CN101540329B - 薄膜晶体管基板及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄膜晶体管基板及其制造工艺。该薄膜晶体管基板包括多条相互平行的第一扫描线，多条平行于该第一扫描线且与该第一扫描线绝缘重叠设置的第二扫描线；多条与该第一扫描线和第二扫描线垂直绝缘相交的数据线；多个第一像素电极；多个第二像素电极；多个第一薄膜晶体管和多个第二薄膜晶体管。该第一薄膜晶体管的栅极连接到该第一扫描线，源极连接到该数据线，漏极连接到该第一像素电极；该第二薄膜晶体管的栅极连接到该第二扫描线，源极连接到该数据线，漏极连接到该第二像素电极。该薄膜晶体管基板开口率较高。

Description

薄膜晶体管基板及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管基板及其制造工艺。

背景技术

液晶显示面板通常包括一薄膜晶体管基板、一彩色滤光片基板和夹在该两个基板之间的液晶层，其是通过分别施加电压到该两个基板，控制其间液晶分子扭转而实现光的通过或不通过，从而达到显示的目的。传统液晶显示面板的液晶驱动方式为扭转向列模式，然而其视角范围比较窄，即，从不同角度观测画面时，将观测到不同的显示效果。

为解决扭转向列模式液晶显示面板视角较窄的问题，业界提出一种四域垂直配向型液晶显示面板，通过在该两个基板的相对侧表面间隔设置多个“＜”形突起和沟槽，将每个像素单元分割成四区域，每一区域的液晶分子具有一固定取向，从而整个像素单元内的液晶分子取向分散，进而扩大该像素单元的整体视角，改善液晶显示面板的视角特性。

然而，由于液晶分子长轴与短轴的光折射率不同，从不同角度观测四域垂直配向型液晶显示面板时将产生色偏现象，影响显示品质。为改善四域垂直配向型液晶显示面板的色偏现象，业界又提出将一个像素单元分成两个子像素单元，每一子像素单元分割为四区域，分别通过两个薄膜晶体管提供给两个子像素单元不同的操作电压，从而实现垂直配向型液晶显示面板的八域显示，改善色偏现象。

请参阅图1，是一种现有技术薄膜晶体管基板的局部平面示意图。该薄膜晶体管基板100包括多条第一扫描线118、多条第二扫描线119、多条数据线138、多个第一薄膜晶体管101、多个第二薄膜晶体管103、多个第一像素电极154、多个第二像素电极155、多个第一通孔144和多个第二通孔145。

该多条第一扫描线118与该多条第二扫描线119相互平行且依次间隔设置。该多条数据线138与该第一扫描线118和第二扫描线119垂直绝缘相交。该第一薄膜晶体管101位于该第一扫描线118与该数据线138的相交处，其包括一第一栅极116、一第一源极134和一第一漏极135。该第一栅极116连接到该第一扫描线118；该第一源极134连接到该数据线138；该第一漏极135通过该第一通孔144连接到该第一像素电极154。该第二薄膜晶体管103位于该第二扫描线119与该数据线138的相交处，其包括一第二栅极117、一第二源极136和一第二漏极137。该第二栅极117连接到该第二扫描线119；该第二源极136连接到该数据线138；该第二漏极137通过该第二通孔145连接到该第二像素电极155。

请参阅图2和图3，图2是图1所示薄膜晶体管基板100沿II-II方向的剖面示意图，图3是图1所示薄膜晶体管基板100的制造工艺流程图。该薄膜晶体管基板100的制造工艺主要包括五道掩膜，具体步骤如下：

步骤S11：形成第一栅极、第二栅极、第一扫描线和第二扫描线；

提供一玻璃基底111，在其上依序形成一栅极金属层和一第一光致抗蚀剂层，以一第一掩膜对准该第一光致抗蚀剂层进行曝光，再对该第一光致抗蚀剂层进行显影，从而形成一预定的光致抗蚀剂图案。对该栅极金属层进行刻蚀，以去除未被该光致抗蚀剂图案覆盖的部分栅极金属层，进而形成该第一栅极116、该第二栅极117、该第一扫描线118和第二扫描线119，移除该第一光致抗蚀剂层。

步骤S12：形成栅极绝缘层和半导体沟道层；

在该第一栅极116、第二栅极117、该第一扫描线118和第二扫描线119上依序形成一栅极绝缘层121、一半导体层和一第二光致抗蚀剂层。该半导体层包括一位于该栅极绝缘层上的非晶硅层和一位于该非晶硅层上的重掺杂非晶硅层。提供一第二掩膜对准该第二光致抗蚀剂层进行曝光，再对曝光后的第二光致抗蚀剂层进行显影，从而形成一预定的光致抗蚀剂图案。对该半导体层进行刻蚀，进而形成该半导体沟道层126，移除该第二光致抗蚀剂层。

步骤S13：形成第一源极、第一漏极、第二源极、第二源极、数据线和半导体沟道层的狭缝；

在该栅极绝缘层121和该半导体沟道层126上依序形成一源/漏极金属层和一第三光致抗蚀剂层。提供一第三掩膜对准该第三光致抗蚀剂层进行曝光，再对曝光后的第三光致抗蚀剂层进行显影，从而形成一预定的光致抗蚀剂图案。依次对该源/漏极金属层和半导体沟道层126进行刻蚀，进而形成该第一源极134、第一漏极135、第二源极136、第二源极137、数据线138和半导体沟道层126的狭缝139，移除该第三光致抗蚀剂层。

步骤S14：形成钝化层、第一通孔和第二通孔；

在该栅极绝缘层121、该第一源极134、第一漏极135、第二源极136、第二漏极137、数据线138和半导体沟道层126的狭缝139上依序形成一钝化层141和一第四光致抗蚀剂层。提供一第四掩膜对准该第四光致抗蚀剂层进行曝光，再对曝光后的第四光致抗蚀剂层进行显影，从而形成一预定的光致抗蚀剂图案。对该钝化层141进行刻蚀，进而形成该贯穿该钝化层141的第一通孔144和第二通孔145，移除该第四光致抗蚀剂层。

步骤S15：形成第一像素电极和第二像素电极；

在该钝化层141、该第一通孔144和第二通孔145上依序形成一透明导电层和一第五光致抗蚀剂层。提供一第五掩膜对准该第五光致抗蚀剂层进行曝光，再对曝光后的第五光致抗蚀剂层进行显影，从而形成一预定的光致抗蚀剂图案。对该透明导电层进行刻蚀，进而形成该第一像素电极154和第二像素电极155，移除该第五光致抗蚀剂层。

然而，由上述制造工艺得到的薄膜晶体管基板100，其包括多条第一扫描线118和第二扫描线119，该第一扫描线118和第二扫描线119所占面积较大，导致采用该薄膜晶体管基板100的液晶显示面板开口率较小，影响该液晶显示面板的显示效果。

发明内容

为解决现有技术薄膜晶体管基板开口率较低的问题，有必要提供一种开口率较高的薄膜晶体管基板。

为解决现有技术薄膜晶体管基板制造工艺得到的薄膜晶体管基板开口率较低的问题，有必要提供一种可以得到较高开口率的薄膜晶体管基板的制造工艺。

一种薄膜晶体管基板，其包括多条相互平行的第一扫描线、多条平行于该第一扫描线且与该第一扫描线绝缘重叠设置的第二扫描线、多条与该第一扫描线和第二扫描线垂直绝缘相交的数据线、多个第一像素电极、多个第二像素电极、多个第一薄膜晶体管和多个第二薄膜晶体管。该第一薄膜晶体管的栅极连接到该第一扫描线，源极连接到该数据线，漏极连接到该第一像素电极；该第二薄膜晶体管的栅极连接到该第二扫描线，源极连接到该数据线，漏极连接到该第二像素电极，该薄膜晶体管基板还包括一玻璃基底、一栅极绝缘层、一半导体沟道层、一钝化层，该第一、第二薄膜晶体管的栅极和第一扫描线形成在该玻璃基底上，该栅极绝缘层形成在该第一、第二薄膜晶体管的栅极和第一扫描线上，该半导体沟道层形成在该栅极绝缘层上，该第一、第二薄膜晶体管的源极与漏极和数据线形成在该半导体沟道层上，该钝化层形成在该第一、第二薄膜晶体管的源极与漏极和数据线上，该第一像素电极、第二像素电极和第二扫描线形成在该钝化层上。

一种薄膜晶体管基板的制造工艺，该薄膜晶体管基板包括多条相互平行的第一扫描线、多条平行于该第一扫描线的第二扫描线、多条与该第一扫描线和第二扫描线垂直绝缘相交的数据线、多个第一像素电极、多个第二像素电极、多个第一薄膜晶体管和多个第二薄膜晶体管，该第一薄膜晶体管包括一第一栅极、一第一源极及一第一漏极，该第二薄膜晶体管包括一第二栅极、一第二源极及一第二漏极，该第一栅极连接到该第一扫描线，该第一源极连接到该数据线，该第一漏极连接到该第一像素电极；该第二栅极连接到该第二扫描线，该第二源极连接到该数据线，该第二漏极连接到该第二像素电极，该制造工艺包括如下步骤：提供一基底，在该基底上形成该第一栅极、第二栅极和第一扫描线；在该第一栅极、第二栅极和第一扫描线上形成一栅极绝缘层；在该栅极绝缘层上依序形成一半导体沟道层；在该半导体沟道层上形成该第一源极、第二源极、第一漏极、第二漏极和数据线；在该第一源极、第二源极、第一漏极、第二漏极和数据线上形成一钝化层；在该钝化层上形成第一像素电极、第二像素电极和多条与该第一扫描线绝缘重叠的第二扫描线。

与现有技术相比较，由上述制造工艺得到的薄膜晶体管基板，其两条扫描线重叠，从而该两条扫描线所占面积较小，使用该薄膜晶体管基板的液晶显示面板开口率较高。另外，该薄膜晶体管基板的制造工艺为五道掩膜制造工艺，在得到较高开口率的薄膜晶体管基板的同时也未增加制造工艺的掩膜数目。

附图说明

图1是一种现有技术薄膜晶体管基板的局部平面示意图。

图2是图1所示薄膜晶体管基板沿II-II方向的剖面示意图。

图3是图1所示薄膜晶体管基板的制造工艺流程图。

图4是本发明薄膜晶体管基板一较佳实施方式的局部平面示意图。

图5是图4所示薄膜晶体管基板沿V-V方向的剖面示意图。

图6是图4所示薄膜晶体管基板的制造工艺流程图。

图7到图17是图4所示薄膜晶体管基板的制造工艺的各步骤示意图。

具体实施方式

参阅图4，是本发明薄膜晶体管基板一较佳实施方式的局部平面示意图。该薄膜晶体管基板200包括多条第一扫描线218、多条第二扫描线259、多条数据线238、多个第一薄膜晶体管201、多个第二薄膜晶体管203、多个第一像素电极254、多个第二像素电极255、多个第一通孔244、多个第二通孔245和多个第三通孔246。

该多条第一扫描线218相互平行，该多条第二扫描线259平行于该第一扫描线218，该第二扫描线259与该第一扫描线218一一对应且二相对应的扫描线218、259绝缘重叠设置。其中，该第二扫描线259位于该第一扫描线218的正上方，且该第二扫描线259的宽度较该第一扫描线218的宽度大而将该第一扫描线218完全覆盖。该第一扫描线218的材料为金属，如：铝(Al)系金属、钼(Mo)、铬(Cr)、钽(Ta)或铜(Cu)。该第二扫描线259的材料为透明导电层，如：铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)或铟锌氧化物(Indium ZincOxide，IZO)。

该多条数据线238相互平行且与该第一扫描线218垂直绝缘相交，该多条数据线238与该第一扫描线218相交界定多个矩形区域(未标示)。其中，每一矩形区域包括一第一薄膜晶体管201、一第二薄膜晶体管203、一第一像素电极254和一第二像素电极255。

该第一薄膜晶体管201位于该第一扫描线218与该数据线238的相交处，其包括一第一栅极216、一第一源极234和一第一漏极235。该第一栅极216连接到该第一扫描线218；该第一源极234连接到该数据线238；该第一漏极235通过该第一通孔244连接到该第一像素电极254。

该第二薄膜晶体管203位于该第二扫描线259与该数据线238的相交处，其包括一第二栅极217、一第二源极236和一第二漏极237。该第二栅极217与该第二扫描线259存在一重叠区域(未标示)，该第三通孔246设置在该重叠区域。该第二栅极通过该第三通孔246连接到该第二扫描线259；该第二源极236连接到该数据线238；该第二漏极237通过该第二通孔245连接到该第二像素电极255。

请参阅图5到图17，图5是该薄膜晶体管基板200沿V-V方向的剖面示意图，图6是该薄膜晶体管基板200的制造工艺流程图，图7到图17是该薄膜晶体管基板200的制造工艺的各步骤示意图。该薄膜晶体管基板200的制造工艺主要包括五道掩膜，具体步骤如下：

步骤S21：形成第一栅极、第二栅极和第一扫描线；

请参阅图7和图8，提供一玻璃基底211，在其上依序形成一栅极金属层213和一第一光致抗蚀剂层215。其中，该栅极金属层213可以为一单层结构，也可以为一多层结构，其材料可以为铝系金属、钼、铬、钽或铜。

提供一第一掩膜对准该第一光致抗蚀剂层215进行曝光，再对曝光后的第一光致抗蚀剂层215进行显影，从而形成一预定的光致抗蚀剂图案。对该栅极金属层213进行刻蚀，以去除未被该光致抗蚀剂图案覆盖的部分栅极金属层213，进而形成该第一栅极216、该第二栅极217和该第一扫描线218，移除该第一光致抗蚀剂层215。其中，该第一栅极216连接到该第一扫描线218。

步骤S 22：形成栅极绝缘层和半导体沟道层；

请参阅图9和图10，在该第一栅极216、第二栅极217和该第一扫描线218上沉积氮化硅(SiNx)薄膜，从而形成一栅极绝缘层221；再依序在该栅极绝缘层221上依序形成一半导体层223和一第二光致抗蚀剂层225。其中，该半导体层223包括一位于该栅极绝缘层221上的非晶硅层(图未示)和一位于该非晶硅层上的重掺杂非晶硅层(图未示)。

提供一第二掩膜对准该第二光致抗蚀剂层225进行曝光，再对曝光后的第二光致抗蚀剂层225进行显影，从而形成一预定的光致抗蚀剂图案。对该半导体层223进行刻蚀，以去除未被该光致抗蚀剂图案覆盖的部分半导体层223，进而形成该半导体沟道层226，移除该第二光致抗蚀剂层225。

步骤S23：形成第一源极、第一漏极、第二源极、第二源极、数据线和半导体沟道层的狭缝；

请参阅图11、图12和图13，在该栅极绝缘层221和该半导体沟道层226上依序形成一源/漏极金属层231和一第三光致抗蚀剂层233。提供一第三掩膜对准该第三光致抗蚀剂层233进行曝光，再对曝光后的第三光致抗蚀剂层233进行显影，从而形成一预定的光致抗蚀剂图案。对该源/漏极金属层231进行刻蚀，进而形成该第一源极234、第一漏极235、第二源极236、第二源极237和数据线238。进一步采用HCl与SF₆的混合气体作为刻蚀气体对该半导体沟道层226进行刻蚀，形成该半导体沟道层226的狭缝239，移除该第三光致抗蚀剂层233。其中，该第一源极234连接到该数据线238；第二源极236连接到该数据线238。

步骤S24：形成钝化层、第一通孔、第二通孔和第三通孔；

请参阅图14和图15，在该栅极绝缘层221、该第一源极234、第一漏极235、第二源极236、第二漏极237、数据线238和半导体沟道层226的狭缝239上依序形成一钝化层241和一第四光致抗蚀剂层243。提供一第四掩膜对准该第四光致抗蚀剂层243进行曝光，再对曝光后的第四光致抗蚀剂层243进行显影，从而形成一预定的光致抗蚀剂图案。对该钝化层241进行刻蚀，进而形成该贯穿该钝化层241的第一通孔244、第二通孔245和第三通孔246，移除该第四光致抗蚀剂层243。其中，该第一通孔244对应该第一漏极235，该第二通孔245对应该第二漏极237，该第三通孔246对应该第一栅极217。

步骤S 25：形成第二扫描线、第一像素电极和第二像素电极；

请参阅图16和图17，在该钝化层241、该第一通孔244、第二通孔245和第三通孔246上依序形成一透明导电层251和一第五光致抗蚀剂层253。提供一第五掩膜对准该第五光致抗蚀剂层253进行曝光，再对曝光后的第五光致抗蚀剂层253进行显影，从而形成一预定的光致抗蚀剂图案。对该透明导电层251进行刻蚀，进而形成该第一像素电极254、第二像素电极255和一一对应该第一扫描线218且与该第一扫描线218重叠的第二扫描线259，移除该第五光致抗蚀剂层253。其中，该第一像素电极254通过该第一通孔244连接到该第一漏极235，该第二像素电极255通过该第二通孔245连接到该第二漏极237，该第二扫描线259通过该第三通孔246连接到该第一栅极217，且该第二扫描线259位于该第一扫描线218正上方，将该第一扫描线259完全覆盖。

与现有技术相比较，由上述制造工艺得到的薄膜晶体管基板200，其第一扫描线218与第二扫描线重叠259，从而该第一扫描线218和第二扫描线259所占面积较小，使用该薄膜晶体管基板200的液晶显示面板开口率较高。另外，该薄膜晶体管基板200的制造工艺为五道掩膜制造工艺，在得到较高开口率的薄膜晶体管基板200的同时也未增加制造工艺的掩膜数目。

本发明薄膜晶体管基板并不限于上述实施方式所述，如：第一实施方式的薄膜晶体管基板200中，该第二扫描线259的材料也可以为金属；该第一扫描线218与第二扫描线259也可部分重叠；该第一扫描线218与第二扫描线259的宽度也可相等，而该第二扫描线259包括一延伸部，该延伸部与该第二栅极317包括该重叠区域。

另外，本发明薄膜晶体管基板200也可应用于传统液晶显示面板，两条相邻的扫描线重叠，以增大开口率。

Claims (10)

1.一种薄膜晶体管基板，其包括多条相互平行的第一扫描线、多条平行于该第一扫描线的第二扫描线、多条与该第一扫描线和第二扫描线垂直绝缘相交的数据线、多个第一像素电极、多个第二像素电极、多个第一薄膜晶体管和多个第二薄膜晶体管，该第一薄膜晶体管的栅极连接到该第一扫描线，源极连接到该数据线，漏极连接到该第一像素电极；该第二薄膜晶体管的栅极连接到该第二扫描线，源极连接到该数据线，漏极连接到该第二像素电极，其特征在于：该第二扫描线与第一扫描线绝缘重叠设置，该薄膜晶体管基板还包括一玻璃基底、一栅极绝缘层、一半导体沟道层、一钝化层，该第一、第二薄膜晶体管的栅极和第一扫描线形成在该玻璃基底上，该栅极绝缘层形成在该第一、第二薄膜晶体管的栅极和第一扫描线上，该半导体沟道层形成在该栅极绝缘层上，该第一、第二薄膜晶体管的源极与漏极和数据线形成在该半导体沟道层上，该钝化层形成在该第一、第二薄膜晶体管的源极与漏极和数据线上，该第一像素电极、第二像素电极和第二扫描线形成在该钝化层上。

2.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板，其特征在于：该薄膜晶体管基板进一步包括多个贯穿该钝化层中的第一通孔、多个贯穿该钝化层中的第二通孔和多个贯穿该钝化层和栅极绝缘层的第三通孔，该第一薄膜晶体管的漏极是通过该第一通孔连接到该第一像素电极，该第二薄膜晶体管的漏极是通过该第二通孔连接到该第二像素电极，该第二薄膜晶体管的栅极是通过该第三通孔连接到该第二扫描线。

3.如权利要求2所述的薄膜晶体管基板，其特征在于：该第一通孔、第二通孔和第三通孔是在同一掩膜制造工艺中形成。

4.如权利要求2所述的薄膜晶体管基板，其特征在于：该第二扫描线与该第二薄膜晶体管的栅极存在一重叠区域，该第三通孔位于该重叠区域。

5.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板，其特征在于：该第二扫描线、该第一像素电极和第二像素电极的材料为透明导电层，且该第一像素电极、第二像素电极和该第二扫描线是在同一掩膜制造工艺中形成。

6.一种薄膜晶体管基板的制造工艺，该薄膜晶体管基板包括多条相互平行的第一扫描线、多条平行于该第一扫描线的第二扫描线、多条与该第一扫描线和第二扫描线垂直绝缘相交的数据线、多个第一像素电极、多个第二像素电极、多个第一薄膜晶体管和多个第二薄膜晶体管，该第一薄膜晶体管包括一第一栅极、一第一源极及一第一漏极，该第二薄膜晶体管包括一第二栅极、一第二源极及一第二漏极，该第一栅极连接到该第一扫描线，该第一源极连接到该数据线，该第一漏极连接到该第一像素电极；该第二栅极连接到该第二扫描线，该第二源极连接到该数据线，该第二漏极连接到该第二像素电极，该制造工艺包括如下步骤：

a.提供一基底，在该基底上形成该第一栅极、第二栅极和第一扫描线；

b.在该第一栅极、第二栅极和第一扫描线上形成一栅极绝缘层；在该栅极绝缘层上依序形成一半导体沟道层；

c.在该半导体沟道层上形成该第一源极、第二源极、第一漏极、第二漏极和数据线；

d.在该第一源极、第二源极、第一漏极、第二漏极和数据线上形成一钝化层；和

e.在该钝化层上形成第一像素电极、第二像素电极和多条与该第一扫描线绝缘重叠的第二扫描线。

7.如权利要求6所述的薄膜晶体管基板的制造工艺，其特征在于：该步骤d中进一步包括形成贯穿该钝化层的多个第一通孔、第二通孔和第三通孔，该第一通孔对应第一漏极，该第二通孔对应该第二漏极，该第三通孔对应该第二栅极。

8.如权利要求7所述的薄膜晶体管基板的制造工艺，其特征在于：该第一通孔、第二通孔和第三通孔是在同一掩膜制造工艺中形成。

9.如权利要求6所述的薄膜晶体管基板的制造工艺，其特征在于：该步骤e中，该第一像素电极、第二像素电极和该第二扫描线是在同一掩膜制造工艺中形成。

10.如权利要求6所述的薄膜晶体管基板的制造工艺，其特征在于：该第一像素电极、第二像素电极和该第二扫描线的材料都是透明导电层。

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