專利名稱：薄膜晶體管陣列基板及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種陣列基板及其制造方法，特別是涉及 一種釆用背溝道非晶 硅薄膜晶體管的陣列基板及其制造方法。
技術背景由于具有結構薄、低功耗、重量輕和無電磁輻射等特性，液晶顯示器(LCD) 作為信息(文字和圖像)顯示的終端人機界面已經得到了廣泛的應用。特別地， 配有有源元件的薄膜晶體管液晶顯示器能夠根據所要顯示的信息有選擇性地給 像素電極施加電壓并在刷新周期內穩(wěn)定地保持該電壓，因而更適合于顯示大容 量的文字信息和動態(tài)圖像畫面。通常，LCD包括包含像素電極和公共電極的場產生電極的兩個基板，和插入在其間的液晶層。 一般將像素電極設置在其中的一個基板上，并以矩陣形式排 列；而將公共電極設置在另一個相向對峙的基板上，并基本覆蓋該基板的整個 表面。通過對像素單元的場產生電極施加數(shù)據電壓，對公共電極施加公共電壓， 以在液晶層中產生電場來控制液晶層的液晶分子的取向，調整入射光的偏振狀 態(tài)并通過配置的偏光片來控制光透射比，從而實現(xiàn)圖像顯示。為了將數(shù)據電壓獨立地提供并在規(guī)定的幀頻內保持于像素電極上，開關元 件如具有三個端子的薄膜晶體管(TFT)分別被連接到像素電極上。作為一種低 成本的材料，非晶硅薄膜常被用作該TFT中間的半導體層，以提供充放電的電 流通道。具有像素電極和TFT的基板通常包括多個為TFT傳送控制信號的柵極 線和多個傳送數(shù)據電壓的數(shù)據線。每個TFT根據柵極掃描線的掃描電位的高低 不同，為像素電極傳送或阻斷來自數(shù)據線的數(shù)據信號。
圖1示出了現(xiàn)有技術的非晶硅TFT陣列基板的平面結構示意圖。包括柵極掃描線2和數(shù)據線4及其交叉限定的像素區(qū)域3;像素區(qū)域3內形成有TFT66 和像素電極88;數(shù)據驅動器44用于驅動數(shù)據線4;柵極驅動器22用于驅動柵 線2。 TFT66響應柵線2的掃描信號將來自數(shù)據線4的信號寫入像素電極88;像 素電極88與另一基板上(通常是彩色濾色器，圖中未畫出)的公共電極形成電 勢差；該電勢差產生的電場控制液晶層的液晶分子的取向，從而實現(xiàn)圖像顯示。 為了有利于TFT66在關斷期間能夠保持像素電極電壓，在像素區(qū)域3中引入了 公共電極線9。圖2為圖1中的像素區(qū)域3的放大平面圖；圖3為圖2中的沿I-I，線的像 素區(qū)域的剖面圖；圖4為圖2中的沿II-II，線的端子部的剖面圖。柵線端子部 包括G端子21、端子部接觸孔22H、由透明電極材料構成的接觸輔助件23I;數(shù) 據線端子部包括D端子41、端子部接觸孔42H、由透明電極材料構成的接觸輔 助件431。TFT66包括連接到柵極掃描線2的柵極5、連接到數(shù)據線4的源極61S、通 過貫穿鈍化膜300的接觸孔61H連接到像素電極88的漏極61D、導通溝道66C。 在圖3中，IOO是基板；200是覆蓋在柵極5及柵極掃描線2上的柵絕緣層；還 包括非晶硅半導體層66A和N+摻雜非晶硅歐姆接觸層66N。據此，通常TFT陣列基板包括多個薄膜如柵極層、絕緣層、源極層及半導 體層、鈍化層等，并使用各自的光掩模板通過光刻的方法將薄膜分別形成圖案。 一般而言，非晶硅薄膜晶體管陣列基板的制造需要三次磁控濺射沉積薄膜、三 次PECVD沉積薄膜、4-5次光刻工藝才能完成。因此，為了減少制造時間和節(jié) 約成本，需要一種可以簡化TFT陣列基板制造流程的結構及方法。 發(fā)明內容本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種可減少數(shù)據線制造流程的薄膜晶體管
陣列基板。本發(fā)明要解決的另一技術問題是提供一種可縮短制程、節(jié)省成本的薄膜晶 體管陣列基板的制造方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種薄膜晶體管陣列基板，包括多條沿第 一方向延伸的柵極掃描線；多條沿第二方向延伸的數(shù)據線，柵極掃描線和數(shù)據線交叉形成像素區(qū)域；設置在像素區(qū)域內的薄膜晶體管和像素電極；其中所述 數(shù)據線與柵極掃描線形成在同一層上，且所述數(shù)據線被柵極掃描線分隔開為多 段或所述柵極掃描線被數(shù)據線分隔開為多段，分隔開的數(shù)據線或柵極掃描線通 過其兩端的接觸孔與形成在像素電極層的接觸電極進行電氣連接。
本發(fā)明還提供了一種薄膜晶體管陣列基板的制造方法，包括如下步驟 形成一第一金屬層在一透明基板上；圖案化所述第一金屬層，形成一柵極及與 柵極電氣連接的柵極掃描線、數(shù)據線，所述數(shù)據線被柵極掃描線分隔開為多段 或所述柵極掃描線被數(shù)據線分隔開為多段；在基板上形成柵絕緣層、半導體層、 對應于柵極的有源區(qū)和溝道；在所述半導體層上形成鈍化膜、在鈍化膜上刻蝕 出第一、第二、第三接觸孔第一接觸孔形成在分隔開的數(shù)據線或柵極線的端 部區(qū)域；第二接觸孔形成在源區(qū)和漏區(qū)上；第三接觸孔形成在柵極掃描線和數(shù) 據線的端子部；最后在鈍化膜上形成像素電極和跨線接觸電極。
基于上述構思，本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板及其制造方法，由于柵極掃 描線和數(shù)據線釆用同一層金屬布線，可以省略傳統(tǒng)薄膜晶體管陣列基板制造工 藝流程中的數(shù)據線膜層的磁控濺射步驟，及相對應的曝光和濕法刻蝕工藝過程， 不但可以縮短制程時間，節(jié)省材料成本，而且還可以減少相關的設備投資。另 外，在鈍化膜的接觸孔刻蝕中，由于上述第一和第三接觸孔的下層是同一層金 屬，而第二接觸孔的下層膜是非晶硅層，因此，可以通過選擇合適的腐蝕液(如 BHF溶液)實現(xiàn)接觸孔的濕法刻蝕。這樣，可以節(jié)省昂貴的干法刻蝕設備投資。為了更進一步了解本發(fā)明的特征及技術內容，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細 說明與附圖。然而附圖僅供參考與輔助說明用，不構成對本發(fā)明的限制。圖1為現(xiàn)有技術的薄膜晶體管陣列基板的平面結構示意圖；圖2為圖1中的像素區(qū)的放大平面圖；圖3為圖2中的沿I-I，線的像素區(qū)域的剖面圖；圖4為圖2中的沿II-n'線的端子部的剖面圖；圖5為本發(fā)明實施例的薄膜晶體管陣列基板的像素區(qū)域的放大平面圖；圖6為圖5中的沿I ~ I，線的像素區(qū)的剖面圖；圖7為圖5中的沿11~11'線的端子部的剖面圖；圖8A到圖8D為按照本發(fā)明實施例的薄膜晶體管陣列基板的逐步制造方法剖面圖<附圖標號說明 100:基板 2:柵極掃描線 9:公共電極線 22:柵極驅動器 21: G端子 41: D端子 61S:源極 66A:半導體層 311H:第一接觸:200:柵絕緣層300:鈍化膜3:像素區(qū)域 4、數(shù)據線 5:柵極44:數(shù)據驅動器66: TFT 88:像素電極22H:接觸孔 231:接觸輔助件61H:接觸孔 66N:歐姆接觸層3211:接觸電極42H:接觸孔 61D:漏極 66C:導通溝道 3111:接321H:第二接觸孔332: G端子 332H:第三接觸孔3321:接觸輔助件 334H:第三接觸孔具體實施方式
下面結合附圖及典型實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖5為本發(fā)明實施例的薄膜晶體管陣列基板的像素區(qū)的放大平面圖；圖6為 圖5中的沿1 I'線的像素區(qū)域的剖面圖；圖7為圖5中的沿11~11'線的端子 部的剖面圖。參照圖5、圖6，本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板包括多條沿第一方向延伸的 柵極掃描線2、公共電極線9;多條沿第二方向延伸的數(shù)據線4，柵極掃描線2 和數(shù)據線4交叉形成像素區(qū)域3;設置在像素區(qū)域3內的薄膜晶體管66和像素 電極88;像素電極88與另一基板上(通常是彩色濾色器，圖中未畫出)的公共電極形成電勢差；該電勢差產生的電場控制液晶層的液晶分子的取向，從而實 現(xiàn)圖像顯示。為了有利于TFT66在關斷期間能夠保持像素電極電壓，通過使公 共電極線9與像素電極88重疊并且在二者之間設置鈍化膜300來形成存儲電容 Cst。參照圖7，柵極掃描線2的端子部包括G端子332、第三接觸孔332H、由透 明電極材料構成的接觸輔助件332I;數(shù)據線4的端子部包括D端子334、第三 接觸孔334H、由透明電極材料構成的接觸輔助件3341。TFT66包括連接到柵極掃描線2的柵極5、連接到數(shù)據線4的源極61S、通 過貫穿鈍化膜300的第二接觸孔321H連接到像素電極88上的漏極61D、導通溝 道66C。在圖6、圖7中，IOO是基板；200是覆蓋在柵線上的柵絕緣層；還包 括非晶硅半導體層66A和N +摻雜非晶硅歐姆接觸層66N。數(shù)據線4、柵極掃描線2及公共電極線9形成在同一金屬層上，其中柵極掃
描線2與公共電極線9平行，數(shù)據線4、柵極掃描線2或公共電極線9分段形成, 數(shù)據線4被柵極掃描線2和公共電極線9分隔開為多段，或者柵極掃描線2或 公共電極線9被數(shù)據線4分割開為多段，因此數(shù)據線4不與柵極掃描線2及公 共電極線9短路。分隔開的數(shù)據線4、柵極掃描線2或公共電極線9通過形成在 鈍化膜300上的第一接觸孔311H和相成在像素電極層上的接觸電極3111進行 電氣連接。另外數(shù)據線4還通過形成在鈍化膜300上的第二接觸孔321H和接觸 電極321I與TFT66的源極66S相連接，柵極掃描線2、數(shù)據線4、柵極5、公共 電極線9由相同的導電材料形成。源極66S、漏極61D形成在N+摻雜非晶硅歐 姆接觸層66N上，接觸電極321I形成在像素電極層上，接觸電極321I和像素 電極88由相同的導電材料形成。圖8A到圖8D為按照本發(fā)明實施例的薄膜晶體管陣列基板的逐步制造方法 剖面圖。參照圖8A,首先提供一透明基板100,如玻璃基板、塑膠基板；在透明基 板100上沉積第一金屬層，通過第一掩模工序圖案化第一金屬層，形成第一導 電金屬層圖案，包括柵極5、與柵極5電氣連接的柵極掃描線2、數(shù)據線4、 公共電極線9，數(shù)據線4、柵極掃描線2或公共電極線9分段形成，數(shù)據線4被 柵極掃描線2和公共電極線9分隔開為多段，或者柵極掃描線2或公共電極線9 被數(shù)據線4分割開為多段，因此數(shù)據線4不與柵極掃描線2及公共電極線9短 路。第一金屬層包括單層或者雙層濺射沉積的諸如Mo、 AlNd、 Al、 Cr、 Mo合金， Al合金等金屬材料的金屬層。參照圖8B，在第一金屬層圖案上依次沉積柵絕緣層200、本征非晶硅半導 體層66A和N+參雜非晶硅歐姆接觸層66N。柵絕緣層200可以是有機層或諸如 Si02和SiNx的無機材料；有機層可以用旋轉涂敷的方法實現(xiàn)，無機層可以用射
頻濺射法或等離子體增強CVD的方法來沉積。非晶硅半導體層66A和N+參雜非 晶硅歐姆接觸層66N —般采用等離子體增強CVD的方法來沉積并且在沉積非晶 硅層時只需通入適量的磷烷(PH5)氣體，即可實現(xiàn)N+參雜非晶硅層。利用基于GTM或HTM技術的第二掩模工序，采用干法刻蝕工藝，刻蝕出非 晶硅TFT有源層溝道66C及源極66S和漏極66D，其中源極66S和漏極66D是由 N+參雜非晶硅歐姆接觸層66N構成的。接著沉積鈍化膜300。鈍化膜300可以是諸如Si02和SiNx的無機材料；可 以用射頻濺射法或等離子體增強CVD的方法來沉積。參照圖8C,利用第三掩模 工序，在鈍化膜300刻蝕出第一接觸孔311H、第二接觸孔321H、第三接觸孔332H、 334H。其中，第三接觸孔332H位于柵極掃描線2端子部，用于將柵極驅動器22 的掃描信號加載到柵極掃描線2上，第三接觸孔334H位于數(shù)據線4的端子部， 用于將數(shù)據驅動器44視頻的信號加載到數(shù)據線4上；第一接觸孔311H起到將 分隔開的數(shù)據線4、柵極掃描線2或公共電極線9跨接連通的作用；第二接觸孔 321H是用于將透明導電層與TFT的源極61S和漏極61D相連接。接觸孔的刻蝕可釆用以下兩種工藝實施方案。實施方案l:利用GTM或HTM技術，先將第三接觸孔332H、 334H及第一接 觸孔311H部分刻蝕出(即將第一金屬層上面的鈍化膜全部去除，將部分柵絕緣 層去除)；然后將接觸孔321H上的部分感光膠灰化掉；接著再次進行刻蝕，即 徹底將第三接觸孔332H、接觸孔334H及第一接觸孔311H上的柵絕緣層去除并 將源極61S和漏極61D表面上的鈍化膜全部去除形成第二接觸孔321H。實施方案2:利用有選擇刻蝕性的蝕刻液(例如BHF溶液等)直接用濕法刻 蝕，因為鈍化層與參雜非晶硅層有很強的蝕刻選擇比并且第三接觸孔332H、接 觸孔334H及第一接觸孔311H上面的柵絕緣層200及鈍化膜300膜厚及結構相
同，因此可采用濕法刻蝕。這樣，可以節(jié)省昂貴的干法刻蝕設備投資。參照圖8D，通過第四掩模工序，在鈍化膜300上形成包括像素電極88及接 觸電極3UI， 3211的第二導電圖案組。具體地，在鈍化膜300上形成透明導電 層，然后再通過采用第四掩模的光刻和濕法刻蝕工序對其圖案化，從而形成第 二導電圖案組。通常，透明導電層是用濺射方法形成的ITO(氧化銦錫)，TO(氧 化錫)，IZO (氧化銦鋅)等材料的薄膜。如上所述，按照本發(fā)明及其實施方法可以通過相同的掩膜工序在同一金屬 層上將柵極掃描線、公共電極線和數(shù)據線在一起形成，然后再通過透明導電層 實現(xiàn)數(shù)據線4、柵極掃描線2或公共電極線9的跨接和形成TFT66的源極61S和 漏極61D。按照本發(fā)明及其實施方法可以省略通常薄膜晶體管陣列基板制造工藝流程 中的數(shù)據線膜層的磁控濺射步驟，及相對應的曝光和濕法刻蝕工藝過程，不但 可以縮短制程時間，節(jié)省材料成本，而且還可以減少相關的設備投資。
權利要求
1. 一種薄膜晶體管陣列基板，包括多條沿第一方向延伸的柵極掃描線；多條沿第二方向延伸的數(shù)據線，柵極掃描線和數(shù)據線交叉形成像素區(qū)域； 設置在像素區(qū)域內的薄膜晶體管和像素電極；其特征在于所述數(shù)據線與柵極掃描線形成在同一層上，且所述數(shù)據線被柵 極掃描線分隔開為多段或所述柵極掃描線被數(shù)據線分隔開為多段，分隔開的數(shù) 據線或柵極掃描線通過其兩端的接觸孔與形成在像素電極層的接觸電極進行電 氣連接。
2. 根據權利要求1所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于所述薄膜晶體 管的源極、漏極形成在N+非晶硅歐姆接觸層上。
3. 根據權利要求1所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于還進一步包括 與所述柵極掃描線平行的公共電極線。
4. 根據權利要求3所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于所述的數(shù)據線 基于公共電極線分隔開來，被公共電極線分隔開的數(shù)據線通過其兩端的接觸孔 及形成在像素電極層的接觸電極進行電氣連接。
5. 根據權利要求3所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于所述的公共電 極線基于數(shù)據線分隔開來，被數(shù)據線分隔開的公共電極線通過其兩端的接觸孔 及形成在像素電極層的接觸電極進行電氣連接。
6. 根據權利要求1、 3、 4或5所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于所 述的柵極掃描線、數(shù)據線、柵極、公共電極線由相同的導電材料形成。
7. 根據權利要求1所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于所述的像素電 極、接觸電極由相同的導電材料形成。
8. —種薄膜晶體管陣列基板的制造方法，包括如下步驟形成一第一金屬層在一透明基板上；圖案化所述第一金屬層，形成一柵極及與柵極電氣連接的柵極掃描線、數(shù) 據線，所述數(shù)據線被柵極掃描線分隔開為多段或所述柵極掃描線被數(shù)據線分隔開為多段；在基板上形成柵絕緣層、半導體層、對應于柵極的有源區(qū)和溝道； 在所述半導體層上形成鈍化膜、在鈍化膜上刻蝕出第一、第二、第三接觸 孔第一接觸孔形成在分隔開的數(shù)據線或柵極線的端部區(qū)域；第二接觸孔形成 在源區(qū)和漏區(qū)上；第三接觸孔形成在柵極掃描線和數(shù)據線的端子部； 最后在鈍化膜上形成像素電極和跨線接觸電極。
9. 根據權利要求8所述的制造方法，其特征在于在圖案化第一金屬層時還 形成有公共電極線，所述數(shù)據線基于公共電極線分隔開來，被公共電極線分隔 開的數(shù)據線兩端對應的鈍化膜層上刻蝕有第一接觸孔。
10. 根據權利要求8所述的制造方法，其特征在于在圖案化第一金屬層時 還形成有公共電極線，所述公共電極線基于數(shù)據線分隔開來，被數(shù)據線分隔開 的公共電極線兩端對應的鈍化膜層上刻蝕有第一接觸孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜晶體管陣列基板及其制造方法，該陣列基板包括多條沿第一方向延伸的柵極掃描線；多條沿第二方向延伸的數(shù)據線，柵極掃描線和數(shù)據線交叉形成像素區(qū)域；設置在像素區(qū)域內的薄膜晶體管和像素電極；其中所述數(shù)據線與柵極掃描線形成在同一層上，且所述數(shù)據線被柵極掃描線分隔開為多段或所述柵極掃描線被數(shù)據線分隔開為多段，分隔開的數(shù)據線或柵極掃描線通過其兩端的接觸孔與形成在像素電極層的接觸電極進行電氣連接；本發(fā)明可以省略傳統(tǒng)薄膜晶體管陣列基板制造工藝流程中的數(shù)據線膜層的磁控濺射步驟，及相對應的曝光和濕法刻蝕工藝過程。
文檔編號H01L21/84GK101123257SQ20071004585
公開日2008年2月13日 申請日期2007年9月12日 優(yōu)先權日2007年9月12日
發(fā)明者湯安東 申請人:上海廣電光電子有限公司