[发明专利]金属氧化物半导体薄膜晶体管阵列基板及制作方法

说明书

一种金属氧化物半导体薄膜晶体管阵列基板的制作方法，在栅极绝缘层上依次连续沉积一层结晶态金属氧化物半导体薄膜和一层非晶态金属氧化物半导体薄膜；在非晶态金属氧化物半导体薄膜上沉积形成由铜电极材料制成的源漏极金属材料层；利用半色调光罩形成光阻层，所形成的光阻层包括源/漏极光阻图形区域和有源层光阻图形区域；同时蚀刻源漏极金属材料层和非晶态金属氧化物半导体薄膜以形成源漏极金属层和非晶态金属氧化物半导体层；对结晶态金属氧化物半导体薄膜进行蚀刻以形成结晶态金属氧化物半导体层；对光阻层进一步图案化以去除有源层光阻图形区域的光阻材料；对源漏极金属层和非晶态金属氧化物半导体层进行蚀刻以形成源极、漏极以及沟道。

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，且特别是涉及一种金属氧化物半导体薄膜晶体管阵列基板及制作方法。

背景技术

薄膜晶体管(TFT，Thin Film Transistor)作为平板显示的核心组成部分，任何有源矩阵的平板显示都依赖于薄膜晶体管的控制和驱动。目前应用于显示器的开关元件主要仍为非晶硅(a-Si)薄膜晶体管和多晶硅(p-Si)薄膜晶体管，其中非晶硅薄膜晶体管应用最为广泛，但非晶硅薄膜晶体管具有电子迁移率低(只有0.3～1cm²/V·s)、光照稳定性差等问题。而多晶硅薄膜晶体管虽然在电子迁移率低方面高出非晶硅薄膜晶体管很多，但具有构造复杂、漏电流大、膜质均一性差等问题。随着显示技术的快速发展，对薄膜晶体管的性能提出了越来越高的要求，非晶硅薄膜晶体管和多晶硅薄膜晶体管已不能完全满足这些要求。

近年来，氧化物半导体薄膜晶体管(Oxide Semiconductor Thin FilmTransistor，AOS TFT)因具有良好的电学特性和光学特性，在业界受到了广泛关注。尤其是非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管(Amorphous InGaZnO Thin Film Transistor，a-IGZOTFT)，以其电子迁移率高(10cm²/V·s)、功耗低、工艺简单、响应速度快、大面积均匀性好、可见光范围内透过率高等优点被认为是有源矩阵有机发光二极管(Active MatrixOrganic Light Emitting Diode，AMOLED)和有源矩阵液晶显示器(Active Matrix LiquidCrystal Display，AMLCD)驱动电路的核心部件，也被认为是随着显示器向大尺寸、柔性化、轻便方向发展的最具有竞争力的背板驱动技术。

然而，由于非晶态金属氧化物薄膜内部存在大量微孔隙(Void)、空位(Vacancy)、位错、化学键键长/键角应变(Strain)等各种结晶学缺陷(Crystallographic Defect)，这些结晶学缺陷为外来分子/原子的渗入扩散提供了高效的通道，使其相对于晶态金属氧化物薄膜更易受到酸液的腐蚀和外来物质扩散污染。

再有，因背沟道刻蚀型(Back Channel Etch，BCE)薄膜晶体管(TFT)使用更少的光刻工艺数量，故从生产效率和成本考量，平板显示产业界更倾向于采用背沟道刻蚀型(BackChannel Etch，BCE)结构的薄膜晶体管来生产阵列(Array)基板。但BCE结构的TFT如果以非晶态金属氧化物半导体做有源层，有源层易受到来自源/漏(S/D)电极材料原子的扩散污染；另一方面，在源/漏电极蚀刻过程，源/漏电极之间的有源层背沟道(Back Channel)易被源/漏电极的干蚀刻电浆(Plasma)或湿蚀刻蚀刻液损伤。大量实践证明非晶态金属氧化物半导体搭配干蚀刻源/漏电极的薄膜晶体管工艺是一种可以成功用于量产的技术方案，而湿蚀刻源/漏电极则难以搭配非晶态金属氧化物半导体制作BCE结构TFT则是由于非晶态金属氧化物半导体在源/漏电极湿蚀刻过程将被过度损伤和外来物质扩散，导致TFT开态电流变小、电性稳定性劣化甚至TFT开路(open circuit)，而非常难以实现量产应用。

如果采用湿蚀刻源/漏电极，必须从增强金属氧化物半导体耐腐蚀、抗外来物质扩散特性和采用弱损伤金属氧化物的源/漏电极湿蚀刻制程两方面改进，比如采用结晶态的金属氧化物半导体有源层、铜源/漏电极和弱酸性的过氧化氢(H₂O₂)系铜(Cu)蚀刻液等。