蝕刻組合物及使用其制造薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板的方法概述

許磊 王坤坤

摘要：作為顯示設備領域的主流產品，薄膜晶體管液晶顯示器無疑受到研究人員與制造企業的高度關注，陣列基板是薄膜晶體管液晶顯示器中的關鍵組成部分，陣列基板的高質量需要優質而穩定的蝕刻組合物，本文探討了蝕刻組合物的成分，在此基礎上介紹了薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板的制造工藝。

關鍵詞：蝕刻液；液晶顯示器

隨著微電子技術與信息技術的蓬勃發展，各種新型的顯示設備紛紛被研發并投入應用，顯示面板的大尺寸、高分辨率的發展趨勢對顯示器提出了更高要求。傳統的以硅為原料的晶體管以難以滿足用戶需求與市場趨勢，薄膜晶體管液晶顯示器憑借優質的圖像質量、豐富自然的色彩、流暢逼真的顯像效果得到了人們的廣泛重視。薄膜晶體管液晶顯示器的制造過程中陣列基板是十分重要的元件，不同成分與構成的蝕刻組合物直接決定了陣列基板的質量。本文探討了蝕刻組合物的配制，并介紹了薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板的制造方法。

一、薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板介紹

薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板由如下幾部分構成：首先在陣列基板中占據基礎地位的是襯底基板，該基板上包含了眾多方向各異、縱橫交叉的數據線與柵線。其中，由數據線和柵線圍繞在一起限定了像素單元的范圍，像素單元按照矩陣的形式排列在襯底基板上，每個像素單元包括開關以及各自的像素電極。開關中含有柵電極、源極、漏極和有源層，有源層也稱為半導體層，它主要由半導體材料以及摻雜有其他材料的半導體混合形成。有源層的位置處于柵電極、源極、漏極共同圍成的區域中間、漏電極上連接有像素電極，柵電極上連接著柵線，源電極與數據線連接在一起。此外，襯底基板上一般還覆蓋有公共電極線，公共電極與柵線處于同一層次中，排列也呈現平行分布的方式。公共電極、數據線和柵線的排布是通過間隔分布的方式共同在襯底基板上集成。此外，襯底基板上諸多的導電部件之間離不開絕緣處理，各個導電層之間都設有絕緣物質使之互相隔離。

二、蝕刻組合物成分

蝕刻液的成分及構成毋庸置疑對蝕刻效果有著重要影響，相關研究人員對蝕刻液己經進行了較為廣泛的研究，并提出了多種蝕刻液的配制方法，例如含有水溶性化合物的蝕刻液，其中具體含有過氧化氫、過硫酸鹽以及含有氨基和羥基的化合物，將上述可溶性物質溶解在純水中即構成了蝕刻液。另外也有研究人員提出一種專門用于銅金屬層的蝕刻液，其中含有過氧化氫、磷酸、硫酸鹽、環狀胺化合物以及氟硼酸等，將這些物質與純水混合得到一種蝕刻組合物。此外，有的蝕刻液中還包含多元醇，以上蝕刻組合物均存在一定的缺陷，蝕刻過程對于金屬層的損失、金屬殘余物以及刻蝕斜度等有著較高要求，而上述蝕刻液無法很好地合乎要求。此外，采用以上蝕刻液得到的圖案直線程度不足，并且蝕刻液的貯存不夠穩定，研發一種新型而有效的蝕刻組合物是當務之急。

本文提出了一種嶄新的蝕刻液的構成，該蝕刻液中加入了金屬層氧化劑，并引入鰲合化合物將其與純水混合。選用的金屬層氧化劑是過氧化氫、酸化金屬、磷酸、氫鹵酸，鰲合化合物從二醇、含有醚的化合物、含有酯的化合物以及糖中選取一種或多種。蝕刻液的醚值控制在0.3至2之間，金屬層氧化物的重量比例控制在40%至50%之間，其中過氧化氫的重量比例保持在20%到25%左右，磷酸的比例控制在1%到10%之間。上述蝕刻液的適用范圍較廣，可以用于對覆蓋有銅金屬層、鈦金屬層或多種金屬復合而成的金屬層進行刻蝕。并且該種類型的刻蝕液不含有毒物質，具有較高的操作安全性，可以提供較高的刻蝕速率，儲存也十分穩定和便利，尤其針對大量片材該種蝕刻液可以發揮較好的蝕刻能力。

三、利用該蝕刻組合物制造薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板的方法

薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板的制造方法多樣，目前已經提出的眾多方法盡管流程和技術手段有所不同，但都是基于同樣的原理，即在玻璃基板上生成柵極、柵極絕緣體、半導體層、源電極、漏電極和像素電極。四步構圖法是制造陣列基板的一種有效方法，該方法克服了傳統方法中對溝道過度刻蝕的缺陷，可以令顯示器的顯示效果顯著改善。采用上述蝕刻液，并結合四步構圖工藝，提出制造薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板的流程如下：

（1）柵極的生成。首先在透明的玻璃基板上沉積第一層金屬薄膜，并利用第一次構圖工藝，形成包含有柵線、柵電極以及公共電極線的圖形。

（2）柵絕緣體的生成。在形成柵極的基板上第二次沉積一層金屬薄膜，在薄膜上覆蓋一層絕緣層和有源層薄膜，利用第二次構圖工藝，將有源層薄膜和第二層金屬薄膜保留在源電極、漏電極、數據線和溝道所處的區域內。

（3）源電極和漏電極的生成。在上述絕緣體上覆蓋透明導電薄膜，通過第三構圖手段，生成含有源電極、漏電極、像素電極以及溝道的圖形。

（4）公共電極的生成。在上述基板表面沉積一層起到鈍化作用的材料，利用第四構圖工藝，形成連接孔的圖形，通過相關工藝令光刻膠灰化，并沉積第二層透明導電層，最后利用離地剝離的方式生成公共電極圖案。

四、結語

本文通過對蝕刻組合物成分與構成的介紹，以及對薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板的制造方法的闡述，展現了薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板生產中涉及到的技術與工藝，希望為相關研究人員提供一定參考。針對蝕刻組合物的研究是極為必要的，高品質的蝕刻液可以保證在液晶顯示器的陣列基板上生成刻蝕輪廓優良的電極，從而極大的提升陣列基板的驅動性，并最終保證液晶顯示器優質的顯示效果。

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