一種陣列基板及其制作方法和顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種陣列基板及其制作方法和顯示裝置，其中陣列基板包括：襯底基板；設置在襯底基板上的柵極；位于柵極上方的第一絕緣層；以及覆蓋在柵極上的保護層，保護層將柵極和第一絕緣層隔離；保護層與設置在所述襯底基板上的第一電極由同一次構圖工藝形成且互相絕緣。通過在柵極上覆蓋保護層，有效解決柵極材料向柵極上方的絕緣層擴散導致薄膜晶體管器件性能退化的問題，防止器件失效，同時還可以防止柵極金屬被氧化和腐蝕。并且由于保護層和第一電極通過一次構圖工藝完成，沒有額外增加光刻和刻蝕的步驟，簡化工藝，也不需要對柵極進行合金化技術操作，因此既能降低工藝難度，還能節(jié)約加工成本。
【專利說明】一種陣列基板及其制作方法和顯示裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及顯示【技術領域】，特別涉及一種陣列基板及其制作方法和顯示裝置。

【背景技術】
[0002]在TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display,薄膜晶體管液晶顯示裝置)制造行業(yè)中，隨著顯示技術的發(fā)展，顯示器的尺寸不斷增大、分辨率不斷提高，大型電視或者高分辨率監(jiān)視器等產品也要求掃描線和數據線的RC延遲(即阻容延遲)較小，要求掃描線、數據線以及各種用于導電的互連線需要使用電阻率更低的材料。
[0003]現有技術中一般采用鋁或者鋁合金作為互連線(如柵極)的材料，由于銅的電阻率較低，銅的電阻率比鋁低35%，因此為實現降低電阻率的目的，一般選用銅代替鋁作為新的柵極金屬，可以減小現有互連線的阻容延遲。銅的導電性比鋁好，大大降低電阻，從而降低電路的阻容時間延遲。另外，鋁的擴散系數為1.71cm2/s，擴散激活能為1.48eV;而銅的擴散系數為0.78cm2/s，擴散激活能為2.19eV,因此銅除了具有較低電阻率的特性外，還具有較好的抗電遷移能力和抗應力遷移的特性。采用銅作為柵極的材料不僅能直接降低互連線的電阻，而且還能改善目前顯示裝置的可靠性。
[0004]但是采用銅作為柵極的材料還存在一些由于銅自身的特性帶來的缺陷，即銅在低溫和空氣下易氧化，且不能形成保護層組織自身進一步被氧化和腐蝕，而且銅原子在半導體材料(如硅、硅的氧化物或硅的氮化物)中的擴散很快，一旦進入半導體器件中會成為深能級受主雜質，使器件性能退化甚至失效。
[0005]目前為克服銅作為互連線材料易擴散的缺陷，通常采用銅摻雜的合金化技術和沉積擴散阻障層兩種方法來解決，但是合金化技術比較復雜，電阻高，而且加工成本也比較高，不適合TFT-LCD行業(yè)；沉積擴散阻障層的方法需要額外的一層光刻和刻蝕步驟，增加了工藝復雜度。


【發(fā)明內容】

[0006]為解決柵極材料向絕緣材料擴散導致器件性能退化的技術問題，一方面，
[0007]本發(fā)明提供了一種陣列基板，包括:
[0008]襯底基板；
[0009]設置在所述襯底基板上的柵極；
[0010]位于所述柵極上方的第一絕緣層；以及
[0011]覆蓋在所述柵極上的保護層，所述保護層將所述柵極和所述第一絕緣層隔離；所述保護層與設置在所述襯底基板上的第一電極由同一次構圖工藝形成且互相絕緣。
[0012]可選的，所述第一電極為公共電極或像素電極。
[0013]可選的，所述第一絕緣層上還依次設置有半導體層、源極、漏極、第二絕緣層和第二電極；
[0014]當所述第一電極為公共電極時，所述第二電極為像素電極；
[0015]當所述第一電極為像素電極時，所述第二電極為公共電極。
[0016]可選的，所述保護層、所述第一電極和所述第二電極的材料均為透明導電材料。
[0017]可選的，所述透明導電材料為銦錫氧化物或銦鋅氧化物。
[0018]可選的，所述柵極的材料為銅。
[0019]另一方面，
[0020]本發(fā)明還提供了一種陣列基板的制作方法，包括:
[0021 ] 在襯底基板上形成柵極；
[0022]通過一次構圖工藝在所述柵極上形成保護層且在所述襯底基板上形成第一電極；
[0023]在所述保護層上形成第一絕緣層，所述保護層將所述柵極和所述第一絕緣層隔離。
[0024]可選的，形成所述第一絕緣層之后還包括:
[0025]依次形成半導體層、源極、漏極和第二絕緣層，且所述第二絕緣層對應漏極的位置形成過孔；
[0026]在所述第二絕緣層上形成第二電極，所述第二電極通過所述過孔與所述漏極電連接。
[0027]可選的，所述第一電極為公共電極或像素電極；
[0028]當所述第一電極為公共電極時，所述第二電極為像素電極；
[0029]當所述第一電極為像素電極時，所述第二電極為公共電極。
[0030]另一方面，
[0031]本發(fā)明還提供了一種顯示裝置，包括以上所述的陣列基板。
[0032]本發(fā)明提供的陣列基板在柵極上覆蓋一層保護層，有效解決現有技術中易被氧化的金屬作為柵極時向柵極上方的絕緣層擴散導致薄膜晶體管器件性能退化的技術問題，防止器件失效，同時還可以防止柵極金屬被氧化和腐蝕。并且由于該保護層和第一電極經過一次構圖工藝完成，沒有額外增加光刻和刻蝕的步驟，簡化工藝，也不需要對柵極的銅材料進行合金化技術操作，因此既能降低工藝難度，還能節(jié)約加工成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明提供的一種陣列基板的制作方法步驟流程圖；
[0034]圖2是實施例一提供的一種陣列基板的結構示意圖；
[0035]圖3是實施例二提供的陣列基板的制作過程中在襯底基板上形成柵極的示意圖；
[0036]圖4是實施例二提供的陣列基板的制作過程中在柵極上方形成ITO的示意圖；
[0037]圖5是實施例二提供的陣列基板的制作過程中對ITO進行光刻過程的示意圖；
[0038]圖6是實施例二提供的陣列基板的制作過程中光刻后的示意圖；
[0039]圖7是實施例二中陣列基板的制作流程圖。
[0040]附圖中編號分別表示:
[0041]01、襯底基板；02、柵極；03、保護層；04、公共電極；05、柵絕緣層；06、非晶硅1-a-Si層;07、非晶硅n+a-Si層；08、源極;09、漏極;10、鈍化層；11、像素電極；12、過孔；13、光刻膠；14、掩膜板。

【具體實施方式】
[0042]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0043]FFS(Fringe Field Switching,邊緣場開關)技術是一種通過在陣列基板上的頂層條狀像素電極和底層面狀公共電極之間產生的邊緣電場，使電極之間以及柵極正上方的液晶分子都能平行于襯底基板的平面上發(fā)生轉動的技術。
[0044]在利用FFS技術制作陣列基板的過程中，不需要使用有機膜，但是需要在柵極金屬成膜前通過一道ITO(Indium Tin Oxide,氧化銦錫)工藝在每個子像素的底層形成面狀分布的公共電極，其中的ITO工藝是指制作透明導電膜ITO的工藝。當利用銅作為柵極材料時，由于銅容易被氧化，需要有一層具有保護作用的透明導電材料，來防止銅離子向柵極上方的絕緣層擴散，避免擴散導致器件性能退化。
[0045]本發(fā)明提供了一種陣列基板，包括:
[0046]襯底基板；
[0047]設置在襯底基板上的柵極；
[0048]位于柵極上方的第一絕緣層；以及
[0049]覆蓋在柵極上的保護層，保護層將柵極和第一絕緣層隔離；保護層與第一電極由同一次構圖工藝形成且互相絕緣。
[0050]本發(fā)明提供的方法只需要將柵極制作之前的ITO工藝與柵極的制作工藝順序進行對換，利用ITO工藝在柵極上形成一層ITO保護層，也就是上述的柵極上方形成保護層，由于經過一次構圖工藝形成同時在柵極上形成保護層和在襯底基板上形成第一電極，并不需要額外增加新的光刻工藝，就可以解決柵極中的銅離子向絕緣層擴散的技術問題。
[0051]可選的，第一絕緣層上還依次設置有半導體層、源極、漏極、第二絕緣層和第二電極，其中第一絕緣層為柵絕緣層，即G-SiNx層，半導體層包括本征半導體層和摻雜半導體層，本征半導體層的材料為非晶硅1-a-Si，摻雜半導體層的材料為非晶硅n+a-Si，在源極連接數據線，漏極連接像素電極的情況下，當開關晶體管導通時，數據線通電，源極和漏極之間的非晶硅1-a-Si形成導電溝道，用于在源極和漏極之間傳輸載流子。
[0052]另外，源極和漏極上方設置有第二絕緣層和第二電極，即在第一絕緣層上設置有第二電極，第二絕緣層上對應源極或漏極的位置還設置有過孔，源極或漏極通過過孔與第二電極電連接。其中第二絕緣層為鈍化層，即PA-SiNx層，位于源極、漏極的上方以及源極和漏極之間的區(qū)域。
[0053]可選的，第一電極為公共電極或像素電極，當第一電極為公共電極時，第二電極為像素電極；同時公共電極和像素電極的上下關系還可以互換，即當第一電極為像素電極時，第二電極為公共電極。同時陣列基板上還可以包括與柵極相連的掃描線以及與源極連接的數據線，掃描線用于控制開關，數據線用于提供像素電極的電壓。因為FFS技術是利用像素電極和公共電極之間的邊緣電場，因此可以是公共電極在下，即與柵極上方的保護層同層，像素電極在上，即位于第二絕緣層上方，像素電極通過過孔與漏極連接；或者是像素電極在下，即與柵極上方的保護層同層，而公共電極在上，即位于第二絕緣層上方，并且公共電極通過過孔與源極連接，使得公共電極和像素電極之間具有一定的電壓差值，從而形成電場。
[0054]保護層、第一電極和第二電極均為透明導電材料，優(yōu)選地，透明導電材料為銦錫氧化物或銦鋅氧化物，還可以為他們的組合物。
[0055]其中本發(fā)明中柵極的材料為銅，利用銅作為互連線的材料不僅能直接降低互連線的電阻，還能改善顯示裝置的可靠性。
[0056]相應的，陣列基板的制作方法步驟流程如圖1所示，包括以下步驟:
[0057]步驟S1、在襯底基板上形成柵極。
[0058]步驟S2、通過一次構圖工藝在柵極上形成保護層，在襯底基板上形成第一電極。與保護層同層形成的第一電極可以是公共電極，還可以是像素電極。
[0059]步驟S3、在保護層上形成第一絕緣層，保護層將柵極和第一絕緣層隔離。第一電極和保護層通過一次構圖工藝形成，不需要增加額外的光刻、刻蝕步驟，同時利用保護防止柵極的銅離子向第一絕緣層擴散，防止器件性能退化。
[0060]可選的，形成所述第一絕緣層之后還包括:
[0061]依次形成半導體層、源極、漏極和第二絕緣層，且第二絕緣層對應漏極的位置形成過孔；在第二絕緣層上形成第二電極，第二電極通過過孔與漏極電連接。
[0062]其中半導體層包括本征半導體層和摻雜半導體層，在第一絕緣層上依次形成本征半導體層和摻雜半導體層，并按照預設要求進行刻蝕在摻雜半導體層上形成一層金屬層，經過刻蝕形成源極和漏極。之后在源極和漏極上形成第二絕緣層，也就是鈍化層，在鈍化層上在還形成有第二電極。
[0063]可選的，第一電極可以是公共電極或像素電極，即公共電極和像素電極的上下關系可以互換，第一種:
[0064]當第一電極為公共電極時，第二電極為像素電極，此時公共電極與保護層同時形成，像素電極通過過孔與漏極電連接，源極和數據線連接，在通電情況下，公共電極和像素電極之間形成電場，上述方法適應于該種情況。
[0065]第二種:
[0066]當第一電極為像素電極時，第二電極為公共電極，此時像素電極與保護層同時形成，位于第二絕緣層上形成公共電極，源極與公共電極通過過孔實現電連接，漏極連接數據線，在通電情況下，公共電極和像素電極之間也能形成電場。
[0067]該方法適用于所有尺寸的陣列基板的制作。
[0068]實施例一
[0069]基于上述，本實施例以公共電極(也就是上述的第一電極)與保護層同層為例對上述陣列基板的結構進行說明，結構示意圖如圖2所示，該陣列基板包括襯底基板01、柵極02、保護層03、公共電極04、源極08和漏極09。保護層03覆蓋在柵極02的上方，與公共電極04由同一次構圖工藝形成且互相絕緣。
[0070]保護層03和公共電極04的上方依次有柵絕緣層05、非晶硅I_a_Si層06和非晶硅n+a-Si層07，非晶硅n+a-Si層07的上方是源極08和漏極09，源極08和漏極09之間不相連，與源極08和漏極09不相連的區(qū)域相對應的非晶硅1-a-Si層06和非晶硅n+a-Si層07也分別有部分刻蝕或全部刻蝕。源極08和漏極09上方還設置有鈍化層10和像素電極11，而且鈍化層10對應漏極08的位置還設置有過孔12，以便像素電極11通過過孔12與漏極08實現電連接，其中保護層、像素電極和公共電極的材料均為透明導電材料。
[0071]需要說明的是，陣列基板中還可以包括掃描線和數據線(在圖1中未示出)，掃描線與柵極連接，數據線和源極連接，漏極和像素電極連接。當掃描線向柵極提供導通信號時，開關晶體管導通，數據線通過源極、導電溝道、漏極向像素電極提供電壓，使得像素電極和公共電極之間形成邊緣電場，控制液晶分子在平行于襯底基板方向上發(fā)生轉動。
[0072]還需要說明的是，本實施例中僅以保護層和公共電極同層為例進行說明，如果與保護層同層的是像素電極，則相應的鈍化層上方的為公共電極，同樣可以在陣列基板上形成邊緣電場，其它結構也做相應的替換即可，此處不再贅述。
[0073]通過本實施例提供的陣列基板，通過對換保護層和柵極的工藝順序，在柵極上覆蓋一層保護層，有效解決現有技術中易被氧化的銅作為柵極時向柵極上方的絕緣層擴散導致薄膜晶體管器件性能退化的技術問題，防止器件失效，同時還可以防止柵極的金屬材料被氧化和腐蝕。由于該保護層和公共電極同層同材料，并經過一次光刻工藝完成，沒有額外增加光刻和刻蝕的步驟，簡化工藝，也不需要對柵極進行合金化技術操作，因此既能降低工藝難度，還能節(jié)約加工成本。
[0074]實施例二
[0075]基于實施例一中的陣列基板，本實施例還提供了一種陣列基板的制作方法，具體包括以下步驟:
[0076]步驟S10、在襯底基板01上形成柵極02，如圖3所示。
[0077]在柵極上方形成一層ΙΤ0，得到待加工基板，由于該層ITO在后續(xù)步驟中形成保護層03和公共電極04，因此此時的ITO用03/04表示，如圖4所示。
[0078]步驟S20、通過一次構圖工藝在柵極02上形成保護層03，在襯底基板01上形成公共電極04。其中構圖工藝包括涂覆光刻膠、光刻以及剝離光刻膠幾個步驟，具體的:
[0079]在ITO層上涂覆一層光刻膠13，在光刻過程中將具有預設圖形的掩膜板14(即MASK)置于待加工基板上，之后利用紫外光(即UV)進行曝光，如圖5所示，最后再將光刻膠13剝離，得到的襯底基板上形成保護層和公共電極的示意圖如圖6所示。
[0080]步驟S30、在保護層03上形成柵絕緣層05，保護層03將柵極02和柵絕緣層05隔離。
[0081]可選的，步驟S30形成柵絕緣層05之后還包括:
[0082]步驟S40、依次形成半導體層(包括非晶硅1-a-Si層06和非晶硅n+a_Si層07)、源極08、漏極09和鈍化層10，且鈍化層10對應漏極09的位置形成過孔12。
[0083]在柵絕緣層05上形成非晶娃1-a-Si層06和非晶娃n+a_Si層07,同時對非晶娃n+a-Si層07上對應柵極02的位置進行全部刻蝕，非晶硅I_a_Si層06上對應柵極02的位置進行部分刻蝕。之后在非晶硅1-a-Si層06上沉積金屬層，經過刻蝕形成間隔的源極08和漏極09，繼續(xù)源極08和漏極09上形成鈍化層10，在鈍化層10對應漏極09的位置刻蝕形成過孔12。
[0084]步驟S50、在鈍化層10上還形成有像素電極11，像素電極11通過過孔12與漏極09電連接。
[0085]另外，在步驟S109形成柵極02的同時還可以同時形成掃描線，在形成源極08的同時還可以形成數據線，用于實現開關的導通控制以及為像素電極提供電壓。
[0086]上述陣列基板的制作流程圖如圖7所示，適用于IPS或FFS等利用位于陣列基板上的公共電極和像素電極產生電場以達到液晶分子發(fā)生平行于襯底基板偏轉目的這一類陣列基板的制作。
[0087]本實施例具有與實施例一相同的技術效果，此處不再贅述。
[0088]實施例三
[0089]本實施例還提供了一種顯示裝置，包括以上實施例一中的陣列基板。所述顯示裝置可以包括陣列基板、彩膜基板以及陣列基板和彩膜基板之間填充的液晶。
[0090]需要說明的是，本實施例中的顯示裝置可以為:電子紙、手機、平板電腦、電視機、筆記本電腦、數碼相框、導航儀等任何具有顯示功能的產品或部件。
[0091]需要指出的是，在附圖中，為了圖示的清晰可能夸大了層和區(qū)域的尺寸。而且可以理解，當元件或層被稱為在另一元件或層“上”時，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中間的層。另外，可以理解，當元件或層被稱為在另一元件或層“下”時，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一個以上的中間的層或元件。另外，還可以理解，當層或元件被稱為在兩層或兩個元件“之間”時，它可以為兩層或兩個元件之間惟一的層，或還可以存在一個以上的中間層或元件。通篇相似的參考標記指示相似的元件。
[0092]可以理解，執(zhí)行本發(fā)明所披露的制造方法的操作步驟的順序不限于這里闡述的，除非具體地另外提及。因此，執(zhí)行本發(fā)明所披露的制造方法的操作步驟的順序可以在本發(fā)明的范圍內變化，且對于本發(fā)明相關領域的普通技術人員顯而易見的結果也將被認為在本發(fā)明的范圍內。
[0093]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權利要求限定。
【權利要求】
1.一種陣列基板，其特征在于，包括: 襯底基板； 設置在所述襯底基板上的柵極； 位于所述柵極上方的第一絕緣層；以及 覆蓋在所述柵極上的保護層，所述保護層將所述柵極和所述第一絕緣層隔離；所述保護層與設置在所述襯底基板上的第一電極由同一次構圖工藝形成且互相絕緣。
2.如權利要求1所述的陣列基板，其特征在于，所述第一電極為公共電極或像素電極。
3.如權利要求2所述的陣列基板，其特征在于，所述第一絕緣層上還依次設置有半導體層、源極、漏極、第二絕緣層和第二電極； 當所述第一電極為公共電極時，所述第二電極為像素電極； 當所述第一電極為像素電極時，所述第二電極為公共電極。
4.如權利要求3所述的陣列基板，其特征在于，所述保護層、所述第一電極和所述第二電極的材料均為透明導電材料。
5.如權利要求4所述的陣列基板，其特征在于，所述透明導電材料為銦錫氧化物或銦鋅氧化物。
6.如權利要求1-5其中任一項所述的陣列基板，其特征在于，所述柵極的材料為銅。
7.—種陣列基板的制作方法，其特征在于，包括: 在襯底基板上形成柵極； 通過一次構圖工藝在所述柵極上形成保護層并在所述襯底基板上形成第一電極； 在所述保護層上形成第一絕緣層，所述保護層將所述柵極和所述第一絕緣層隔離。
8.如權利要求7所述的陣列基板的制作方法，其特征在于，形成所述第一絕緣層之后還包括: 依次形成半導體層、源極、漏極和第二絕緣層，且所述第二絕緣層對應源極漏極的位置形成過孔； 在所述第二絕緣層上形成第二電極，所述第二電極通過所述過孔與所述漏極電連接。
9.如權利要求8所述的陣列基板的制作方法，其特征在于，所述第一電極為公共電極或像素電極； 當所述第一電極為公共電極時，所述第二電極為像素電極； 當所述第一電極為像素電極時，所述第二電極為公共電極。
10.一種顯示裝置，其特征在于，包括權利要求1-6中任一項所述的陣列基板。
【文檔編號】H01L27/12GK104332474SQ201410442911
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權日:2014年9月2日
【發(fā)明者】陳啟超, 余道平, 劉富軍, 張煒, 周子卿 申請人:重慶京東方光電科技有限公司, 京東方科技集團股份有限公司