專利名稱：一種tft lcd陣列基板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管液晶顯示器(TFT LCD)陣列基板及其制造方法，尤其涉及一種用4次光刻(4Mask)工藝制造陣列基板的結(jié)構(gòu)及方法。
背景技術(shù)：
以TFT LCD為代表的液晶顯示作為一種重要的平板顯示方式，近十年里有了飛速的發(fā)展，受到人們的廣泛關(guān)注。由于各廠商之間的劇烈競爭和TFT LCD制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，顯示質(zhì)量優(yōu)良，價格更加便宜的液晶顯示器被不斷推向市場。因此，采用更加先進(jìn)的制造技術(shù)，簡化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本成為TFT LCD生產(chǎn)廠商在劇烈競爭中得以生存的重要保證。
TFT LCD陣列基板的制造技術(shù)經(jīng)歷了從7次光刻技術(shù)(7Mask)到目前的5次光刻技術(shù)(5Mask)的發(fā)展過程，5Mask技術(shù)成為現(xiàn)在的TFT LCD陣列基板制造的主流。
部分廠商現(xiàn)在也開始在4Mask技術(shù)，4Mask技術(shù)是以5Mask技術(shù)為基準(zhǔn)，利用灰色調(diào)光刻(Gray Tone Mask)工藝，將有源層光刻(ActiveMask)與源漏電極光刻(S/D Mask)合并成一個Mask，通過調(diào)整刻蝕(Etch)工藝，從而完成原來Active Mask和S/D Mask的功能，即通過一次Mask工藝達(dá)到兩次Mask工藝的效果。
Gray Tone Mask技術(shù)是在Mask上使用帶有條狀(Slit)的圖形，通過光線的干涉和衍射效應(yīng)，在Mask上形成半透明的圖形區(qū)域。在曝光過程中，光線只能部分透過半透明區(qū)域。通過控制曝光量，可以使光線通過Mask上的Gray Tone區(qū)域后照射到光刻膠上，使光刻膠只能部分曝光，而其他部分可以充分曝光。顯影后，完全曝光區(qū)域沒有光刻膠，未充分曝光的區(qū)域光刻膠的厚度就會小于完全未曝光的區(qū)域，從而在光刻膠上形成三維立體結(jié)構(gòu)。通過控制Gray Tone區(qū)域的透過率，即線條區(qū)域與空白區(qū)域的“占空比”，可以控制光刻膠的厚度。這種在光刻掩膜板上使用半透明圖形從而在光刻膠上形成厚度不同的三維圖案的方法被統(tǒng)稱為Gray Tone Mask技術(shù)。
5Mask技術(shù)包括5次光刻工藝，他們分別是柵電極光刻(Gate Mask)，有源層光刻(Active Mask)，源漏電極光刻(S/D Mask)，過孔光刻(ViaHole Mask)和像素電極光刻(Pixel Mask)。在每一個Mask工藝步驟中又分別包括一次或多次薄膜沉積(Thin Film Deposition)工藝和刻蝕工藝(包括干法刻蝕Dry Etch和濕法刻蝕Wet Etch)工藝，形成了5次薄膜沉積→光刻→刻蝕的循環(huán)過程。具體工藝過程如圖2。
經(jīng)過以上的5Mask工藝流程所得到的TFT LCD陣列基板的典型像素單元如圖1所示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對技術(shù)的發(fā)展趨勢，提供一種減少光刻過程，從而減少工藝步驟，提高產(chǎn)能和降低成本；以及提高設(shè)備的利用率，降低工藝時間，提高生產(chǎn)效率的TFT LCD陣列基板及其制造方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種TFT LCD陣列基板，一種TFT LCD陣列基板，包括基板、形成于基板上柵線和柵電極、形成于柵電極上的絕緣介質(zhì)層、有源層和歐姆接觸層、透明像素電極、源漏電極、數(shù)據(jù)線、及鈍化層，其特征在于所述歐姆接觸層具體為微晶硅材料層，透明像素電極位于微晶硅材料層的上方并與微晶硅材料層歐姆接觸，源漏電極形成于透明像素電極的上方。
其中，所述柵線和柵電極可為一層、兩層或多層結(jié)構(gòu)，如采用AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr的單層膜，或者為AlNd、Al、Cu Mo、MoW、Cr之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜。所述絕緣介質(zhì)層具體為SiNx、SiOx或SiOxNy的單層膜，或者為SiNx、SiOx、SiOxNy之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜。所述源漏電極具體為Mo、MoW或Cr的單層膜，或者為Mo、MoW、Cr之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還同時提供一種TFT LCD陣列基板的制造方法，其特征在于，包括步驟一，采用磁控濺射工藝在基板上沉積一個柵極金屬層，進(jìn)行掩膜和刻蝕，得到柵線和柵電極；步驟二，采用化學(xué)氣相沉積法在完成步驟一的基板上沉積一個絕緣介質(zhì)層，一個有源層，一個歐姆接觸層，進(jìn)行掩膜和刻蝕，形成薄膜晶體管部分；步驟三，采用磁控濺射工藝在完成步驟二的基板上沉積一個透明像素電極層，一個源漏電極金屬層，用灰色調(diào)掩膜板進(jìn)行掩膜并刻蝕，形成透明像素電極、源漏電極和薄膜晶體管部分溝道部分；步驟四，采用化學(xué)氣相沉積法在完成步驟三的基板上沉積一個鈍化層，進(jìn)行掩膜和刻蝕，形成過孔并對溝道形成保護(hù)，同時露出綁定引線。
其中，所述步驟三中采用灰色調(diào)掩膜板掩膜進(jìn)行掩模時，使掩膜板半透光部分對應(yīng)透明像素電極部分，掩膜板不透光部分對應(yīng)源漏電極及數(shù)據(jù)線部分，掩膜板完全透光部分對應(yīng)其余部分。所述步驟二中沉積的歐姆接觸層具體為微晶硅材料層。所述步驟三中所述透明像素電極層和源漏電極金屬層是在相同或不同設(shè)備中連續(xù)進(jìn)行沉積。所述步驟一中沉積柵極金屬層具體為沉積AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr的單層膜，或者沉積AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr中的之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜。所述步驟二中沉積絕緣介質(zhì)層具體為沉積SiNx、SiOx或SiOxNy的單層膜，或者沉積SiNx、SiOx、SiOxNy之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜。所述步驟三中沉積源漏電極金屬層具體為沉積Mo、MoW或Cr的單層膜，或者沉積Mo、MoW、Cr之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜。
本發(fā)明與現(xiàn)有的5次光刻制造工藝比較主要有以下效果提供了一種新的有別于現(xiàn)有的5Mask和4Mask技術(shù)的TFT LCD陣列基板及其制造方法；通過將原來的5Mask工藝簡化為4Mask工藝，從而達(dá)到減少工藝步驟、提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本的目的；通過合并S/D Mask和ITO Mask，使得S/D金屬層和ITO層可以在同一臺Sputter設(shè)備中連續(xù)沉積，從而提高生產(chǎn)效率的同時，提高了Sputter設(shè)備的利用率。
下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步更為詳細(xì)的說明。


圖1為TFT LCD陣列基板典型像素單元平面圖形；圖2為傳統(tǒng)的5Mask工藝流程；圖3為本發(fā)明的工藝流程；圖4為采用本發(fā)明得到的TFT LCD陣列基板典型像素單元平面圖形；圖5為圖4A-A截面圖形；圖6為經(jīng)過Gate Mask后得到的平面圖形；圖7為圖6A-A截面圖形；圖8為經(jīng)過Active Mask后得到的平面圖形；圖9為圖8A-A截面圖形；圖10為經(jīng)過G/T S/D Mask后得到的平面圖形圖11為圖10A-A截面圖形；圖12為經(jīng)過Via Hole Mask后所得到的平面及截面圖形；圖13為圖12A-A截面圖形。
圖中標(biāo)識1、玻璃基板；2、柵電極；3、絕緣層；4、半導(dǎo)體層；5、透明像素電極層；6、源漏電極；7、鈍化層。
具體實施例方式
以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。為了實現(xiàn)本發(fā)明，采用的具體工藝過程見圖3。
步驟一，在玻璃基板1上采用磁控濺射方法，沉積柵極金屬層，Mo/AlND/Mo(400/4000/600)。然后進(jìn)行柵極金屬層掩膜，并進(jìn)行濕法刻蝕，形成柵線和柵電極2，如圖6和圖7.
作為可變通的方式，本步驟中沉積得到柵極金屬層可為AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr的單層膜，也可以為Al Nd、Al、Cu、Mo、MoW、Cr之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜，如Mo/AlNd/Mo或AlNd/Mo金屬的復(fù)合膜。
步驟二，在完成柵極金屬層刻蝕的基礎(chǔ)上，采用PECVD依次沉積柵絕緣層3，半導(dǎo)體層4，歐姆接觸層，即SiNx/a-Si/uc-Si(5000/2000/500)。此處為了保證后面的透明像素電極與半導(dǎo)體層的歐姆接觸，歐姆接觸層采用微晶硅(uc-Si)材料而不是n+a-Si；接下來進(jìn)行有源層掩膜，經(jīng)過有源層刻蝕得到TFT的有源層部分，如圖8和圖9所示(歐姆接觸層uc-Si部分圖中未明示)。
作為可變通的方式，本步驟中的柵絕緣層可為SiNx、SiOx或SiOxNy的單層膜或者SiNx、SiOx、SiOxNy之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜。
步驟三，采用磁控濺射方法，連續(xù)沉積透明像素電極層5，如ITO(500)，原漏電極層，如Mo(3000)，采用灰色調(diào)掩膜技術(shù)進(jìn)行掩膜，透明像素電極部分的掩膜板為半透光部分，源漏電極及數(shù)據(jù)線部分的掩膜板為完全遮擋部分，其余部分的掩膜板為完全透光部分，經(jīng)過G/T S/D Etch后，進(jìn)行uc-Si刻蝕，最后得到透明像素電極與源漏和數(shù)據(jù)線，并形成TFT溝道，如圖10和圖11(圖中溝道部分的uc-Si部分明示)；本步驟中S/D金屬層和透明像素電極層可以在同一臺Sputter設(shè)備連續(xù)沉積，從而提高生產(chǎn)效率的同時，提高Sputter設(shè)備的利用率。
作為可變通的方式，原漏電極層可以為Mo、MoW或Cr的單層膜或Mo、MoW、Cr之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜；源漏金屬電極層和透明像素電極層可在不同Sputter設(shè)備中連續(xù)沉積。
步驟四，采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)進(jìn)行鈍化層7沉積，厚度約為2600，進(jìn)行鈍化層掩膜和刻蝕，形成過孔并對溝道形成保護(hù)，同時露出綁定(Pad)引線，如圖12和圖13。
通過以上方法采用4Mask工藝的制造方法，得到了完整的TFT陣列基板，在減少工藝步驟，降低了生產(chǎn)成本和提高了生產(chǎn)效率，同時通過Sputter設(shè)備連續(xù)沉積S/D金屬層和ITO層，提高了Sputter設(shè)備的生產(chǎn)效率和利用率，此外，本發(fā)明還提供了一種新的有別于現(xiàn)有5Mask技術(shù)和4Mask技術(shù)的TFT LCD陣列基板的制造方法。
通過上述工藝流程，得到如圖4和圖5所示的本發(fā)明的一種TFT LCD陣列基板。即基板1、形成于基板1上的柵線和柵電極2、形成于柵電極上的絕緣介質(zhì)層3、半導(dǎo)體層4和歐姆接觸層、透明像素電極5、源漏電極6數(shù)據(jù)線、及鈍化層7，其中歐姆接觸層由微晶硅材料構(gòu)成，且透明像素電極6位于歐姆接觸層的上方，并通過微晶硅材料實現(xiàn)歐姆接觸，源漏電極6形成于透明像素電極5的上方。
本實施例僅給出了實現(xiàn)本發(fā)明特定的實施方案，但此方案中的器件結(jié)構(gòu)以及工藝條件是可以變化的，如，采用負(fù)性光刻膠，沉積的各層材料結(jié)構(gòu)及厚度，采用的基本沉積及蝕刻條件都可以根據(jù)液晶顯示器的具體要求進(jìn)行變化，但這種變化不能偏離透明像素電極層和S/D電極層連續(xù)沉積并采用灰色調(diào)掩膜技術(shù)在同一Mask下形成的精神和范疇，否則視為本發(fā)明的等同或替換。
權(quán)利要求
1.一種TFT LCD陣列基板，包括基板、形成于基板上柵線和柵電極、形成于柵電極上的絕緣介質(zhì)層、有源層和歐姆接觸層、透明像素電極、源漏電極、數(shù)據(jù)線、及鈍化層，其特征在于所述歐姆接觸層具體為微晶硅材料層，透明像素電極位于微晶硅材料層的上方并與微晶硅材料層歐姆接觸，源漏電極形成于透明像素電極的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列基板，其特征在于所述柵線和柵電極具體為AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr的單層膜，或者為AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列基板，其特征在于所述絕緣介質(zhì)層具體為SiNx、SiOx或SiOxNy的單層膜，或者為SiNx、SiOx、SiOxNy之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列基板，其特征在于所述源漏電極具體為Mo、MoW或Cr的單層膜，或者為Mo、MoW、Cr之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜。
5.一種TFT LCD陣列基板的制造方法，其特征在于包括步驟一，采用磁控濺射工藝在基板上沉積一個柵極金屬層，進(jìn)行掩膜和刻蝕，得到柵線和柵電極；步驟二，采用化學(xué)氣相沉積法在完成步驟一的基板上沉積一個絕緣介質(zhì)層，一個有源層，一個歐姆接觸層，進(jìn)行掩膜和刻蝕，形成薄膜晶體管部分；步驟三，采用磁控濺射工藝在完成步驟二的基板上沉積一個透明像素電極層，一個源漏電極金屬層，用灰色調(diào)掩膜板進(jìn)行掩膜并刻蝕，形成透明像素電極、源漏電極和薄膜晶體管部分溝道部分；步驟四，采用化學(xué)氣相沉積法在完成步驟三的基板上沉積一個鈍化層，進(jìn)行掩膜和刻蝕，形成過孔并對溝道形成保護(hù)，同時露出綁定引線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述步驟三中采用灰色調(diào)掩膜板掩膜進(jìn)行掩模時，使掩膜板半透光部分對應(yīng)透明像素電極部分，掩膜板不透光部分對應(yīng)源漏電極及數(shù)據(jù)線部分，掩膜板完全透光部分對應(yīng)其余部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述步驟二中沉積的歐姆接觸層具體為微晶硅材料層。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述步驟三中所述透明像素電極層和源漏電極金屬層是在相同或不同設(shè)備中連續(xù)進(jìn)行沉積。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8任一所述的方法，其特征在于所述步驟一中沉積柵極金屬層具體為沉積AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr的單層膜，或者沉積AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr中的之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至8任一所述的方法，其特征在于所述步驟二中沉積絕緣介質(zhì)層具體為沉積SiNx、SiOx或SiOxNy的單層膜，或者沉積SiNx、SiOx、SiOxNy之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至8任一所述的方法，其特征在于所述步驟三中沉積源漏電極金屬層具體為沉積Mo、MoW或Cr的單層膜，或者沉積Mo、MoW、Cr之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種TFT LCD陣列基板，包括玻璃基板、形成于玻璃基板上的柵線和柵電極、形成于柵電極上的絕緣介質(zhì)層、半導(dǎo)體層和歐姆接觸層、透明像素電極、源漏電極、數(shù)據(jù)線、及鈍化層，歐姆接觸層由微晶硅材料構(gòu)成，并與其上方透明像素電極歐姆接觸；源漏電極形成于透明像素電極的上方。本發(fā)明同時也公開了相應(yīng)的制造方法。本發(fā)明將5次光刻技術(shù)中的源漏電極光刻和像素電極層光刻合并在一個光刻中完成，與原有的5次光刻技術(shù)相比減少了一個光刻工藝即減少了一次曝光過程，提高了生產(chǎn)效率。同時還可將像素層和源漏電極層在同一臺磁控濺射設(shè)備中進(jìn)行連續(xù)沉積，從而提高了磁控濺射設(shè)備的利用率和降低工藝時間，達(dá)到提高產(chǎn)能和降低生產(chǎn)成本的目的。
文檔編號H01L21/768GK101060123SQ20061007445
公開日2007年10月24日 申請日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者鄧朝勇, 林承武 申請人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司