本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種陣列基板及其制備方法、顯示裝置。
背景技術(shù):
陣列基板結(jié)構(gòu)中,通常包括有薄膜晶體管(thinfilmtransistor,tft)和存儲電容。在現(xiàn)有技術(shù)中,為簡化制備工藝、減少采用掩膜板(mask)的構(gòu)圖工藝次數(shù),通常是在形成半導(dǎo)體材料的有源層的同時(shí),利用同一次構(gòu)圖工藝,在需要設(shè)置存儲電容的區(qū)域形成半導(dǎo)體圖形,然后再對該半導(dǎo)體圖形進(jìn)行離子摻雜(doping),使其由半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換為具有導(dǎo)體性質(zhì)的導(dǎo)電材料,以作為存儲電容的其中一個(gè)電極。
然而,由于該電極不是由金屬材料直接構(gòu)成的而是由半導(dǎo)體經(jīng)離子摻雜工藝形成的,導(dǎo)電性能較差,對存儲電容的性能有不利影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
鑒于此,為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題,本發(fā)明的實(shí)施例提供一種陣列基板及其制備方法、顯示裝置,可在一次構(gòu)圖工藝下形成多晶硅材料的有源層和由金屬材料構(gòu)成的存儲電容的一個(gè)電極。
為達(dá)到上述目的,本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
第一方面、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種陣列基板的制備方法,包括在基板上形成半導(dǎo)體材料薄膜的步驟;所述制備方法還包括,形成覆蓋所述半導(dǎo)體材料薄膜的金屬薄膜;對所述金屬薄膜和所述半導(dǎo)體材料薄膜進(jìn)行一次構(gòu)圖工藝處理,以形成有源層、與所述有源層同層設(shè)置的半導(dǎo)體材料保留圖案和在所述半導(dǎo)體材料保留圖案遠(yuǎn)離所述基板一側(cè)上的由所述金屬薄膜的材料構(gòu)成的存儲電容下電極。
可選的,所述半導(dǎo)體材料薄膜為多晶硅薄膜;所述對所述金屬薄膜和所述多晶硅薄膜進(jìn)行一次構(gòu)圖工藝處理,以形成有源層、與所述有源層同層設(shè)置的多晶硅保留圖案和在所述多晶硅保留圖案遠(yuǎn)離所述基板一側(cè)上的由所述金屬薄膜的材料構(gòu)成的存儲電容下電極的步驟包括,使用一次灰色調(diào)或半色調(diào)掩膜板對所述金屬薄膜和所述多晶硅薄膜進(jìn)行一次構(gòu)圖工藝處理和一次離子摻雜處理,以形成有源層、與所述有源層同層設(shè)置的多晶硅保留圖案和覆蓋在所述多晶硅保留圖案上的由所述金屬薄膜的材料構(gòu)成的存儲電容下電極;其中,所述有源層包括,經(jīng)所述離子摻雜形成的相對設(shè)置的源極接觸區(qū)與漏極接觸區(qū)。
優(yōu)選的,所述使用一次灰色調(diào)或半色調(diào)掩膜板對所述金屬薄膜和所述多晶硅薄膜進(jìn)行一次構(gòu)圖工藝處理和一次離子摻雜處理,以形成有源層、與所述有源層同層設(shè)置的多晶硅保留圖案和覆蓋在所述多晶硅保留圖案上的由所述金屬薄膜材料構(gòu)成的存儲電容下電極;其中,所述有源層包括,經(jīng)所述離子摻雜形成的相對設(shè)置的源極接觸區(qū)與漏極接觸區(qū)的步驟包括,形成覆蓋所述金屬薄膜的光刻膠層;通過灰色調(diào)或半色調(diào)掩膜板對所述光刻膠層進(jìn)行包括有曝光、顯影的處理,以形成光刻膠第一保留圖案、光刻膠第二保留圖案和光刻膠完全去除區(qū);其中,所述光刻膠第一保留圖案對應(yīng)于待形成的存儲電容下電極的區(qū)域;所述光刻膠第二保留圖案由第一區(qū)域和位于所述第一區(qū)域兩側(cè)的第二區(qū)域構(gòu)成,所述第二區(qū)域?qū)?yīng)于待形成的有源層中相對設(shè)置的源極接觸區(qū)與漏極接觸區(qū),所述第一區(qū)域?qū)?yīng)于待形成的所述有源層中的其余區(qū)域,且所述光刻膠第一保留圖案、所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的厚度依次降低;所述光刻膠完全去除區(qū)對應(yīng)于所述金屬薄膜上的其余區(qū)域;通過濕法刻蝕對所述光刻膠完全去除區(qū)露出的所述金屬薄膜的區(qū)域進(jìn)行過刻,以形成位于所述光刻膠第一保留圖案下方的存儲電容下電極和位于所述光刻膠第二保留圖案下方的金屬遮擋圖案;其中,所述金屬遮擋圖案的輪廓位于所述光刻膠第二保留圖案的輪廓內(nèi);對所述光刻膠第一保留圖案和所述光刻膠第二保留圖案露出的所述多晶硅薄膜進(jìn)行刻蝕處理,以形成位于所述存儲電容下電極下方的多晶硅保留圖案和位于所述金屬遮擋圖案下方的有源層;其中,所述有源層的圖案與所述光刻膠第二保留圖案相同;采用離子注入工藝對所述金屬遮擋圖案露出的所述有源層的區(qū)域進(jìn)行離子摻雜,以形成經(jīng)所述離子摻雜處理形成的相對設(shè)置的源極接觸區(qū)與漏極接觸區(qū);依次去除所述光刻膠第二保留圖案和所述金屬遮擋圖案,以露出所述有源層;去除所述光刻膠第一保留圖案,以露出所述存儲電容下電極。
優(yōu)選的,所述依次去除所述光刻膠第二保留圖案和所述金屬遮擋圖案,以露出所述有源層,包括,采用灰化工藝對所述光刻膠第二保留圖案和所述光刻膠第一保留圖案進(jìn)行整體灰化,以去除所述光刻膠第二保留圖案、僅保留所述光刻膠第一保留圖案;對去除的所述光刻膠第二保留圖案露出的所述金屬遮擋圖案進(jìn)行刻蝕,以去除所述金屬遮擋圖案露出所述有源層。
優(yōu)選的,當(dāng)對所述金屬薄膜進(jìn)行濕法刻蝕形成與所述光刻膠第二保留圖案相同的圖案所需的刻蝕時(shí)間為t0時(shí),所述過刻的刻蝕時(shí)間為(150%~200%)t0。
優(yōu)選的,形成的所述光刻膠層由正性光刻膠材料構(gòu)成;所述灰色調(diào)或半色調(diào)掩膜板包括,完全透光部、不透光部、第一透過率曝光部和第二透過率曝光部;其中,所述第一透過率曝光部的透過率小于所述第二透過率曝光部的透過率;所述不透光部對應(yīng)于待形成的光刻膠第一保留圖案、所述第一透過率曝光部對應(yīng)于待形成的光刻膠第二保留圖案的第一區(qū)域、所述第二透過率曝光部對應(yīng)于待形成的光刻膠第二保留圖案的第二區(qū)域、所述完全透光部對應(yīng)于所述光刻膠層的其余區(qū)域。
進(jìn)一步優(yōu)選的,所述第一透過率曝光部的透過率為10%~40%,所述第二透過率曝光部的透過率為60%~90%。
優(yōu)選的,形成的所述光刻膠層由負(fù)性光刻膠材料構(gòu)成;所述灰色調(diào)或半色調(diào)掩膜板包括,完全透光部、不透光部、第一透過率曝光部和第二透過率曝光部;其中,所述第一透過率曝光部的透過率大于所述第二透過率曝光部的透過率;所述完全透光部對應(yīng)于待形成的光刻膠第一保留圖案、所述不透光部對應(yīng)于待形成的所述光刻膠層的其余區(qū)域、所述第一透過率曝光部對應(yīng)于待形成的光刻膠第二保留圖案的第二區(qū)域、所述第二透過率曝光部對應(yīng)于待形成的光刻膠第二保留圖案的第一區(qū)域。
進(jìn)一步優(yōu)選的,所述第一透過率曝光部的透過率為60%~90%,所述第二透過率曝光部的透過率為10%~40%。
優(yōu)選的,注入的離子為p型摻雜物或n型摻雜物。
優(yōu)選的,所述半導(dǎo)體材料薄膜為多晶硅薄膜;所述在基板上形成半導(dǎo)體材料薄膜的步驟,包括,在襯底基板上依次形成緩沖層、非晶硅薄膜;對所述非晶硅薄膜進(jìn)行退火處理,以使非晶硅結(jié)晶形成多晶硅。
優(yōu)選的,所述制備方法還包括依次形成,覆蓋所述有源層和所述存儲電容下電極的柵絕緣層;設(shè)置在所述柵絕緣層上的柵金屬圖案層;所述柵金屬圖案層包括,對應(yīng)于所述有源層的柵極、與所述柵極連接的柵線、對應(yīng)于所述存儲電容下電極的存儲電容上電極;覆蓋所述柵金屬圖案層的層間絕緣層;貫穿所述層間絕緣層與所述柵絕緣層的第一過孔、第二過孔;設(shè)置在所述層間絕緣層上的源漏金屬圖案層;所述源漏金屬圖案層包括,通過所述第一過孔與所述源極接觸區(qū)連接的源極、通過所述第二過孔與所述漏極接觸區(qū)連接的漏極、與所述源極連接的數(shù)據(jù)線。
第二方面、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種陣列基板,包括設(shè)置在基板上的由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的有源層、與所述有源層同層設(shè)置的半導(dǎo)體材料保留圖案和覆蓋在所述半導(dǎo)體材料保留圖案上的由金屬材料構(gòu)成的存儲電容下電極。
第三方面、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種顯示裝置,包括上述的陣列基板。
基于此,通過本發(fā)明實(shí)施例提供的上述制備方法,在制備出半導(dǎo)體材料薄膜后繼續(xù)沉積生長一層金屬薄膜,然后通過一次構(gòu)圖工藝制程,利用上述的金屬薄膜的圖案在制作出半導(dǎo)體材料的有源層圖案的同時(shí)制作出存儲電容的下部金屬電極,從而可在不增加構(gòu)圖工藝次數(shù)的基礎(chǔ)上,形成由金屬材料直接制備出的存儲電容的下電極。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法流程示意圖一;
圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法流程示意圖二;
圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意一;
圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意二;
圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意三;
圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意四;
圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意五;
圖8為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意六;
圖9為與圖8中示意出的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的掩膜板的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖10為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意七;
圖11為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意八;
圖12為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意九;
圖13為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意十;
圖14為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意十一;
圖15為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意十二;
圖16為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意十三;
圖17為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意十四;
圖18為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意十五;
圖19為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的一種陣列基板的制備方法分步結(jié)構(gòu)示意十六。
附圖標(biāo)記:
1-襯底基板;2-緩沖層;30-非晶硅薄膜;3-多晶硅薄膜;311-有源層;3111-源極接觸區(qū);3112-漏極接觸區(qū);312-多晶硅保留圖案;4-金屬薄膜;411-金屬遮擋圖案;412-存儲電容下電極;5-光刻膠層;510-光刻膠完全去除區(qū);511-光刻膠第二保留圖案;511a-第一區(qū)域;511b-第二區(qū)域;512-光刻膠第一保留圖案;6-柵絕緣層;7-柵極;71-存儲電容上電極;8-層間絕緣層;9-過孔;10-源極;11-漏極。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
需要指出的是,除非另有定義,本發(fā)明實(shí)施例中所使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員共同理解的相同含義。還應(yīng)當(dāng)理解,諸如在通常字典里定義的那些術(shù)語應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與它們在相關(guān)技術(shù)的上下文中的含義相一致的含義,而不應(yīng)用理想化或極度形式化的意義來解釋,除非這里明確地這樣定義。
例如,本發(fā)明專利申請說明書以及權(quán)利要求書中所使用的術(shù)語“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性,僅是用來區(qū)分不同的組成部分?!鞍ā被蛘摺鞍钡阮愃频脑~語意指出現(xiàn)該詞前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在該詞后面列舉的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件?!耙粋?cè)”、“另一側(cè)”、“上”、“下”、“左”、“右”等僅用于表示相對位置關(guān)系,當(dāng)被描述對象的絕對位置改變后,則該相對位置關(guān)系也相應(yīng)地改變。等指示的方位或位置關(guān)系的術(shù)語為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于說明本發(fā)明的技術(shù)方案的簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
并且,本發(fā)明實(shí)施例以下附圖中各圖案的大小、形狀以及各膜層的厚度并不反映陣列基板中相應(yīng)結(jié)構(gòu)的真實(shí)比例,僅為說明本發(fā)明構(gòu)思。
如圖1所示,本發(fā)明實(shí)施例提供了一種陣列基板的制備方法,包括,
步驟s01、在基板上形成半導(dǎo)體材料薄膜,以及形成覆蓋半導(dǎo)體材料薄膜的金屬薄膜的步驟;
步驟s02、對金屬薄膜和半導(dǎo)體材料薄膜進(jìn)行一次構(gòu)圖工藝處理,以形成有源層、與有源層同層設(shè)置的半導(dǎo)體材料保留圖案和在半導(dǎo)體材料保留圖案遠(yuǎn)離基板一側(cè)上的由金屬薄膜的材料構(gòu)成的存儲電容下電極的步驟。
需要說明的是,在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述制備方法中,所謂“構(gòu)圖工藝”是指應(yīng)用一次掩膜板,通過對光刻膠曝光、顯影、刻蝕膜層(由一層或多層薄膜構(gòu)成)、去除光刻膠的工藝,從而達(dá)到對膜層進(jìn)行處理以形成具有特定圖案的工藝。
此外,所謂“同層設(shè)置”是針對至少兩種圖案而言的,是指將至少兩種圖案設(shè)置在同一層薄膜上的結(jié)構(gòu)。具體的,是通過同一次構(gòu)圖工藝在采用同種材料制成的薄膜上形成的至少兩種圖案。
即具體到本發(fā)明實(shí)施例則為上述的均設(shè)置在基板上的有源層與半導(dǎo)體材料保留圖案。
基于此,通過本發(fā)明實(shí)施例提供的上述制備方法,在制備出半導(dǎo)體材料薄膜后繼續(xù)沉積生長一層金屬薄膜,然后通過一次構(gòu)圖工藝制程,利用上述的金屬薄膜的圖案在制作出半導(dǎo)體材料的有源層圖案的同時(shí)制作出存儲電容的下部金屬電極,從而可在不增加構(gòu)圖工藝次數(shù)的基礎(chǔ)上,形成由金屬材料直接制備出的存儲電容的下電極。
在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步的,上述的用于形成有源層的半導(dǎo)體材料為載流子遷移率較高的多晶硅材料,以進(jìn)一步優(yōu)化陣列基板中薄膜晶體管的開關(guān)性能。
上述步驟s01中所述在基板上形成半導(dǎo)體材料薄膜的步驟具體包括,
步驟s11、在襯底基板上依次形成緩沖層、非晶硅薄膜;
步驟s12、對非晶硅薄膜進(jìn)行退火處理,以使非晶硅結(jié)晶形成多晶硅,形成多晶硅薄膜。
其中,緩沖層的材料例如可以為氧化硅、氮化硅中的一種或者兩種材料的疊加,其作用是阻擋玻璃襯底基板中所含的雜質(zhì)離子擴(kuò)散進(jìn)入后續(xù)形成的有源層中,從而影響tft器件的閾值電壓。
對非晶硅薄膜進(jìn)行退火處理,例如可以采用固相晶化、激光晶化(例如為準(zhǔn)分子激光退火,excimerlaserannealcrystallization,ela)等多種退火處理工藝以使非晶硅薄膜結(jié)晶成多晶硅。
在此之后可在多晶硅薄膜上繼續(xù)沉積形成一層金屬薄膜。
在現(xiàn)有技術(shù)中,通常需要對由多晶硅材料構(gòu)成的有源層的兩側(cè)區(qū)域進(jìn)行離子注入(或稱為離子植入)處理,以在其兩側(cè)形成導(dǎo)體區(qū),提高與后續(xù)形成的源漏極的接觸性能。但是現(xiàn)有技術(shù)為了減少構(gòu)圖工藝的使用次數(shù),通常是在有源層之上形成金屬的柵極之后,利用柵極作為金屬掩膜,對有源層未與柵極重疊的兩側(cè)區(qū)域進(jìn)行離子摻雜,以形成摻雜區(qū)域。這樣一來,由于有源層與柵極之間還形成有柵絕緣層,離子注入工藝不可避免地會在柵絕緣層中遺留摻雜離子,對其造成損傷,導(dǎo)致柵絕緣層的介電常數(shù)ε下降;由于柵絕緣層是存儲電容中相對兩個(gè)電極之間的絕緣層的一部分,由存儲電容的公式可知,由于柵絕緣層損傷造成其介電常數(shù)ε下降,從而導(dǎo)致存儲電容的電容值下降,影響顯示品質(zhì)。
因此,本發(fā)明實(shí)施例對上述步驟s02進(jìn)一步優(yōu)選為包括以下步驟,使用一次灰色調(diào)或半色調(diào)掩膜板對金屬薄膜和多晶硅薄膜進(jìn)行一次構(gòu)圖工藝處理和一次離子摻雜處理,以形成有源層、與有源層同層設(shè)置的多晶硅保留圖案和覆蓋在多晶硅保留圖案上的由金屬薄膜的材料構(gòu)成的存儲電容下電極;其中,有源層包括,經(jīng)離子摻雜形成的相對設(shè)置的源極接觸區(qū)與漏極接觸區(qū)。
即,上述有源層中分別與源極、漏極相接觸的源極接觸區(qū)、漏極接觸區(qū)為具有導(dǎo)體性質(zhì)的導(dǎo)電區(qū)域,以提高源漏極與有源層的接觸性能。
這樣一來,由于本發(fā)明實(shí)施例對有源層進(jìn)行的離子摻雜處理的工藝是在形成柵絕緣層和柵極之前,從而不會因離子摻雜工藝對多晶硅半導(dǎo)體材料上方的柵絕緣層產(chǎn)生損傷,確保了柵絕緣層的介電常數(shù),從而保證了薄膜晶體管和存儲電容的性能;并且,由于上述對多晶硅材料的有源層進(jìn)行的離子摻雜處理的掩膜工藝是利用了上述的對金屬薄膜進(jìn)行構(gòu)圖工藝處理中的相應(yīng)圖案,沒有增加額外的使用掩膜板的構(gòu)圖工藝次數(shù)。
在此之后,如圖2所示,上述制備方法還包括以下步驟,
步驟s03、形成覆蓋有源層和存儲電容下電極的柵絕緣層;
步驟s04、形成設(shè)置在柵絕緣層上的柵金屬圖案層;柵金屬圖案層包括,對應(yīng)于有源層的柵極、與柵極連接的柵線、對應(yīng)于存儲電容下電極的存儲電容上電極;
步驟s05、形成覆蓋柵金屬圖案層的層間絕緣層;
步驟s06、形成貫穿層間絕緣層與柵絕緣層的第一過孔、第二過孔;
步驟s07、形成設(shè)置在層間絕緣層上的源漏金屬圖案層;源漏金屬圖案層包括,通過第一過孔與源極接觸區(qū)連接的源極、通過第二過孔與漏極接觸區(qū)連接的漏極、與源極連接的數(shù)據(jù)線。
以上步驟s03~s07的具體工藝可沿用現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明實(shí)施例對此不再贅述。
下面提供一個(gè)具體實(shí)施例,用于詳細(xì)描述當(dāng)上述半導(dǎo)體材料薄膜為多晶硅薄膜時(shí),上述陣列基板的制備方法具體工藝過程。
具體實(shí)施例
步驟a)、如圖3所示,選取一襯底基板1,在襯底基板上沉積生長一層緩沖層2;緩沖層2的材料可以為氧化硅、氮化硅中的一種或者兩種的疊加;
步驟b)、如圖4所示,通過例如pecvd(plasmaenhancedchemicalvapordeposition,等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法)的制備方法,在緩沖層2上沉積生長一層非晶硅薄膜30;
步驟c)、如圖5所示,采用例如準(zhǔn)分子激光退火(ela)工藝,對非晶硅層30進(jìn)行結(jié)晶處理,經(jīng)過準(zhǔn)分子激光退火工藝后,非晶硅在激光能量的作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)的重新組合,即全部融化再快速結(jié)晶,從而形成多晶硅薄膜3;
其中,準(zhǔn)分子激光退火工藝可以采用波長為308nm的氯化銑(xecl)激光,且激光的重疊率在90%~98%之間,以保證激光的能量集中。
步驟d)、如圖6所示,通過例如磁控濺射、蒸鍍或者原子沉積等方法在多晶硅薄膜3上沉積生長一層金屬薄膜4;
其中,金屬薄膜的材料可以包括但不限于ag、al、ti、au、cu、mo、cr中的至少一種。
步驟e)、如圖7所示,可以通過例如涂覆的方式形成覆蓋金屬薄膜4的光刻膠層5;
步驟f)、如圖8所示,通過灰色調(diào)或半色調(diào)掩膜板對前述的光刻膠層5進(jìn)行包括有曝光、顯影的處理,以形成光刻膠第一保留圖案512、光刻膠第二保留圖案511和光刻膠完全去除區(qū)510;
其中,光刻膠第一保留圖案512對應(yīng)于待形成的存儲電容下電極的區(qū)域;光刻膠第二保留圖案511由第一區(qū)域511a和位于第一區(qū)域511a兩側(cè)的第二區(qū)域511b構(gòu)成,第二區(qū)域511b對應(yīng)于待形成的有源層中相對設(shè)置的源極接觸區(qū)與漏極接觸區(qū),第一區(qū)域511a對應(yīng)于待形成的有源層中的其余區(qū)域,且光刻膠第一保留圖案512、第一區(qū)域511a和第二區(qū)域511b的厚度依次降低;光刻膠完全去除區(qū)510對應(yīng)于金屬薄膜4上的其余區(qū)域。
這里,在上述步驟f)中,選取與光刻膠(photoresist,pr)層5的曝光、顯影特性相對應(yīng)的具體的掩膜板種類,以形成上述的3種不同厚度的pr膠圖案。
示例的,當(dāng)形成的光刻膠層5是由正性光刻膠材料構(gòu)成時(shí),即正性光刻膠材料具有曝光前不溶解于顯影液,經(jīng)過紫外線曝光后,轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛉芙庥陲@影液從而被去除的特性。
如圖9所示,上述的灰色調(diào)或半色調(diào)掩膜板包括,完全透光部、不透光部、第一透過率曝光部和第二透過率曝光部;其中,第一透過率曝光部的透過率小于第二透過率曝光部的透過率;不透光部對應(yīng)于待形成的光刻膠第一保留圖案(即對應(yīng)于存儲電容下電極區(qū)域)、第一透過率曝光部對應(yīng)于待形成的光刻膠第二保留圖案的第一區(qū)域(即對應(yīng)于有源層的其他區(qū)域)、第二透過率曝光部對應(yīng)于待形成的光刻膠第二保留圖案的第二區(qū)域(即對應(yīng)于有源層中的離子注入?yún)^(qū)域)、完全透光部對應(yīng)于光刻膠層的其余區(qū)域。
即通過具有上述的2種部分透過率的灰色調(diào)(gray-tonemask)或半色調(diào)(half-tonemask)掩膜板從而形成上述的3種不同厚度的pr膠圖案。
其中,參考圖9所示,第一透過率曝光部的透過率可以為10%~40%,即當(dāng)上述光刻膠層由正性光刻膠材料構(gòu)成時(shí),經(jīng)曝光、顯影后,光刻膠第二保留圖案的第一區(qū)域(即對應(yīng)于有源層的其他區(qū)域)的厚度為原厚度的60%~90%;第二透過率曝光部的透過率可以為60%~90%。即當(dāng)上述光刻膠層由正性光刻膠材料構(gòu)成時(shí),經(jīng)曝光、顯影后,光刻膠第二保留圖案的第二區(qū)域(即對應(yīng)于有源層中的離子注入?yún)^(qū)域)的厚度為原厚度的10%~40%。
設(shè)計(jì)上述具有3種不同厚度的pr膠圖案的目的有以下三方面的考量,一方面,保證對應(yīng)于有源層中的離子注入?yún)^(qū)域光刻膠的厚度最小,使得高速注入的離子能穿過光刻膠第二保留圖案的第二區(qū)域?qū)ο路降挠性磳舆M(jìn)行摻雜;另一方面,保證對應(yīng)于有源層的其他區(qū)域的光刻膠的厚度大于離子注入?yún)^(qū),以避免在后續(xù)對金屬薄膜進(jìn)行過刻時(shí),被形成的金屬遮擋圖案露出的有源層的四周區(qū)域均被形成離子注入的導(dǎo)電區(qū)域,避免摻雜離子污染,影響tft的正常開關(guān)性能;再一方面,保證對應(yīng)于有源層的其他區(qū)域的光刻膠的厚度同時(shí)還小于對應(yīng)于存儲電容下電極區(qū)域的光刻膠第一保留圖案的厚度,使得這部分光刻膠能夠保留在最后,以便最后保留其所在區(qū)域的金屬部分,形成存儲電容下電極。
當(dāng)然,上述實(shí)施例也可選取與正性光刻膠材料具有相反特性的負(fù)性光刻膠材料,即負(fù)性光刻膠材料具有曝光前能夠溶解于顯影液,經(jīng)過紫外線曝光后,轉(zhuǎn)變?yōu)椴荒軌蛉芙庥陲@影液,從而使得未被曝光的部分得以去除的特性。
即當(dāng)形成的光刻膠層5由負(fù)性光刻膠材料構(gòu)成時(shí),上述的灰色調(diào)或半色調(diào)掩膜板包括,完全透光部、不透光部、第一透過率曝光部和第二透過率曝光部;其中,第一透過率曝光部的透過率大于第二透過率曝光部的透過率;完全透光部對應(yīng)于待形成的光刻膠第一保留圖案、不透光部對應(yīng)于待形成的光刻膠層的其余區(qū)域、第一透過率曝光部對應(yīng)于待形成的光刻膠第二保留圖案的第二區(qū)域、第二透過率曝光部對應(yīng)于待形成的光刻膠第二保留圖案的第一區(qū)域。
其中,第一透過率曝光部的透過率可以為60%~90%,第二透過率曝光部的透過率可以為10%~40%,具體說明可參見上述對應(yīng)于正性光刻膠的掩膜板的相關(guān)說明,本發(fā)明實(shí)施例對此不再贅述。
步驟g)、如圖10所示,通過濕法刻蝕對光刻膠完全去除區(qū)露出的金屬薄膜的區(qū)域進(jìn)行過刻,以形成金屬圖案層,該圖案層由位于光刻膠第一保留圖案512下方的存儲電容下電極412和位于光刻膠第二保留圖案511下方的金屬遮擋圖案411構(gòu)成;其中,金屬遮擋圖案411的輪廓位于光刻膠第二保留圖案511的輪廓內(nèi);
針對上述步驟g)需要說明的,第一、上述的“輪廓”是指界定表現(xiàn)對象形體范圍的邊緣線。金屬遮擋圖案411的輪廓位于光刻膠第二保留圖案511的輪廓內(nèi),即指金屬遮擋圖案411要小于光刻膠第二保留圖案511,其邊界四周到光刻膠第二保留圖案511的邊界四周均有一定間距。
第二、上述的“過刻”也叫“多刻”,是指在刻蝕過程中刻蝕線超出預(yù)設(shè)范圍的一種刻蝕情況。由于濕法刻蝕具有各向同性(isotropic)的特點(diǎn),其各個(gè)方向的刻蝕率是相同的,既有垂直刻蝕,也有橫向鉆蝕。利用濕法刻蝕的這一特點(diǎn),可在對光刻膠完全去除區(qū)露出的金屬薄膜的區(qū)域進(jìn)行過刻時(shí),在金屬遮擋圖案411的四周形成到光刻膠第二保留圖案511輪廓邊界的距離為d的刻蝕bias(余量)。
距離d的具體數(shù)值由過刻量決定,過刻量可以為150%~200%的過刻,具體過刻量應(yīng)根據(jù)陣列基板的實(shí)際制程而定,本發(fā)明實(shí)施例對此不作限定。
其中,上述的過刻量可以為150%~200%的過刻具體是指,當(dāng)對金屬薄膜進(jìn)行濕法刻蝕形成與光刻膠第二保留圖案相同的圖案所需的刻蝕時(shí)間為t0時(shí),過刻的刻蝕時(shí)間為(150%~200%)t0,即通過延長刻蝕時(shí)間,利用濕法刻蝕所具有的橫向鉆刻特性從而對光刻膠第二保留圖案下方的金屬薄膜繼續(xù)進(jìn)行刻蝕,以形成上述的距離為d的刻蝕bias。
這樣一來,金屬遮擋圖案411可以將后續(xù)待形成的有源層的離子注入?yún)^(qū)露出,同時(shí)對有源層中對應(yīng)于源極與漏極之間的區(qū)域(即tft導(dǎo)通時(shí)的溝道區(qū)域)進(jìn)行了覆蓋保護(hù),以進(jìn)一步避免離子污染。
第三、本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,由于上述步驟g)是在同一個(gè)過刻工藝下,故形成的存儲電容下電極412的圖案的輪廓也自然是位于上述光刻膠第一保留圖案512的輪廓內(nèi)的,即存儲電容下電極412的圖案與光刻膠第一保留圖案512的輪廓邊界也存在距離為d的刻蝕bias。
步驟h)、如圖11所示,采用例如干法刻蝕的工藝,對光刻膠第一保留圖案512和光刻膠第二保留圖案511露出的多晶硅薄膜3進(jìn)行刻蝕處理,以形成多晶硅圖案層,該圖案層由位于存儲電容下電極412下方的多晶硅保留圖案312和位于金屬遮擋圖案411下方的有源層311構(gòu)成;其中,有源層311的圖案與光刻膠第二保留圖案511相同;
這里,光刻膠第一保留圖案512和光刻膠第二保留圖案511的作用即為抗刻蝕層。
由于干法刻蝕具有良好的各向異性,即只有垂直刻蝕,沒有橫向鉆蝕;這樣便可以保證被刻蝕的多晶硅薄膜3能夠精確復(fù)制出與掩膜層(即光刻膠第二保留圖案511)幾乎完全一致的幾何圖形;能夠精確控制側(cè)壁剖面的形狀,且具有良好的刻蝕均勻性,因此上述步驟h)優(yōu)選采用干法刻蝕工藝。
由于有源層311的圖案與光刻膠第二保留圖案511相同,故形成的上述多晶硅圖案層前后左右四周的邊界比對應(yīng)的上部的過刻形成的金屬圖案層要突出距離d。
步驟i)、如圖12所示,采用離子注入(ionimplant)工藝對金屬遮擋圖案411露出的有源層311的區(qū)域進(jìn)行離子摻雜,以形成經(jīng)離子摻雜處理形成的相對設(shè)置的源極接觸區(qū)3111與漏極接觸區(qū)3112;
這里,光刻膠第二保留圖案511和金屬遮擋圖案411作為掩蔽層,可以對有源層311未被金屬遮擋圖案411覆蓋的區(qū)域進(jìn)行離子摻雜,由于這一區(qū)域的光刻膠厚度最小,對離子注入的掩蔽作用有限,部分離子仍然會穿透光刻膠第二保留圖案的第二區(qū)域511b進(jìn)入到未被金屬遮擋圖案411覆蓋的有源層311的兩側(cè)邊緣區(qū)域,完成對源漏極接觸區(qū)域的離子摻雜。
其中,所植入的離子可以是p型或是n型摻雜物,p型摻雜物例如可以為硼離子,n型摻雜物例如可以為磷離子。
步驟j)、如圖13所示,采用灰化工藝對光刻膠第二保留圖案511和光刻膠第一保留圖案512進(jìn)行整體灰化,以去除光刻膠第二保留圖案512、僅保留光刻膠第一保留圖案511;
由于是在同一灰化工藝下,故光刻膠第一保留圖案512的厚度也會有所減薄,但由于其厚度最大,在存儲電容下電極412上方仍有保留的部分。
步驟k)、如圖14所示,采用濕法刻蝕工藝,對去除的光刻膠第二保留圖案露出的金屬遮擋圖案進(jìn)行刻蝕,以去除金屬遮擋圖案露出有源層311;
即利用被減薄的光刻膠第一保留圖案512為抗刻蝕層,可對存儲電容下電極412進(jìn)行保護(hù),以避免這部分金屬在同一刻蝕工藝下被去除。
這樣一來,通過以上兩個(gè)步驟j)和步驟k)依次去除了光刻膠第二保留圖案511和金屬遮擋圖案411,從而露出了有源層311。
在此之后,如圖15所示,采用剝離工藝,去除光刻膠第一保留圖案,以露出存儲電容下電極412。
這樣一來,即可通過一道m(xù)ask制作完成了tft陣列基板中由多晶硅材料構(gòu)成的有源層311、有源層311中相對設(shè)置的源極接觸區(qū)3111和漏極接觸區(qū)3112、以及由金屬材料構(gòu)成的存儲電容下電極412。
步驟l)、如圖16所示,在前述形成的基板表面制作一層?xùn)沤^緣層6;
其材料可以是氮化硅、氧化硅以及氮氧化硅,或者其他的絕緣材質(zhì)等。
步驟m)、如圖17所示,在形成的柵絕緣層6表面,通過成膜、光刻、刻蝕等構(gòu)圖工藝制程,制作出薄膜晶體管的柵極7、柵線以及存儲電容上電極71;
其中,柵極7、柵線與存儲電容上電極71是采用同一構(gòu)圖工藝形成的,其金屬材料可以包括但不限于ag、al、ti、au、cu、mo、cr中的至少一種。
步驟n)、如圖18所示,在形成的基板上形成層間絕緣層8;
其材料可以為氮化硅、氧化硅以及氮氧化硅,或者其他的絕緣材質(zhì)等。
步驟o)、如圖19所示,在層間絕緣層8上通過涂膠、曝光、顯影、刻蝕等構(gòu)圖工藝步驟,刻蝕制作出貫穿層間絕緣層8以及柵絕緣層6的第一和第二過孔9;上述兩個(gè)過孔9的底部對應(yīng)著有源層311中的源極接觸區(qū)3111和漏極接觸區(qū)3112,即露出這兩個(gè)區(qū)域;
步驟p)、在此之后,如圖19所示,通過例如磁控濺射、光刻、刻蝕等工藝步驟在層間絕緣層8上形成數(shù)據(jù)線,并形成通過上述的過孔9分別與源極接觸區(qū)3111、漏極接觸區(qū)3112相連的源極10、漏極11。
從而形成了由ltps(lowtemperaturepolysilicon,低溫多晶硅)tft構(gòu)成的陣列基板。
在此之后,上述具體實(shí)施例還可以包括有形成與漏極相連的像素電極以及與像素電極相對的公共電極的步驟,具體步驟可沿用現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明實(shí)施例對此不再贅述。
進(jìn)一步的,本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種采用上述制備方法形成的陣列基板,包括設(shè)置在基板上的由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的有源層、與有源層同層設(shè)置的半導(dǎo)體材料保留圖案和覆蓋在半導(dǎo)體材料保留圖案上的由金屬材料構(gòu)成的存儲電容下電極。
在上述基礎(chǔ)上,本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種顯示裝置,包括有上述的陣列基板。上述顯示裝置具體可以是液晶顯示器、液晶電視、oled(organiclight-emittingdisplay,有機(jī)電致發(fā)光顯示)顯示器、數(shù)碼相框、手機(jī)、平板電腦、數(shù)碼相框、導(dǎo)航儀等具有任何顯示功能的產(chǎn)品或者部件。
以上所述,僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。