专利名称：显示装置、阵列基板及其制作方法
技术领域：
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种显示装置、阵列基板及其制作方法。
背景技术：
随着科学技术的发展，平板显示器已取代笨重的CRT显示器日益深入人们的日常生活中。目前，常用的平板显示器包括LCD (LiquidCrystal Display,液晶显示器)和OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)显示器。尤其是LCD平板显示器，由于其具有体积小、重量轻、厚度薄、功耗低、无辐射等特点，近年来得到了迅速地发展，在当前的平板显示器市场中占据了主导地位，在各种大中小尺寸的产品上得到了广泛的应用，几乎涵盖了当今信息社会的主要电子产品，如液晶电视、电脑、手机、车载显示、投影显示、摄像机、数码相机、电子手表、计算器、电子仪器、仪表、公共显示和虚幻显示等多个领域。
在成像过程中，IXD显示器中每一液晶像素点都由集成在TFT阵列基板中的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)来驱动，再配合外围驱动电路，实现图像显示；有源矩阵驱动式 OLED (Active MatrixOrganic Light Emission Display, AM0LED)显不器中由TFT基板中的TFT驱动OLED面板中对应的OLED像素，再配合外围驱动电路，实现图像显示。在上述显示器中，TFT是控制发光的开关，是实现液晶显示器和OLED显示器大尺寸的关键，直接关系到高性能平板显示器的发展方向。在现有平板显示器生产技术中，已实现产业化的TFT主要有非晶硅TFT、多晶硅TFT、单晶硅TFT等，用于制备平板显示器中阵列基板使用最多的是非晶硅TFT。目前，随着技术的发展，出现了金属氧化物TFT，金属氧化物TFT具有载流子迁移率高的优点，使得TFT可以做的很小，而使平板显示器的分辨率越高，显示效果越好；同时用金属氧化物TFT还具有特性不均现象少、材料和工艺成本降低、工艺温度低、可利用涂布工艺、透明率高、带隙大等优点，备受:业界关注。但现有的金属氧化物TFT中，使用低电阻Cu配线处于高温时，Cu离子会穿越栅极绝缘层，扩散到半导体层中，使得薄膜晶体管性能恶化；另外，当采用氮化物作为栅极绝缘层时，氮化物中的部分H离子会扩散到半导体层中，使得氧化物半导体层的性能急剧恶化，严重影响到TFT产品性能。另外，目前制作金属氧化物TFT —般采用六次光刻工艺，主要是因为在刻蚀源漏金属电极时会腐蚀掉金属氧化物半导体层，因此，一般在金属氧化物半导体层上面增加一次刻蚀阻挡层，以便保护金属氧化物半导体层在刻蚀源漏金属电极的过程中不被源漏金属的刻蚀液腐蚀。一般来说，在制作金属氧化物TFT过程中所用掩模板的数量越少，生产效率越高，成本就越低。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供一种显示装置、阵列基板及其制作方法，以克服现有的阵列基板制作工艺复杂，且栅极绝缘层掺杂的氢基团以及低电阻Cu容易破坏器件的稳定性，导致影响产品良率的缺陷。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种阵列基板，包括基板、位于基板上的栅电极、栅极绝缘层、有源层、刻蚀阻挡层、源漏电极层、钝化层和像素电极层；所述有源层为氧化物半导体，所述栅极绝缘层和有源层之间具有金属氧化物绝缘层，所述栅极绝缘层贴近所述栅极，所述金属氧化物绝缘层贴近有源层。进一步地，所述金属氧化物绝缘层的面积大于等于有源层的面积。进一步地，所述栅极为铜或铜合金。进一步地，所述栅极绝缘层为氧化硅薄膜、氮化硅薄膜和氮氧化硅薄膜的其中一种，或是上述至少两种薄膜的复合结构。进一步地，所述金属氧化物绝缘层为三氧化二铝薄膜、五氧化二钽薄膜或三氧化二钇薄膜。进一步地，所述有源层为IGZO、HIZO、IZO、a-1nZnO、a-1nZnO、ZnO:F、In203:Sn、In203:Mo、Cd2Sn04、Zn0:Al、Ti02:Nb 或 Cd-Sn-O0进一步地，所述刻蚀阻挡层为氧化硅薄膜、氮化硅薄膜和氮氧化硅薄膜的其中一种，或是上述至少两种薄膜的复合结构。进一步地，所述金属氧化物绝缘层的厚度为50-2000 A0另一方面，本发明还提供一种显示装置，包括上述的阵列基板。再一方面，本发明还提供一种制作阵列基板的工艺方法，包括步骤1、在基板上沉积栅金属膜，通过一次构图工艺形成包括栅电极的图案；步骤2、在完成步骤I的基板上连续形成包括栅极绝缘层、金属氧化物绝缘层和金属氧化物半导体层的薄膜，通过构图工艺形成包括金属氧化物绝缘层的图案和金属氧化物半导体层的图案。进一步地，所述步骤2具体为在完成步骤I的基板上连续形成包括栅极绝缘层、金属氧化物绝缘层、金属氧化物半导体层、刻蚀阻挡层的薄膜，通过一次半色调或者灰色调掩膜版，采用多次刻蚀工艺形成包括部分金属氧化物绝缘层的图案、金属氧化物半导体层图案、刻蚀阻挡层图案、源漏电极与金属氧化物半导体层图案的接触区域图案。进一步地,所述方法还包括步骤3、在完成步骤2的基板上形成源漏金属膜，通过一次构图工艺形成包括源电极、漏电极及数据线的图案；步骤4、在完成步骤3的基板上形成钝化层，通过一次构图工艺形成源电极接触过孔；步骤5、在完成步骤4的基板上沉积透明导电层，通过一次构图工艺形成透明导电像素电极。进一步地,所述步骤2具体包括步骤211 :通过PECVD方法连续沉积栅极绝缘层；步骤212 :在栅极绝缘层上通过溅射或热蒸发的方法连续依次沉积金属氧化物绝缘层和金属氧化物半导体层；
步骤213 :通过PECVD方法沉积刻蚀阻挡层；步骤214 :通过一次半色调或者灰色调掩膜板曝光显影后，形成不透光区域，完成透光区域和部分透光区域；所述不透光区域对应于半导体保护部分，部分透光区域对应于源漏电极与半导体层接触部分；通过刻蚀工艺去除掉完全曝光区域的刻蚀阻挡层和半导体层；步骤215 :进行光刻胶的灰化工艺，去除部分透光区域的光刻胶；步骤216 :进行刻蚀工艺，去除掉部分曝光区域的刻蚀阻挡层，形成源漏电极与半导体层的接触部分。进一步地，所述金属氧化物绝缘层的面积大于等于金属氧化物半导体层的面积。
进一步地，所述金属氧化物绝缘层为三氧化二铝薄膜、五氧化二钽薄膜或三氧化二钇薄膜。进一步地，其特征在于，包括所述金属氧化物绝缘层的厚度为50 ~ 2000 A。(三)有益效果本发明技术方案具有如下优点该阵列基板采用栅极绝缘层结合金属氧化物绝缘层可以有效地阻止Cu离子的扩散和H离子的扩散对氧化物半导体的影响，最大程度地提高整个TFT器件的稳定性，提高最终产品的良率；同时采用五次光刻工艺，与现有技术相比减少一次光刻工艺，简化工艺，可以提升生产效率，节省加工成本。
图1为本发明实施例阵列基板的第一示意图2为本发明实施例阵列基板的第二示意图3为本发明实施例阵列基板的第三示意图4为本发明实施例阵列基板的第四示意图5为本发明实施例阵列基板的第五示意图6为本发明实施例阵列基板的第六示意图7为本发明实施例阵列基板的第七示意图8为本发明实施例阵列基板的第八示意图9为本发明实施例阵列基板结构示意图10为本发明实施例阵列基板制作方法流程图。
图中
1:基板；2 :栅电极；3 :栅极绝缘层；4 :金属氧化物绝缘层；5:有源层；6 :刻蚀阻挡层'7 漏电极；8 :源电极；9 :钝化层；10 :像素电机层；11 :过孔；12:光刻胶；13:栅线;14:数据线。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 如图9所示，本发明实施例提供一种阵列基板，包括基板1、位于基板I上的栅电极2、栅极绝缘层3、有源层5、刻蚀阻挡层6、源漏电极层7、8、钝化层9和像素电极层10 ;所述有源层5为金属氧化物半导体，所述栅极绝缘层3和有源层5之间具有金属氧化物绝缘层4，所述栅极绝缘层3贴近所述栅极2，所述金属氧化物绝缘层4贴近有源层5。其中，有源层5 为 IGZ0、HIZ0、IZ0、a-1nZn0、a-1nZn0、Zn0:F、In203:Sn、In203:Mo、Cd2Sn04、Zn0:Al、Ti02:Nb或Cd-Sn-Ο。刻蚀阻挡层为氧化娃薄膜、氮化娃薄膜和氮氧化娃薄膜的其中一种，或是至少上述两种薄膜的复合结构。本实施例中的栅极绝缘层3为氧化硅薄膜、氮化硅薄膜和氮氧化硅薄膜的其中一种，或是上述三种薄膜的复合结构，可有效阻止Cu离子的扩散；金属氧化物绝缘层4为三氧化二铝薄膜、五氧化二钽薄膜或三氧化二钇薄膜，其中，金属氧化物绝缘层的厚度为50-2000 A Λ亥金属氧化物绝缘层4可有效阻止栅极绝缘层3中的H离子扩散到TFT的沟道中，同时进一步阻止穿过栅极绝缘层的Cu离子扩散到有源层5中，最大程度地提升电阻Cu配线性能。另外，设置金属氧化物绝缘层4贴近氧化物半导体有源层5，两者基于自身材料的性质，接触在一起可以形成较好稳定地界面，最大程度提升TFT的稳定性能。 本发明实施例中，栅极绝缘层3除可以采用氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或氮氧化硅薄膜外，还可以采用与上述各物质的材料特性相同或相近的其他无机绝缘材料形成的薄膜。金属氧化物绝缘层4除可以采用三氧化二铝薄膜、五氧化二钽薄膜或三氧化二钇薄膜外，还可以采用与上述各物质的材料特性相同或相近的其他无机绝缘材料形成的薄膜。其中，为了较好地保护有源层，防止外界环境对有源层的破坏，设置金属氧化物绝缘层4的表面积大于等于有源层5的表面积，确保金属氧化物绝缘层4可以将有源层遮挡住，最大程度地保护氧化物半导体有源层5。当金属氧化物绝缘层4为50-2000 A时，可以在有效避免含氢基团对TFT沟道的影响以及阻止Cu离子扩散到氧化物半导体层中的同时，保证在较短的时间内完成金属氧化物绝缘层的制备，即保证生产效率。如果金属氧化物绝缘层4的厚度太薄，则起不到避免含氢基团对氧化物半导体的影响作用以及阻止Cu离子扩散到氧化物半导体层的作用；而如果金属氧化物绝缘层4过厚，则需要更长的成膜时间(tact time)，造成生产效率下降。如图10所示，本发明实施例阵列基板的工艺方法，具体包括如下步骤步骤1、在基板上沉积栅金属膜，通过一次构图工艺形成包括栅电极的图案。具体的在基板I上采用溅射或热蒸发的方法依次沉积上厚度约2000 ~ 10000A的栅金属膜。栅金属膜可选用低电阻Cu金属,Cu金属为单层Cu,或者Cu合金,也可以是多层结构，由多层金属组成的栅金属层也能满足需要。通过一次单色调掩膜版的构图光刻工艺，形成栅电极2，如图1所示。步骤2、在完成步骤I的基板上连续形成包括栅极绝缘层、金属氧化物绝缘层和金属氧化物半导体层的薄膜，通过构图工艺形成包括金属氧化物绝缘层的图案和金属氧化物半导体层的图案。所述步骤2具体为在完成步骤I的基板上连续形成包括栅极绝缘层、金属氧化物绝缘层、金属氧化物半导体层、刻蚀阻挡层的薄膜，通过一次半色调或者灰色调掩膜版，采用多次刻蚀工艺形成包括部分金属氧化物绝缘层的图案、金属氧化物半导体层图案、刻蚀阻挡层图案、源漏电极与金属氧化物半导体层图案的接触区域图案，其中，金属氧化物绝缘层的面积大于等于金属氧化物半导体层的面积。
具体的，步骤2具体包括步骤211 :通过PECVD方法连续沉积栅极绝缘层；在完成步骤I的基板上通过PECVD方法连续沉积厚度为2000 -8000 A的栅极绝缘层3，栅极绝缘层3可以选用氮化物，对应的反应气体采用SiH4、NH3> N2或SiH2Cl2、NH3>
N2;步骤212 :在栅极绝缘层上通过溅射或热蒸发的方法连续依次沉积金属氧化物绝缘层和金属氧化物半导体层；其中，金属氧化物绝缘层4为三氧化二铝薄膜、五氧化二钽薄膜或三氧化二钇等 金属氧化物绝缘层，金属氧化物绝缘层的厚度为50 ~2000 A;金属氧化物半导体层5由非晶 IGZO、HIZO、IZO、a-1nZnO、a-1nZnO、ZnO:F> In2O3:Sn、In2O3:Mo> Cd2Sn04、ΖηΟ:Α1、Ti02:Nb、Cd-Sn-O或其他金属氧化物制成，金属氧化物半导体层的厚度为100 2000 A,步骤213 :通过PECVD方法沉积刻蚀阻挡层；其中，通过PECVD方法沉积厚度为5 00 ~ 4000 A的刻蚀阻挡层6，刻蚀阻挡层为氧化物、氮化物或者氧氮化合物，硅的氧化物对应的反应气体为SiH4, N2O ;氮化物或者氧氮化合物对应气体是SiH4, NH3, N2或SiH2Cl2, NH3, N2 ;阻挡层也可以使用Al2O3，或者双层的阻挡结构。步骤214 :通过一次半色调或者灰色调掩膜板曝光显影后，形成不透光区域，完成透光区域和部分透光区域；所述不透光区域对应于半导体保护部分，部分透光区域对应于源漏电极与半导体层接触部分；通过刻蚀工艺去除掉完全曝光区域的刻蚀阻挡层和半导体层，如图2-3所示。步骤215 :进行光刻胶的灰化工艺，去除部分透光区域的光刻胶，如图4所示。步骤216 :进行刻蚀工艺，去除掉部分曝光区域的刻蚀阻挡层，形成源漏电极与半导体层的接触部分，如图5所示。然后通过一次半色调或者灰色调掩膜板曝光显影后，形成不透光区域，完成透光区域，和部分透光区域，不透光区域对应于半导体保护层部分，部分透光区域对应于源漏电极与半导体层接触部分以。通过刻蚀工艺去除掉完全曝光区域的刻蚀阻挡层和半导体层，接着进行一次光刻胶的灰化工艺，去除部分透光区域的光刻胶，如图4所示，接着进行一次刻蚀工艺，去除掉部分曝光区域的刻蚀阻挡层，形成源漏电极与半导体层的接触部分。步骤3、在完成步骤2的基板上沉积源漏金属膜，通过一次构图工艺形成包括源电极、漏电极及数据线；具体的完成步骤2的基板上采用溅射或热蒸发的方法依次沉积上厚度为2000 ~ 10000A的源漏金属膜。源漏金属膜可以选用Cr、W、Cu、T1、Ta、Mo等金属或合金，由多层金属组成的栅金属层也能满足需要。通过一次单色调掩膜版的构图光刻工艺形成源电极8、漏电极7、及数据线14,如图6所示。步骤4、在完成步骤3的基板上连续沉积钝化层，通过一次构图工艺形成源电极接触过孔；具体的，完成步骤3的基板上通过PECVD方法连续沉积厚度为1000 ~ 3000 A的钝化层9，钝化层可以选用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，对应的反应气体可以为SiH4,NH3, N2或SiH2Cl2, NH3, N2，通过一次单色调掩膜版的构图光刻工艺形成源电极接触过孔11，如图7所示。步骤5、在完成步骤4的基板上沉积透明导电层10，通过一次构图工艺形成透明导电像素电极。在完成步骤4的基板上通过溅射或热蒸发的方法连续沉积上厚度约为300 ~ I 500 A的透明导电层10，透明导电层为ITO (IndiumTinOxide，锡氧化铟)或IZO(Indium Zinc Oxide,铟锌氧化物)通过一次单色调掩膜版的构图光刻工艺形成透明导电像素电极，如图8所示。本发明的实施例中所称的构图工艺包括光刻胶涂布、掩模、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等工艺，光刻胶以正性光刻胶为例，但是这并非对本发明的限制。本发明实施例提供的阵列基板的制作方法在制作金属氧化物TFT时采用五次光刻工艺即可，利用一次半色调或者灰色调掩膜版同时形成刻蚀阻挡层图案、半导体层图案，·与六次光刻工艺相比，减少了一次光刻工艺，制作工艺简单，提升了生产效率，具有很高的使用价值。另外，本发明还提供一种显示装置，该显示装置包括上述的阵列基板。本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述阵列基板，所述显示装置可以为液晶面板、电子纸、OLED面板、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件。本发明以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种阵列基板，其特征在于，包括基板、位于基板上的栅电极、栅极绝缘层、有源层、刻蚀阻挡层、源漏电极层、钝化层和像素电极层；所述有源层为金属氧化物半导体，所述栅极绝缘层和有源层之间具有金属氧化物绝缘层，所述栅极绝缘层贴近所述栅极，所述金属氧化物绝缘层贴近有源层。
2.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述金属氧化物绝缘层的面积大于等于有源层的面积。
3.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述栅电极为铜或铜合金。
4.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述栅极绝缘层为氧化硅薄膜、氮化硅薄膜和氮氧化硅薄膜的其中一种，或是上述至少两种薄膜的复合结构。
5.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述金属氧化物绝缘层为三氧化二铝薄膜、五氧化二钽薄膜或三氧化二钇薄膜。
6.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述有源层为IGZ0、HIZ0、ΙΖ0、 a-1nZnO、a-1nZnO、ZnO: F、In203: Sn、In203:Mo、Cd2Sn04、ZnO: Al、Ti02: Nb 或 Cd-Sn-O0
7.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述刻蚀阻挡层为氧化硅薄膜、氮化硅薄膜和氮氧化硅薄膜的其中一种，或是上述至少两种薄膜的复合结构。
8.如权利要求1-7任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述金属氧化物绝缘层的厚度为50-2000 A。
9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的阵列基板。
10.一种制作权利要求1-8任一项阵列基板的工艺方法,其特征在于,所述方法包括步骤1、在基板上沉积栅金属膜，通过一次构图工艺形成包括栅电极的图案；步骤2、在完成步骤I的基板上连续形成包括栅极绝缘层、金属氧化物绝缘层和金属氧化物半导体层的薄膜，通过构图工艺形成包括金属氧化物绝缘层的图案和金属氧化物半导体层的图案。
11.如权利要求10所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤2具体为在完成步骤I的基板上连续形成包括栅极绝缘层、金属氧化物绝缘层、金属氧化物半导体层、刻蚀阻挡层的薄膜，通过一次半色调或者灰色调掩膜版，采用多次刻蚀工艺形成包括部分金属氧化物绝缘层的图案、金属氧化物半导体层图案、刻蚀阻挡层图案、源漏电极与金属氧化物半导体层图案的接触区域图案。
12.如权利要求10所述的工艺方法，其特征在于，所述方法还包括步骤3、在完成步骤2的基板上形成源漏金属膜，通过一次构图工艺形成包括源电极、 漏电极及数据线的图案；步骤4、在完成步骤3的基板上形成钝化层，通过一次构图工艺形成源电极接触过孔；步骤5、在完成步骤4的基板上沉积透明导电层，通过一次构图工艺形成透明导电像素电极。
13.如权利要求11所述的工艺方法，其特征在于，包括所述步骤2具体包括步骤211 :通过PECVD方法连续沉积栅极绝缘层；步骤212 :在栅极绝缘层上通过溅射或热蒸发的方法连续依次沉积金属氧化物绝缘层和金属氧化物半导体层；步骤213 :通过PECVD方法沉积刻蚀阻挡层；步骤214 :通过一次半色调或者灰色调掩膜板曝光显影后，形成不透光区域，完成透光区域和部分透光区域；所述不透光区域对应于半导体保护部分，部分透光区域对应于源漏电极与半导体层接触部分；通过刻蚀工艺去除掉完全曝光区域的刻蚀阻挡层和半导体层； 步骤215 :进行光刻胶的灰化工艺，去除部分透光区域的光刻胶；步骤216 :进行刻蚀工艺，去除掉部分曝光区域的刻蚀阻挡层，形成源漏电极与半导体层的接触部分。
14.如权利要求10所述的工艺方法，其特征在于，所述金属氧化物绝缘层的面积大于等于金属氧化物半导体层的面积。
15.如权利要求10所述的工艺方法，其特征在于，所述金属氧化物绝缘层为三氧化二铝薄膜、五氧化二钽薄膜或三氧化二钇薄膜。
16.如权利要求10-15任一项所述的工艺方法，其特征在于，包括所述金属氧化物绝缘层的厚度为50 ~ 2000 L·.
全文摘要
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种显示装置、阵列基板及其制作方法。该阵列基板包括基板、位于基板上的栅电极、栅极绝缘层、有源层、刻蚀阻挡层、源漏电极层、钝化层和像素电极层；所述有源层为氧化物半导体，所述栅极绝缘层和有源层之间具有金属氧化物绝缘层，所述栅极绝缘层贴近所述栅极，所述金属氧化物绝缘层贴近有源层。本发明公开的阵列基板采用栅极绝缘层结合金属氧化物绝缘层可以有效地阻止Cu离子的扩散和H离子的扩散对氧化物半导体的影响，最大程度地提高整个TFT器件的稳定性，提高最终产品的良率；同时采用五次光刻工艺，与现有技术相比减少一次光刻工艺，简化工艺，可以提升生产效率，节省加工成本。
文档编号H01L29/786GK103000628SQ20121054621
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者刘翔, 王刚, 薛建设 申请人:京东方科技集团股份有限公司