CN101710579A - 薄膜晶体管阵列基板制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种薄膜晶体管阵列基板制造方法，该制造方法先形成像素电极和栅极，然后利用不同光刻胶层高度形成栅极绝缘层和半导体沟道，最后通过剥离方法形成钝化层薄膜，由于像素电极不需要贯穿钝化层薄膜和漏极想连，因而减少了一道光罩工序，简化制造过程，降低成本，提高产量。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体元件的制造方法，尤其涉及薄膜晶体管阵列基板制造方法。
背景技术
现在的液晶显示器主要以薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)为主流，TFT LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)的一般结构是具有彼此相对的薄膜晶体管阵列基板和彩膜基板，在两个基板之间设置衬垫料以保持盒间隙，并在该盒间隙之间填充液晶。
目前量产的TFT阵列基板大多至少需要四轮光罩工序。图1为采用四道光罩工序制造的现有技术TFT阵列基板的平面图，图2为沿图1的A-A’和B-B’线提取的截面图。参照图1和图2所示，现有技术的阵列基板在基板1上形成有彼此交叉的栅线11和数据线52，栅线11与数据线52的交叉区形成TFT 91。TFT 91包括栅极10、源极51和漏极50。所述栅极10形成在与基板1直接接触的第一金属层上，在栅极10上依次覆盖有栅绝缘层20、半导体层30、欧姆接触40、源极51、漏极50和钝化层60。栅极10连接到栅线11，源极51连接到数据线52。在由栅极10和数据线52交叉限定的像素区域中形成像素电极78，所述像素电极78通过接触孔70和TFT 91的漏极50相连。
以下将参照图3A～3D详细说明采用四道光罩工序的液晶面板的TFT阵列基板的制造方法。
参照图3A，采用第一道光罩在基板上形成包括栅线11(参照图1)、栅极10和栅焊盘12的第一导电图案组。
参照图3B，先在形成有栅图案的基板上依次沉积栅绝缘层20、有源层30和欧姆接触层40，再在欧姆接触层40上沉积第二导电金属层50。然后利用第二道光罩在栅绝缘层20上形成包括有源层30和欧姆接触层40的图案，以及包括数据线52(参照图1)、源极51、漏极50以及数据焊盘53(参照图1)的第二导电图案层。
参照图3C，在第二导电层图案形成之后，接着在基板上用PECVD沉积钝化层60，在形成钝化层之后，通过采用第三道光罩的光刻和蚀刻工序，形成接触孔61。
参照图3D，在接触孔61形成之后，沉积上一层透明导电层70，通过第四道光罩在钝化层上形成包括像素电极78、栅焊盘上电极72和数据焊盘上电极73的第三导电图案组。
在液晶显示器中，由于TFT阵列基板需要半导体工序和多轮光罩工序，其制造工序很复杂并因此制造成本比较高，主要原因在于一轮光罩工序包括诸如薄膜沉积工序、清洗工序、光刻工序、蚀刻工序、光刻胶剥离和检查工序等多个工序。
为了解决这个问题，希望能够提供一种可以减少光罩工序数量的TFT阵列基板的制造方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种采用3道光罩工序数量的薄膜晶体管阵列基板制造方法。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种薄膜晶体管阵列基板制造方法，包括以下步骤：
提供基板；
形成透明导电层、第一金属层和第一光刻胶层于该基板上，利用第一道光刻形成像素电极、栅极和栅极焊盘，暴露该像素电极；
继续形成栅极绝缘层、半导体层和第二光刻胶层于该基板上，以覆盖该栅极，利用第二道光刻形成半导体沟道，暴露该像素电极；
继续形成第三金属层和第三光刻胶层于该基板上，利用第三道光刻形成漏极、源极和数据线，该漏极和该像素电极相接触，该源极和该数据线相接触，其中该栅极、该漏极、该半导体沟道、该源极构成薄膜晶体管；
形成钝化层薄膜于该像素电极、该薄膜晶体管上。
上述方法中，所述继续形成半导体层于该基板上包括沉积非晶硅层和欧姆接触层。
上述方法中，所述形成钝化层薄膜包括：保留该栅焊盘和该数据焊盘上的第三光刻胶层；继续形成钝化层于该基板上，剥离第三光刻胶层及其上的钝化层，形成钝化层薄膜于该像素电极、该薄膜晶体管上，暴露该栅焊盘和该数据焊盘。
本发明对比现有的四道光罩工序的薄膜晶体管阵列基板的制造方法有如下的有益效果：本发明提供的制造方法先形成像素电极和栅极，然后利用不同光刻胶层高度形成栅极绝缘层和半导体沟道，最后通过剥离方法形成钝化层薄膜，由于像素电极不需要贯穿钝化层薄膜和漏极想连，因而减少了一道光罩工序，简化制造过程，降低成本，提高产量。
附图说明
图1是采用现有技术四道光罩工序的TFT阵列基板的平面图。
图2是沿图1的A-A’和B-B’线提取的截面图。
图3A～3D是现有技术的TFT阵列基板的制作流程剖视图。
图4A本发明的第一道光罩工序的平面示意图。
图4B～4C是本发明第一道光罩工序及后续工序的流程剖视图。
图5A是本发明的第二道光罩工序的平面示意图。
图5B～5C是本发明第二道光罩工序流程剖视图。
图6是本发明的第三道光罩工序的平面示意图。
图7A～7C是本发明的第三道光罩工序及后续工序的流程剖视图。
具体实施方式
下面结合附图及典型实施例对本发明作进一步说明。
图4A本发明的第一道光罩工序的平面示意图；图4B～4D是本发明第一道光罩工序及后续工序的流程剖视图。
参照图4A，采用第一道光罩工序在下基板1上形成具有像素电极708、栅极下电极705、栅焊盘下电极701的透明导电图案和栅线101、栅极100和栅焊盘上电极102的栅图案。
具体过程如下：通过诸如溅射或其他沉积的方法在下基板上依次形成透明导电层、第一金属层(又称栅金属层)和第一光刻胶层。其后如图4B所示通过第一道HTM光罩的光刻工序和蚀刻工序将该金属层构图为预定结构，从而使透明导电层形成包括像素电极708、栅极下电极705和栅焊盘下电极701的透明导电图案，第一金属层形成栅线101、栅极上电极100和栅焊盘上电极102的图案。
该第一道光罩具有由透明材料构成的光罩衬底、形成在光罩衬底的遮光区域和形成于光罩衬底的遮光量为二分之一的区域，采用第一道光罩曝光显影后该光刻胶从而在分别对应于第一光罩遮光部分和二分之一曝光部分全部曝光部分形成具有预定台阶的光刻胶图案。使得栅极、栅线和栅焊盘处光刻胶802具有第一高度，像素电极和数据焊盘处光刻胶801具有第二高度，其余处无光刻胶。其中第一高度高于第二高度。通过Mo/Al湿刻先去掉没有光刻胶部分的栅金属层，接着通过PI湿刻去除露出的透明导电层部分，即留下像素区、栅极、栅线、栅焊盘、数据焊盘。如图4B所示。接下来采用氧气等离子体执行灰化工序从而去除具有第二高度的像素电极、数据焊盘处光刻胶图案，并且降低具有第一高度的光刻胶图案。然后再次通过Mo/Al湿刻去除露出的栅金属层，并将剩下的光刻胶剥离。这样在基板透明导电层上依次形成了像素电极708、栅极和栅线的下电极705、栅焊盘下电极701、数据焊盘下电极702的第一导电图案，在第一金属层形成栅极上电极100、栅线上电极101、栅焊盘上电极102的栅层第二导电层，如图4C所示。
图5A是本发明的第二道光罩工序的平面示意图；图5B～5C是本发明第二道光罩工序流程剖视图。
在上述基板上一次沉积栅绝缘层200和半导体层300。然后通过第二道HTM光罩，在硅岛处形成第一高度光刻胶803，像素与漏极的接触孔、栅焊盘、数据焊盘处无光刻胶，其余处的光刻胶为第二高度。通过干刻依次去除没有光刻胶处的半导体层和栅绝缘层，如图5B。然后采用氧气等离子体执行灰化工序去除具有第二高度的光刻胶，降低具有第一高度的光刻胶803，并刻蚀露出的半导体层。然后去除光刻胶803。从而形成像素处接触孔、栅焊盘和数据焊盘处接触孔以及半导体沟道(又称硅岛)301，如图5C所示。
图6是本发明的第三道光罩工序的平面示意图，图7A～7C是本发明的第三道光罩工序及后续工序的流程剖视图。
请参见图7A，在上述的基板上继续溅射第三金属层(又称数据金属层)和第三光刻胶层，然后通过第三道HTM光罩后，在栅焊盘和数据焊盘处形成第一高度光刻胶804，源极和漏极(包括与像素相连的接触孔)、数据线处形成第二高度光刻胶，其余处无光刻胶。通过刻蚀，去除无光刻胶处的金属。然后采用氧气等离子体执行灰化工序去除具有第二高度的光刻胶，降低具有第一高度的光刻胶。从而形成源极、数据线、通过接触孔与像素相连的漏极。接下来在基板上沉积钝化(PA)层600，如图7B所示，通过剥离(Lift Off)方法去除栅焊盘和数据焊盘处的光刻胶，从而去除沉积在上面的PA层。露出栅焊盘102的上电极505和数据焊盘上电极503，形成如图6的图案。
请参照图6，经过上述步骤得到TFT阵列基板包括在基板1上形成的像素电极708，栅极下电极705、栅极上电极100，栅线101和栅焊盘下电极701、栅焊盘电极102、栅焊盘上电极505，在栅极100上形成的栅绝缘层200、半导体层300和金属层500；从而形成数据线502、源极501和漏极500、TFT区域901、数据焊盘下电极702、数据焊盘上电极503。
施加栅信号的栅线101和施加数据信号的数据线502交叉以限定像素区域708。该TFT响应栅线101信号向像素电极708施加数据线502上的像素信号。该TFT拥有连接到栅线101的栅极100、连接到数据线502的源极501以及连接到像素电极708的漏极500。此外，TFT还具有在源极501和漏极500之间形成半导体沟道301，其中该半导体沟道301与其下的栅绝缘层200和栅极100重叠。
该像素电极708连接到TFT 901的漏极500并形成在像素区域708内，因此在通过TFT901施加像素信号的像素电极708和施加基准电压的公共电极之间形成电场。由于该电场，位于下阵列基板和彩膜基板之间的液晶分子由于各向异性而旋转。像素区域的透射比按照液晶分子的旋转程度而变化，从而显示各种灰阶。
栅焊盘102连接到栅驱动器以向栅线101施加栅信号。栅焊盘102包括延伸自栅线的栅焊盘电极102、栅焊盘上电极505、栅焊盘下电极701。
数据焊盘503连接到数据驱动器以向数据线502施加数据信号。数据焊盘包括延伸自数据线502的数据焊盘上电极503，和在透明导电层上形成的数据焊盘下电极702。基板上直接形成透明导电层的像素电极708、数据焊盘下电极702、栅极焊盘下电极701和栅极下电极705的透明导电图案。像素电极直接和漏极500相连。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (3)
1.一种薄膜晶体管阵列基板的制作方法，包括：
提供基板；
形成透明导电层、第一金属层和第一光刻胶层于该基板上，利用第一道光刻形成像素电极、栅极和栅极焊盘，暴露该像素电极；
继续形成栅极绝缘层、半导体层和第二光刻胶层于该基板上，以覆盖该栅极，利用第二道光刻形成半导体沟道，暴露该像素电极；
继续形成第三金属层和第三光刻胶层于该基板上，利用第三道光刻形成漏极、源极和数据线，该漏极和该像素电极相接触，该源极和该数据线相接触，其中该栅极、该漏极、该半导体沟道、该源极构成薄膜晶体管；
形成钝化层薄膜于该像素电极、该薄膜晶体管上。
2.如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板制造方法，其特征在于，所述继续形成半导体层于该基板上包括沉积非晶硅层和欧姆接触层。
3.如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板制造方法，其特征在于，所述形成钝化层薄膜包括：
保留该栅焊盘和该数据焊盘上的第三光刻胶层；
继续形成钝化层于该基板上，剥离第三光刻胶层及其上的钝化层，形成钝化层薄膜于该像素电极、该薄膜晶体管上，暴露该栅焊盘和该数据焊盘。
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