CN112838049B - 导电结构的制备方法和薄膜晶体管阵列基板的制备方法 - Google Patents

导电结构的制备方法和薄膜晶体管阵列基板的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种导电结构的制备方法,其包括以下步骤:形成导电层;于所述导电层上形成光阻层;以及利用所述光阻层对所述导电层进行图案化,形成导电结构,所述导电结构相较于所述光阻层的双边关键尺寸偏差为0.3微米至0.8微米。还提供一种薄膜晶体管阵列基板的制备方法。

Description

导电结构的制备方法和薄膜晶体管阵列基板的制备方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域,尤其涉及一种导电结构的制备方法和一种薄膜晶体管阵列基板的制备方法。
背景技术
窄边框的显示设备要求显示面板边缘的***电路占用的面积尽可能的小,因此要求***电路的线间距尽可能的小。
然而,现有的***电路其导电结构经蚀刻形成后,关键尺寸偏差(criticaldimension bias,CD bias)过大,导致线间距无法进一步缩小,不利于显示面板的窄边框的实现。
发明内容
本发明提供一种导电结构的制备方法,其包括以下步骤:
形成导电层;
于所述导电层上形成光阻层;
利用所述光阻层对所述导电层进行图案化,形成导电结构,其中,所述导电结构相较于所述光阻层的双边关键尺寸偏差为0.3微米至0.8微米。
本发明还提供一种薄膜晶体管阵列基板的制备方法,其包括以下步骤:
形成导电层;
于所述导电层上形成光阻层;
利用所述光阻层对所述导电层进行图案化,形成导电结构,其中,所述导电结构相较于所述光阻层的双边关键尺寸偏差为0.3微米至0.8微米。
本发明提供的导电结构的制备方法及薄膜晶体管阵列基板的制备方法,其导电层蚀刻后,得到的导电结构相较于光阻层的双边关键尺寸偏差可减小至0.3微米至0.8微米,相当于缩小了相邻的导电结构之间的间距,有利于应用该导电结构作为导线的显示面板的窄边框的实现。
附图说明
图1为本发明实施例的导电结构的制备方法的流程图。
图2至图4为本发明实施例的导电结构的制备方法的各步骤的剖面示意图。
图5为本发明一实施例的导电结构的扫描电子显微镜图像。
图6为本发明另一实施例的导电结构的扫描电子显微镜图像。
图7为本发明实施例的薄膜晶体管阵列基板的制备方法的流程图。
图8为本发明实施例的薄膜晶体管阵列基板的剖面示意图。
图9为现有技术中的导电结构的扫描电子显微镜图像。
主要元件符号说明
基板 10
导电层 20
第一导电层 21
第二导电层 22
第三导电层 23
光阻层 30
导电结构 40
薄膜晶体管阵列基板 100
薄膜晶体管 50
栅极 51
栅极绝缘层 52
半导体层 53
漏极 54
源极 55
钝化层 60
接触孔 61
电极层 70
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
如图1所示,本发明实施例提供的导电结构40的制备方法,其包括以下步骤:
步骤S11:形成导电层20。
如图2所示,提供一基板10,于基板10上形成导电层20。导电层20包括依次层叠的第一导电层21、第二导电层22以及第三导电层23。
步骤S12:于导电层20上形成光阻层30。
如图3所示,光阻层30形成于第三导电层23远离基板10的表面上。
步骤S13:利用光阻层30对导电层20进行图案化,形成导电结构40,其中,导电结构40相较于光阻层30的双边关键尺寸偏差为0.3微米至0.8微米。
如图4所示,导电结构40之上的光阻层30的尺寸为L1,导电结构40的尺寸为L2,导电结构40相较于光阻层30的双边关键尺寸偏差(CDbias)为L1与L2的差。导电结构40在垂直于基板10厚度方向的剖面中,其大致呈梯形,梯形的底角为倾斜角α(Taper)。
本发明实施例提供的导电结构40的制备方法,其导电层20图案化后形成的导电结构40相较于光阻层30的双边关键尺寸偏差可减小至0.3微米至0.8微米,使得相邻的导电结构40之间的间距可进一步缩小。
于一实施例中,第一导电层21和第三导电层23的材料为钼的氮化物(MoN),第二导电层22的材料为铝(Al)。即,导电层20为MoN/Al/MoN的叠层。采用湿蚀刻的方式同时对MoN/Al/MoN进行图案化以形成导电结构40。相较于Mo/Al/Mo的叠层结构,MoN/Al/MoN的叠层结构中可通过调整MoN中的N元素的含量,调整两个MoN层与Al层具有相近的蚀刻速率,从而调控导电结构40的倾斜角α。
于一实施例中,MoN/Al/MoN的叠层中,第一导电层21、第二导电层22和第三导电层23采用溅射镀膜依次形成。其中,形成第一导电层21(bottom MoN层)和第三导电层23(topMoN层)时,采用Ar和N2混气比为1:1至1:1.5,且第一导电层21的镀膜功率小于第三导电层23的镀膜功率。如此,可通过调整MoN层的镀膜功率调整MoN层的成膜质量,使得倾斜角α在20°~90°之间任意调控。
具体地,当第一导电层21的镀膜功率为15KW,第三导电层23的镀膜功率为30KW时,蚀刻后形成的导电结构40的倾斜角α可维持在45°以上。另外,第一导电层21的镀膜功率和第三导电层23的镀膜功率越接近,蚀刻后形成的导电结构40的倾斜角α越大,第三导电层23(top MoN层)的缺失越小。
另,若形成第一导电层21(bottom MoN层)和第三导电层23(top MoN层)时,若Ar和N2混气不均匀会导致MoN层的局部膜质差异过大,使得在对MoN/Al/MoN进行图案化的过程中,蚀刻速率变小,而造成MoN层残留(residue)的问题。于一实施例中,可通过调整第三导电层23(top MoN)的镀膜功率改善第三导电层23的成膜质量,以避免MoN层残留的问题。例如,若形成的第三导电层23(top MoN)的厚度为500埃,可调整形成该层时的镀膜功率在25KW以上。于另一实施例中,还可通过调整湿蚀刻过程中的蚀刻时间,来避免MoN层残留的问题。具体地,可调整湿蚀刻过程中蚀刻时间为45秒以上。
本发明实施例中,对于MoN/Al/MoN的叠层结构,通过调整第一导电层21和第三导电层23成膜时的Ar和N2混气比例和镀膜功率,使得上下两MoN层的蚀刻速率接近Al层,进而使得倾斜角α更陡,第三导电层23的缺失更小,双边关键尺寸偏差更小,可缩小至0.6微米至0.8微米。于一实施例中,形成第一导电层21(bottom MoN层)时采用Ar和N2的流量分别为235sccm和300sccm,镀膜功率为15KW,形成第三导电层23(top MoN层)采用Ar和N2的流量分别为235sccm和235sccm,镀膜功率为35KW。结合参阅图5和图9可知,对于MoN/Al/MoN的叠层结构,倾斜角α明显变陡,第三导电层23(topMoN)的缺失变小,双边关键尺寸偏差变小。
于另一实施例中,第一导电层21和第三导电层23的材料为钛(Ti),第二导电层22的材料为铝(Al)。即,导电层20为Ti/Al/Ti的叠层。其中,Ti/Al/Ti的叠层中,第一导电层21、第二导电层22和第三导电层23可同样采用溅射镀膜依次形成。第一导电层21(bottomTi)的镀膜功率同上第一导电层21(bottom MoN)的镀膜功率,第三导电层23(topTi)的镀膜功率同上第三导电层23(top MoN)的镀膜功率,在此不再赘述。与MoN/Al/MoN的叠层结构图案化的方式不同的是:对Ti/Al/Ti的叠层,采用纯干蚀刻的方式进行图案化以形成导电结构40。干蚀刻过程中,蚀刻气体为Cl2和BCl3
结合参阅图6和图9可知,对于Ti/Al/Ti的叠层结构,倾斜角α明显变陡,具体为42.46°。
于另一实施例中,在形成Ti/Al/Ti的叠层之前,还包括形成一半导体层53(如图8所示)的过程,Ti/Al/Ti的叠层形成于半导体层53上。经图案化后,导电结构40作为薄膜晶体管50的源极55和漏极54,半导体层53作为薄膜晶体管50的沟道层。
一般地,采用干蚀刻的方式同时对Ti/Al/Ti的叠层进行图案化的过程中,位于Ti/Al/Ti的叠层下方的半导体层的蚀刻深度无法控制,即存在底层缺失(under layer loss)的问题,使得薄膜晶体管的电性异常,例如关态电流Ioff偏高或偏小,使得薄膜晶体管失效。
本发明实施例中,通过调整导电层20(Ti/Al/Ti的叠层)的蚀刻均匀度U%,或者减小第二导电层22(Al)的厚度,或提高半导体层53的厚度,可实现控制底层缺失问题的同时,减小双边关键尺寸偏差,双边关键尺寸偏差可缩小至0.3微米至0.6微米。
具体地,导电层20蚀刻均匀度U%不大于15%,且蚀刻均匀度U%越小越好,且可以通过调整蚀刻气体的配比、压力、功率以及线圈和喷嘴的类型等实现蚀刻均匀度U%不大于15%;第二导电层22(Al)的厚度为2000埃至3000埃,其可视产品对导电结构40阻抗的要求进行调整;半导体层53的材料可选择非晶硅(α-Si),其厚度为1300埃至1900埃,其可视薄膜晶体管50的电性性能进行调整。于其他实施例中,导电层20不限于上述的三层结构,其可以为单层、双层或甚至大于三层的结构,并且其材料也可为除钼的氮化物、铝和钛以外的其他导电材料,如金、铜等。
如图7所示,本发明实施例还提供一种薄膜晶体管阵列基板100的制备方法,该薄膜晶体管阵列基板100包括上述的导电结构40。薄膜晶体管阵列基板100的制备方法中,至少包括以下步骤:
步骤S21:形成导电层20。
步骤S22:于导电层20上形成光阻层30。
步骤S23:利用光阻层30对导电层20进行图案化,形成导电结构40,其中,导电结构40相较于光阻层30的双边关键尺寸偏差为0.3微米至0.8微米。
其中,步骤S21至步骤S23分别与上述步骤S11至步骤S13相同,可参阅图2至图4,在此不再赘述。
如图8所示,薄膜晶体管阵列基板100包括基板10、形成于基板10上的多个薄膜晶体管50(图中仅示意性地画出一个)、覆盖多个薄膜晶体管50远离基板10一侧的钝化层60。薄膜晶体管50包括栅极51、设置在栅极51上的栅极绝缘层52、设置在栅极绝缘层52上的半导体层53、设置在半导体层53和栅极绝缘层52上的源极55和漏极54。薄膜晶体管阵列基板100还包括多条扫描线(图未示)和多条数据线(图未示)。薄膜晶体管50的栅极51电性连接扫描线,薄膜晶体管50的漏极54电性连接数据线。
于一实施例中,导电结构40可作为薄膜晶体管50的源极55、薄膜晶体管50的漏极54、薄膜晶体管50的栅极51、数据线、或扫描线中的至少之一。例如,步骤S23中,对导电层20进行图案化时,可同时形成扫描线和薄膜晶体管50的栅极51;或步骤S23中,对导电层20进行图案化时,可同时形成数据线和薄膜晶体管50的源极55和漏极54。
由于上述薄膜晶体管阵列基板100的制备方法中,在图案化形成导电结构40的过程中,双边关键尺寸偏差较小,使得利用上述导电结构40作为导线(如扫描线或数据线)的产品中,相当于降低了相邻导线之间的间距,有利于应用该薄膜晶体管阵列基板100的显示装置实现窄边框设计。
请继续参考图8,钝化层60具有暴露薄膜晶体管50的漏极54的接触孔61。薄膜晶体管阵列基板100还包括电极层70,电极层70通过接触孔61与薄膜晶体管50的漏极54电性连接。
于一实施例中,当薄膜晶体管阵列基板100应用于液晶显示装置时,电极层70为像素电极。进一步地,薄膜晶体管阵列基板100还可以包括公共电极。
于另一实施例中,当薄膜晶体管阵列基板100应用于有机电致发光二极管显示装置时,电极层70为阳极。进一步地,薄膜晶体管阵列基板100还可以包括有机材料层和阴极。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种导电结构的制备方法,其包括以下步骤:
形成导电层,所述导电层包括依次层叠的第一导电层、第二导电层以及第三导电层,所述第一导电层和所述第三导电层的材料为钼的氮化物,所述第二导电层的材料为铝;
于所述第三导电层上形成光阻层;以及
利用所述光阻层对所述导电层进行图案化,形成导电结构,其中,采用湿式蚀刻的方式同时对所述第一导电层、所述第二导电层以及所述第三导电层进行图案化以形成所述导电结构,所述导电结构相较于所述光阻层的双边关键尺寸偏差为0.3微米至0.8微米,所述第一导电层和所述第三导电层均采用溅射镀膜形成,所述第一导电层的镀膜功率小于所述第三导电层的镀膜功率。
2.如权利要求1所述的导电结构的制备方法,其特征在于,形成所述第一导电层和所述第三导电层时,采用氩气及氮气作为工作气体,氩气流量和氮气流量的比例为1:1至1:1.5。
3.如权利要求1所述的导电结构的制备方法,其特征在于,在湿式蚀刻时,蚀刻时间为45秒以上。
4.一种导电结构的制备方法,其包括以下步骤:
形成导电层,所述导电层包括依次层叠的第一导电层、第二导电层以及第三导电层,所述第一导电层和所述第三导电层的材料为钛,所述第二导电层的材料为铝;
于所述第三导电层上形成光阻层;以及
利用所述光阻层对所述导电层进行图案化,形成导电结构,其中,采用干蚀刻的方式同时对所述第一导电层、所述第二导电层以及所述第三导电层进行图案化以形成所述导电结构,所述导电结构相较于所述光阻层的双边关键尺寸偏差为0.3微米至0.8微米,所述导电层的蚀刻均匀度不大于15%。
5.如权利要求4所述的导电结构的制备方法,其特征在于,形成所述导电层之前,还包括形成半导体层的步骤,所述半导体层为薄膜晶体管的沟道层,所述导电结构为所述薄膜晶体管的源极和漏极。
6.如权利要求5所述的导电结构的制备方法,其特征在于,所述第二导电层的厚度为2000埃至3000埃,所述半导体层的厚度为1300埃至1900埃。
7.如权利要求1或4所述的导电结构的制备方法,其特征在于,所述导电结构作为薄膜晶体管的源极、薄膜晶体管的漏极、薄膜晶体管的栅极、数据线、扫描线中的至少之一。
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