CN100456139C - 利用三道掩膜制造液晶显示装置用下基板的方法 - Google Patents
利用三道掩膜制造液晶显示装置用下基板的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种利用三道掩膜制作液晶显示装置用下基板的方法，其步骤包括在一基板上依序形成一图形化第一金属层、一绝缘层、一半导体层、以及一第二金属层；利用一次曝光显影工艺使第二金属层具有不相同厚度；于第二金属层上形成一平坦层并刻蚀此平坦层至部分第二金属层暴露出来；最后再形成一图形化的透明电极层于第二金属层上。本发明改善了现有技术的缺陷，仅需要三道掩膜工艺，即可制作液晶显示装置用下基板，减少工艺所需要使用的掩膜数目，由于曝光工程次数降低，故可以减少制造时间，增加产能，进而降低制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置用下基板的制作方法，尤其是指一种利用三道掩膜工艺制作的液晶显示装置用下基板的制作方法。
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微影步骤工艺上，因为无法有效地将所需掩膜数尽可能地降低，而无法尽一步地降低制造成本。
公知的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)工艺。其中，第一道掩膜工艺是用来定义第一金属层，以形成扫描配线以及薄膜晶体管的栅极等构件。第二道掩膜工艺是定义出薄膜晶体管的通道层以及欧姆接触层。第三道掩膜工艺是用来定义出第二金属层，以形成数据配线以及薄膜晶体管的源极/漏极等构件。第四道掩膜工艺是用来将钝化层图案化。而第五道掩膜工艺是用来将透明导电层图案化，而形成像素电极。
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，而将会面临许多的问题，例如良率降低以及产能下降等等。因此若是能减少薄膜晶体管制作中所使用的掩膜数，即降低薄膜晶体管元件制作的曝光工程次数，就可以减少制造时间，增加产能，进而降低制造成本。
目前在薄膜晶体管液晶显示面板的制造上，由于光刻工艺非常昂贵，因此亟需要能减少掩膜道次的薄膜晶体管阵列基板工艺。
发明内容
本发明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，以减少工艺所需要使用的掩膜数目，改善现有技术的上述缺陷。
本发明的技术解决方案是：一种液晶显示装置用下基板的制造方法，包括以下的步骤：提供一基板；于该基板上形成一图形化第一金属层、一绝缘层以及一半导体层，其中该图形化第一金属层位于该绝缘层及该基板之间；于该半导体层上方形成一第二金属层；于该第二金属层涂覆一光刻胶；利用一次曝光显影工艺使该光刻胶具有第一厚度及第二厚度，且该第一厚度与该第二厚度不相同；刻蚀该光刻胶以及该第二金属层，以形成图形化第二金属层，该图形化第二金属层具有第三厚度及第四厚度，且该第三厚度与该第四厚度不相同；于该第二金属层上涂覆一第二光刻胶层；照光硬化该第二光刻胶层；刻蚀该第二光刻胶层以暴露部分该图形化第二金属层；于该图形化第二金属层表面形成一图形化的透明电极层。
本发明的方法，其更包含一步骤，于该图形化第二金属层形成后，先形成一钝化层于该图形化第二金属层表面。本发明方法，其更包含一步骤，于高分子层硬化后，先移除未硬化的高分子层。本发明的方法，其中步骤(F)刻蚀方式可为任何刻蚀方式，较佳为干刻蚀或湿刻蚀。本发明的方法，其中该步骤(I)刻蚀方式可为任何刻蚀方式，较佳为干刻蚀。本发明的方法，其中曝光可为任何用于曝光的光源，较佳为照射紫外光。本发明的方法，其中照光可为任何用于照光的光源，较佳为照射紫外光。本发明的方法，其中部分第一金属层为一薄膜晶体管的栅极，部分第一金属层为一辅助电容的一电极。本发明的方法，其中部分第二金属层为一辅助电容的一电极，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，其中基板可为任何薄膜晶体管的基板，较佳为玻璃。本发明的方法，其中绝缘层可为任何薄膜晶体管的绝缘层，较佳为氧化硅或氮化硅。本发明的方法，其中半导体层可为任何薄膜晶体管的半导体层，较佳为非晶硅层。本发明的方法，其更包含一步骤，于半导体层表层形成一欧姆接触层，且该欧姆接触层较佳为N+非晶硅层。本发明的方法，其中透明电极层可为任何于液晶显示装置的透明电极层，较佳为IZO层或ITO层。本发明的方法中，该图形化第二金属层的第三厚度与第四厚度的高度差不限定，较佳为约1000埃。
由此，本发明仅需要三道掩膜工艺，即可制作液晶显示装置用下基板。由于曝光工程次数降低，故可以减少制造时间，增加产能，进而降低制造成本。另外，本发明的方法亦可适用于任何形状的源极/漏极设计的液晶显示装置用下基板。
附图说明
图1(a)～图1(h)为本发明一具体实施例的方法流程图。
附图标号说明：
基板30 第一金属层32 绝缘层34
半导体层36 欧姆接触层38 第二金属层42
第一光刻胶层44 钝化层46 第二光刻胶层48
透明电极层50 接触区60 接触孔62
半色调掩膜100
具体实施方式
实施例一
请参阅图1(a)至1(h)，为本发明实施例一的方法流程示意图。
本实施例方法所形成的薄膜晶体管(TFT)为岛状底部栅极(bottom gate)型薄膜晶体管。如图1(a)所示，首先提供一基板30，其中基板30可为玻璃、石英或塑胶。接着，依序于基板30上形成一图形化第一金属层32、一绝缘层34、一半导体层36以及一欧姆接触层38。其中，第一金属层32作为薄膜晶体管(TFT)的栅极，另外还有部分第一金属层32为一辅助电容的一电极。此第一金属32的材料可为铝(Al)、钨(W)、铬(Cr)、铜(Cu)、钛(Ti)、氮化钛(TiNx)、铝合金、铬合金或钼(Mo)金属所构成的单层或多层结构。绝缘层34可为氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNy)或氮氧化硅(Silicon oxynitride)。半导体层36可为非晶硅层(α-Si，amorphous silicon)。欧姆接触层38可由掺杂半导体，例如n+-Si(n-type doped silicon)所构成。
接着，如图1(b)所示，在欧姆接触层38上方依序形成一第二金属层42以及一第一光刻胶层44，并且，利用半色调掩膜(halftone)100对第一光刻胶层44进行曝光与刻蚀，使第一光刻胶层44产生高低差。因此，在下基板中，接触区60的高度较下基板的其他部分为高。在本实施例中光刻胶44具有第一厚度(d1)及第二厚度(d2)，且第一厚度较第二厚度(d2)小(参阅图1(c))。
由于半色调掩膜100的利用，使第一光刻胶层44可以达成同一掩膜曝光显影工艺即形成两个不同区域厚度的凹凸状光刻胶层的目的。然后，再对第一光刻胶层44进行刻蚀就可形成具有两个不同区域厚度的凹凸状第二金属层42。第二金属层42的材料如同第一金属层32，可为铝、钨、铬、铜、钛、氮化钛、铝合金、铬合金或钼金属所构成的单层或多层结构。本实施例的曝光光源为紫外光。
接着，如图1(d)所示，刻蚀第一光刻胶层44以及第二金属层42，以形成图形化第二金属层42。图形化第二金属层42具有第三厚度(d3)及第四厚度(d4)，且第三厚度(d 3)小于第四厚度(d4)，由此，使第二金属层42形成一高度差(d)，进而使下基板的接触区60的高度比下基板的其他部分高。在本实施例中，第二金属层42的高度差(d)约为并且预定作为接触区60的第二金属层42高度为最高。在本实施例中，图形化第二金属层42的部分第二金属层42可作为辅助电容的另一电极，部分第二金属层可作为薄膜晶体管的源极或漏极。
接着，如图1(e)所示，于第二金属层42上形成一钝化层46。然后，再于钝化层46上涂覆一层平坦的第二光刻胶层48并照光硬化，其中该第二光刻胶层材料可为高分子层光刻胶或有机材料(参阅图1(f))。本实施例的第二光刻胶层材料可为高流动性光刻胶。
接着，如图1(g)所示，以干式刻蚀作全面性回蚀以暴露部分第二金属层42。由于第二金属层42的高度差(d)约为
并且预定作为接触区60的第二金属层42高度为最高。因此，全面性回蚀第二光刻胶层48时，位于预定作为接触区60的部分第二金属层42会先露出。在本实施例中，硬化后的第二光刻胶层48对钝化层46的刻蚀选择比为1∶5，并且以接触到第二金属层42为刻蚀终点，而定义出接触孔62(contact hole)。
由于接触区60的位置最高，因此，在本实施例中可利用全面性回蚀使位于接触区60的第二金属层42暴露出来形成接触孔62，而不需要再经由光刻工艺来定义接触孔。
然后，去除残存的第二光刻胶层48(硬化的光敏高分子层)，残存的第二光刻胶层48下的钝化层46依然存在。如图1(h)所示，于钝化层46及接触孔62(第二金属层42表面露出部分)上形成一图形化的透明电极层50。此透明电极层可为IZO层或ITO层。
本实施例所提供的制造方法仅需进行三道掩膜的光刻、刻蚀等图案化工艺来完成液晶显示装置用下基板的制作，将达到基板良率提升的效果，其应用于各式液晶显示装置更达到确保显示品质的效益。
实施例二
本实施例方法的步骤、材料均与实施例一相同，除薄膜晶体管的源极/漏极形状不同于实施例一。本实施例的薄膜晶体管为U型(U type)的薄膜晶体管。由本发明方法所形成U型薄膜晶体管以及其他相关元件，可以再有效增加薄膜晶体管的Ion电流以及开口率。同样的，本实施例的制造方法仅需进行三道掩膜的光刻、刻蚀等图案化工艺，来完成液晶显示装置用下基板的制作，并达到基板良率提升的效果，其应用于各式液晶显示装置更达到确保显示品质的效益。
虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。
Claims (17)
1.一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)于该基板上形成一图形化第一金属层、一绝缘层以及一半导体层，其中该图形化第一金属层位于该绝缘层及该基板之间；
(C)于该半导体层上方形成一第二金属层；
(D)于该第二金属层涂覆一光刻胶；
(E)利用一次曝光显影工艺使该光刻胶具有第一厚度及第二厚度，且该第一厚度与该第二厚度不相同；
(F)刻蚀该光刻胶以及该第二金属层，以形成图形化第二金属层，该图形化第二金属层具有第三厚度及第四厚度，且该第三厚度与该第四厚度不相同；
(G)于该图形化第二金属层上涂覆一第二光刻胶层；
(H)照光硬化该第二光刻胶层；
(I)刻蚀该第二光刻胶层以暴露部分该第二金属层；以及
(J)于该图形化第二金属层表面形成一图形化的透明电极层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，更包含一步骤，是于该图形化第二金属层形成后，先形成一钝化层于该图形化第二金属层表面。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该步骤(F)刻蚀为干刻蚀或湿刻蚀。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该曝光为照射紫外光。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中部分该第一金属层为一薄膜晶体管的栅极。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中部分该第一金属层为一辅助电容的一电极。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中部分该第二金属层为一辅助电容的一电极。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该步骤(I)刻蚀为干刻蚀。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该基板为玻璃。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该绝缘层为氧化硅或氮化硅。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中部分该第二金属层为一薄膜晶体管的一源极或一漏极。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该半导体层为非晶硅层。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，更包含一步骤，是于该半导体层表层形成欧姆接触层。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，该欧姆接触层为N+非晶硅层。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该透明电极层为IZO层或ITO层。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该曝光显影工艺中是使用半色调掩膜。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第三厚度与该第四厚度相差约1000埃。
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| CN1834790A (zh) | 2006-09-20 |
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