CN100433338C - 一种薄膜晶体管器件阵列基板结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种薄膜晶体管器件阵列基板结构，包括：透明绝缘衬底；一组连续的栅线；一组断续的数据线，在与栅线交汇处断开；断续的数据线的两端有暴露源漏金属薄膜的过孔，连接数据线的导电薄膜通过过孔将断续的数据线连接起来；薄膜晶体管完全形成在靠近数据线的栅线上方，其漏电极通过其上方的过孔直接与像素电极相连，源电极的过孔正好位于连接数据线的导电薄膜的下方，连接数据线的导电薄膜通过源电极过孔同时实现源电极和数据线的连接。本发明同时公开了用2次光刻工艺制造该阵列基板的方法。此方法减少掩膜版和光刻工艺次数，简化TFT-LCD制造工艺到2-Mask流程。

Description

一种薄膜晶体管器件阵列基板结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器件(LCD)，尤其涉及一种利用2个掩膜版工艺制作的液晶显示器件的薄膜晶体管器件阵列基板结构及其制造方法。

背景技术

在TFT-LCD制造领域，通过减少Mask数目和光刻工艺次数，以达到降低制造成本和提高设备生产力的目的，始终是一种趋势。TFT-LCD制造工艺从最初的7-Mask制作流程，发展到现在各LCD制造商量产使用的5-Mask和4-Mask生产技术，而且目前已经开发出3-Mask工艺技术。随着Mask工艺次数的减少，TFT的器件结构也在不断的进化。从初始的共面型发展到正交叠型，再到背沟道保护型和目前主流的背沟道腐蚀型；从顶栅结构发展到目前的底栅结构。在TFT进化过程中去除一些器件构成部分，直接导致光刻工艺(Photolithography)次数和Mask数量的减少。如底栅型TFT不需要顶栅结构中的遮光层，从而减少一次Mask工艺步骤。又如背沟道腐蚀型TFT相比背沟道保护型结构，除去腐蚀阻挡层，减少一次光刻工艺。在对TFT结构进行改善之后，业界减少Mask工艺次数的方法集中在光刻工艺方面，即合并两层薄膜在同一个Mask里进行两层薄膜的不同图案定义。众所周知，TFT器件的必需构成部分是栅电极、栅极绝缘薄膜、有源层、欧姆接触层和源漏电极、透明的像素电极、以及TFT的钝化保护膜。在目前量产的5-Mask工艺当中，通常栅电极、栅极绝缘膜和有源层以及欧姆接触层、源漏电极、钝化保护膜、像素电极分别在5个Mask的光刻工艺里完成。而4-Mask工艺通常是把栅极绝缘膜、有源层、欧姆接触层和源漏电极合并在一个Mask的光刻工艺里完成，此Mask不同于5-Mask工艺里任何一个Mask，是一个具有狭窄开口(Slit andBar)的灰色调(Gray Tone)掩膜版。它可以在不同区域形成多层不同厚度的台阶状光刻胶。下面用图说明使用灰色调(Gray Tone)掩膜版的4-Mask制造工艺过程。

图1a和图1b所示结构的阵列基板是一种典型的背沟道腐蚀的底栅型TFT。其阵列基板包括一组栅线1和栅电极2；一组数据线5、源漏电极6和7；以及像素电极10。栅电极的一部分(与像素重叠的栅极凸出部11)和像素电极10一起形成存储电容。此TFT由4-Mask工艺制作，图2a至图4b演示一种流程各个中间阶段TFT基板的俯视图和TFT处的横截面图。传统的制造过程包括以下几步：

在透明衬底上形成一层栅金属薄膜，使用第一个掩膜版(Mask)通过光刻工艺腐蚀形成栅极图案，包括栅线1和栅电极2以及构成存储电容的栅极凸出部11，如图2a和图2b所示；

在栅极上连续、依次形成栅极绝缘薄膜3、半导体层4(包括本征半导体薄膜和掺杂半导体薄膜)和源漏金属薄膜15，使用第二个掩膜版亦即灰色调(Gray Tone)掩膜版，定义如图3b所示的台阶状光刻胶图案，TFT沟道上部的光刻胶13(Gray Tone光刻胶部分保留)薄于源漏电极和数据线上部的光刻胶14(Full Tone光刻胶完全保留)。通过腐蚀形成源电极6、漏电极7和数据线5，如图3c所示。完全去除光刻胶部分保留区域(Gray Tone)光刻胶后，连续腐蚀源漏金属薄膜15和掺杂半导体薄膜，形成TFT导电沟道12，如图3d和图3e所示；

在阵列基板上形成第二层绝缘介质即钝化保护膜8，使用第三个Mask定义保护膜的图案，形成如图4a和4b所示的结构，即钝化保护膜过孔9和栅电极与源电极引线的外接衬垫(未在图中显示)；

在钝化保护膜8上形成一层透明导电薄膜，通过第四个Mask形成像素电极10，最后形成如图1a和图1b所示的TFT器件。

在4-Mask的技术基础上，最近业界开发3-Mask技术，即把上述流程中的保护膜和透明导电薄膜合并在同一个Mask工艺步骤中完成。图5a至图5f演示此种工艺过程。其原理是利用半导体集成电路中的光刻胶剥离(Lift-off)工艺完成透明像素电极图案的定义。首先使用灰色调掩膜版形成如图5b所示的光刻胶部分保留区域的光刻胶17(对应像素电极)和光刻胶完全保留区域的光刻胶18；光刻胶过孔16位于无光刻胶区域。透过光刻胶过孔16腐蚀形成钝化保护膜过孔9(图5c)；再去除光刻胶部分保留区域的光刻胶17(图5d)；在所有区域形成一层透明导电薄膜(图5e)；最后剥离保留的光刻胶及其上沉积的透明导电薄膜，像素电极10及过孔中的导电薄膜19被保留下来。通过Lift-off技术形成如图5f所示的TFT结构。

尽管上述3个掩膜版完成阵列基板的制作相对于传统的4个掩膜版完成阵列基板制作工艺简单，设备利用率有所提高，但仍存在制作工艺复杂，产能和设备利用率不高等缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种使用2个掩膜版制造的薄膜晶体管器件阵列基板结构及其制造方法。其中，提供2-Mask制造工艺的目的是避免前述5-Mask或4-Mask方法相关的缺陷和限制。更进一步详细地说明，本发明的目的是简化TFT阵列基板的制造工艺流程，减少工艺过程中的缺陷，以提高产品的良率。再进一步，本发明的目的是通过减少Mask工艺的次数，以提高设备的利用率和产能。

为了实现上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管器件阵列基板结构，包括：透明绝缘衬底；一组连续的栅线；栅线上部覆盖有栅极绝缘薄膜、本征半导体薄膜和钝化保护膜；一组断续的数据线，由与薄膜晶体管的源漏电极相同的源漏金属薄膜构成，在与栅线交汇处断开；数据线下方保留有栅金属薄膜、所述栅极绝缘薄膜、所述本征半导体薄膜和掺杂半导体薄膜，数据线上方覆盖有所述钝化保护膜；断续的数据线的两端有暴露源漏金属薄膜的过孔，连接数据线的导电薄膜通过过孔将断续的数据线连接起来；薄膜晶体管完全形成在靠近数据线的栅线上方，其欧姆接触层形成在栅线上的本征半导体薄膜上方，源漏电极完全形成在欧姆接触层的上方，且源漏电极上方覆盖有钝化保护膜并在钝化保护膜上形成有相应的过孔；其中漏电极通过其上方的过孔直接与像素电极相连；源电极的过孔正好位于连接数据线的导电薄膜的下方，连接数据线的导电薄膜通过源电极过孔同时实现源电极和数据线的连接。

其中，所述像素电极、连接数据线的导电薄膜、及连接数据线和源电极的导电薄膜材料相同。

为了实现上述目的，本发明同时还提供一种薄膜晶体管器件阵列基板结构的制造方法，包括：

在透明绝缘衬底上依次、连续沉积栅金属薄膜、栅极绝缘薄膜、本征半导体薄膜、掺杂半导体薄膜和源漏金属薄膜；

使用第一个灰色调掩膜版在源漏金属薄膜上定义形成光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和无光刻胶区域；

依次、连续进行源漏金属薄膜、掺杂半导体薄膜、本征半导体薄膜、栅极绝缘薄膜和栅金属薄膜的腐蚀，形成数据线；

去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留部分光刻胶完全保留区域的光刻胶，进行源漏金属薄膜和掺杂半导体薄膜的腐蚀，形成栅线和源电极、漏电极以及TFT器件；

沉积钝化保护膜，使用第二个灰色调掩膜版在钝化保护膜定义形成上光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和无光刻胶区域；

进行钝化保护膜过孔腐蚀，形成源电极上的过孔、漏电极上的过孔和数据线两端的过孔；

去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留部分光刻胶完全保留区域的光刻胶，然后在衬底上沉积一层透明导电薄膜；

去除剩余的光刻胶及其上的导电薄膜，保留连接数据线的导电薄膜，连接数据线和源电极的导电薄膜和像素电极区域的导电薄膜。

其中，所述使用第一个灰色调掩膜版在源漏金属薄膜上定义形成光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和无光刻胶区域时，使光刻胶完全保留区域对应形成数据线区域、形成源电极区域和形成漏电极区域；光刻胶部分保留区域对应形成TFT沟道区域和形成栅线区域；其它部分为无光刻胶区域。所述使用第二个灰色调掩膜版在钝化保护膜上定义形成光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和无光刻胶区域时，使光刻胶部分保留区域对应连接数据线部分、连接数据线和源电极部分、像素电极区域、及像素电极与漏电极连接区域；无光刻胶区域对应数据线两端的过孔、源电极上部的过孔和漏电极上部的过孔；其它部分为光刻胶完全保留区域。所述连续沉积栅金属薄膜、栅极绝缘薄膜、本征半导体薄膜、掺杂半导体薄膜和源漏金属薄膜是在不同设备中实现的，其中栅金属薄膜和源漏金属薄膜通过溅射沉积得到，栅极绝缘薄膜、本征半导体薄膜和掺杂半导体薄膜通过化学汽相沉积得到。所述连续进行源漏金属薄膜、掺杂半导体薄膜、本征半导体薄膜、栅极绝缘薄膜和栅金属薄膜的腐蚀是在不同设备中实现，其中栅金属薄膜和源漏金属薄膜通过湿法腐蚀，栅极绝缘薄膜、本征半导体薄膜和掺杂半导体薄膜通过干法腐蚀完成。所述连续进行源漏金属薄膜、掺杂半导体薄膜、本征半导体薄膜、栅极绝缘薄膜和栅金属薄膜的腐蚀是在同一设备中通过改变腐蚀气体和腐蚀条件，对各层膜进行干法腐蚀实现。所述进行钝化保护膜过孔腐蚀由钝化保护膜、本征半导体薄膜和栅极绝缘薄膜连续腐蚀组成，如前所述半导体薄膜和绝缘薄膜的腐蚀气体和条件不同。所述进行钝化保护膜过孔腐蚀时要进行过刻，以同时形成数据线两端的过孔、源电极上部的过孔和漏电极上部的过孔。所述去除光刻胶部分保留区域光刻胶为使用等离子刻蚀法灰化工艺去除。所述去除剩余的光刻胶及其上的导电薄膜采用的是离地剥离工艺，剥离液只与光刻胶进行化学反应，不腐蚀包括透明导电薄膜在内的其它材料，光刻胶上的透明导电薄膜随光刻胶的剥离而被去除，采用的剥离液为丙酮、异丙醇、酒精或者上述溶剂的混合液，或者其它有机剥离液的混合液体。所述采用的第一块灰色调掩膜版和第二块灰色调掩膜版，其不透光部分包含两层薄膜材料，半透光部分包含一层薄膜材料，完全透光部分没有上述薄膜材料，半透光部分的薄膜材料可以是氧化铬，不透光部分的薄膜材料可以是铬和氧化铬。所述采用的第一块灰色调掩膜版和第二块灰色调掩膜版的半透光区域包括有一定方向和间距的狭缝和窄条。

如上所述，利用Gray Tone技术和Lift-off技术，仅使用2个掩膜版和两次光刻工艺完成液晶显示器件的阵列基板的制作。这样制造工艺得到了简化，降低了生产成本。在上述阵列基板中，栅线的连接、源电极和数据线的连接、以及栅线衬部、数据线衬部和外部电路的连接，都是在第二个GrayTone掩膜版光刻工艺中由透明导电薄膜实现。

下面结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。

附图说明

图1a为先前技术4-Mask工艺制作的一种典型TFT-LCD像素结构俯视图；

图1b为先前技术4-Mask工艺制作的一种典型TFT-LCD像素结构A1-A1横截面图；

图2a为先前技术第一个Mask工艺完成后像素的俯视图：形成栅线及栅电极；

图2b为先前技术第一个Mask工艺完成后图2a中B1-B1的横截面图；

图3a为先前技术第二个Mask工艺完成后像素的俯视图：形成栅极绝缘层和有源层、源漏电极及数据线；

图3b为先前技术源漏电极上部形成光刻胶图案后像素C1-C1的横截面图；

图3c为先前技术源漏电极腐蚀后像素C1-C1的横截面图；

图3d为先前技术光刻胶部分保留区域的光刻胶被去除后像素C1-C1的横截面图；

图3e为先前技术掺杂半导体刻蚀完成和光刻胶剥离后像素C1-C1的横截面图；

图4a为先前技术第三个Mask工艺完成后像素的俯视图；

图4b为先前技术第三个Mask工艺完成后像素的D1-D1横截面图；

图5a为先前技术钝化层上部形成光刻胶图案后像素俯视图；

图5b为先前技术钝化层上部形成光刻胶图案后像素E1-E1的横截面图；

图5c为先前技术钝化层过孔腐蚀后像素E1-E1的横截面图；

图5d为先前技术部分保留光刻胶区域的光刻胶被去除后像素E1-E1的横截面图；

图5e为先前技术导电薄膜沉积后像素E1-E1的横截面图；

图5f为先前技术光敏感材料剥离后像素E1-E1的横截面图；

图6为本发明TFT-LCD阵列基板结构的单一像素俯视图；

图7a为本发明图6中A-A方向的横截面图；

图7b为本发明图6中B-B方向的横截面图；

图7c为本发明图6中C-C方向的横截面图；

图8为本发明两次掩膜版光刻(2-Mask)工艺流程；

图9为本发明TFT-LCD阵列基板用第一个灰色调掩膜版定义光刻胶图案后的单一像素俯视图；

图10a为本发明图9中D-D方向的横截面图；

图10b为本发明图9中E-E方向的横截面图；

图10c为本发明图9中F-F方向的横截面图；

图11为本发明TFT-LCD阵列基板完成第一个灰色调掩膜版定义光刻胶图案后的单一像素俯视图；

图12a为本发明图11中G-G方向的横截面图；

图12b为本发明图11中H-H方向的横截面图；

图12c为本发明图11中I-I方向的横截面图；

图13为本发明TFT-LCD阵列基板完成第二个灰色调掩膜版定义光刻胶图案后的单一像素俯视图；

图14a为本发明图13中J-J方向的横截面图；

图14b为本发明图13中K-K方向的横截面图；

图14c为本发明图13中L-L方向的横截面图。

图中标记：1、栅线；2、栅电极；3、栅极绝缘薄膜；4、半导体层；5、数据线；6、源电极；7、漏电极；8、钝化保护膜；9、钝化保护膜过孔；10、像素电极；11、栅极凸出部；12、TFT沟道；13、TFT沟道上部的光刻胶；14、源漏电极和数据线上部的光刻胶；15、源漏金属薄膜；16、光刻胶过孔；17、光刻胶部分保留区域的光刻胶；18、光刻胶完全保留区域的光刻胶；19、钝化层过孔中的导电薄膜；25、数据线两端的过孔；26、源电极上部的过孔；27、漏电极上部的过孔；28、连接数据线的导电薄膜；29、连接漏电极和像素电极的导电薄膜；31、栅金属薄膜；33、本征半导体薄膜；34、掺杂半导体薄膜；37、导电薄膜；38、存储电容；39、数据线上部的光刻胶；40、栅线上部的光刻胶；41、栅线凸出部上部的光刻胶；42、源电极上部的光刻胶；43、漏电极上部的光刻胶；50、数据线上部Gray Tone的光刻胶；51、源电极上部过孔邻近区域的光刻胶；52、连接漏电极和像素电极上部的光刻胶；53、像素电极上部的光刻胶；54、数据线上部的光刻胶过孔；55、源电极上部的光刻胶过孔；56、漏电极上部的光刻胶过孔。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的TFT结构和具体实施例。

图6是本发明的阵列基板一个像素俯视图。如图所示，一个阵列基板包括透明绝缘衬底，形成在透明绝缘衬底上的栅线1和与之相垂直的数据线5。栅线1和数据线5相互交叉定义一个像素区域。每一个薄膜晶体管形成于栅线1和数据线5的交汇部，并完全位于栅线1的上部。此薄膜晶体管包括一个栅电极2、栅极绝缘薄膜3、一个半导体层4(本征半导体薄膜33和掺杂半导体薄膜34)、一个源电极6、一个漏电极7(源漏金属薄膜15的一部分)(图7c中所示)。一个存储电容形成于栅线凸出部11和像素电极10之间。栅极凸出部11是此存储电容的底电极，像素电极10是此存储电容的顶电极。像素电极10通过漏电极的过孔27与漏电极7连接，相当于漏电极7与存储电容连接。

每一个栅线1在衬底上面都是连续的，而数据线5被栅线1隔断，成为不连续的，通过数据线的过孔25由连接数据线的导电薄膜28连接。源电极6形成于栅线1上部和数据线5延长线交汇处，不和数据线5直接相连，也是通过源电极的过孔26和连接数据线的导电薄膜28连接。由图可见，导电薄膜28同时连接断续的数据线5和栅线1上部的源电极6。

图7a、图7b至图7c分别是图6中沿A-A、B-B、和C-C面的横截面图。栅金属薄膜31形成在透明衬底之上，在栅线1的部分区域即图6里的栅线凸出部11，栅金属薄膜31构成存储电容38的一个电极。栅线金属由低电阻率材料构成并有很高的光反射率。栅极绝缘薄膜3和本征半导体薄膜33覆盖全部的栅金属薄膜31，栅极外引线衬垫部分除外。欧姆接触层由掺杂的半导体材料组成，掺杂半导体薄膜34仅保留在与源漏金属薄膜15相接触的区域。

如图7a所示，源漏金属薄膜15的中间孤岛构成的是图6所示的一个源电极6，两侧的源漏金属薄膜15构成图6所示的数据线5，被中间孤岛的金属薄膜15下部的栅金属薄膜31构成的栅线1所隔断。钝化保护膜8形成于衬底的全部区域，在数据线5的两端上部形成数据线两端的过孔25，同时在源电极6的上部形成源电极上部的过孔26。连接数据线的导电薄膜28把被隔断的数据线5的源漏金属薄膜15和源电极6部分的源漏金属薄膜15连接在一起。此导电薄膜和构成像素电极的透明导电薄膜为同一材料，并在同一Mask工艺步骤中形成。

图7b所示的源漏金属薄膜15构成图6中的漏电极7，通过漏电极上部的过孔27，与导电薄膜37构成的像素电极10连接。其中透明导电薄膜37形成相邻像素的像素电极10，并且成为存储电容38的一个电极，和栅线凸出部11的栅金属薄膜31、栅极绝缘薄膜3、以及本征半导体薄膜33一起形成存储电容38。

图7c所示的是一个TFT器件，它由栅线1、栅极绝缘薄膜3、本征半导体薄膜33、掺杂半导体薄膜34、和漏电极7构成，源电极上部的过孔26有导电薄膜37与数据线5相连，漏电极上部的过孔27有导电薄膜37与像素电极10相连。此TFT器件全部位于栅金属薄膜31之上，有效提高了像素区域的开口率。

由图可见，栅极绝缘薄膜3隔断栅金属薄膜31和源漏金属薄膜15的接触，而钝化保护膜8则隔断导电薄膜37和栅金属薄膜31的接触，并限制源漏金属薄膜15在特定区域和透明导电薄膜37形成接触。

上述结构的阵列基板的制造工艺过程用图8至图14说明。图8是使用两个Mask形成上述结构阵列基板的制造流程示意图。图9是采用第一步的灰色调掩膜版工艺形成不同厚度光刻胶以后阵列基板的俯视图。图10a、图10b和图10c分别是图9沿D-D、E-E和F-F的横截面图。

图8所示的第一步参考图10a、图10b和图10c，连续、依次地在透明绝缘衬底上面形成栅金属薄膜31、栅极绝缘薄膜3、本征半导体薄膜33、掺杂的半导体薄膜34和源漏金属薄膜15。其中栅金属薄膜31和源漏金属薄膜15采用相同或类似的方法制备，比如磁控溅射、蒸发等，它们使用类似的低电阻金属材料，比如钼、铝、铝镍合金、铬或铜等。而栅极绝缘薄膜3、本征半导体薄膜33和掺杂半导体薄膜34可以采用相同的方法在相同的设备上连续形成。栅极绝缘薄膜3通常使用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等材料，而本征半导体层33和掺杂半导体薄膜34采用非晶硅、微晶硅、多晶硅等材料。

使用第一个灰色调(Gray Tone)掩膜版在源漏金属薄膜15表面形成如图9所示的光刻胶图案，它包括光刻胶完全保留区域的光刻胶(Full Tone)：数据线上部的光刻胶39、源电极上部的光刻胶42和漏电极上部的光刻胶43；光刻胶部分保留区域的光刻胶(Gray Tone)：栅线上部的光刻胶40、栅线凸出部上部的光刻胶41和TFT沟道上部的光刻胶13；其他区域为无光刻胶区域。更进一步如图10a、图10b和图10c所示，数据线上部的光刻胶39形成于数据线5区域的源漏金属薄膜15之上，源电极上部的光刻胶42和漏电极上部的光刻胶43分别形成于源电极6和漏电极7区域的源漏金属薄膜15之上。栅线上部的光刻胶40和栅线凸出部上部的光刻胶41分别形成于栅线1和栅线凸出部11区域的源漏金属薄膜15之上，而TFT沟道上部的光刻胶13则形成于TFT沟道区域的源漏金属薄膜15之上。光刻胶部分保留区域的光刻胶厚度要小于光刻胶完全保留区域的光刻胶厚度。本步骤中的灰色调掩膜版，其不透光部分包含两层薄膜材料，半透光部分包含一层薄膜材料，完全透光部分没有上述薄膜材料，半透光部分的薄膜材料可以是氧化铬，不透光部分的薄膜材料可以是铬和氧化铬。此外，灰色调掩膜版的半透光区域还可包括有一定方向和间距的狭缝和窄条。

采用与图3b至图3e所示意的相似工艺流程，在完成第一个灰色调掩膜版定义形成的光刻胶图形衬底上，连续依次进行源漏金属薄膜15的腐蚀、掺杂半导体薄膜34的腐蚀、本征半导体薄膜33的腐蚀、栅极绝缘薄膜3的腐蚀和栅金属薄膜31腐蚀，形成数据线5、源电极6和漏电极7。利用光刻胶灰化工艺对光刻胶进行灰化处理，去掉光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留部分光刻胶完全保留区域的光刻胶，然后连续依次对光刻胶部分保留区域(其上光刻胶已经除去)源漏金属薄膜15的腐蚀和掺杂半导体层34的腐蚀，形成栅线1、存储电容38的栅线凸出部11和TFT沟道12。源漏金属薄膜15在源电极6与漏电极7的区域和掺杂半导体薄膜34形成欧姆接触。此时形成图11和图12a-c所示的结构。

在上述连续腐蚀过程中，需要使用不同的腐蚀方法、腐蚀液和腐蚀气体，保证实现不同材料的选择比、坡度角(Profile)、和关键尺寸(CD)的控制。比如在形成数据线5、源电极6和漏电极7的过程中，栅极绝缘介质层3、本征半导体薄膜33和掺杂半导体薄膜34可以使用类似的方法去除，即等离子刻蚀或反应离子刻蚀，调整刻蚀气体和刻蚀条件，可以在同一设备中实现此三层薄膜的腐蚀。如从六氟化硫、氯气、氧气、氦气等气体中选择不同的腐蚀气体组合和不同的气体流量，即可在同一设备里实现上述不同薄膜的腐蚀。如六氟化硫、氯气和氦气刻蚀半导体薄膜；六氟化硫、氧气和氦气刻蚀绝缘薄膜；氯气和氧气腐蚀金属薄膜。为了达成器件结构的最优化和工艺的高效率，不同薄膜的腐蚀条件如等离子功率、气压、电极间距等有所区别。半导体薄膜的腐蚀一般在较低气压和较大功率的等离子腔室里进行，具有较强的离子轰击和溅射腐蚀的效果；绝缘薄膜和金属薄膜一般在较高气压和稍低功率的等离子腔室里进行，具有较强的化学反应离子腐蚀效果。如向设备通入数十sccm的六氟化硫和数千sccm的氯气，在数千瓦功率以上和数十毫托气压，可以高效刻蚀去除半导体薄膜；如向设备通入数百sccm的六氟化硫和数百sccm的氯气，在数千瓦功率以下和数百毫托气压，可以高效刻蚀去除绝缘薄膜。又比如在形成数据线5、源电极6和漏电极7的过程中，根据源漏金属材料可以采用化学腐蚀液刻蚀的方法去除源漏金属薄膜，也可以采用等离子刻蚀或反应离子刻蚀的方法。如向干法腐蚀设备通入数百至数千sccm的氯气和数千sccm的氧气，在数千功率以下和数百毫托气压，可以高效刻蚀去除金属薄膜。在形成栅线1、栅线凸出部11、存储电容38的绝缘介质和TFT沟道12时，使用等离子刻蚀或反应离子刻蚀的方法和如前所述的条件，在同一设备中对源漏金属薄膜15和掺杂半导体层34进行连续地腐蚀而去除。湿法腐蚀仅用于金属薄膜的去除，一般使用一定浓度比例的硝酸、盐酸和醋酸的混合液，在数十度的温度下通过浸入和喷洒方式进行。

图8所示的第二步参考图13、图14a、图14b和图14c，在形成数据线5、源电极6和漏电极7图案的衬底全部区域上面形成一层钝化保护膜8。其材料和制备方法的选择与栅极绝缘薄膜3相似。使用第二个灰色调掩版定义形成如图13所示的光刻胶图案，它包括无光刻胶部分：数据线上部的光刻胶过孔54、源电极上部的光刻胶过孔55和漏电极上部的光刻胶过孔56；保留部分光刻胶部分：连接数据线部分上部的光刻胶50、源电极上部过孔邻近区域的光刻胶51、连接漏电极和像素电极部分上部的光刻胶52、及像素电极上部的光刻胶53；其他部分为光刻胶完全保留部分，对应光刻胶为光刻胶完全保留区域的光刻胶18。连接数据线部分的光刻胶50和源电极上部过孔邻近区域的光刻胶51连接在一起，成为连续的光刻胶图案。连接漏电极和像素电极部分上部的光刻胶52和像素电极上部的光刻胶53联接在一起，成为连续的光刻胶图案。本步骤中的灰色调掩膜版，其不透光部分包含两层薄膜材料，半透光部分包含一层薄膜材料，完全透光部分没有上述薄膜材料，半透光部分的薄膜材料可以是氧化铬，不透光部分的薄膜材料可以是铬和氧化铬。此外，灰色调掩膜版的半透光区域还可包括有一定方向和间距的狭缝和窄条。

采用与图5b至图5f相似的工艺流程，在完成第二个灰色调掩膜版定义形成的光刻胶图形衬底上，形成如图6和图7a-c所示的绝缘保护膜8和透明导电薄膜37的图案，即完成的TFT-LCD阵列基板。首先采用与腐蚀栅极绝缘薄膜3相似的方法，刻蚀形成图6和图7a-c里的数据线两端的过孔25、源电极上部的过孔26和漏电极上部的过孔27。然后采用光刻胶灰化工艺，去除所有光刻胶部分保留区域的光刻胶，而只保留部分厚度的光刻胶完全保留区域的光刻胶。在对光刻胶进行灰化处理时，控制工艺条件，使光刻胶完全保留区域18残留的光刻胶形成垂直的侧壁形貌。此时，连接数据线部分上部的光刻胶50、源电极上部过孔邻近区域的光刻胶51、连接漏电极和像素电极部分上部的光刻胶52、及像素电极上部的光刻胶53全部被去除，下面原先被光刻胶覆盖的源漏金属薄膜15和绝缘保护膜8暴露出来。

采用与栅金属薄膜31和源漏金属薄膜15相同的制备方法，在衬底全部区域形成一层透明导电薄膜37。控制溅射室的真空条件和电极及其附件，使得光刻胶完全保留区域的光刻胶18的侧壁上不沉积上透明导电薄膜。然后把阵列基板浸泡在化学剥离液中，通过离地剥离工艺去除保留部分厚度的光刻胶完全保留区域(原来光刻胶完全保留区域)的光刻胶和其上形成的透明导电薄膜，而在原来的光刻胶部分保留区域及无光刻胶区域刻蚀形成过孔部分的导电薄膜则被保留下来，形成与漏电极7接触的像素电极10和连接数据线5以及源电极6的导电薄膜，即连接数据线的导电薄膜28。由于光刻胶完全保留区域的光刻胶18的侧壁上没有沉积上透明导电薄膜，普通的光刻胶剥离液如丙酮、异丙醇、酒精或者它们的混合液，就可以从光刻胶完全保留区域的光刻胶18的侧壁处直接腐蚀光刻胶，而不需要使用特殊的剥离液对透明导电薄膜等其它材料进行腐蚀。为了完全剥离像素部分和钝化层过孔之外的光刻胶及其上附着的导电薄膜，在进行剥离工艺时，采用喷洒、振动摇晃、或者超声波等方法辅助进行。至此，薄膜晶体管器件阵列基板通过2-Mask工艺完成制作。

以上实例所述的TFT结构不是本发明的唯一结构，对于源漏电极形状的变化以及栅线图案变化形成一种传统的凸出栅电极，也可以通过上述2-Mask的制造工艺实现之。根据同样的道理，其它各种修改和变化可以发生在器件结构和制作步骤方面，而这些修改和变化并不偏离本发明的实质和范围。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当按照需要可使用不同材料和设备实现之，即可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (15)

1、一种薄膜晶体管器件阵列基板结构，其特征在于，包括：

透明绝缘衬底；

一组连续的栅线；栅线上部覆盖有栅极绝缘薄膜、本征半导体薄膜和钝化保护膜；

一组断续的数据线，由与薄膜晶体管的源漏电极相同的源漏金属薄膜构成，在与栅线交汇处断开；

数据线下方保留有栅金属薄膜、所述栅极绝缘薄膜、所述本征半导体薄膜和掺杂半导体薄膜，数据线上方覆盖有所述钝化保护膜；

断续的数据线的两端有暴露源漏金属薄膜的过孔，连接数据线的导电薄膜通过过孔将断续的数据线连接起来；

薄膜晶体管完全形成在靠近数据线的栅线上方，其欧姆接触层形成在栅线上的本征半导体薄膜上方，源漏电极完全形成在欧姆接触层的上方，且源漏电极上方覆盖有钝化保护膜并在钝化保护膜上形成有相应的过孔；其中漏电极通过其上方的过孔直接与像素电极相连；源电极的过孔正好位于连接数据线的导电薄膜的下方，连接数据线的导电薄膜通过源电极过孔同时实现源电极和数据线的连接。

2、根据权利要求1所述的阵列基板结构，其特征在于：所述像素电极、连接数据线的导电薄膜、及连接数据线和源电极的导电薄膜材料相同。

3、一种薄膜晶体管器件阵列基板结构的制造方法，其特征在于，包括：

在透明绝缘衬底上依次、连续沉积栅金属薄膜、栅极绝缘薄膜、本征半导体薄膜、掺杂半导体薄膜和源漏金属薄膜；

使用第一个灰色调掩膜版在源漏金属薄膜上定义形成光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和无光刻胶区域；

依次、连续进行源漏金属薄膜、掺杂半导体薄膜、本征半导体薄膜、栅极绝缘薄膜和栅金属薄膜的腐蚀，形成数据线；

去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留部分光刻胶完全保留区域的光刻胶，进行源漏金属薄膜和掺杂半导体薄膜的腐蚀，形成栅线和源电极、漏电极以及TFT器件；

沉积钝化保护膜，使用第二个灰色调掩膜版在钝化保护膜定义形成上光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和无光刻胶区域；

进行钝化保护膜过孔腐蚀，形成源电极上的过孔、漏电极上的过孔和数据线两端的过孔；

去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留部分光刻胶完全保留区域的光刻胶，然后在衬底上沉积一层透明导电薄膜；

去除剩余的光刻胶及其上的导电薄膜，保留连接数据线的导电薄膜，连接数据线和源电极的导电薄膜和像素电极区域的导电薄膜。

4、根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于：所述使用第一个灰色调掩膜版在源漏金属薄膜上定义形成光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和无光刻胶区域时，使光刻胶完全保留区域对应形成数据线区域、形成源电极区域和形成漏电极区域；光刻胶部分保留区域对应形成TFT沟道区域和形成栅线区域；其它部分为无光刻胶区域。

5、根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于：所述使用第二个灰色调掩膜版在钝化保护膜上定义形成光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和无光刻胶区域时，使光刻胶部分保留区域对应连接数据线部分、连接数据线和源电极部分、像素电极区域、及像素电极与漏电极连接区域；无光刻胶区域对应数据线两端的过孔、源电极上部的过孔和漏电极上部的过孔；其它部分为光刻胶完全保留区域。

6、根据权利要求3至5任一所述的制造方法，其特征在于：所述连续沉积栅金属薄膜、栅极绝缘薄膜、本征半导体薄膜、掺杂半导体薄膜和源漏金属薄膜是在不同设备中实现的，其中栅金属薄膜和源漏金属薄膜通过溅射沉积得到，栅极绝缘薄膜、本征半导体薄膜和掺杂半导体薄膜通过化学汽相沉积得到。

7、根据权利要求3至5任一所述的制造方法，其特征在于：所述连续进行源漏金属薄膜、掺杂半导体薄膜、本征半导体薄膜、栅极绝缘薄膜和栅金属薄膜的腐蚀是在不同设备中实现，其中栅金属薄膜和源漏金属薄膜通过湿法腐蚀，栅极绝缘薄膜、本征半导体薄膜和掺杂半导体薄膜通过干法腐蚀完成。

8、根据权利要求3至5任一所述的制造方法，其特征在于：所述连续进行源漏金属薄膜、掺杂半导体薄膜、本征半导体薄膜、栅极绝缘薄膜和栅金属薄膜的腐蚀是在同一设备中通过改变腐蚀气体和腐蚀条件，对各层膜进行干法腐蚀实现。

9、根据权利要求3至5任一所述的制造方法，其特征在于：所述进行钝化保护膜过孔腐蚀由钝化保护膜、本征半导体薄膜和栅极绝缘薄膜连续腐蚀组成，其中半导体薄膜的腐蚀条件和绝缘薄膜的腐蚀气体和条件不同。

10、根据权利要求3至5任一所述的制造方法，其特征在于：所述进行钝化保护膜过孔腐蚀时要进行过刻，以同时形成数据线两端的过孔、源电极上部的过孔和漏电极上部的过孔。

11、根据权利要求3至5任一所述的制造方法，其特征在于：所述去除光刻胶部分保留区域光刻胶为使用等离子刻蚀法灰化工艺去除。

12、根据权利要求3至5任一所述的制造方法，其特征在于：所述去除剩余的光刻胶及其上的导电薄膜采用的是离地剥离工艺，剥离液只与光刻胶进行化学反应，不腐蚀包括透明导电薄膜在内的其它材料，光刻胶上的透明导电薄膜随光刻胶的剥离而被去除。

13、根据权利要求12所述的制造方法，其特征在于：所述剥离液为丙酮、异丙醇、酒精或者上述溶剂的混合液。

14、根据权利要求3至5任一所述的制造方法，其特征在于：所述采用的第一块灰色调掩膜版和第二块灰色调掩膜版，其不透光部分包含两层薄膜材料，半透光部分包含一层薄膜材料，完全透光部分没有上述薄膜材料，半透光部分的薄膜材料可以是氧化铬，不透光部分的薄膜材料可以是铬和氧化铬。

15、根据权利要求3至5任一所述的制造方法，其特征在于：所述采用的第一块灰色调掩膜版和第二块灰色调掩膜版的半透光区域包括有一定方向和间距的狭缝和窄条。

Images