CN100431139C - 薄膜晶体管阵列基板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种薄膜晶体管阵列基板的制造方法，所述的制造方法包括下列步骤。首先，在一基板上形成多条扫描线。然后，在基板上依序形成一图案化介电层与一图案化半导体层，以覆盖部分扫描线。在基板上依序形成一图案化透明导电层与一图案化金属层，而图案化透明导电层与图案化金属层区定义出多条数据线、多个源极/漏极与多个像素电极。在基板上形成一保护层，然后在保护层形成一遮光材料层。图案化遮光材料层、保护层与图案化金属层，以曝露出像素电极的图案化透明导电层，并形成一遮光层。因此，开口率能够增加。

Description

薄膜晶体管阵列基板的制造方法

技术领域

本发明是有关于一种主动组件阵列的制造方法，且特别是有关于一种薄膜晶体管阵列基板的制造方法。

背景技术

由于显示器的需求与日俱增，因此业界全力投入相关显示器的发展。其中，又以阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)因具有优异的显示品质与技术成熟性，因此长年独占显示器市场。然而，近来由于绿色环保概念的兴起对于其能源消耗较大与产生辐射量较大的特性，加上其产品扁平化空间有限，因此无法满足市场对于轻、薄、短、小、美以及低消耗功率的市场趋势。因此，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT LCD)已逐渐成为市场的主流。

薄膜晶体管液晶显示器主要由液晶显示面板(LCD pannel)与一背光模块(back light module)所构成，其中，液晶显示面板主要由薄膜晶体管阵列基板(thin film transistor array substrate)、彩色滤光基板(color filter substrate)和配置在两基板之间的液晶层(liquid crystal layer)所构成。此外，背光模块用以提供此液晶显示面板所需的面光源，以使薄膜晶体管液晶显示器达到显示的效果。

更详细而言，彩色滤光基板具有遮光层，而遮光层通常由不透光材质所构成。此外，薄膜晶体管阵列基板具有扫瞄线、数据线与薄膜晶体管，而扫瞄线、数据线与薄膜晶体管通常是金属材质。由于对位精度约为3至5微米(micrometer)，因此为了降低因错位而发生漏光的可能性，通常会增加遮光层的宽度。然而，增加遮光层的宽度却会造成开口率(aperture ratio)的下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种薄膜晶体管阵列基板的制造方法，以提高开口率。

基于上述目的或其它目的，本发明提出一种薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其包括下列步骤。首先，在一基板上形成多条扫描线。然后，在基板上依序形成一图案化介电层与一图案化半导体层，以覆盖部分扫描线。在基板上依序形成一图案化透明导电层与一图案化金属层，而图案化透明导电层与图案化金属层区定义出多条数据线、多个源极/漏极与多个像素电极。在基板上形成一保护层，然后在保护层上形成一遮光材料层。图案化遮光材料层、保护层与图案化金属层，以曝露出像素电极的图案化透明导电层，并形成一遮光层。

依照本发明实施例，在形成扫描线的步骤中更包括形成多个扫描焊垫，其中扫描线的一端分别连接至扫描焊垫。在形成图案化介电层与图案化半导体层后，图案化介电层与图案化半导体层曝露出部分扫描焊垫。

依照本发明实施例，图案化透明导电层与图案化金属层更包覆未被图案化介电层与图案化半导体层覆盖而曝露出的扫描焊垫。

依照本发明实施例，在图案化保护层的步骤中，更同时移除扫描焊垫上方的图案化金属层，以曝露出扫描焊垫上方的图案化透明导电层。

依照本发明实施例，在形成数据线的步骤中，图案化透明导电层与图案化金属层更定义出多个数据焊垫，且数据线的一端分别连接至数据焊垫。

依照本发明实施例，在形成保护层的步骤中，保护层覆盖数据焊垫。然后，在图案化保护层的步骤中，更同时移除数据焊垫扫描上方的图案化金属层，以曝露出数据焊垫上方的图案化透明导电层。

依照本发明实施例，在形成扫描线的步骤中，更包括形成多个共享焊垫与分别连接至共享焊垫的多条共享线，而共享线与扫描线大致平行，且共享线与扫描线交替配置于基板上。

依照本发明实施例，各共享线具有自两侧边缘向外延伸的多条分支，且像素电极的图案化透明导电层与分支有部分重叠。

依照本发明实施例，在形成图案化透明导电层与图案化金属层的步骤中，在像素电极内形成多个狭缝(slit)。

依照本发明实施例，在形成图案化介电层与图案化半导体层时，更包括同时在图案化半导体层上形成一图案化欧姆接触层。

依照本发明实施例，在形成图案化介电层与图案化半导体层时，更包括同时在图案化欧姆接触层上形成一图案化接触金属层。

依照本发明实施例，各扫描线具有多个栅极区。

依照本发明实施例，在形成扫描线的步骤中，更包括同时形成多个栅极，且这些栅极分别与这些扫描线连接。

基于上述，由于本发明对于遮光材料层、保护层与图案化金属层进行图案化工艺，以曝露出像素电极的图案化透明导电层，并形成一遮光层，且此遮光层在随后的工艺中无须移除，因此本发明所形成的薄膜晶体管阵列基板便可搭配不具有遮光层的彩色滤光基板，以提高开口率。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1A、图2A、图3A、图4A绘示本发明一实施例的薄膜晶体管阵列基板的俯视图。

图1B、图2B、图3B、图4B分别绘示沿图1A、图2A、图3A、图4A的II-II’线的剖面图。

图1C、图2C、图3C、图4C分别绘示沿图1A、图2A、图3A、图4A的III-III’线的剖面图。

附图标号：

110：基板                122：扫描线

124：扫描焊垫            124a：第一开口

132：共享线              132a：分支

134：共享焊垫            134a：第三开口

142：图案化介电层        144：图案化半导体层

146：图案化欧姆接触层    148：图案化接触金属层

152：图案化透明导电层    154：图案化金属层

162：数据线              164：数据焊垫

164a：第二开口           172：源极/漏极

174：像素电极            176：刻蚀保护层

182：保护层              192：遮光层

具体实施方式

本发明对于遮光材料层、保护层与图案化金属层进行图案化工艺，以曝露出像素电极的图案化透明导电层，并形成一遮光层，因此采用本实施例的薄膜晶体管阵列基板的彩色滤光基板便无须制作遮光层，以提高开口率。此外，本实施例所制造出的薄膜晶体管阵列基板可以是用于扭曲向列式液晶显示器(Twisted Nematic Liquid Crystal Display，TN-LCD)中。此外，储存电容为架构于共享线上(Cst on common)，然而本实施例并不限定储存电容的型态，而储存电容也可以是架构于栅极上(Cst on gate)。再者，本实施例的薄膜晶体管的栅极为架构于扫描线上(gate on scan line)，然而本实施例并不限定薄膜晶体管的型态。举例而言，本实施例的栅极与扫描线也可以同时形成，且彼此相连接。

图1A、图2A、图3A、图4A绘示本发明第一实施例的薄膜晶体管阵列基板的俯视图，而图1B、图2B、图3B、图4B分别绘示沿图1A、图2A、图3A、图4A的II-II’线的剖面图。图1C、图2C、图3C、图4C分别绘示沿图1A、图2A、图3A、图4A的III-III’线的剖面图。

请先参考图1A、图1B与图1C，本实施例的薄膜晶体管阵列基板的制造方法包括下列步骤。首先，提供一基板110，而基板110可以是玻璃基板、石英基板或是其它由透明材质所构成的基板。

然后，在基板110上以溅射(sputtering)工艺形成一厚度约为数千埃(angstrom)的第一金属层。此外，第一金属层可以是单层的铝、钛、钼、铬、铜、铝合金、铜合金及其氮化物(如：氮化钼、氮化钛等)。或者，上述单层金属层所组合的多层金属层。然后，对于此第一金属层进行第一道掩膜工艺，以形成多条扫描线122、多个扫描焊垫124、多条共享线132与多个共享焊垫134。其中，这些扫描线122的一端均连接至扫描焊垫124，而这些共享线132的一端也同样连接至共享焊垫134。此外，共享线132与扫描线122交替配置于基板110上，且共享线132与扫描线122大致平行。另外，各共享线132具有自两侧边缘向外延伸的多条分支132a，因此共享线132的分支132a便可作为薄膜晶体管阵列基板侧的遮光层，以提高开口率。然而，本实施例并不限定共享线132需具有分支132a，而其它型态的共享线也可以应用于本实施例中。

请参考图2A、图2B与图2C，在基板110上以化学气相沉积工艺(CVDprocess)依序形成一介电层与一半导体层(semiconductor layer)，其中介电层的材质例如是氮化硅，而半导体层的材质例如是非晶硅。为了提高半导体层与后续膜层(例如是像素电极)的欧姆式接触，在半导体层上也可以依序形成一欧姆接触层与一接触金属层。或者，在半导体层上也可以形成一欧姆接触层，然而本发明不并限定需形成欧姆接触层与接触金属层。此外，欧姆接触层的材质例如是掺杂非晶硅，而形成欧姆接触层的方式可以是化学气相沉积工艺。另外，形成接触金属层的方式可以是溅射工艺，而接触金属层可以是单层的钛、钼、铬、铝合金、铜合金，或者以上述单层金属层为基层再搭配铝、铜或其它金属所形成的多层金属层。

对于上述工艺所形成的结构进行第二道掩膜工艺，以依序形成一图案化介电层142、一图案化半导体层144、一图案化欧姆接触层146与一图案化接触金属层148。值得注意的是，上述的多层结构覆盖共享线132与部分扫描线122(例如是区域A1与区域B1，其中区域A1为拉线区)，且上述的多层结构具有多个第一开口124a与第三开口134a，分别曝露出部分扫描焊垫124与部分共享焊垫134。此外，其它区域上的图案化介电层142、图案化半导体层144、图案化欧姆接触层146与图案化接触金属层148必须完全移除，以使得部分的扫描线122能够曝露出来(例如是两个区域B1之间的扫描线122)。为了减轻对于扫描线122造成的损伤，此工艺需选择对于扫描线122具有高选择比的刻蚀方式来进行。

在本实施例中，图案化介电层142、图案化半导体层144、图案化欧姆接触层146与图案化接触金属层148是覆盖部分扫描焊垫124与部分共享焊垫134，然而上述的多层结构也可以完全曝露扫描焊垫124与共享焊垫134。

请参考图3A、图3B与图3C，在基板110上依序沉积一透明导电层与一第二金属层。然后，进行第三道掩膜工艺，以移除部分区域上的透明导电层、第二金属层、图案化欧姆接触层146与图案化接触金属层148，并形成一图案化透明导电层152与一图案化金属层154。此外，图案化透明导电层152的材质例如是铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)、铟锌氧化物(indium zinc oxide，IZO)、锌铝氧化物(aluminum zinc oxide，AZO)、铟锡锌氧化物(indium tin zinc oxide，ITZO)或是其它透明金属氧化物。另外，图案化金属层154可以是单层的铝、钛、钼、铬、铜、铝合金、铜合金或者上述单层金属层所组合的多层金属层。

更详细而言，图案化透明导电层152与图案化金属层154定义出多条数据线162、多个数据焊垫164、多个源极/漏极172、多个像素电极174与多个刻蚀保护层176。其中，数据线162的一端分别连接至数据焊垫164。此外，这些刻蚀保护层176分别包覆未被图案化介电层142与图案化半导体层144覆盖而曝露的扫描线122，且刻蚀保护层176分别与扫描线122电性并联。另外，像素电极174与共享线132的分支132a有部分重叠。在本实施例中，图案化透明导电层152与图案化金属层154更包覆未被图案化介电层142、图案化半导体层144、图案化欧姆接触层146与图案化接触金属层148覆盖而曝露出的扫描焊垫124。然而，图案化透明导电层152与图案化金属层154也可以不覆盖扫描焊垫124。

由于图案化透明导电层152与图案化金属层154所构成的刻蚀保护层176包覆于未被图案化介电层152与图案化半导体层154覆盖而曝露的扫描线122上，因此在后续的刻蚀工艺中，刻蚀保护层176能够保护扫描线122。此外，由于图案化透明导电层152与图案化金属层154均为导电材质，而刻蚀保护层176与扫描线122接触，因此刻蚀保护层176与扫描线122之间可以视为电性并联。换言之，由于刻蚀保护层176与扫描线122电性并联，因此扫描线122的电阻值便能降下，以改善RC延迟(RC delay)现象。

此外，更进一步移除未被图案化透明导电层152与图案化金属层154覆盖而曝露的其它区域(例如是信道区、区域A1与区域B1等)上的图案化接触金属层148、图案化欧姆接触层146与部份图案化半导体层144，而曝露出所述的区域的部份图案化半导体层144。

请参考图4A、图4B与图4C，在基板110上形成一保护层182，而保护层182的材质例如是氮化硅。然后，在保护层182上形成一遮光层192。更详细而言，保护层182上形成一遮光材料层(未绘示)。在本实施例中，遮光材料层为黑色树脂，然而在另一实施例中，遮光材料层也可以是金属。

然后，对于此遮光材料层进行曝光工艺与显影工艺，以形成遮光层192。再来，以遮光层192为屏蔽，移除像素电极174上方的保护层182与像素电极174上的图案化金属层154而曝露出像素电极174的图案化透明导电层152。同时，移除刻蚀保护层176与数据线162之间的扫描线122上方的图案化半导体层144，以曝露出扫描线122上方的图案化介电层142(区域A1与B1)，因此各数据线162之间便可电性绝缘。至此，大致完成本实施例的薄膜晶体管阵列基板的制作。

在本实施例中，在保护层182与图案化金属层154内形成有第二开口164a，其曝露出部分数据焊垫164。此外，扫描焊垫124与共享焊垫134上方的保护层182与图案化金属层154也完全移除，而露出图案化透明导电层152。

由于本实施例对于遮光材料层、保护层与图案化金属层进行图案化工艺，以曝露出像素电极的图案化透明导电层，并形成一遮光层，且此遮光层在随后的工艺中无须移除，因此本实施例的薄膜晶体管阵列基板便可搭配不具有遮光层的彩色滤光基板，以提高开口率。换言之，搭配本实施例的薄膜晶体管阵列基板的彩色滤光基板便可省略的遮光层的工艺，以降低掩膜数。

虽然本实施例所制造出的薄膜晶体管阵列基板是用于扭曲向列式液晶显示器(Twisted Nematic Liquid Crystal Display，TN-LCD)中，然而若在形成图案化透明导电层与图案化金属层的步骤中，在像素电极内形成多个狭缝(slit)，则此种薄膜晶体管阵列基板可以应用于垂直排列式液晶显示器(VerticallyAlignment LCD，VA-LCD)中。此外，本实施例虽然采用刻蚀保护层保护扫描线线为例进行说明，但是本发明并不限定需形成刻蚀保护层。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (13)

1.一种薄膜晶体管阵列基板的制造方法，所述的方法包括：

在一基板上形成多条扫描线；

在所述的基板上依序形成一图案化介电层与一图案化半导体层，以覆盖部分所述的扫描线；

在所述的基板上依序形成一图案化透明导电层与一图案化金属层，而该图案化透明导电层与该图案化金属层定义出多条数据线、多个源极/漏极与多个像素电极；

在所述的基板上形成一保护层；

在所述的保护层上形成一遮光材料层；以及

图案化所述的遮光材料层、所述的保护层与所述的图案化金属层，以曝露出所述的像素电极的所述的图案化透明导电层，并形成一遮光层。

2.如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其中在形成所述的扫描线的步骤中更包括：

形成多个扫描焊垫，其中所述的扫描线的一端分别连接至所述的扫描焊垫；以及

在形成所述的图案化介电层与所述的图案化半导体层后，该图案化介电层与该图案化半导体层曝露出部分所述的扫描焊垫。

3.如权利要求2所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其中所述的图案化透明导电层与所述的图案化金属层更包覆未被所述的图案化介电层与所述的图案化半导体层覆盖而曝露出的所述的扫描焊垫。

4.如权利要求3所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其中在图案化所述的保护层的步骤中，更同时移除所述的扫描焊垫上方的所述的图案化金属层，以曝露出所述的扫描焊垫上方的所述的图案化透明导电层。

5.如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其中在形成所述的数据线的步骤中，所述的图案化透明导电层与所述的图案化金属层更定义出多个数据焊垫，且所述的数据线的一端分别连接至所述的数据焊垫。

6.如权利要求5所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其中在形成所述的保护层的步骤中，该保护层覆盖所述的数据焊垫；以及

在图案化所述的保护层的步骤中，更同时移除所述的数据焊垫上方的所述的保护层与所述的图案化金属层，以曝露出所述的数据焊垫上方的所述的图案化透明导电层。

7.如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其中在形成所述的扫描线的步骤中，更包括：

形成多个共享焊垫与分别连接至所述的共享焊垫的多条共享线，而所述的共享线与所述的扫描线平行，且所述的共享线与所述的扫描线交替配置于所述的基板上。

8.如权利要求7所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其中各所述的共享线具有自两侧边缘向外延伸的多条分支，且所述的像素电极的所述的图案化透明导电层与所述的分支有部分重叠。

9.如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其中在形成所述的图案化透明导电层与所述的图案化金属层的步骤中，在所述的像素电极内形成多个狭缝。

10.如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其中在形成所述的图案化介电层与所述的图案化半导体层时，更包括同时在该图案化半导体层上形成一图案化欧姆接触层。

11.如权利要求10所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其中在形成所述的图案化介电层与所述的图案化半导体层时，更包括同时在该图案化欧姆接触层上形成一图案化接触金属层。

12.如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其中各所述的扫描线具有多个栅极区。

13.如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其中在形成所述的扫描线的步骤中，更包括同时形成多个栅极，且所述的栅极分别与所述的扫描线连接。

Images