氧化物薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板与流程

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种氧化物薄膜晶体管的制作方法、氧化物薄膜晶体管、阵列基板。

背景技术：

随着液晶显示装置尺寸不断增大，驱动电路的频率不断地提高，现有的非晶硅薄膜晶体管迁移率很难满足，而由于金属氧化物薄膜晶体管迁移率高，均一性好，透明，制作工艺简单，可更好地满足大尺寸液晶显示器和有源有机电致发光的需求，因而备受人们的关注。

显示装置的阵列基板包括多个像素区，每个像素区均设置有薄膜晶体管，薄膜晶体管所占面积与像素区域面积之比影响了像素的开口率。为防止显示功耗过大，需要将薄膜晶体管所占面积与像素区域面积之比限定在一定范围内，以保证像素达到足够的开口率。但是，目前在制作氧化物薄膜晶体管时，很难减小氧化物薄膜晶体管在衬底上所占面积，这种情况下，为了保证像素的开口率，就难以减小像素的整体面积，从而给显示产品分辨率的提高带来难度。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种氧化物薄膜晶体管的制作方法、氧化物薄膜晶体管、阵列基板，以有利于提高显示产品的分辨率。

为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种氧化物薄膜晶体管的制作方法，包括：

在衬底上形成源漏金属层；

对所述源漏金属层进行干法刻蚀，以形成源极和漏极。

优选地，所述制作方法还包括：

形成有源层，所述有源层位于所述源漏金属层与所述衬底之间；所述有源层包括源极连接部、漏极连接部和位于所述源极连接部与所述漏极连接部之间的中间部；所述源极覆盖所述源极连接部并与所述源极接触部电连接，所述漏极覆盖所述漏极连接部并与所述漏极接触部电连接；

形成阻挡材料层，所述阻挡材料层至少覆盖所述有源层的中间部，并且，在相同的干法刻蚀条件下，所述源漏金属层与所述阻挡材料层的刻蚀选择比大于10；

其中，所述阻挡材料层在对所述源漏金属层进行干法刻蚀之前形成。

优选地，所述阻挡材料层采用导电材料制成；

在形成源极和漏极之后还包括：

对所述阻挡材料层进行湿法刻蚀，以至少将覆盖所述有源层的中间部的阻挡材料层去除。

优选地，所述导电材料包括金属。

优选地，所述金属包括铜，所述阻挡材料层的厚度在5nm～20nm 之间。

优选地，所述阻挡材料层在形成所述有源层之后形成。

优选地，形成所述有源层的步骤包括：

形成有源材料层；

对所述有源材料层进行刻蚀，以形成所述有源层；

所述阻挡材料层在形成有源材料层之后且对所述有源材料层进行刻蚀之前形成；所述阻挡材料层覆盖整个衬底，在对有源材料层进行刻蚀的步骤中，还对所述阻挡材料层进行刻蚀，以去除所述有源层所在区域之外的阻挡材料层。

优选地，所述有源层、所述源极和所述漏极通过同一次构图工艺形成，该构图工艺包括：

形成有源材料层、所述源漏金属层和光刻胶层；

对所述光刻胶层进行阶梯曝光并显影，以使得所述有源层的源极连接部和漏极连接部所在区域的光刻胶厚度大于所述有源层的中间部所在区域的光刻胶厚度，所述有源层所在区域以外区域的光刻胶被去除，所述有源层的中间部所在区域的光刻胶厚度大于零；

对所述源漏金属层进行第一次干法刻蚀，以形成中间电极；

对所述有源材料层进行湿法刻蚀，以形成所述有源层；

对所述光刻胶层进行灰化，以去除所述中间部所在区域的光刻胶；

对所述中间电极进行第二次干法刻蚀，以形成源极和漏极；

其中，所述阻挡材料层在形成所述有源材料层之后且形成所述源漏金属层之前形成；所述阻挡材料层覆盖整个所述衬底，在对所述有源材料层进行湿法刻蚀的步骤中，还对所述阻挡材料层进行刻蚀，以去除所述有源层所在区域之外的阻挡材料层。

相应地，本发明还提供一种氧化物薄膜晶体管，所述氧化物薄膜晶体管采用本发明提供的上述制作方法制成。

相应地，本发明还提供一种阵列基板，包括本发明提供的上述氧化物薄膜晶体管。

在本发明中，采用干法刻蚀工艺对源漏金属层进行刻蚀，来形成包括源极和漏极。由于干法刻蚀时，对金属的横向刻蚀作用很小，因此，刻蚀后的电极的关键尺寸与设计值基本相同，那么，在设计时，就可以直接将源极和漏极的关键尺寸设计得较小，从而减小氧化物薄膜晶体管在衬底上所占的面积，进而有利于显示产品实现高分辨率。另外，干法刻蚀时，由于不存在刻蚀液将掩膜图形冲走的现象，因此，也有利于刻蚀形成尺寸较小的源极和漏极，从而有利于显示产品实现高分辨率。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例中氧化物薄膜晶体管的第一种制作方法流程图；

图2a至图2g是本发明实施例中氧化物薄膜晶体管的第一种制作过程中的结构示意图；

图3是本发明实施例中氧化物薄膜晶体管的第二种制作方法流程图；

图4a至图4e是本发明实施例中氧化物薄膜晶体管的第二种制作过程中的结构示意图；

图5是本发明实施例中氧化物薄膜晶体管的第三种制作方法流程图；

图6a至图6g是本发明实施例中氧化物薄膜晶体管的第三种制作过程中的结构示意图。

其中，附图标记为：

10、衬底；20、栅极；30、栅极绝缘层；40、有源层；40a、有源材料层；41、源极连接部；42、漏极连接部；43、中间部；50、阻挡材料层；60、源漏金属层；61、源极；62、漏极；PR、光刻胶层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

作为本发明的一方面，提供一种氧化物薄膜晶体管的制作方法，包括：

在衬底上形成源漏金属层。

之后，对所述源漏金属层进行干法刻蚀，以形成源极和漏极。

现有技术在制作氧化物薄膜晶体管的过程中，在对源漏金属层进行刻蚀以形成源极和漏极时，通常会采用湿法刻蚀的方式，而由于湿法刻蚀不仅会对金属进行纵向刻蚀，也会对金属进行明显的横向刻蚀，从而导致湿法刻蚀后形成的源极和漏极的关键尺寸会比设计值小很多，因此，在设计时，需要将源极和漏极的关键尺寸设计得较大，导致氧化物薄膜晶体管所占面积较大，从而减小阵列基板上的像素数量。进而不利于显示装置实现高分辨率。另外，在形成宽度较小的电极时，由于掩膜图形的宽度较小，因此，当采用湿法刻蚀的方式进行刻蚀时，刻蚀液会将宽度较小的掩膜图形冲走。这也就导致了无法利用湿法刻蚀形成尺寸较小的源极和漏极，从而不利于显示装置实现高分辨率。

而在本发明采用干法刻蚀工艺对源漏金属层进行刻蚀，来形成包括源极和漏极。由于干法刻蚀时，对金属的横向刻蚀作用很小，因此，刻蚀后的电极的关键尺寸与设计值基本相同，那么，在设计时，就可以直接将源极和漏极的关键尺寸设计得较小，从而减小氧化物薄膜晶体管在衬底上所占的面积，进而有利于显示装置实现高分辨率。另外，干法刻蚀时，由于不存在刻蚀液将掩膜图形冲走的现象，因此，也有利于刻蚀形成尺寸较小的源极和漏极，从而有利于显示装置实现高分辨率。

优选地，所述制作方法还包括：

形成有源层，所述有源层位于所述源漏金属层与所述衬底之间；所述有源层包括源极连接部、漏极连接部和位于所述源极连接部与所述漏极连接部之间的中间部；所述源极覆盖所述源极连接部并与所述源极接触部电连接，所述漏极覆盖所述漏极连接部并与所述漏极接触部电连接。其中，所述有源层可以采用诸如铟镓锌氧化物(IGZO) 等氧化物制成。应当理解的是，本发明的“覆盖”是指全部覆盖，例如，所述源极覆盖所述源极连接部是指，源极连接部被源极全部覆盖，即，所述源极连接部在衬底上的正投影位于所述源极在衬底上的正投影范围内。

其中，所述有源层可以在形成源极和漏极之前形成，也可以与源极、漏极通过同一次构图工艺同步形成。

另外，对所述源漏金属层进行干法刻蚀之前还包括：

形成阻挡材料层，所述阻挡材料层至少覆盖所述有源层的中间部，并且，在相同的干法刻蚀条件下，所述源漏金属层与所述阻挡材料层的刻蚀选择比大于10，从而使得在干法刻蚀时，有源层始终受到阻挡材料层的保护，而不会接触到等离子体，从而保证氧化物薄膜晶体管的稳定性。

当阻挡材料层的材料为绝缘材料时，阻挡材料层可以不完全覆盖有源层，以保证源极和漏极与有源层之间的电连接；当阻挡材料层的材料为导电材料时，阻挡材料层可以完全覆盖有源层，并在完成对源漏金属层的干法刻蚀之后，将阻挡材料层的覆盖所述有源层中间部的部分刻蚀掉。

在本发明中，所述阻挡材料层采用导电材料制成，这种情况下，在形成源漏金属层的步骤之后还包括：对所述阻挡材料层进行湿法刻蚀，以至少将将覆盖所述有源层的中间部的阻挡材料层去除。

进一步地，所述导电材料包括金属，所述金属具体包括铜，所述阻挡材料层的厚度在5nm～20nm之间，以保证在对源漏金属层进行干法刻蚀时，阻挡材料层不会被刻蚀掉。

本发明提供的薄膜晶体管的制作方法尤其适用于底栅型结构的薄膜晶体管，即，在形成有源层的步骤之前还包括形成栅极的步骤。下面以制作底栅型薄膜晶体管为例，对本发明的制作方法进行具体介绍。

图1为本发明中氧化物薄膜晶体管的第一种制作方法流程图，图2a至图2g为氧化物薄膜晶体管的第一种制作过程中的结构示意图。在第一种制作方法中，阻挡材料层在有源层之后形成。结合图1、图2a～图2d所示，氧化物薄膜晶体管的第一种制作方法包括：

S101、在衬底10上形成栅极20，如图2a所示。具体包括：采用诸如磁控溅射等工艺形成栅金属层，栅金属层具体可以为Mo层、 Mo/Al复合层或Mo/Al/Mo复合层。之后对所述栅金属层进行构图工艺，以形成栅极20。对栅金属层的构图工艺包括光刻胶的沉积、光刻胶的曝光和显影、对栅金属层的刻蚀；其中，对栅金属层进行刻蚀时，可以采用干法刻蚀，也可以采用湿法刻蚀。

S102、形成栅极绝缘层30，如图2b所示。

S103、形成有源层40，如图2c所示。具体包括：形成有源材料层，有源材料层具体可以为铟镓锌氧化物(IGZO)层；之后对所述有源材料层进行光刻构图工艺，以形成有源层40。有源层40包括源极连接部41，漏极连接部42和位于源极连接部41与漏极连接部42 之间的中间部43。

S104、形成阻挡材料层50。具体可以采用磁控溅射的方式形成覆盖整个衬底10的阻挡材料层50，如图2d所示。制成阻挡材料层 50的材料包括铜，阻挡材料层50的厚度在5nm～20nm之间。

S105、在阻挡材料层50背离衬底10的一侧形成源漏金属层60，如图2e所示。

S106、对源漏金属层60进行干法刻蚀，以形成源极61和漏极 62，源极61和漏极62均通过阻挡材料层50与有源层40电连接，如图2f所示。源极61覆盖有源层40的源极连接部41，漏极62覆盖有源层40的漏极连接部42。源漏金属层60可以为铝层，对源漏金属层60进行干法刻蚀时采用的刻蚀气体包括氯气和三氯化硼。

S107、对阻挡材料层50进行湿法刻蚀，从而将位于源极61所在区域和漏极62所在区域的阻挡材料层50保留，其他区域的阻挡材料层50去除，如图2g所示。需要说明的是，在进行湿法刻蚀时，采用对有源层40无侵蚀作用的刻蚀液。

可以理解的是，在步骤S106中对源漏金属层60进行干法刻蚀时，先在源漏金属层60表面形成光刻胶层；之后对光刻胶层进行曝光和显影，以保留源极所在区域和漏极所在区域的光刻胶，去除其他区域的光刻胶；之后对源漏金属层60进行干法刻蚀；刻蚀之后，暂不去除残留的光刻胶，待步骤S107的湿法刻蚀结束之后，再将源极 61和漏极62上残留的光刻胶去除。

图3为本发明提供的氧化物薄膜晶体管的第二种制作方法流程图，图4a至图4e为氧化物薄膜晶体管的第二种制作过程中的结构示意图。氧化物薄膜晶体管的第二种制作方法和第一种制作方法的不同之处在于：第一种制作方法中，阻挡材料层50在有源层40之后形成；第二种制作方法中，阻挡材料层50在有源层40的形成过程中形成。具体地，结合图3、图4a至图4d所示，氧化物薄膜晶体管的第二种制作方法包括：

S201、在衬底10上形成栅极20，如图4a所示，该步骤与上述步骤S101的过程相同，具体不再赘述。

S202、形成栅极绝缘层30，如图4a所示。

S203、形成有源层40和阻挡材料层50。步骤S203具体包括：形成有源材料层；有源材料层具体可以为铟镓锌氧化物(IGZO)层。

之后，形成覆盖整个衬底10的阻挡材料层50，阻挡材料层具体可以为铜层。

再之后，对所述有源材料层进行刻蚀，以形成有源层40。有源层40包括源极连接部41，漏极连接部42和位于源极连接部41与漏极连接部42之间的中间部43。可以理解，由于阻挡材料层50覆盖整个衬底10，因此，对所述有源材料层进行刻蚀的过程中，还对阻挡材料层50进行刻蚀，以去除有源层40所在区域之外的阻挡材料层 50，如图4b所示。对所述有源材料层和阻挡材料层50进行刻蚀时，可以采用湿法刻蚀的方式，刻蚀液可以选用对有源材料层和阻挡材料层50均有侵蚀作用的刻蚀液。

S204、在阻挡材料层50背离衬底的一侧形成源漏金属层60，如图4c所示。

S205、对源漏金属层60进行干法刻蚀，以形成源极61和漏极 62，源极61覆盖有源层40的源极连接部41，并通过阻挡材料层550 与源极连接部41电连接；漏极62覆盖有源层40的漏极连接部42，并通过阻挡材料层50与漏极连接部42电连接。如图4d所示。

S206、对阻挡材料层50进行湿法刻蚀，从而将覆盖有源层40 的中间部43的阻挡材料层50去除，如图4e所示。需要说明的是，该步骤S206中进行湿法刻蚀时，采用对阻挡材料层50有侵蚀作用，但对有源层40无侵蚀作用的刻蚀液。

图5为本发明提供的氧化物薄膜晶体管的第三种制作方法流程图，图6a至图6f为氧化物薄膜晶体管的第三种制作过程中的结构示意图。氧化物薄膜晶体管的第三种制作方法和第一种制作方法的不同之处在于：第一种制作方法中，阻挡材料层50在有源层40之后形成；第三种制作方法中，有源层40、源极61和漏极62通过同一次构图工艺进行，从而简化制作过程。具体地，结合图5、图6a至图6g所示，氧化物薄膜晶体管的第三种制作方法包括：

S301、在衬底10上形成栅极20，如图6a所示，该步骤与上述 S101相同，具体不再赘述。

S302、形成栅极绝缘层30，如图6a所示。

S303、通过同一次构图工艺形成有源层40、源极61、漏极62。具体包括：

S303a、依次形成有源材料层40a、阻挡材料层50、源漏金属层 60和光刻胶层PR，如图6b所示。有源材料层40a、阻挡材料层50 和源漏金属层60均可以采用磁控溅射方式形成；阻挡材料层50的材料包括铜，厚度在5nm～20nm之间。

S303b、对光刻胶层PR进行阶梯曝光并显影，以使得有源层40 的源极连接部41和漏极连接部42所在区域的光刻胶厚度大于所述有源层的中间部所在区域的光刻胶厚度，有源层40所在区域以外区域的光刻胶被去除，有源层40的中间部43所在区域的光刻胶厚度大于零，如图6c所示。阶梯曝光是指，对一部分区域的光刻胶全曝光，另一部分区域的光刻胶半曝光，第三部分区域的光刻胶不曝光。

S303c、对源漏金属层60进行第一次干法刻蚀，以去除没有被光刻胶覆盖的源漏金属层60，从而形成中间电极63，如图6d所示。源漏金属层60的材料具体可以为铝，所述第一次干法刻蚀可以采用的刻蚀气体包括氯气和三氯化硼。

S303d、对有源材料层40a和阻挡材料层50进行湿法刻蚀，以去除没有被光刻胶覆盖的有源材料层40a和阻挡材料层50，从而形成有源层40，并去除有源层40所在区域之外的阻挡材料层50，如图 6d所示。该步骤中所用刻蚀液可以选用对有源材料层和阻挡材料层 50均有侵蚀作用的刻蚀液。

S303e、对光刻胶层PR进行灰化，以去除有源层40的中间部 43所在区域的光刻胶，而源极连接部41所在区域和漏极连接部42 所在区域的光刻胶保留一部分，如图6e所示。

S303f、对中间电极63进行第二次干法刻蚀，以将中间电极63 位于中间部43所在区域的部分去除，从而形成源极61和漏极62。源极61和漏极62均通过阻挡材料层50与有源层40电连接，如图6e所示。

形成源极61和漏极62之后：S304、对阻挡材料层50进行湿法刻蚀，从而去除覆盖中间部43的阻挡材料层50。需要说明的是，该步骤S304中进行湿法刻蚀时，采用对阻挡材料层50有侵蚀作用，但对有源层40无侵蚀作用的刻蚀液，即步骤S304中所用的刻蚀液与步骤S303d中所用刻蚀液不同。

之后，将源极61和漏极62上的光刻胶去除即可，从而得到如图6g所示的氧化物薄膜晶体管。

作为本发明的另一方面，提供一种氧化物薄膜晶体管，该氧化物薄膜晶体管采用上述制作方法制成，如图2g、图4e和图6g所示。

由于所述氧化物薄膜晶体管在制作源极和漏极时，采用干法刻蚀的方式对源漏金属层进行刻蚀，从而有利于减小源极和漏极的尺寸，进而减小氧化物薄膜晶体管所占面积。且在形成源漏金属层之前，还形成了阻挡材料层，从而减小干法刻蚀时的等离子体对有源层的影响。因此，采用上述制作方法制成的氧化物薄膜晶体管能够在保持性能稳定的同时，减小氧化物薄膜晶体管所在面积。

作为本发明的再一方面，提供一种阵列基板，包括上述薄膜晶体管。由于上述氧化物薄膜晶体管能够在保持性能稳定的同时，减小氧化物薄膜晶体管所在面积，因此，所述阵列基板能够在保证产品质量的同时，增加氧化物薄膜晶体管的数量，进而有利于使显示装置实现高分辨率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。