻形成源極和漏極電極時(shí)，由于對(duì)蝕刻劑抵抗較弱的氧化物半導(dǎo) 體的物理屬性，有源層會(huì)喪失或受到損壞。此外，即使當(dāng)根據(jù)干蝕刻形成源極和漏極電極 時(shí)，氧化物半導(dǎo)體的背濺射或缺氧(oxygendeficiency)也會(huì)導(dǎo)致有源層退化。這樣，因?yàn)檠趸锇雽?dǎo)體具有弱耦合結(jié)構(gòu)，所以為了防止由于沉積氧化物半導(dǎo)體 之后的后續(xù)工序?qū)Ρ硿系绤^(qū)域造成損壞，可在有源層上進(jìn)一步形成蝕刻阻擋層來(lái)作為阻擋 層。然而，對(duì)于氧化物半導(dǎo)體，沒(méi)有考慮到防止由于除干蝕刻之外的工序，即由于剝離或其 他環(huán)境暴露而造成的器件特性的惡化。此外，在其中柵極線和數(shù)據(jù)線彼此相交的區(qū)域上，柵極絕緣層在柵極線的上面部 分上沉積得比柵極線的側(cè)表面上薄，由此產(chǎn)生臺(tái)階部分，導(dǎo)致在柵極線的側(cè)表面上發(fā)生缺 陷，如柵極線與數(shù)據(jù)線之間的短路。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種使用基于無(wú)定型氧化鋅的半導(dǎo)體作為有源層 的LCD設(shè)備及其制造方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種通過(guò)使用蝕刻阻擋層結(jié)構(gòu)能確保設(shè)備穩(wěn)定性且 同時(shí)通過(guò)將有源層的暴露和退化最小化來(lái)改善設(shè)備特性的LCD設(shè)備及其制造方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能防止在柵極線與數(shù)據(jù)線之間的相交部分上發(fā) 生的短路的IXD設(shè)備。當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，本發(fā)明前述和其他的目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將從本發(fā)明下面的詳 細(xì)描述變得更加顯而易見(jiàn)。為了獲得這些和其它的優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的目的，如這里具體表示和廣義描述 的，提供了一種液晶顯示設(shè)備，包括在陣列基板上形成的柵極電極和柵極線；在其上形成 有所述柵極電極和所述柵極線的所述陣列基板上形成的柵極絕緣層；在其上形成有所述 柵極絕緣層的所述柵極電極上形成的有源層，所述有源層由基于無(wú)定型氧化鋅的半導(dǎo)體形 成；在所述有源層上以類似“H”的形狀形成的蝕刻阻擋層，所述蝕刻阻擋層遮掩除了接觸 區(qū)域之外的所述有源層；形成在所述有源層上的源極和漏極電極，該源極和漏極電極與所 述有源層的所述接觸區(qū)域電連接；被形成為與所述柵極線相交以限定像素區(qū)域的數(shù)據(jù)線； 在其上形成有所述源極和漏極電極以及所述數(shù)據(jù)線的所述陣列基板上形成的鈍化層；通過(guò) 移除所述鈍化層的部分區(qū)域形成的用于暴露部分所述漏極電極的接觸孔；通過(guò)所述接觸孔 與所述漏極電極電連接的像素電極；和彼此面對(duì)粘結(jié)到所述陣列基板的濾色器基板。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種制造液晶顯示設(shè)備的方法，所述方法包 括在陣列基板上形成柵極電極和柵極線；在其上形成有所述柵極電極和所述柵極線的所 述陣列基板上形成柵極絕緣層；在其上形成有所述柵極絕緣層的所述柵極電極上形成有源 層，所述有源層由基于無(wú)定型氧化鋅的半導(dǎo)體形成；在所述有源層上以類似“H”的形狀形 成蝕刻阻擋層，所述蝕刻阻擋層遮掩除了接觸區(qū)域之外的所述有源層；在所述有源層上形成源極和漏極電極，所述源極和漏極電極與所述有源層的所述接觸區(qū)域電連接，并形成通 過(guò)與所述柵極線相交來(lái)限定像素區(qū)域的數(shù)據(jù)線；在其上形成有所述源極和漏極電極以及所 述數(shù)據(jù)線的所述陣列基板上形成鈍化層；通過(guò)移除所述鈍化層的部分區(qū)域形成用于暴露部 分所述漏極電極的接觸孔；形成像素電極，所述像素電極通過(guò)所述接觸孔與所述漏極電極 電連接；和以面對(duì)的方式粘結(jié)所述陣列基板和濾色器基板。


給本發(fā)明提供進(jìn)一步理解并組成說(shuō)明書(shū)一部分的附解了本發(fā)明的實(shí)施方式 并與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是示意性顯示現(xiàn)有IXD設(shè)備的分解透視圖；圖2是示意性顯示現(xiàn)有氧化物薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖3是示意性顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的LCD設(shè)備的部分陣列基板的平面 圖；圖4是示意性顯示根據(jù)本發(fā)明所述實(shí)施方式的LCD設(shè)備的部分陣列基板的剖面 圖；圖5A到5F是順序顯示圖3中所示陣列基板的制造工序的剖面圖；圖6A到6F是順序顯示圖4中所示陣列基板的制造工序的剖面圖；圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明所述實(shí)施方式的氧化物TFT的結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡 (SEM)照片；圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明所述實(shí)施方式的氧化物TFT的電特性的曲線。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的液晶顯示(LCD)設(shè)備及其 制造方法。圖3是示意性顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的LCD設(shè)備的陣列基板的一部分的平 面圖，其示意性顯示了氧化物薄膜晶體管(TFT)陣列基板，其上由基于無(wú)定型氧化鋅的半 導(dǎo)體組成有源層。此外，圖4是示意性顯示根據(jù)本發(fā)明所述實(shí)施方式的LCD設(shè)備的陣列基板的所述 部分的剖面圖，其示意性顯示了沿圖3中所示的陣列基板的線A-A’截取的剖面。這里，盡管實(shí)際的IXD設(shè)備包括形成在N條柵極線和M條數(shù)據(jù)線之間相交部分處 的MXN個(gè)像素，但為了便于簡(jiǎn)單描述，圖3和4顯示了包括像素部分的薄膜晶體管(TFT) 的一個(gè)像素。此外，該實(shí)施方式示范性地顯示了扭曲向列(TN)型LCD設(shè)備，但并不限于此?？?替代地，本發(fā)明可應(yīng)用于共平面開(kāi)關(guān)(IPS)型LCD設(shè)備。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方式的陣列基板110包括在陣列基板110上用于限 定像素區(qū)域的沿縱向排列的柵極線116和沿水平排列的數(shù)據(jù)線117。在柵極線116與數(shù)據(jù) 線117之間的交點(diǎn)處形成氧化物TFT作為開(kāi)關(guān)器件。在每個(gè)像素區(qū)域中形成有與氧化物 TFT連接的像素電極118，從而與濾色器基板的公共電極(沒(méi)有示出)一起驅(qū)動(dòng)液晶層(沒(méi)有示出)。根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方式的氧化物TFT包括構(gòu)成柵極線116—部分的柵極電極121、 與數(shù)據(jù)線117連接的源極電極122和通過(guò)接觸孔140與像素電極118連接的漏極電極123。 此外，氧化物TFT進(jìn)一步包括由基于無(wú)定型氧化鋅(SiO)的半導(dǎo)體形成的有源層124，其通 過(guò)施加給柵極電極121的柵極電壓在源極電極122與漏極電極123之間形成導(dǎo)電溝道。這里，參考標(biāo)記11 和11 分別表示柵極絕緣層和鈍化層。因而，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明該實(shí)施方式的氧化物TFT具有由基于無(wú)定型氧化鋅(SiO) 的半導(dǎo)體形成的有源層，所以滿足較高的遷移率和恒定的電流測(cè)試條件并可確保均勻的特 性，從而該氧化物TFT可應(yīng)用于大尺寸顯示器。氧化鋅是能根據(jù)氧含量實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性、半導(dǎo)體特性和電阻這三種屬性的材料。因而， 使用基于無(wú)定型氧化鋅的半導(dǎo)體材料作為有源層的這種氧化物TFT可應(yīng)用于包括LCD設(shè)備 和有機(jī)電致發(fā)光顯示設(shè)備在內(nèi)的大尺寸顯示設(shè)備。此外，最近一段時(shí)間，巨大的興趣和動(dòng)作都集中在透明電子電路上。使用基于無(wú)定 型氧化鋅的半導(dǎo)體材料作為有源層的這種氧化物TFT具有較高的遷移率并能以低溫制造， 從而其能用于透明電子電路。尤其是，根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方式的氧化物TFT的特征在于通過(guò)使用在SiO中包含 諸如銦(In)和鎵(Ga)等重金屬的a-IGZO半導(dǎo)體來(lái)形成有源層。a-IGZO半導(dǎo)體是透明的，允許可見(jiàn)光線透過(guò)。此外，與無(wú)定型硅TFT相比，用 a-IGZ0半導(dǎo)體制造的氧化物TFT表現(xiàn)出1 100cm2/VS的高遷移率。a-IGZ0半導(dǎo)體具有寬帶隙，從而其能用于制造具有較高色純度的UV發(fā)光二極管 (LED)、白色LED和其他組件。此外，因?yàn)閍-IGZO半導(dǎo)體能以低溫制造，所以其對(duì)于生產(chǎn)輕 型柔軟的產(chǎn)品有利。此外，用a-IGZO半導(dǎo)體制造的氧化物TFT表現(xiàn)出類似于無(wú)定型硅TFT的均勻特 性。因而，其組成結(jié)構(gòu)像無(wú)定型硅TFT —樣簡(jiǎn)單，因而氧化物TFT能應(yīng)用于大尺寸顯示器。在根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方式的具有這種特性的氧化物TFT中，在有源層124的背溝 道區(qū)域上，在源極電極122與漏極電極123之間形成蝕刻阻擋層125，其被配置為特定絕緣 層。蝕刻阻擋層125可用于防止由于后續(xù)工序而對(duì)背溝道區(qū)域造成損壞。就是說(shuō)，在有源層 124的背溝道區(qū)域上形成根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的蝕刻阻擋層125，從而用于防止有源層IM 的背溝道區(qū)域由于光刻工序而與化學(xué)物質(zhì)接觸，并防止有源層124的背溝道區(qū)域在后續(xù)工 序期間暴露于濕或干蝕刻和等離子體工序。尤其是，根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方式的蝕刻阻擋層125設(shè)計(jì)成類似“H”的形狀，與現(xiàn)有 的結(jié)構(gòu)相比，其可使除接觸區(qū)域之外的有源層124的暴露和退化最小化，由此改善器件性 能。就是說(shuō)，在形成蝕刻阻擋層125時(shí)，用于有源層124與源極和漏極電極122和IM 之間電連接的接觸區(qū)域的設(shè)計(jì)對(duì)工序和器件性能具有很大影響。然而，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施 方式，蝕刻阻擋層125形成類似“H”的形狀，從而通過(guò)使用絕緣層，如氧化硅，完全地保護(hù)了 除接觸區(qū)域之外的有源層124，由此使有源層IM的外部暴露最小化。此外，可使用干蝕刻 以及濕蝕刻來(lái)蝕刻數(shù)據(jù)配線，即源極和漏極電極122和123以及數(shù)據(jù)線117。接觸區(qū)域上的 蝕刻阻擋層125的部分蝕刻可實(shí)現(xiàn)在源極和漏極電極122和IM的對(duì)準(zhǔn)方向上提供自由度的效果，并且接觸區(qū)域上的氧化物半導(dǎo)體在蝕刻阻擋層125的干蝕刻過(guò)程中退化，這導(dǎo)致 電阻減小，由此改善器件特性。這里，在本發(fā)明的該實(shí)施方式中，將描述其中示范性地在大致平行于柵極線116 的方向上設(shè)計(jì)源極電極122的情形。然而，本發(fā)明并不限于該結(jié)構(gòu)。如前所述，本發(fā)明可在 源極和漏極電極122和123的對(duì)準(zhǔn)方向上提供自由度。有源層IM還可構(gòu)造成相對(duì)于下面的柵極電極121在縱向方向上具有大約1. 5 μ m 的對(duì)準(zhǔn)裕度。當(dāng)有源層124的接觸區(qū)域形成為與下面的柵極電極121重疊大約1. 5 μ m的 寬度時(shí)，有源層124的接觸區(qū)域可與上面的源極和漏極電極122和123重疊大約3 μ m的寬 度。此外，“H”形狀的蝕刻阻擋層125可在除左右突出部分之外的中間部分上與源極和漏 極電極122和123重疊大約1. 5 μ m的寬度。然而，本發(fā)明可以不限于這些數(shù)值。根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方式的IXD設(shè)備可進(jìn)一步包括在柵極線116與數(shù)據(jù)線117之間 的相交部分上形成的半導(dǎo)體圖案124’和絕緣層圖案125’，分別作為所述氧化物半導(dǎo)體和 絕緣層，從而補(bǔ)償下面柵極線116的臺(tái)階部分，由此防止短路缺陷的發(fā)生。這里，半導(dǎo)體圖案124’和絕緣層圖案125’可構(gòu)造成完全遮掩下面的柵極線116， 絕緣層圖案125’可構(gòu)造成完全遮掩下面的半導(dǎo)體圖案124’和柵極線116。之后，將詳細(xì)描述制造根據(jù)本發(fā)明所述實(shí)施方式的具有這種構(gòu)造的LCD設(shè)備的方 法。圖5A到5F是順序顯示圖3中所示陣列基板的制造工序的剖面圖。此外，圖6A到6F是順序顯示圖4中所示陣列基板的制造工序的剖面圖。如圖5A和6A中所示，在由透明絕緣材料形成的陣列基板110上形成柵極電極121 和柵極線116。這里，可在低溫時(shí)沉積對(duì)根據(jù)本發(fā)明的氧化物TFT應(yīng)用的基于無(wú)定型氧化鋅的復(fù) 合半導(dǎo)體，從而能將其用于適于低溫工序的塑料基板或諸如鈉鈣硅酸鹽玻璃(soda lime glass)等這樣的基板。此外，表現(xiàn)出無(wú)定型屬性使得能夠用于大尺寸顯示基板。此外，通過(guò)在陣列基板110的整個(gè)表面上沉積第一導(dǎo)電膜、并通過(guò)光刻工序(第1 掩模工序)選擇性地對(duì)第一導(dǎo)電膜構(gòu)圖，形成柵極電極121和柵極線116。這里，第一導(dǎo)電膜可由低電阻不透明導(dǎo)電材料形成，如鋁(Al)，鋁合金，鎢(W)，銅 (Cu)，鎳(Ni)，鉻(Cr)，鉬(Mo)，鈦(Ti)，鉬(Pt)，鉭(Ta)等。此外，第一導(dǎo)電膜還可由透明 導(dǎo)電材料形成，如氧化銦錫(ITO)，氧化銦鋅(IZO)等。第一導(dǎo)電膜可通過(guò)層疊兩個(gè)或多個(gè) 這種材料，以多層結(jié)構(gòu)來(lái)形成。接下來(lái)，如圖5B和6B中所示，在具有柵極電極121和柵極線116的陣列基板110 的整個(gè)表面上，形成諸如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiO2)這樣的無(wú)機(jī)絕緣層，或由諸如氧化 鉿(HF)或氧化鋁這樣的高介電氧化物形成的柵極絕緣層life。這里，可通過(guò)使用等離子體增強(qiáng)CVD (PECVD)設(shè)備的化學(xué)汽相沉積(CVD)或使用濺 射設(shè)備的物理蒸汽沉積(PVD)，來(lái)形成柵極絕緣層life。此外，在沉積柵極絕緣層11 之 前，可進(jìn)行表面處理和熱處理。在具有柵極絕緣層11 的陣列基板110的整個(gè)表面上沉積基于無(wú)定型氧化鋅的 半導(dǎo)體之后，沉積的半導(dǎo)體經(jīng)歷選擇性構(gòu)圖，由此在柵極電極121上形成由基于無(wú)定型氧 化鋅的半導(dǎo)體形成的有源層124，且同時(shí)在柵極線116上形成由基于無(wú)定型氧化鋅的半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體圖案124’，該半導(dǎo)體圖案124’位于柵極線116與數(shù)據(jù)線之間的相交部分上 從而遮掩柵極線116。這里，可通過(guò)使用氧化鎵(Ga2O3)、氧化銦(In2O3)和氧化鋅(SiO)的復(fù)合靶的濺射 方法，來(lái)形成基于無(wú)定型氧化鋅的半導(dǎo)體，尤其是a-IGZO半導(dǎo)體。這里，如下舉例說(shuō)明本發(fā)明的該實(shí)施方式，即用鎵、銦和鋅的原子比為1 1 1， 2 2 1，3 2 1和4 2 1的復(fù)合氧化物靶來(lái)沉積基于無(wú)定型氧化鋅的半導(dǎo)體。對(duì) 于使用具有原子比為2 2 1的鎵銦鋅復(fù)合氧化物靶，鎵、銦和鋅的等價(jià)比(equivalence ratio)大約為 2. 8 2. 8 1。如下實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方式的氧化物TFT，即在用于沉積基于無(wú)定型氧化鋅 的半導(dǎo)體的濺射過(guò)程中，可以通過(guò)控制反應(yīng)氣體內(nèi)的氧氣濃度來(lái)調(diào)整有源層124的載流子 濃度。這里，在氧氣濃度在ι 10%范圍內(nèi)且厚度在500~1000人范圍內(nèi)的條件下可確保 均勻的器件特性?？稍?~200人/秒范圍內(nèi)的沉積速度和ι 40%氧氣濃度的條件下，通過(guò)DC或RF 濺射形成根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方式的無(wú)定型ZnO半導(dǎo)體。這里，氧氣濃度表示氧氣流與使用 的氧氣流和氬氣流之和的比率。如圖5C和6C中所示，在陣列基板110的整個(gè)表面上沉積絕緣層，如氮化硅或氧化 硅之后，沉積的絕緣層通過(guò)第三掩模工序經(jīng)歷選擇性構(gòu)圖，由此在有源層IM上形成由絕 緣層形成的蝕刻阻擋層125，并同時(shí)在半導(dǎo)體圖案124’上形成由絕緣層形成的絕緣層圖案 1 ，。這里，半導(dǎo)體圖案124’和絕緣層圖案125’形成為完全遮掩下面的柵極線116。絕 緣層圖案125’形成為完全遮掩下面的半導(dǎo)體圖案124’和柵極線116，從而用于補(bǔ)償在柵極 線116與數(shù)據(jù)線之間相交部分上的柵極線116的臺(tái)階部分。這里，通過(guò)使用包含SiH4和N2O或SiH4和NH3的氣體，以300到4000人范圍的厚 度形成絕緣層。由于蝕刻阻擋層125的上面和下面的中央部分被蝕刻掉以提供有源層IM 與源極和漏極電極之間的連接，因此蝕刻阻擋層125形成為類似“H”形狀(見(jiàn)圖7)。因此， 與現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)相比，可使得除了接觸部分，也就是絕緣層圖案125’的上面和下面被蝕刻的 部分之外的有源層124的暴露和退化最小化，結(jié)果改善了器件特性。就是說(shuō)，在形成蝕刻阻擋層125時(shí)，用于有源層IM與源極和漏極電極之間電連接 的接觸區(qū)域的設(shè)計(jì)對(duì)工序和器件特性具有很大影響。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，“H”形狀的 蝕刻阻擋層125形成為完全保護(hù)除接觸區(qū)域之外的有源層124，由此使有源層124的外部 暴露最小化。此外，可使用干蝕刻以及濕蝕刻來(lái)蝕刻數(shù)據(jù)配線，即源極和漏極電極以及數(shù)據(jù) 線。此外，接觸區(qū)域上的蝕刻阻擋層125的部分蝕刻可獲得在源極和漏極電極的對(duì)準(zhǔn)方向 上提供自由度的效果。接觸區(qū)域上的氧化物半導(dǎo)體在干蝕刻過(guò)程中退化，因此減小了氧化 物半導(dǎo)體的電阻，由此改善了器件特性。此外，有源層124的最終暴露的接觸區(qū)域進(jìn)一步經(jīng)歷表面處理和熱處理，由此使 電阻最小化。這里，圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明所述實(shí)施方式的氧化物TFT的電特性的圖表。這里，圖的左側(cè)表示氧化物TFT的傳輸特性，圖的右側(cè)表示響應(yīng)于柵極電壓在源 極和漏極電極之間流動(dòng)的電流。從該圖可以看出，當(dāng)接觸電阻降低時(shí)，傳輸曲線急劇傾斜，有源層的退化被最小化。因而可以理解，該器件特性非常出色，沒(méi)有電流泄漏。參照?qǐng)D5D和6D，在具有有源層IM和蝕刻阻擋層125的陣列基板110的整個(gè)表面 上形成第二導(dǎo)電膜。這里，為了形成源極和漏極電極以及數(shù)據(jù)線，可以使用低電阻不透明導(dǎo)電材料作 為第二導(dǎo)電膜。低電阻不透明導(dǎo)電材料的例子包括鋁(Al)，鋁合金，鎢(W)，銅(Cu)，鎳 (Ni)，鉻(Cr)，鉬(Mo)，鈦(Ti)，鉬(Pt)，鉭(Ta)等。此外，第二導(dǎo)電膜可由透明導(dǎo)電材料 形成，如氧化銦錫(ITO)，氧化銦鋅(IZO)等。第二導(dǎo)電膜可由層疊兩個(gè)或多個(gè)這種材料的 多層結(jié)構(gòu)形成。然后，通過(guò)光刻工序(第4掩模工序)選擇性地對(duì)第二導(dǎo)電膜構(gòu)圖，由此形成與有 源層124的接觸區(qū)域(即源極和漏極區(qū)域)電連接的源極和漏極電極122和123。
還通過(guò)第4掩模工序形成由第二導(dǎo)電膜構(gòu)成的數(shù)據(jù)線117，其通過(guò)與柵極線116相 交來(lái)限定像素區(qū)域。參照?qǐng)D5E和6E，在具有源極和漏極電極122和123以及數(shù)據(jù)線117的陣列基板 110的整個(gè)表面上形成鈍化層115b，并經(jīng)歷光刻工序(第5掩模工序)以進(jìn)行選擇性移除， 由此在鈍化層11 上形成用于暴露部分漏極電極123的接觸孔140。這里，鈍化層115b可由無(wú)機(jī)絕緣層形成，如氮化硅或氧化硅?？商娲兀g化層 11 可由有機(jī)絕緣層形成，如感光丙烯酸(photoacryl)或苯并環(huán)丁烯(BCB)。參照?qǐng)D5F和6F，在具有鈍化層11 的陣列基板110的整個(gè)表面上形成第三導(dǎo)電 膜，并經(jīng)歷光刻工序(第6掩模工序)以進(jìn)行選擇性移除，由此形成通過(guò)接觸孔140與漏極 電極123電連接的像素電極118。這里，第三導(dǎo)電膜可由具有高透射率的透明導(dǎo)電材料形成，如氧化銦錫(ITO)，氧 化銦鋅(IZO)等。然后，將如此制造的根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方式的陣列基板通過(guò)形成在圖像顯示區(qū)域 外圍處的密封劑，彼此面對(duì)地粘結(jié)到濾色器基板。這里，濾色器基板包括防止光泄漏到TFT、 柵極線和數(shù)據(jù)線的黑矩陣，和用于限定紅色、綠色和藍(lán)色的濾色器。這里，濾色器基板與陣列基板之間的粘結(jié)是通過(guò)形成在濾色器基板或陣列基板處 的粘結(jié)鍵(attachment key)(沒(méi)有示出)實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方式的LCD設(shè)備示范性地顯示了其中沿著相對(duì)于基板的縱向 方向驅(qū)動(dòng)向列上的液晶分子的扭曲向列(TN)型LCD設(shè)備，但并不限于這種?？商娲?，本 發(fā)明可應(yīng)用于其中沿著相對(duì)于基板的水平方向驅(qū)動(dòng)液晶分子以改善視角超過(guò)170°的共平 面開(kāi)關(guān)(IPS)型IXD設(shè)備。如上所述，本發(fā)明不僅可應(yīng)用于IXD設(shè)備，而且還可應(yīng)用于使用TFT制造的其他顯 示設(shè)備，例如其中電致發(fā)光元件與驅(qū)動(dòng)晶體管連接的有機(jī)電致發(fā)光顯示設(shè)備。此外，本發(fā)明通過(guò)使用可以以低溫處理的基于無(wú)定型氧化鋅的半導(dǎo)體作為有源 層，可有利地用于透明電子電路或柔性顯示器。前述實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)僅僅是示意性的并不解釋為限制本發(fā)明。本發(fā)明的教導(dǎo)很容 易應(yīng)用于其他類型的裝置。該說(shuō)明書(shū)意在舉例說(shuō)明，并不限制權(quán)利要求的范圍。一些替換、 修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的?？梢砸愿鞣N方式組合其中所述的 典型實(shí)施方式的特征、結(jié)構(gòu)、方法和其他特性，以獲得額外的和/或可替代的示范性實(shí)施方式。 因?yàn)樵诓幻撾x其特性的情況下可以以幾個(gè)形式實(shí)施目前的特征，所以還應(yīng)理解到 上述實(shí)施方式并不限于前述說(shuō)明的任何細(xì)節(jié)，除非特別說(shuō)明，而是應(yīng)在所附權(quán)利要求限定 的范圍內(nèi)廣義解釋，因此意在通過(guò)所附權(quán)利要求保護(hù)落入權(quán)利要求的邊界和范圍，或者這 種邊界和范圍的等價(jià)物內(nèi)的所有變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種制造液晶顯示設(shè)備的方法，包括 在陣列基板上形成柵極電極和柵極線；在其上形成有所述柵極電極和所述柵極線的所述陣列基板上形成柵極絕緣層； 在其上形成有所述柵極絕緣層的所述柵極電極上形成有源層，所述有源層由基于無(wú)定 型氧化鋅的半導(dǎo)體形成；在所述有源層上以類似“H”的形狀形成蝕刻阻擋層，所示蝕刻阻擋層遮掩除了接觸區(qū) 域之外的所述有源層；在所述有源層上形成源極和漏極電極，所述源極和漏極電極與所述有源層的所述接觸 區(qū)域電連接，并形成數(shù)據(jù)線，該數(shù)據(jù)線通過(guò)與所述柵極線相交來(lái)限定像素區(qū)域；在其上形成有所述源極和漏極電極以及所述數(shù)據(jù)線的所述陣列基板上形成鈍化層； 通過(guò)移除所述鈍化層的部分區(qū)域，形成用于暴露部分所述漏極電極的接觸孔； 形成像素電極，所述像素電極通過(guò)所述接觸孔與所述漏極電極電連接；和 以面對(duì)的方式粘結(jié)所述陣列基板和濾色器基板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述蝕刻阻擋層由絕緣層形成，所述絕緣層包括 氧化硅和氮化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括在位于所述柵極線與所述數(shù)據(jù)線之間的相 交部分上的柵極線上形成半導(dǎo)體圖案，所述半導(dǎo)體圖案由所述基于無(wú)定型氧化鋅的半導(dǎo)體 形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括在所述半導(dǎo)體圖案上形成由所述絕緣層形 成的絕緣層圖案，所述絕緣層圖案遮掩所述半導(dǎo)體圖案和所述柵極線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過(guò)蝕刻所述蝕刻阻擋層的上方和下方的中央部 分以提供在所述有源層與所述源極和漏極電極之間的電連接，以類似“H”的形狀形成所述 蝕刻阻擋層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述有源層的暴露出的接觸區(qū)域經(jīng)歷表面處理或 熱處理，以降低電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述有源層由a-IGZO半導(dǎo)體形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在相對(duì)于DC或RF濺射的沉積速度在1到200人 /秒的范圍內(nèi)且在濺射過(guò)程中反應(yīng)氣體中氧氣濃度在1到40%范圍內(nèi)的條件下形成所述基 于無(wú)定型氧化鋅的半導(dǎo)體層，所述條件取決于工序條件。
9.一種液晶顯示設(shè)備，包括在陣列基板上形成的柵極電極和柵極線；在其上形成有所述柵極電極和所述柵極線的所述陣列基板上形成的柵極絕緣層； 在其上形成有所述柵極絕緣層的所述柵極電極上形成的有源層，所述有源層由基于無(wú) 定型氧化鋅的半導(dǎo)體形成；在所述有源層上以類似“H”的形狀形成的蝕刻阻擋層，所述蝕刻阻擋層遮掩除了接觸 區(qū)域之外的所述有源層；形成在所述有源層上的源極和漏極電極，該源極和漏極電極與所述有源層的所述接觸 區(qū)域電連接；被形成為與所述柵極線相交以限定像素區(qū)域的數(shù)據(jù)線；在其上形成有所述源極和漏極電極以及所述數(shù)據(jù)線的所述陣列基板上形成的鈍化層；通過(guò)移除所述鈍化層的部分區(qū)域形成的用于暴露部分所述漏極電極的接觸孔； 通過(guò)所述接觸孔與所述漏極電極電連接的像素電極；和 彼此面對(duì)粘結(jié)到所述陣列基板的濾色器基板。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，所述蝕刻阻擋層由絕緣層形成，所述絕緣層包括氧化 硅和氮化硅。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括在位于所述柵極線與所述數(shù)據(jù)線之間的 相交部分上的柵極線上形成的半導(dǎo)體圖案，所述半導(dǎo)體圖案由所述基于無(wú)定型氧化鋅的半 導(dǎo)體形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括形成在所述半導(dǎo)體圖案上用于遮掩所述 半導(dǎo)體圖案和所述柵極線的絕緣層圖案，所述絕緣層圖案由所述絕緣層形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中通過(guò)蝕刻所述蝕刻阻擋層的上面和下面的中央 部分以提供在所述有源層與所述源極和漏極電極之間的電連接，以類似“H”的形狀形成所 述蝕刻阻擋層。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述有源層在所述柵極電極的縱向方向上具有 大約1.5μπι的對(duì)準(zhǔn)裕度。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述有源層的所述接觸區(qū)域與所述柵極電極重 疊大約1. 5 μ m的寬度，同時(shí)與所述源極和漏極電極重疊大約3 μ m的寬度。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述“H”形狀的蝕刻阻擋層在除其左右突出部分 之外的中心部分處，與所述源極和漏極電極重疊大約1. 5 μ m的寬度。
全文摘要
公開(kāi)一種使用基于無(wú)定型氧化鋅的半導(dǎo)體作為有源層的液晶顯示設(shè)備及其制造方法，包括在陣列基板上形成柵極電極和柵極線；在形成柵極電極和柵極線的陣列基板上形成柵極絕緣層；在形成柵極絕緣層的柵極電極上形成基于無(wú)定型氧化鋅的半導(dǎo)體形成的有源層；在有源層上以類似“H”的形狀形成遮掩除接觸區(qū)域之外的有源層的蝕刻阻擋層；在有源層上形成與有源層的接觸區(qū)域電連接的源極和漏極電極，并形成通過(guò)與柵極線相交來(lái)限定像素區(qū)域的數(shù)據(jù)線；在形成源極和漏極電極以及數(shù)據(jù)線的陣列基板上形成鈍化層；通過(guò)移除鈍化層的部分區(qū)域形成用于暴露部分漏極電極的接觸孔；形成通過(guò)接觸孔與漏極電極電連接的像素電極；以面對(duì)方式粘結(jié)陣列基板和濾色器基板。
文檔編號(hào)H01L27/02GK102053435SQ201010251468
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
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