CN102693938B - 薄膜晶体管液晶显示器、阵列基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种薄膜晶体管液晶显示器、阵列基板及其制造方法，制造方法包括：步骤1、在基板上沉积栅金属薄膜，通过第一次构图工艺形成栅线和栅电极的图形；步骤2、在完成步骤1的基板上依次沉积栅绝缘层和半导体层，通过第二次构图工艺形成半导体层的图形，半导体层上的沟道区域保留光刻胶；步骤3、在完成步骤2的基板上依次沉积欧姆接触层、透明导电层和源漏层，剥离掉半导体层上保留的光刻胶，形成沟道区域的图形；步骤4、在完成步骤3的基板上沉积钝化层，通过第三次构图工艺形成欧姆接触层、像素电极、源电极、漏电极、数据线和钝化层的图形。本发明采用三次构图工艺实现阵列基板的制造，能够缩短生产时间，提高生产效率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示器技术领域，尤其涉及一种薄膜晶体管液晶显示器、阵列基板及其制造方法。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)具有体积小、功耗低、无辐射等特点，在当前的平板显示器市场中占据了主导地位。对于TFT-LCD来说，阵列基板以及制造工艺决定了其产品性能、成品率和价格。为了有效地降低TFT-LCD的价格、提高成品率，TFT-LCD阵列基板的制造工艺逐步得到简化，从开始的七次构图(7mask)工艺已经发展到基于狭缝光刻技术的四次构图(4mask)工艺。
目前，TFT-LCD阵列基板的制造是通过一组构图工艺形成薄膜图形来完成，一次构图工艺形成一层薄膜图形。由于每次构图工艺均需要把掩模板的图形转移到薄膜图形上，而每一层薄膜图形都需要精确地罩在另一层薄膜图形上，因此在TFT-LCD阵列基板制作过程中，所用掩模板的数量越少，生产时间就越少，生产效率就越高，生产成本也就越低。
发明内容
本发明的目的是提供一种薄膜晶体管液晶显示器、阵列基板及其制造方法，采用三次构图工艺实现薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的制造，从而缩短生产时间，提高生产效率，降低生产成本。
为了实现上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的制造方法，包括如下步骤：
步骤1、在基板上沉积栅金属薄膜，通过第一次构图工艺形成栅线和栅电极的图形；
步骤2、在完成步骤1的基板上依次沉积栅绝缘层和半导体层，通过第二次构图工艺形成半导体层的图形，且半导体层上的沟道区域保留有光刻胶；
步骤3、在完成步骤2的基板上依次沉积欧姆接触层、透明导电层和源漏层，剥离掉半导体层上保留的光刻胶，形成沟道区域的图形；
步骤4、在完成步骤3的基板上沉积钝化层，通过第三次构图工艺形成欧姆接触层、像素电极、源电极、漏电极、数据线和钝化层的图形。
优选地，所述半导体层的材料为微晶硅。
为了实现上述目的，本发明还提供一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板，包括栅线和数据线，以及形成在栅线和数据线限定的像素区域内的像素电极和薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括：
形成在基板上的栅电极；
形成在栅电极上方的半导体层，栅电极和半导体层通过栅绝缘层隔离；
形成在半导体层上的欧姆接触层和沟道；
形成在欧姆接触层上的透明导电层；
形成在透明导电层上的源电极和漏电极；
形成在源电极、漏电极和沟道上的钝化层。
优选地，所述半导体层的材料为微晶硅。
为了实现上述目的，本发明还提供一种薄膜晶体管液晶显示器，包括：
彩膜基板；
接合于所述彩膜基板的薄膜晶体管阵列基板；
夹设于所述彩膜基板和所述薄膜晶体管阵列基板之间的液晶层；
所述薄膜晶体管阵列基板包括：包括栅线和数据线，以及形成在栅线和数据线限定的像素区域内的像素电极和薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括：
形成在基板上的栅电极；
形成在栅电极上方的半导体层，栅电极和半导体层通过栅绝缘层隔离；
形成在半导体层上的欧姆接触层和沟道；
形成在欧姆接触层上的透明导电层；
形成在透明导电层上的源电极和漏电极；
形成在源电极、漏电极和沟道上的钝化层。
优选地，所述半导体层的材料为微晶硅。
从以上所述可以看出，本发明提供的上述技术方案采用三次构图工艺实现了薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的制造，从而能够缩短生产时间，提高生产效率，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板中薄膜晶体管的结构示意图；
图2为本发明实施例的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的制造方法流程图；
图3为本发明实施例的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板第一次构图工艺后的结构示意图；
图4为本发明实施例的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板第二次构图工艺后的结构示意图；
图5为本发明实施例的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板形成沟道区域后的结构示意图；
图6为图2所示的制造方法中步骤100的具体流程图；
图7为图2所示的制造方法中步骤200的具体流程图；
图8为图2所示的制造方法中步骤400的具体流程图。
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，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明实施例的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板包括：栅线和数据线，以及形成在栅线和数据线限定的像素区域内的像素电极和薄膜晶体管。参照图1，所述薄膜晶体管包括：
形成在基板1上的栅电极2；
形成在栅电极2上方的半导体层4和沟道，栅电极2和半导体层4通过栅绝缘层3隔离；
形成在半导体层4上的欧姆接触层5；
形成在欧姆接触层5上的透明导电层6；
形成在透明导电层6上的源电极7和漏电极8；
形成在源电极7、漏电极8和沟道上的钝化层9。
在薄膜晶体管液晶显示器中，高性能的透明薄膜晶体管(TFT)是关键器件，a-Si：H TFT作为有源开关器件，在薄膜晶体管液晶显示器中得到广泛的应用。a-Si：H TFT存在的一个重要问题就是阈值电压的亚稳特性，即在较长时间施加栅偏压以后，其阈值电压以及亚阈效率都将要发生漂移，导致TFT的电学性质不稳定。用具有一定结构有序性的微晶硅来代替非晶硅的话，则可改善器件的稳定性。
因此，作为一个优选方案，本发明实施例的上述薄膜晶体管液晶显示器阵列基板中的所述半导体层4的材料为微晶硅。
图2为本发明实施例的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的制造方法流程图。参照图1～图4，所述制造方法包括如下步骤：
步骤100、在基板上沉积栅金属薄膜，通过第一次构图工艺形成栅线和栅电极的图形(如图3所示)；
步骤200、在完成步骤100的基板上依次沉积栅绝缘层和半导体层，通过第二次构图工艺形成半导体层的图形，且半导体层上的沟道区域保留有光刻胶10(如图4所示)；
步骤300、在完成步骤200的基板上依次沉积欧姆接触层、透明导电层和源漏层，剥离掉半导体层上保留的光刻胶10，形成沟道区域的图形(如图5所示)；
步骤400、在完成步骤300的基板上沉积钝化层，通过第三次构图工艺形成欧姆接触层、像素电极、源电极、漏电极、数据线和钝化层的图形(如图1所示)。
以下给出上述制造方法的详细流程。
参照图6，所述步骤100具体包括：
步骤101、提供一基板，并将其清洗干净；
基板可以选用玻璃基板或者石英基板。
步骤102、在基板上沉积栅金属薄膜；
采用溅射、热蒸发或其它成膜方法，在基板上沉积一层厚度为
的栅金属薄膜。
步骤103、在栅金属薄膜上涂敷一层光刻胶；
步骤104、采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于栅线和栅电极的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应于上述图形以外的区域；
步骤105、进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；
步骤106、通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶未保留区域的栅金属薄膜，形成栅线和栅电极的图形；
步骤107、剥离剩余的光刻胶。
参照图7，所述步骤200具体包括：
步骤201、在完成步骤100的基板上依次沉积栅绝缘层和半导体层；
采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法，在所述基板上依次沉积厚度为
的栅绝缘层和厚度为
的半导体层。
其中，栅绝缘层可以选用氧化物或者氮化物。
步骤202、在半导体层上涂敷一层光刻胶；
步骤203、采用灰色调或半色调掩模板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域、光刻胶部分保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于沟道区域的图形所在区域，光刻胶部分保留区域对应于半导体层的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应于上述图形以外的区域；
步骤204、进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶部分保留区域的光刻胶厚度变薄，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；
步骤205、通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶未保留区域的半导体层，形成半导体层的图形；
步骤206、通过灰化工艺完全去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留光刻胶保留区域的光刻胶。
需要说明的是，步骤203中，光刻胶保留区域还可包括像素的边缘区域以及栅线的引线区域，这样，通过后续的工艺能够使得各像素之间的欧姆接触层不相连，并能够暴露栅线的引线。
在所述步骤300中，采用磁控溅射、热蒸发或其它成膜方法，在所述基板上依次沉积
的欧姆接触层、的透明导电层和厚度为
的源漏金属薄膜。
其中，透明导电层可以采用氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或氧化铝锌等材料，也可以采用其它金属及金属氧化物，源漏金属薄膜可以采用Mo、Al、Cu、Ta、Ti、W、Cr等金属或合金。
参照图8，所述步骤400具体包括：
步骤401、在完成步骤300的基板上沉积钝化层；
采用磁控溅射、热蒸发或其它成膜方法，在所述基板上沉积
的钝化层。
其中，钝化层可以选用氧化物或者氮化物。
步骤402、在钝化层上涂敷一层光刻胶；
步骤403、采用灰色调或半色调掩模板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域、光刻胶部分保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于数据线、源电极、漏电极和钝化层的图形所在区域，光刻胶部分保留区域对应于像素电极的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应于上述图形以外的区域；
步骤404、进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶部分保留区域的光刻胶厚度变薄，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；
步骤405、通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶未保留区域的钝化层、源漏层、透明导电层和欧姆接触层，形成欧姆接触层的图形；
步骤406、通过灰化工艺完全去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留光刻胶保留区域的光刻胶；
步骤407、通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶部分保留区域的钝化层和源漏层，形成像素电极的图形；
步骤408、剥离剩余的光刻胶。
本发明实施例还提供一种薄膜晶体管液晶显示器，包括：
彩膜基板；
接合于所述彩膜基板的薄膜晶体管阵列基板；
夹设于所述彩膜基板和所述薄膜晶体管阵列基板之间的液晶层；
所述薄膜晶体管阵列基板包括：包括栅线和数据线，以及形成在栅线和数据线限定的像素区域内的像素电极和薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管包括：
形成在基板上的栅电极；
形成在栅电极上方的半导体层，栅电极和半导体层通过栅绝缘层隔离；
形成在半导体层上的欧姆接触层和沟道；
形成在欧姆接触层上的透明导电层；
形成在透明导电层上的源电极和漏电极；
形成在源电极、漏电极和沟道上的钝化层。
优先地，所述半导体层的材料为微晶硅。
综上所述，本发明实施例采用三次构图工艺完成TFT-LCD阵列基板的制备，能够缩短生产时间，提高生产效率，降低生产成本。进一步，通过采用具有一定结构有序性的微晶硅薄膜作为有源层，与现有的非晶硅TFT相比，微晶硅TFT可以改善器件的稳定性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、在基板上沉积栅金属薄膜，通过第一次构图工艺形成栅线和栅电极的图形；
步骤2、在完成步骤1的基板上依次沉积栅绝缘层和半导体层，通过第二次构图工艺形成半导体层的图形，且半导体层上的沟道区域保留有光刻胶；
步骤3、在完成步骤2的基板上依次沉积欧姆接触层、透明导电层和源漏层，剥离掉半导体层上保留的光刻胶，形成沟道区域的图形；
步骤4、在完成步骤3的基板上沉积钝化层，通过第三次构图工艺形成欧姆接触层、像素电极、源电极、漏电极、数据线和钝化层的图形。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤1包括：
步骤11、提供一基板；
步骤12、在基板上沉积栅金属薄膜；
步骤13、在栅金属薄膜上涂敷一层光刻胶；
步骤14、采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于栅线和栅电极的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应于上述图形以外的区域；
步骤15、进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；
步骤16、通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶未保留区域的栅金属薄膜，形成栅线和栅电极的图形；
步骤17、剥离剩余的光刻胶。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤2包括：
步骤21、在完成步骤1的基板上依次沉积栅绝缘层和半导体层；
步骤22、在半导体层上涂敷一层光刻胶；
步骤23、采用灰色调或半色调掩模板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域、光刻胶部分保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于沟道区域的图形所在区域，光刻胶部分保留区域对应于半导体层的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应于上述图形以外的区域；
步骤24、进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶部分保留区域的光刻胶厚度变薄，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；
步骤25、通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶未保留区域的半导体层，形成半导体层的图形；
步骤26、通过灰化工艺完全去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留光刻胶保留区域的光刻胶。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤4包括：
步骤41、在完成步骤3的基板上沉积钝化层；
步骤42、在钝化层上涂敷一层光刻胶；
步骤43、采用灰色调或半色调掩模板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域、光刻胶部分保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于数据线、源电极、漏电极和钝化层的图形所在区域，光刻胶部分保留区域对应于像素电极的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应于上述图形以外的区域；
步骤44、进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶部分保留区域的光刻胶厚度变薄，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；
步骤45、通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶未保留区域的钝化层、源漏层、透明导电层和欧姆接触层，形成欧姆接触层的图形；
步骤46、通过灰化工艺完全去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留光刻胶保留区域的光刻胶；
步骤47、通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶部分保留区域的钝化层和源漏层，形成像素电极的图形；
步骤48、剥离剩余的光刻胶。
5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：
所述半导体层的材料为微晶硅。
6.一种由权利要求1-5任一项所述的制造方法制得的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板，包括栅线和数据线，以及形成在栅线和数据线限定的像素区域内的像素电极和薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管包括：
形成在基板上的栅电极；
形成在栅电极上方的半导体层，栅电极和半导体层通过栅绝缘层隔离；
形成在半导体层上的欧姆接触层和沟道；
形成在欧姆接触层上的透明导电层；
形成在透明导电层上的源电极和漏电极；
形成在源电极、漏电极和沟道上的钝化层。
7.如权利要求6所述的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板，其特征在于：
所述半导体层的材料为微晶硅。
8.一种薄膜晶体管液晶显示器，包括：
彩膜基板；
接合于所述彩膜基板的薄膜晶体管阵列基板；
夹设于所述彩膜基板和所述薄膜晶体管阵列基板之间的液晶层；
所述薄膜晶体管阵列基板由权利要求1-5任一项所述的制造方法制得，包括：包括栅线和数据线，以及形成在栅线和数据线限定的像素区域内的像素电极和薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管包括：
形成在基板上的栅电极；
形成在栅电极上方的半导体层，栅电极和半导体层通过栅绝缘层隔离；
形成在半导体层上的欧姆接触层和沟道；
形成在欧姆接触层上的透明导电层；
形成在透明导电层上的源电极和漏电极；
形成在源电极、漏电极和沟道上的钝化层。
9.如权利要求8所述的液晶显示器，其特征在于：
所述半导体层的材料为微晶硅。
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