CN109817642B - 薄膜晶体管阵列基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种薄膜晶体管阵列基板及其制造方法，通过利用图案化的黑色聚酰亚胺层作为可见光的吸收层且图案化的黑色聚酰亚胺层和图案化的绝缘层构成可见光的高反射介质层以避免可见光照射至有源层，图案化的黑色聚酰亚胺层和图案化的绝缘层作为非导电层不会与薄膜晶体管阵列基板中的导电层形成寄生电容。
Description
技术领域
本申请涉及薄膜晶体管技术领域，尤其涉及薄膜晶体管阵列基板及其制造方法。
背景技术
铟镓锌氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)底栅薄膜晶体管(Thin FilmTransistor,TFT)的研究日趋成熟，其背沟道在等离子切割机环境时容易受到影响而损伤，如干刻蚀(Dry Etching)。铟镓锌氧化物顶栅(Top Gate)TFT不存在背沟道刻蚀损伤问题，一方面，栅介质位于有源层(铟镓锌氧化物层)上方起到了保护作用，另一方面，铟镓锌氧化物顶栅TFT通过正面曝光和干刻蚀实现了自对准，不存在交叠区域，工艺简单。
然而，采用顶栅TFT结构的液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)，有源层容易受到背光照射的影响，其光生载流子影响TFT特性，可靠性也随着光照强度增加和时间延长而大幅衰减，尤其是需要采用更高迁移率有源层时，光照射有源层的问题使得部分顶栅TFT结构设计采用了遮光层，即在有源层的下方先沉积一层金属进行遮光处理，再沉积绝缘缓冲(Buffer)层。但是，金属遮光层容易与TFT中金属遮光层上方的导电层构造出电容结构，导致寄生电容的增大，影响TFT器件性能。
发明内容
本申请的目的在于提供一种薄膜晶体管阵列基板及其制造方法，组成薄膜晶体管阵列基板的图案化的黑色聚酰亚胺层和图案化的绝缘层能避免可见光照射至有源层且不会与薄膜晶体管阵列基板中的导电层形成寄生电容。
为实现上述目的，技术方案如下。
一种薄膜晶体管阵列基板的制造方法，所述制造方法包括如下步骤：
提供一基板；
于所述基板上形成依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层，所述图案化的绝缘层对可见光的折射率大于所述基板和所述图案化的黑色聚酰亚胺层对可见光的折射率；
于所述图案化的黑色聚酰亚胺层上方形成有源层；
于所述有源层上方形成导电层。
在上述薄膜晶体管阵列基板的制造方法中，所述于所述基板上形成依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层包括如下步骤：
于所述基板上依次形成整面的绝缘层和整面的黑色聚酰亚胺层；
通过同一黄光制程处理整面的所述绝缘层和整面的所述黑色聚酰亚胺层以形成依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层。
在上述薄膜晶体管阵列基板的制造方法中，所述图案化的绝缘层为氮化硅层或二氧化钛层。
在上述薄膜晶体管阵列基板的制造方法中，所述图案化的黑色聚酰亚胺层的厚度为0.8微米-1.5微米。
在上述薄膜晶体管阵列基板的制造方法中，所述制造方法还包括：于所述图案化的黑色聚酰亚胺层和所述有源层之间形成缓冲层。
一种薄膜晶体管阵列基板，所述薄膜晶体管阵列基板包括：
一基板；
于所述基板上形成的依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层，所述图案化的绝缘层对可见光的折射率大于所述基板和所述图案化的黑色聚酰亚胺层对可见光的折射率；
于所述图案化的黑色聚酰亚胺层上方形成的有源层；
于所述有源层上方形成的导电层。
在上述薄膜晶体管阵列基板中，所述基板上形成的依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层的制备方法包括如下步骤：
于所述基板上形成整面的绝缘层和整面的黑色聚酰亚胺层；
通过同一黄光制程处理整面的所述绝缘层和整面的所述黑色聚酰亚胺层以形成依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层。
在上述薄膜晶体管阵列基板中，所述图案化的绝缘层为氮化硅层或二氧化钛层。
在上述薄膜晶体管阵列基板中，所述图案化的黑色聚酰亚胺层的厚度为0.8微米-1.5微米。
在上述薄膜晶体管阵列基板中，所述图案化的黑色聚酰亚胺层和所述有源层之间设置有缓冲层。
有益效果：本申请提供一种薄膜晶体管阵列基板及其制造方法，通过利用图案化的黑色聚酰亚胺层作为可见光的吸收层且图案化的黑色聚酰亚胺层和图案化的绝缘层构成可见光的高反射介质层以避免可见光照射至有源层，图案化的黑色聚酰亚胺层和图案化的绝缘层作为非导电层不会与薄膜晶体管阵列基板中的导电层形成寄生电容。
附图说明
图1为本申请一实施例的薄膜晶体管阵列基板的制造方法的流程图；
图2A-2G为制造本申请另一实施例的薄膜晶体管阵列基板过程中的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，其为本申请一实施例的薄膜晶体管阵列基板的制造方法的流程图，该制造方法包括如下步骤：
S100:提供一基板；
S101:于基板上形成依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层，图案化的绝缘层对可见光的折射率大于基板和图案化的黑色聚酰亚胺层对可见光的折射率；
S102:于图案化的黑色聚酰亚胺层上方形成有源层；
S103:于有源层上方形成导电层。
背光源发出的可见光射入至薄膜晶体管阵列基板时，需要依次经过基板、图案化的绝缘层以及图案化的黑色聚酰亚胺层才能到达有源层，本申请通过在基板上设置依次叠层的图案化的绝缘层以及图案化的黑色聚酰亚胺层且图案化的绝缘层对可见光的折射率大于基板和图案化的黑色聚酰亚胺层对可见光的折射率，以使依次叠层的图案化的绝缘层以及图案化的黑色聚酰亚胺层形成高反射介质层，射入至基板中的可见光在基板和图案化的绝缘层的交界面上发生第一反射，射入至图案化的绝缘层中的可见光在图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层的交界面发生第二次反射，射入至图案化的黑色聚酰亚胺层中的可见光被黑色聚酰亚胺层吸收，即通过将高反射介质层将可见光折射至背光源所在侧以及高反射介质层中的黑色聚酰亚胺层吸收可见光以避免可见光照射至有源层。此外，图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层作为非导电层不会与薄膜晶体管阵列基板中的导电层形成寄生电容。
以下结合另一实施例的薄膜晶体管阵列基板的制造方法进行详细的说明。
一种薄膜晶体管阵列基板的制造方法，该制造方法包括如下步骤：
如图2A所示，提供一基板10。
具体地，提供一玻璃基板。在其他实施例中，基板10也可为柔性基板。
如图2B所示，于基板10上形成依次层叠的图案化的绝缘层11和图案化的黑色聚酰亚胺层12，图案化的绝缘层11对可见光的折射率大于基板10和图案化的黑色聚酰亚胺层12对可见光的折射率。
具体地，于基板10上依次形成整面的绝缘层和整面的黑色聚酰亚胺层。
在本实施例中，绝缘层为无机绝缘层，形成无机绝缘层的方法包括但不限于化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积、真空蒸镀以及低压化学气相沉积。绝缘层为氮化硅层或二氧化钛层，在一较佳实施例中，绝缘层为氮化硅层。绝缘层的厚度为30纳米-150纳米。
在本实施例中，黑色聚酰亚胺层是通过涂布形成于绝缘层上。黑色聚酰亚胺层的制备原料包括芳香族二胺、芳香族二酐以及含有两个端氨基的黑色有机染料，或，黑色聚酰亚胺层的制备材料包括聚酰亚胺以及黑色填料。芳香族二胺、芳香族二酐以及含有两个端氨基的黑色有机染料通过缩聚可以形成黑色聚酰胺酸，黑色聚酰胺酸经过亚胺化(温度为300℃左右)后形成黑色聚酰亚胺；聚酰亚胺以及黑色填料是通过物理共混以形成黑色聚酰亚胺层，其中，黑色填料包括但不限于炭黑、石墨、金属氧化物以及苯胺黑。
接着，通过同一黄光制程处理整面的绝缘层和整面的黑色聚酰亚胺层以形成层叠的图案化的绝缘层11和图案化的黑色聚酰亚胺层12。
由于黑色聚酰亚胺层不同于普通的黑色有机层(例如黑色矩阵层)，其具有良好的耐化学腐蚀性、化学稳定性以及耐高温性，故其不能直接采用曝光并显影以图案化，而黑色聚酰亚胺层的这些特性有利于其通过黄光制程以实现图案化。依次经过光阻涂布、曝光、显影以及干法刻蚀同时使绝缘层和黑色聚酰亚胺层图案化，具有简化制造工艺的优点，通过同一黄光制程制得的图案化的黑色聚酰亚胺层12恰好覆盖图案化的绝缘层11。图案化的绝缘层11为氮化硅层或二氧化钛层，在一较佳实施例中，图案化的绝缘层11为氮化硅层。图案化的黑色聚酰亚胺层12的厚度为0.8微米-1.5微米，图案化的黑色聚酰亚胺层12的厚度太薄会导致其吸收的可见光太少，图案化的黑色聚酰亚胺层12的厚度太厚不利于薄膜晶体管阵列基板10后续的平坦化。
氮化硅层对可见光的折射率在1.9左右，图案化的黑色聚酰亚胺层对可见光的折射率在1.6左右，玻璃基板对可见光的折射率为1.5左右，氮化硅层对可见光的折射率大于图案化的黑色聚酰亚胺层和玻璃基板对可见光的折射率，氮化硅层和图案化的黑色聚酰亚胺层构成高反射介质层以对背光源发出的可见光进行反射，同时黑色聚酰亚胺层具有吸收可见光的作用。
如图2C所示，于图案化的黑色聚酰亚胺层12上方形成有源层13。
具体地，通过溅射沉积、化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积以及真空蒸镀中的一种以形成半导体层，通过黄光制程以使半导体层图案化而形成有源层。有源层为单晶硅层、多晶硅层或金属氧化物半导体层。金属氧化物半导体层包括但不限于铟镓锌氧化物。
可选地，于图案化的黑色聚酰亚胺层12和有源层13之间形成缓冲层14。
具体地，利用化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积、真空蒸镀以及低压化学气相沉积中一种以形成缓冲层14。缓冲层14为无机绝缘材料，无机绝缘材料包括但不限于氮化硅层、氧化硅层以及氮氧化硅中的一种。缓冲层14用于阻挡图案化的黑色聚酰亚胺层12中的离子进入有源层13而影响薄膜晶体管的电学性能。
如图2D所示，于有源层13上方形成导电层15。
具体地，在有源层13的上方形成导电层15之前，需要于有源层13上形成图案化的栅极绝缘层16。采用化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积以及真空蒸镀中的一种以形成栅极绝缘层16后，通过黄光制程使栅极绝缘层16图案化。
接着，通过溅射沉积、化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积、真空蒸镀中的一种以形成第一导电层，第一导电层通过黄光制程处理以进行图案化后形成导电层15。栅极绝缘层16为氮化硅层、氧化硅层以及氮氧化硅层。栅极绝缘层16的厚度为1000埃-2000埃。导电层15为栅极，其制备材料包括但不限于钼、铝、钛、铜以及其合金。
形成导电层15后，可以以导电层15作为掩膜通过离子注入工艺以于有源层13上形成源极接触区131和漏极接触区132，源极接触区131和漏极接触区132分别位于导电层15相对的两侧，位于源极接触区131和漏极接触区132之间的有源层为沟道区133。沟道区133在基板10上的垂直投影与图案化的黑色聚酰亚胺层12在基板10上的垂直投影完全重合。
如图2E所示，形成覆盖导电层15、有源层13以及缓冲层14且具有过孔的层间绝缘层17。
具体地，利用化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积、真空蒸镀以及低压化学气相沉积中一种以形成整面的层间绝缘层17，再通过黄光制程以于整面层间绝缘层17上形成过孔171，过孔171形成于源极接触区131和漏极接触区132上方的层间绝缘层17上。整面的层间绝缘层17的厚度为4500-6000埃。
如图2F所示，于层间绝缘层17上形成源电极和漏电极，源电极和漏电极通过层间绝缘层17上的过孔171与有源层13接触。
具体地，利用溅射沉积、等离子增强化学气相沉积、真空蒸镀以及低压化学气相沉积中一种以于层间绝缘层17上及其过孔中形成整面的第二导电层，再经过黄光制程以图案化第二导电层以形成源电极和漏电极。第二导电层的制备材料包括但不限于钼、铝、钛、铜及其合金。
如图2G所示，形成覆盖源电极、漏电极以及层间绝缘层17且具有过孔的钝化层18以及位于钝化层18上的像素电极19，像素电极19通过钝化层18上的过孔与漏电极连接。
具体地，利用化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积、真空蒸镀以及低压化学气相沉积中一种以形成整面的钝化层18，再通过黄光制程在漏电极上方的钝化层18上形成过孔。
接着，通过溅射沉积以于钝化层18表面及其上过孔中形成整面的氧化铟锡层，再通过黄光制程以形成像素电极19。
本申请还提供上述制造方法制得的薄膜晶体管阵列基板，该薄膜晶体管阵列基板包括：
一基板；
于基板上形成的依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层，图案化的绝缘层对可见光的折射率大于基板和图案化的黑色聚酰亚胺层对可见光的折射率；
于图案化的黑色聚酰亚胺层上方形成的有源层；
于有源层上方形成的导电层。
进一步地，基板上形成的依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层的制备方法包括如下步骤：
于基板上形成整面的绝缘层和整面的黑色聚酰亚胺层；
通过同一黄光制程处理整面的绝缘层和整面的黑色聚酰亚胺层以形成依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层。
通过同一黄光制程制得图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层有利于简化制造工艺，且有利于保证图案化的黑色聚酰亚胺层恰好覆盖图案化的绝缘层。
进一步地，图案化的绝缘层为氮化硅层或二氧化钛层。在一较佳实施例中，图案化的绝缘层为氮化硅层。
进一步地，黑色聚酰亚胺层的厚度为0.8微米-1.5微米。图案化的黑色聚酰亚胺层的厚度太薄会导致其吸收的可见光太少，图案化的黑色聚酰亚胺层的厚度太厚不利于薄膜晶体管阵列基板后续的平坦化。
进一步地，图案化的黑色聚酰亚胺层和有源层之间设置有缓冲层。缓冲层用于阻挡图案化的黑色聚酰亚胺层中的离子进入有源层而影响薄膜晶体管的电学性能。
本申请的薄膜晶体管阵列基板通过利用图案化的黑色聚酰亚胺层作为可见光的吸收层且图案化的黑色聚酰亚胺层和图案化的绝缘层构成可见光的高反射介质层以避免可见光照射至有源层，图案化的黑色聚酰亚胺层和图案化的绝缘层作为非导电层不会与薄膜晶体管阵列基板中的导电层形成寄生电容。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：
提供一基板；
于所述基板上形成依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层，所述图案化的绝缘层对可见光的折射率大于所述基板和所述图案化的黑色聚酰亚胺层对可见光的折射率；
于所述图案化的黑色聚酰亚胺层上方形成有源层；
于所述有源层上方形成导电层。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，所述于所述基板上形成依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层包括如下步骤：
于所述基板上依次形成整面的绝缘层和整面的黑色聚酰亚胺层；
通过同一黄光制程处理整面的所述绝缘层和整面的所述黑色聚酰亚胺层以形成依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，所述图案化的绝缘层为氮化硅层或二氧化钛层。
4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，所述图案化的黑色聚酰亚胺层的厚度为0.8微米-1.5微米。
5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括如下步骤：于所述图案化的黑色聚酰亚胺层和所述有源层之间形成缓冲层。
6.一种薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，所述薄膜晶体管阵列基板包括：
一基板；
于所述基板上形成的依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层，所述图案化的绝缘层对可见光的折射率大于所述基板和所述图案化的黑色聚酰亚胺层对可见光的折射率；
于所述图案化的黑色聚酰亚胺层上方形成的有源层；
于所述有源层上方形成的导电层。
7.根据权利要求6所述的薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，所述基板上形成的依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层的制备方法包括如下步骤：
于所述基板上形成整面的绝缘层和整面的黑色聚酰亚胺层；
通过同一黄光制程处理整面的所述绝缘层和整面的所述黑色聚酰亚胺层以形成依次层叠的图案化的绝缘层和图案化的黑色聚酰亚胺层。
8.根据权利要求6所述的薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，所述图案化的绝缘层为氮化硅层或二氧化钛层。
9.根据权利要求6所述的薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，所述图案化的黑色聚酰亚胺层的厚度为0.8微米-1.5微米。
10.根据权利要求6所述的薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，所述图案化的黑色聚酰亚胺层和所述有源层之间设置有缓冲层。
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