CN100386674C - 液晶显示装置用下基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种液晶显示装置用下基板的制造方法，包括如下步骤：(A)提供一基板；(B)于该基板上形成一第一金属层，并利用一第一掩膜对该第一金属层图案化；(C)于该基板及该第一金属层上形成一第一绝缘层；(D)于该第一绝缘层上形成一半导体层，并利用该第一掩膜对该半导体层图案化，该图案化的半导体层位于该第一金属层的正上方，且和第一金属层具有相同的图案；(E)于该半导体层上形成一第二金属层，并对该第二金属层图案化；(F)于该第二金属层、该半导体层及该第一绝缘层上方形成一第二绝缘层，并对该第二绝缘层图案化；(G)于该第二绝缘层上方形成一透明电极层，并对该透明电极层图案化。本发明仅需四个掩膜就可进行五道掩膜工艺，而且还可减少一道掩膜的制作费用。
Description
技术领域
本发明关于一种液晶显示装置用下基板的制造方法，尤指一种适用于薄膜晶体管液晶显示装置(TFT-LCD)用下基板的制造方法。
背景技术
液晶显示装置相较于传统的映像管监视器，具有低耗电量、体积小及无辐射的优点。然而薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的价格昂贵，尤其是在液晶显示器薄膜晶体管阵列的光刻步骤工艺上，因为无法有效地将所需掩膜数尽可能地降低，而无法进一步的降低制造成本。
薄膜晶体管阵列基板制造方法中，较常见的是五道掩膜(光刻付蚀)工艺。参阅图1a至1e，一般五道掩膜(光刻付蚀)工艺需要五个掩膜来定义出薄膜晶体管阵列基板中各构件。第一道掩膜(光刻付蚀)工艺，如图1a所示，是用来定义第一金属层，也就是对第一金属层图案化，成为图案化的第一金属层32，包括：薄膜晶体管的栅极321、辅助电容的下电极322以及端子线323等构件。第二道掩膜(光刻付蚀)工艺，如图1b所示，是用来定义出薄膜晶体管的半导体层36以及欧姆接触层38。
比较图1a的图案化第一金属层32和图1b的半导体层36以及欧姆接触层38的形状和位置，可明显看出第一道掩膜的图形和第二道掩膜的图形并不相同。这也表示，第一道掩膜工艺和第二道掩膜工艺无法使用同一掩膜进行光刻付蚀。
接着，第三道掩膜(光刻付蚀)工艺，如图1c所示，是用来定义出第二金属层，也就是对第二金属层图案化，成为图案化的第二金属层40，包括：作为薄膜晶体管的源极401、漏极402以及辅助电容的上电极403等构件。第四道掩膜(光刻付蚀)工艺，如图1d所示，是用来将平坦层44与钝化层42图案化，以形成漏极接触窗511或端子接触窗512。在此可仅形成钝化层42，或仅形成平坦层44，或同时形成钝化层42与平坦层44且二层顺序不拘。而第五道掩膜(光刻付蚀)工艺，如图1e所示，是用来将透明导电层46图案化，而形成像素电极。由于五道掩膜(光刻付蚀)定义的构件形状、位置均不相同，因此，五道掩膜(光刻付蚀)工艺必需使用五个不同的掩膜来定义出薄膜晶体管阵列基板中各构件。
然而，随着薄膜晶体管液晶显示器朝大尺寸制作的发展趋势，掩膜也朝大尺寸发展，使得掩膜的制作成本越发昂贵。因此若是能减少薄膜晶体管工艺的使用掩膜数，就可以减少掩膜制作费用，进而降低制造成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种液晶显示装置用下基板的制造方法，能以四个掩膜数目，来进行五道掩膜(光刻付蚀)工艺。如此，就可以减少一个掩膜的设计和制作费用，进而降低制造成本。而且，减少了一个掩膜数目，同时也可以减少一次掩膜对准时所造成的误差，而可以提高优良率。
本发明提供的一种液晶显示装置用下基板的制造方法，包括以下步骤：
(A)提供一基板；
(B)于基板上形成一第一金属层，并利用一第一掩膜对此第一金属层图案化；
(C)于基板及第一金属层上形成一第一绝缘层；
(D)于第一绝缘层上形成一半导体层，并利用上述的第一掩膜对此半导体层图案化，此图案化的半导体层位于该图案化的第一金属层的正上方，且和第一金属层具有相同的图案；
(E)于半导体层上形成一第二金属层，并对此第二金属层图案化；
(F)于第二金属层、半导体层及第一绝缘层上方形成一第二绝缘层，并对此第二绝缘层图案化；以及
(G)于第二绝缘层上方形成一透明电极层，并对此透明电极层图案化。
由于第一金属层以及半导体层的图形相同，本发明可使用同一掩膜来进行第一道掩膜(光刻付蚀)工艺以及第二道掩膜(光刻付蚀)工艺，以此能减少一道掩膜的设计和制作费用。因此，本发明仅需要四个掩膜数目，就可以进行五道掩膜(光刻付蚀)工艺。
另外，由于第一金属层以及半导体层的图案相同，因此，还可以利用图案化的第一金属层作为掩膜，对半导体层进行第二道掩膜(光刻付蚀)工艺，也可减少一道掩膜的设计和制作费用。因此，本发明还提供另一液晶显示装置用下基板的制造方法，包括以下步骤：
(A)提供一基板；
(B)于该基板上形成一第一金属层，并利用一第一掩膜对该第一金属层图案化；
(C)于该基板及该第一金属层上形成一第一绝缘层；
(D)于该第一绝缘层上形成一半导体层，并利用该第一金属层作为掩膜对该半导体层图案化，该图案化的半导体层位于该图案化的第一金属层的正上方，且和第一金属层具有相同的图案；
(E)于该半导体层上形成一第二金属层，并对该第二金属层图案化；
(F)于该第二金属层、该半导体层及该第一绝缘层上方形成一第二绝缘层，并对该第二绝缘层图案化；以及
(G)于该第二绝缘层上方形成一透明电极层，并对该透明电极层图案化。以此来减少工艺所需要的掩膜数目。
本发明的方法所制造的液晶显示装置用下基板，其第二金属层上方的第二绝缘层可仅为钝化层，或仅为平坦层，或同时包括钝化层与平坦层，且二层顺序不拘。较佳为同时包括钝化层与平坦层，以提升下基板的优良率以及液晶显示装置的显示效果。
本发明的方法可选择性的于半导体层表面形成一欧姆接触层，以降低半导体层与第二金属层之间的接触电阻。此半导体层可为任何现已用于薄膜晶体管的半导体层，较佳为非晶硅层。此欧姆接触层可为任何现已用于半导体的欧姆接触层，较佳为N+非晶硅层。
本发明的方法中，第二绝缘层可以任何现有的方式图案化，较佳的是以光刻法形成。此第二绝缘层可以选择性的具有多个贯孔。在这些贯孔之中，至少有一贯孔穿透第二绝缘层以及第一绝缘层，使第一金属层暴露出来，作为下基板的端子接触窗。或者，至少有一贯孔穿透第二绝缘层，使第二金属层暴露出来，作为下基板的漏极接触窗。
本发明的方法，其中第一金属层可构成薄膜晶体管的许多构件，较佳为部分第一金属层为薄膜晶体管的栅极、部分第一金属层为一辅助电容的一电极、或者部分第一金属层为一显示区外的一端子线。本发明的方法，其中第二金属层可构成薄膜晶体管的许多构件，较佳为部分第二金属层为薄膜晶体管的一源极或一漏极。本发明的方法，其中基板可为任何现有的材料，较佳为玻璃。本发明的方法，其中绝缘层可为任何现有的材料，较佳为氧化硅或氮化硅。本发明的方法，其中透明电极层可为任何金属氧化物，较佳为氧化铟锌(IZO)或氧化铟锡(ITO)层。
本发明的有益效果是：能以四个掩膜数目，来进行五道掩膜工艺，这样，就可以减少一个掩膜的设计和制作费用，进而降低制造成本。而且，减少了一个掩膜数目，同时也可以减少一次掩膜对准时所造成的误差，而可以提高优良率。
附图说明
图1a至1e为现有制备液晶显示装置用下基板的方法流程示意图。
图2a至2e为本发明一较佳实施例的制备液晶显示装置用下基板的方法流程示意图。
主要元件符号说明
30......基板 32......第一金属层
34......第一绝缘层 36......半导体层
38......欧姆接触层 40......第二金属层
42......钝化层 44......平坦层
46......透明电极层 52，54...贯孔
321......TFT的栅极 322......辅助电容的下电极
323......端子线 401......源极
402......漏极 403......辅助电容的上电极
511......漏极接触窗 512......端子接触窗
具体实施方式
请参阅图2a至图2b，为本发明实施例的方法流程示意图。
如图2a所示，首先提供一基板30，此基板30可为一玻璃基底、石英基底或塑胶基底。接着，在基板30上沉积一第一金属层32，并利用一第一掩膜，以光刻法对第一金属层32图案化。也就是在沉积第一金属层32于基板30后，以图案化的光致抗蚀剂做保护，再对第一金属层32进行干法付蚀或湿法付蚀工艺来完成图案化。在本实施例中，图案化第一金属层32包括：作为TFT的栅极321，辅助电容的下电极322及显示区外的一端子线323。而且，此图案化第一金属层32可以具有单层或多层结构，其材料可以为单一金属或合金，较佳为铝(Al)、钨(W)、铬(Cr)、铜(Cu)、钛(Ti)、氮化钛(TiNx)、铝合金、铬合金、钼(Mo)金属或其组合。
接着，如图2b所示，于基板30及第一金属层32上形成一第一绝缘层34。然后，再于第一绝缘层34上沉积一半导体层36及一欧姆接触层38。并且，利用同一掩膜，也就是上述的第一掩膜，以光刻法对该半导体层36及欧姆接触层38图案化，以此定义半导体层36及欧姆接触层38。因此，此图案化的半导体层36及欧姆接触层38位于第一金属层32的正上方，且和第一金属层32具有相同的图案。在本实施例中，第一绝缘层34可为氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNy)或氮氧化硅(Siliconoxynitride)，半导体层36可为非晶硅(amorphous silicon)或多晶硅(polycrystalline silicon)，欧姆接触层38可为掺杂半导体，例如n+-Si(n-typedoped silicon)。
换句话说，由于第一金属层32以及半导体层36(欧姆接触层38)的图案相同，因此，可使用同一掩膜进行图案化，而减少一道掩膜的设计和制作费用。
另外，由于第一金属层32以及半导体层36及欧姆接触层38的图案相同，因此，还可以以图案化的第一金属层32作为掩膜，对半导体层36及和欧姆接触层38进行背面曝光以及付蚀，也可有减少一道掩膜的设计和制作费用的效用。
接着，如图2c所示，于半导体层36及绝缘层34上沉积一第二金属层，并利用一具不同图样的第二掩膜(图中未示)，以光刻法对第二金属层图案化。并可选择性地，对半导体层36及欧姆接触层38进行付蚀以吃出半导体层36的通道(channel)。该图案化第二金属层40包括：作为TFT的源极401、漏极402以及辅助电容的上电极403之用。而且，该图案化第二金属层40与该图案化第一金属层32一样，可以具有单层或多层结构，其材料可以为单一金属或合金，较佳为铝、钨、铬、铜、钛、氮化钛、铝合金、铬合金、钼金属或其组合。第一绝缘层的材料可为氧化硅或氮化硅。
接着，如图2d所示，形成一钝化层42(passivation layer)以及一平坦层44(planization layer)，以覆盖该图案化的半导体层36、欧姆接触层38、第二金属层40及第一绝缘层34。并以光刻法对此钝化层42以及平坦层44图案化，以形成多个贯孔52、54。在本实施例中，此多个贯孔52、54其中至少有一贯孔52穿透平坦层44以及钝化层42，使辅助电容的上电极403暴露出来。该贯孔52用以提供TFT作为漏极接触窗(contact of drain electrode)，另外，还可以再包含至少一贯孔54穿透平坦层44、钝化层42、欧姆接触层38、半导体层36以及第一绝缘层34，而暴露显示区外的一端子线323，以作为端子线的接触窗(contact ofterminal PAD)。在本实施例中，也可仅形成钝化层42，或仅形成平坦层44，或同时形成钝化层42与平坦层44，且二层顺序不拘。
最后，如图2e所示，于平坦层44表面透明电极层46，作为像素电极。其材料可为氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。
在本实施例中，由于第一金属层32以及半导体层36(欧姆接触层38)的图形相同，因此，可使用同一掩膜来进行第一道掩膜(光刻付蚀)工艺以及第二道掩膜(光刻付蚀)工艺，以此可减少一道掩膜的设计和制作费用。
或者，以第一道掩膜(光刻付蚀)工艺定义第一金属层32之后，以此图样化的第一金属层32作为掩膜来进行第二道掩膜(光刻付蚀)工艺，也可以达到减少制作一个掩膜的效用。因此，本实施例可以四个掩膜数目，来进行五道掩膜(光刻付蚀)工艺。如此一来，就可以减少一个掩膜的设计和制作费用，进而降低制造成本。
上述实施例仅为了方便说明而举例，本发明所主张的权利范围应以权利要求书为准，而并不仅限于上述实施例。
Claims (19)
1.一种液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(A)提供一基板；
(B)于该基板上形成一第一金属层，并利用一第一掩膜对该第一金属层图案化；
(C)于该基板及该第一金属层上形成一第一绝缘层；
(D)于该第一绝缘层上形成一半导体层，并利用该第一掩膜对该半导体层图案化，该图案化的半导体层位于该图案化的第一金属层的正上方，且和第一金属层具有相同的图案；
(E)于该半导体层上形成一第二金属层，并对该第二金属层图案化；
(F)于该第二金属层、该半导体层及该第一绝缘层上方形成一第二绝缘层，并对该第二绝缘层图案化；以及
(G)于该第二绝缘层上方形成一透明电极层，并对该透明电极层图案化。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，该第二绝缘层包括一钝化层以及一平坦层。
3.如权利要求1所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，该半导体层为非晶硅层。
4.如权利要求1所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，更包含一步骤，是于该半导体层表面形成一欧姆接触层。
5.如权利要求4所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，该欧姆接触层为N+非晶硅层。
6.如权利要求1所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，该第二绝缘层具有多个贯孔。
7.如权利要求6所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，至少一贯孔穿透该第二绝缘层、该半导体层以及该第一绝缘层，以暴露该第一金属层。
8.如权利要求7所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，至少一贯孔穿透该第二绝缘层，以暴露该第二金属层。
9.如权利要求1所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，部分该第一金属层为一薄膜晶体管的栅极。
10.如权利要求1所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，部分该第一金属层为一辅助电容的一电极。
11.如权利要求1所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，部分该第一金属层为一显示区外的一端子线。
12.如权利要求1所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，部分该第二金属层为薄膜晶体管的一源极或一漏极。
13.如权利要求1所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，该基板为玻璃。
14.如权利要求1所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，该第一绝缘层为氧化硅或氮化硅。
15.如权利要求1所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，该透明电极层为氧化铟锌或氧化铟锡。
16.一种液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(A)提供一基板；
(B)于该基板上形成一第一金属层，并利用一第一掩膜对该第一金属层图案化；
(C)于该基板及该第一金属层上形成一第一绝缘层；
(D)于该第一绝缘层上形成一半导体层，并利用该第一金属层作为掩膜对该半导体层图案化，该图案化的半导体层位于该图案化的第一金属层的正上方，且和第一金属层具有相同的图案；
(E)于该半导体层上形成一第二金属层，并对该第二金属层图案化；
(F)于该第二金属层、该半导体层及该第一绝缘层上方形成一第二绝缘层，并对该第二绝缘层图案化；以及
(G)于该第二绝缘层上方形成一透明电极层，并对该透明电极层图案化。
17.如权利要求16所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，该第二绝缘层包括一钝化层以及一平坦层。
18.如权利要求16所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，更包含一步骤，是于该半导体层表面形成一欧姆接触层。
19.如权利要求16所述的液晶显示装置用下基板的制造方法，其特征在于，该第二绝缘层具有多个贯孔。
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