蚀刻组合物及使用其制造薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的方法概述

许磊 王坤坤

摘要：作为显示设备领域的主流产品，薄膜晶体管液晶显示器无疑受到研究人员与制造企业的高度关注，阵列基板是薄膜晶体管液晶显示器中的关键组成部分，阵列基板的高质量需要优质而稳定的蚀刻组合物，本文探讨了蚀刻组合物的成分，在此基础上介绍了薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的制造工艺。

关键词：蚀刻液；液晶显示器

随着微电子技术与信息技术的蓬勃发展，各种新型的显示设备纷纷被研发并投入应用，显示面板的大尺寸、高分辨率的发展趋势对显示器提出了更高要求。传统的以硅为原料的晶体管以难以满足用户需求与市场趋势，薄膜晶体管液晶显示器凭借优质的图像质量、丰富自然的色彩、流畅逼真的显像效果得到了人们的广泛重视。薄膜晶体管液晶显示器的制造过程中阵列基板是十分重要的元件，不同成分与构成的蚀刻组合物直接决定了阵列基板的质量。本文探讨了蚀刻组合物的配制，并介绍了薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的制造方法。

一、薄膜晶体管液晶显示器阵列基板介绍

薄膜晶体管液晶显示器阵列基板由如下几部分构成：首先在阵列基板中占据基础地位的是衬底基板，该基板上包含了众多方向各异、纵横交叉的数据线与栅线。其中，由数据线和栅线围绕在一起限定了像素单元的范围，像素单元按照矩阵的形式排列在衬底基板上，每个像素单元包括开关以及各自的像素电极。开关中含有栅电极、源极、漏极和有源层，有源层也称为半导体层，它主要由半导体材料以及掺杂有其他材料的半导体混合形成。有源层的位置处于栅电极、源极、漏极共同围成的区域中间、漏电极上连接有像素电极，栅电极上连接着栅线，源电极与数据线连接在一起。此外，衬底基板上一般还覆盖有公共电极线，公共电极与栅线处于同一层次中，排列也呈现平行分布的方式。公共电极、数据线和栅线的排布是通过间隔分布的方式共同在衬底基板上集成。此外，衬底基板上诸多的导电部件之间离不开绝缘处理，各个导电层之间都设有绝缘物质使之互相隔离。

二、蚀刻组合物成分

蚀刻液的成分及构成毋庸置疑对蚀刻效果有着重要影响，相关研究人员对蚀刻液己经进行了较为广泛的研究，并提出了多种蚀刻液的配制方法，例如含有水溶性化合物的蚀刻液，其中具体含有过氧化氢、过硫酸盐以及含有氨基和羟基的化合物，将上述可溶性物质溶解在纯水中即构成了蚀刻液。另外也有研究人员提出一种专门用于铜金属层的蚀刻液，其中含有过氧化氢、磷酸、硫酸盐、环状胺化合物以及氟硼酸等，将这些物质与纯水混合得到一种蚀刻组合物。此外，有的蚀刻液中还包含多元醇，以上蚀刻组合物均存在一定的缺陷，蚀刻过程对于金属层的损失、金属残余物以及刻蚀斜度等有着较高要求，而上述蚀刻液无法很好地合乎要求。此外，采用以上蚀刻液得到的图案直线程度不足，并且蚀刻液的贮存不够稳定，研发一种新型而有效的蚀刻组合物是当务之急。

本文提出了一种崭新的蚀刻液的构成，该蚀刻液中加入了金属层氧化剂，并引入鳌合化合物将其与纯水混合。选用的金属层氧化剂是过氧化氢、酸化金属、磷酸、氢卤酸，鳌合化合物从二醇、含有醚的化合物、含有酯的化合物以及糖中选取一种或多种。蚀刻液的醚值控制在0.3至2之间，金属层氧化物的重量比例控制在40%至50%之间，其中过氧化氢的重量比例保持在20%到25%左右，磷酸的比例控制在1%到10%之间。上述蚀刻液的适用范围较广，可以用于对覆盖有铜金属层、钛金属层或多种金属复合而成的金属层进行刻蚀。并且该种类型的刻蚀液不含有毒物质，具有较高的操作安全性，可以提供较高的刻蚀速率，储存也十分稳定和便利，尤其针对大量片材該种蚀刻液可以发挥较好的蚀刻能力。

三、利用该蚀刻组合物制造薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的方法

薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的制造方法多样，目前已经提出的众多方法尽管流程和技术手段有所不同，但都是基于同样的原理，即在玻璃基板上生成栅极、栅极绝缘体、半导体层、源电极、漏电极和像素电极。四步构图法是制造阵列基板的一种有效方法，该方法克服了传统方法中对沟道过度刻蚀的缺陷，可以令显示器的显示效果显著改善。采用上述蚀刻液，并结合四步构图工艺，提出制造薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的流程如下：

（1）栅极的生成。首先在透明的玻璃基板上沉积第一层金属薄膜，并利用第一次构图工艺，形成包含有栅线、栅电极以及公共电极线的图形。

（2）栅绝缘体的生成。在形成栅极的基板上第二次沉积一层金属薄膜，在薄膜上覆盖一层绝缘层和有源层薄膜，利用第二次构图工艺，将有源层薄膜和第二层金属薄膜保留在源电极、漏电极、数据线和沟道所处的区域内。

（3）源电极和漏电极的生成。在上述绝缘体上覆盖透明导电薄膜，通过第三构图手段，生成含有源电极、漏电极、像素电极以及沟道的图形。

（4）公共电极的生成。在上述基板表面沉积一层起到钝化作用的材料，利用第四构图工艺，形成连接孔的图形，通过相关工艺令光刻胶灰化，并沉积第二层透明导电层，最后利用离地剥离的方式生成公共电极图案。

四、结语

本文通过对蚀刻组合物成分与构成的介绍，以及对薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的制造方法的阐述，展现了薄膜晶体管液晶显示器阵列基板生产中涉及到的技术与工艺，希望为相关研究人员提供一定参考。针对蚀刻组合物的研究是极为必要的，高品质的蚀刻液可以保证在液晶显示器的阵列基板上生成刻蚀轮廓优良的电极，从而极大的提升阵列基板的驱动性，并最终保证液晶显示器优质的显示效果。

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