阵列基板的制造方法及阵列基板
阅读说明：本技术 阵列基板的制造方法及阵列基板 (Array substrate manufacturing method and array substrate ) 是由 刘翔 孙学军 李广圣 马群 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种阵列基板的制造方法及阵列基板,所述制造方法包括：在衬底基板上沉积栅极金属层,并通过第一次光刻,以形成栅极；依次沉积栅极绝缘层、金属氧化物半导体层、金属铝层和金属铜层,进行第二次光刻,以在金属氧化物半导体层形成有源岛的同时,使金属铝层和金属铜层形成源极和漏极,再对源极和漏极之间的沟道区域进行氧化处理,使沟道区域内的铝转化为氧化铝；沉积金属氧化物保护层,并进行第三次光刻,以在金属氧化物保护层上形成导电过孔；沉积透明导电层,并进行第四次光刻,以形成像素电极,并连通像素电极和导电过孔。本发明提供一种阵列基板及其制造方法,仅需四道光罩制程顺序即可实现阵列基板的制作,工艺简单,制作成本低。(The invention provides a manufacturing method of an array substrate and the array substrate, wherein the manufacturing method comprises the following steps: depositing a grid metal layer on the substrate base plate, and forming a grid through first photoetching; sequentially depositing a grid insulating layer, a metal oxide semiconductor layer, a metal aluminum layer and a metal copper layer, carrying out second photoetching to form a source electrode and a drain electrode on the metal aluminum layer and the metal copper layer while forming an active island on the metal oxide semiconductor layer, and then carrying out oxidation treatment on a channel region between the source electrode and the drain electrode to convert aluminum in the channel region into aluminum oxide; depositing a metal oxide protective layer, and carrying out third photoetching to form a conductive through hole on the metal oxide protective layer; and depositing a transparent conductive layer, and carrying out fourth photoetching to form a pixel electrode and communicating the pixel electrode and the conductive through hole. The invention provides an array substrate and a manufacturing method thereof, which can realize the manufacturing of the array substrate only by four photomask manufacturing procedures, and has simple process and low manufacturing cost.)
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种阵列基板的制造方法及阵列基板。
背景技术
随着显示技术的发展，液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)等平面显示装置因具有高清画质、省电、机身薄、无辐射等优点，而被广泛的应用于手机、电视、个人数字助理、笔记本电脑等各种消费性电子产品中，成为显示装置中的主流。液晶显示面板一般由相对设置的阵列基板、彩膜基板以及夹持在阵列基板和彩膜基板之间的液晶分子层组成。通过在阵列基板和彩膜基板之间施加驱动电压，可控制液晶分子旋转，从而使背光模组的光线折射出来产生画面。
现有技术提供的阵列基板的制造方法一般采用六枚光罩制程顺序，包括：第一步：在玻璃基板上沉积金属层，进行第一次光刻，形成栅极；第二步，依次沉积栅极绝缘层和铟镓锌氧化物IGZO半导体层，进行第二次光刻，以形成有源岛图形；第三步，沉积刻蚀阻挡层，并进行第三次光刻；第四步，沉积源漏金属层，并进行第四次光刻，以形成源极和漏极；第五步，沉积钝化层和平坦化层，并进行第五次光刻，以形成导电过孔；第六步，沉积透明导电薄膜，并进行第六次光刻，以形成像素电极以及导电过孔和像素电极的连通图形。
上述现有技术提供的六枚光罩制程工艺，工艺复杂，制作成本高。
发明内容
本发明提供一种阵列基板的制造方法及阵列基板，仅需四道光罩制程顺序即可实现阵列基板的制作，工艺简单，制作成本低。
本发明一方面提供一种阵列基板的制造方法，包括：
在衬底基板上沉积栅极金属层，并通过第一次光刻，以使所述栅极金属层形成栅极；
依次沉积栅极绝缘层、金属氧化物半导体层、金属铝层和金属铜层，进行第二次光刻，以在所述金属氧化物半导体层形成有源岛的同时，使所述金属铝层和金属铜层形成源极和漏极，再对所述源极和漏极之间的沟道区域进行氧化处理，使所述沟道区域内的金属铝转化为氧化铝；
沉积金属氧化物保护层，并进行第三次光刻，以在位于所述漏极上方的所述金属氧化物保护层上形成导电过孔；
沉积透明导电层，并进行第四次光刻，以使所述透明导电层形成像素电极，并通过所述导电过孔连通所述像素电极和所述漏极。
如上所述的制造方法，所述进行第二次光刻具体包括：
通过掩模版曝光显影，形成不透光区域、部分透光区域和完全曝光区域；其中，所述不透光区域对应于所述源极和所述漏极，所述部分透光区域对应于所述沟道区域，所述完全曝光区域对应于所述不透光区域和所述部分透光区域之外的区域；
刻蚀掉所述完全曝光区域的所述金属铝层、所述金属铜层和所述金属氧化物半导体层；
去除所述部分透光区域的光刻胶，刻蚀掉所述部分透光区域的所述金属铜层和部分厚度的所述金属铝层；
保留所述不透光区域对应的所述金属铜层和金属铝层，以形成所述源极、所述漏极。
如上所述的制造方法，所述第二次光刻通过半色调掩膜版工艺或者一次灰色调掩膜版工艺进行。
如上所述的制造方法，所述金属铜层的厚度为所述金属铝层的厚度的40-60倍。
如上所述的制造方法，所述金属铝层的厚度为所述金属铜层的厚度为
如上所述的制造方法，所述栅极金属层、所述金属氧化物半导体层、所述金属铝层、所述金属铜层、所述透明导电薄膜均通过溅射或热蒸发的工艺沉积形成。
如上所述的制造方法，所述栅极绝缘层、所述金属氧化物保护层均通过等离子体增强化学气相沉积的工艺沉积形成。
如上所述的制造方法，所述氧化处理具体包括：在干法刻蚀设备中氧等离子体中对所述沟道区域内的金属铝进行氧化处理。
如上所述的制造方法，所述金属氧化物半导体层包括铟镓锌氧化物IGZO。
本发明实施例提供的阵列基板的制造方法，通过使用金属铝作为源漏电极金属铜的缓冲层，在提高金属铜在阵列基板的附着力的同时，利用金属铜和金属铝的刻蚀速率的差异性，通过将沟道区域内剩余的金属铝氧化转化成氧化铝，形成沟道区域的保护层，从而实现阵列基板的四次光刻工艺，可有效提高产能。
本发明另一方面提供一种阵列基板，所述阵列基板通过上述阵列基板的制造方法制造而成，所述阵列基板包括：衬底基板、栅极、栅极绝缘层、金属氧化物半导体层、源极和漏极；
所述栅极位于所述衬底基板的上方，所述栅极绝缘层覆盖在所述栅极和所述衬底基板的上方，所述金属氧化物半导体层覆盖部分所述栅极绝缘层且位于所述栅极的上方，所述源极和漏极均设置在所述金属氧化物半导体层的上方，且所述源极和漏极之间具有沟道区域；
其中，所述源极和漏极均包括金属铝层和覆盖在所述金属铝层上方的金属铜层,所述沟道区域内覆盖一层氧化铝，所述氧化铝覆盖在所述金属氧化物半导体层的上方。
本发明实施例提供的阵列基板，通过使用金属铝作为源漏电极金属铜的缓冲层，在提高金属铜在阵列基板的附着力的同时，利用金属铜和金属铝的刻蚀速率的差异性，通过将沟道区域内剩余的金属铝氧化转化成氧化铝，形成沟道区域的保护层，从而将现有技术中形成栅极绝缘层、刻蚀阻挡层和源极、漏极的三个光罩制程，简化为一个光罩制程，减少了工序，极大地节约了制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的阵列基板的制造方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的阵列基板在制造过程中处于第一状态时的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的阵列基板在制造过程中处于第二状态时的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的阵列基板在制造过程中处于第三状态时的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的阵列基板在制造过程中处于第四状态时的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的阵列基板在制造过程中处于第五状态时的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意图。
附图标记：
11-衬底基板；
12-栅极；
13-栅极绝缘层；
14-金属氧化物半导体层；
15-源极；
16-漏极；
17-沟道区域；
18-金属铝层；
19-金属铜层；
20-氧化铝；
21-源漏金属层；
22-金属氧化物保护层；
23-导电过孔；
24-像素电极。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
需要理解的是，传统的液晶显示面板是由一片薄膜晶体管阵列基板(Thin FilmTransistor Array Substrate，简称TFT Array Substrate)和一片彩膜基板(ColorFilter Substrate，简称CF Substrate)贴合而成，分别在阵列基板和彩膜基板上形成像素电极和公共电极，并在阵列基板和彩膜基板之间灌入液晶，其工作原理是通过在像素电极与公共电极之间施加驱动电压，利用像素电极与公共点击之间形成的电场来控制液晶层内的液晶分子的旋转，将背光模组的光线折射出来产生画面。
掩模版(Mask)，也称为光罩(Photo Mask)，是光刻工艺所使用的图形母版，是由不透光的遮光薄膜(金属铬)在透明基板上形成掩模图形，通过光刻工艺(Photolithography)将图形转印到玻璃基板的薄膜上。曝光(Exposure)过程，就是紫外线(Ultraviolet)通过掩模版照射光刻胶(Photo Resist)，使掩模版上的图形转印到光刻胶上的过程。在阵列工程中，光刻胶起到掩膜的作用，通过曝光形成的光刻胶图形，保护了其下面的薄膜在刻蚀工艺中不被刻蚀掉，最后取出光刻胶，掩模版上的图形就转移到了薄膜上，这个过程称为光刻(Photolithography)，每一个光刻工艺过程都经过薄膜沉积、光刻胶涂布、曝光、显影、刻蚀和光刻胶剥离这几个工艺步骤。
可以理解的是，光刻工艺步骤的次数，既影响面板的产能，又影响着面板的制造成本，因此光刻工艺的次数越少越好。
下面参考附图并结合具体的实施例来描述本发明。
实施例一
图1为本发明实施例提供的阵列基板的制造方法的流程图，参考图1所示，本发明实施例提供一种阵列基板的制造方法，包括：
S101、在衬底基板11上沉积栅极金属层，并通过第一次光刻，以使栅极12金属层形成栅极12。
图2为本发明实施例提供的阵列基板在制造过程中处于第一状态时的结构示意图，参考图2所示，具体地，沉积栅极金属层采用溅射或热蒸发的方法，栅极金属层的厚度约为
S102、依次沉积栅极绝缘层13、金属氧化物半导体层14、金属铝层18和金属铜层19，进行第二次光刻，以在形成有源岛的同时，使金属铝层18和金属铜层19形成源极15和漏极16，再对源极15和漏极16之间的沟道区域17进行氧化处理，使沟道区域17内的金属铝转化为氧化铝20。
图3为本发明实施例提供的阵列基板在制造过程中处于第二状态时的结构示意图，参考图3所示，在上述第一状态时的阵列基板的基础上，通过等离子体增强化学气相沉积的方法连续沉积厚度为
其中，栅极绝缘层13可以选用氧化物、氮化物或者氧氮化合物。氧化物可选用SiOx，SiOx对应的反应气体为SiH4、N2O、N2；氮化物可选用SiNx，SiNx薄膜对应的反应气体为SiH4，NH3，N2或SiH2Cl2，NH3，N2；氧氮化合物可选用SiNxOY，SiNxOY薄膜对应的反应气体为：SiH4、NH3、N2O、N2(其中x,y为正整数)。栅极绝缘层13可以是单层也可以是多层，优先选择使用双层SiNx和SiOx薄膜，与衬底基板11接触的是SiNx，其上是SiOx，与金属氧化物半导体层14接触。其中为提升TFT阵列开关器件的性能，SiOx的厚度为
金属氧化物半导体层14可以是铟镓锌氧化物IGZO，也可以采用Ln-IZO、ITZO、ITGZO、HIZO、IZO(InZnO)、ZnO:F、In2O3:Sn、In2O3:Mo、Cd2SnO4、ZnO:Al、TiO2:Nb、Cd-Sn-O或其他金属氧化物；上述金属氧化物可以是非晶金属氧化物和可以是多晶金属氧化物。
图4为本发明实施例提供的阵列基板在制造过程中处于第三状态时的结构示意图，参考图4所示，经过第二次光刻后，金属氧化物半导体层14形成了有源岛，金属铝层18和金属铜层19形成了源极15和漏极16，源极15和漏极16之间形成了沟道区域17。
具体地，第二次光刻通过半色调掩膜版工艺或者一次灰色调掩膜版工艺进行。其中，半色调掩模版(Half-tone Mask，简称HTM)，是利用掩模版上的半透膜，将光阻不完全曝光的工艺。灰色调掩膜版(Gray-tone Mask),是利用掩模版上的灰阶区域挡光条，将光阻不完全曝光的工艺。
第二次光刻具体包括：
采用掩模版曝光和显影液显影后，形成不透光区域、部分透光区域和完全曝光区域，不透光区域对应于源极15和漏极16，部分透光区域对应于沟道区域17，完全曝光区域对应于不透光区域和部分透光区域之外的区域；刻蚀掉完全曝光区域对应的金属铝层18、金属铜层19和金属氧化物半导体层14；去除部分透光区域对应的光刻胶，刻蚀掉部分透光区域对应的金属铜层19和部分厚度的金属铝层18；保留不透光区域对应的源漏金属层21，以形成源极15和漏极16。
其中，金属铜层的厚度为金属铝层的厚度的40-60倍。金属铝层18作为金属铜19的缓冲层，增加与金属氧化物半导体层14的附着力。完全曝光区域完全刻蚀掉后，金属氧化物半导体层14形成有源岛。对部分透光区域进行刻蚀时，由于金属铜层19和金属铝层18的刻蚀速率不一致，金属铝层18相对更难刻蚀，因此刻蚀完沟道区域17内的金属铜层19后，沟道区域17内仍保留一定厚度的金属铝，保留的金属铝可以保护其下方的金属氧化物半导体层14不受损伤，从而提升TFT薄膜晶体管的稳定性。
其中，可选地，沟道区域17内刻蚀掉的金属铝的厚度为原金属铝层18厚度的10％-50％，沟道区域17内保留的金属铝的厚度为原金属铝层18的厚度的50％-90％。
可选地，金属铝层18的厚度为
图5为本发明实施例提供的阵列基板在制造过程中处于第四状态时的结构示意图，参考图5所示，对沟道区域17进行氧化处理，使沟道区域17内的剩余的金属铝转化为氧化铝20。氧化处理可以在干法刻蚀设备中氧等离子体环境中进行。
S103、沉积金属氧化物保护层22，并进行第三次光刻，以在位于漏极16上方的金属氧化物保护层22上形成导电过孔23。
图6为本发明实施例提供的阵列基板在制造过程中处于第五状态时的结构示意图，参考图6所示，在图5所示的处于第四状态的阵列基板的基础上，通过等离子体增强化学气相沉积的方法沉积厚度为
S104、沉积透明导电薄膜，并进行第四次光刻，以使透明导电薄膜形成像素电极24，并通过导电过孔23电连通像素电极24和漏极16。
图7为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意图，参考图7所示，在图6所示的处于第五状态时的阵列基板的基础上，通过溅射或热蒸发的方法连续沉积厚度约为
本发明实施例提供的阵列基板的制造方法，通过使用金属铝作为源漏电极金属铜的缓冲层，在提高金属铜在阵列基板的附着力的同时，利用金属铜和金属铝的刻蚀速率的差异性，通过将沟道区域内剩余的金属铝氧化转化成氧化铝，形成沟道区域的保护层，从而实现阵列基板的四次光刻工艺，可有效提高产能。
实施例二
继续参考图7所示，本发明实施例提供一种阵列基板，该阵列基板采用如实施例一中的阵列基板的制造方法制造而成，阵列基板包括：衬底基板11、栅极12、栅极绝缘层13、金属氧化物半导体层14、源极15和漏极16；栅极12位于衬底基板11的上方，栅极绝缘层13覆盖在栅极12和衬底基板11的上方，金属氧化物半导体层14覆盖部分栅极绝缘层13且位于栅极12的上方，源极15和漏极16均设置在金属氧化物半导体层14的上方，且源极15和漏极16之间具有沟道区域17；其中，源极15和漏极16均包括金属铝层18和覆盖在金属铝层18上方的金属铜层19,沟道区域17内覆盖一层氧化铝20，氧化铝20覆盖在金属氧化物半导体层14的上方。
其中，栅极12的厚度约为
栅极绝缘层13的厚度为
进一步地，源极15、漏极16和沟道区域17通过对源漏金属层21进行光刻在同一制程内形成，光刻包括半色调掩膜版或者一次灰色调掩膜版，源漏金属层21包括金属铝层18和覆盖在金属铝层18上方的金属铜层19，沟道区域17通过刻蚀掉源漏金属层21中的金属铜层19和部分厚度的金属铝层18得到。
具体地，采用半色调掩膜版或者一次灰色调掩模版曝光显影后，阵列基板形成不透光区域、部分透光区域和完全曝光区域，不透光区域对应于源极15和漏极16，部分透光区域对应于沟道区域17，完全曝光区域对应于不透光区域和部分透光区域之外的区域；刻蚀掉完全曝光区域的金属铝18、金属铜19和金属氧化物半导体层14后，金属氧化物半导体层14形成有源岛；去除部分透光区域的光刻胶，刻蚀掉部分透光区域的金属铜19和部分厚度的金属铝18后，同时形成源极15、漏极16和沟道区域17。
其中，金属铝18的厚度为
沟道区域17内的剩余的金属铝18在氧化处理后，可以转化为氧化铝20，以作为沟道区域17的保护层。氧化处理可以在干法刻蚀设备中氧等离子体中进行。
在上述实施例的基础上，本实施例中，阵列基板还包括：金属氧化物保护层22、导电过孔23和像素电极24；金属氧化物保护层22覆盖在栅极绝缘层13、源极15、沟道区域17和漏极16的上方，像素电极24覆盖在金属氧化物保护层22上方，金属氧化物半导体层14上设置有导电过孔23，导电过孔23用于连通漏极16和像素电极24。
本发明实施例提供的阵列基板，通过使用金属铝作为源漏电极金属铜的缓冲层，在提高金属铜在阵列基板的附着力的同时，利用金属铜和金属铝的刻蚀速率的差异性，通过将沟道区域内剩余的金属铝氧化转化成氧化铝，形成沟道区域的保护层，从而将现有技术中形成栅极绝缘层、刻蚀阻挡层和源极、漏极的三个光罩制程，简化为一个光罩制程，减少了工序，极大地节约了制造成本。
在本发明的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。