CN101552277A - 薄膜晶体管阵列基板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄膜晶体管阵列基板及其制造方法，该薄膜晶体管阵列基板包括一玻璃基板；多条位于该玻璃基板上的数据线、扫描线和公共电极线；一由一数据线、一扫描线和一公共电极线围成的像素单元；该像素单元包括一像素电极和一薄膜晶体管；该薄膜晶体管包括一栅极、一漏极、一源极和位于该栅极上的一有源层，该栅极与扫描线连接，该源极通过一接触孔与数据线连接。该薄膜晶体管阵列基板使薄膜晶体管的源极、漏极和栅极之间的间距增加，减小了Cgs寄生电容，改善了Cgs造成的闪烁不良。

Description

薄膜晶体管阵列基板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管阵列基板，特别是涉及一种薄膜晶体管阵列基板及其制造方法。

背景技术

液晶显示装置(LCD)是一种被动的显示装置，它本身不能发光，只能使用周围环境的光，它显示图案或字符只需很小能量。正因为低功耗和小型化使LCD成为较佳的显示方式。液晶显示所用的液晶材料是一种兼有液态和固体双重性质的有机物，它的棒状结构在液晶盒内排列，但在电场作用下能改变其排列方向。

通常，液晶显示装置(LCD)具有上基板(也称阵列基板)和下基板(也称彩色滤光片基板)，该上基板和下基板通过框胶贴合，框胶除用于固定上、下基板外还将液晶和外界隔离，上、下基板彼此有一定间隔和互相正对，形成在两个基板上的多个电极相互正对，液晶夹在上基板和下基板之间。在两块偏光片之间夹有玻璃基板、彩色滤光片、电极、液晶层和晶体管薄膜，液晶分子是具有折射率及介电常数各向异性的物质。因为液晶材料本身并不发光，所以设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板(或称匀光板)和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。

在下基板上设有第一金属栅极线、第二金属信号线、源极以及有源层构成控制像素工作的晶体管开关。栅极线为第一金属层图形，信号线和源极为第二金属层图形。上基板上通过色层显示不同的颜色，通过黑色矩阵阻挡不被利用的光。

在目前的液晶显示器制造工艺中，采用五次掩模版光刻技术是其中的一种，如图1、图2所示，其中图1为现有技术中薄膜晶体管阵列基板的局部示意图，图2为图1沿A-A’方向的截面图，薄膜晶体管阵列基板包括复数条数据线401、扫描线203和公共电极线204，由一数据线401、一扫描线203和一公共电极线204围成的一像素单元，该像素单元内具有一像素电极801和一薄膜晶体管(TFT)，该薄膜晶体管包括一栅极200、一漏极403和一源极401(此时源极401和数据线401共线)，该漏极403通过一接触孔700与像素电极801连接。现有工艺技术中，首先在一玻璃基板100上使用第一掩模版溅射第一金属层制作第一金属层图形200，接着淀积第一绝缘层300，接着淀积有源层，使用第二掩模版制作有源层图形600，接着使用第三掩模版溅射第二金属层制作第二金属层图形----数据线401、漏极403和薄膜晶体管沟道，接着淀积第二绝缘层301，使用第四掩模版制作接触孔700，接着溅射氧化物导电层，其中氧化物导电层由铟锡氧化物或铟锌氧化物组成，使用第五掩模版制作像素电极801。

在此构造的液晶显示阵列基板中，由第一金属层形成的栅电极200、第二金属层形成的源极401、有源层600通过第一绝缘层300会形成寄生电容，从而产生了影响闪烁的馈穿(feedthrough)电压差。在正常写入完成TFT关断瞬间，像素电压会由于源极401和栅极200形成的寄生电容的影响而发生变化，如果用

来表示最终电压与写入时电压的比值，则可以将其表述为 $\mathrm{\ΔV}=(\mathrm{Cgs}/\mathrm{Ctotal})*(\mathrm{Vgon}-\mathrm{Vgoff}),$ 其中Cgs表示源-栅寄生电容，Ctotal表示像素部分相关的所有电容，Vgon表示栅极工作电压，Vgoff表示栅极关闭电压。因此，该值的大小与Cgs成正比关系，并且Cgs电容与源极401、栅极200之间的间距成反比关系。

在现有的工艺技术中，源极401和栅极200之间的间距由第一绝缘层300决定，为了减小Cgs可以通过增加源极401和栅极200之间的间距来实现，但是生产时间和设备能力都会受到影响而无法实现我们的要求，所以就需要在不影响生产时间和设备能力的前提下有效地减小Cgs电容。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中增加源极和栅极之间的间距而影响生产时间和设备能力的缺陷，提供一种薄膜晶体管阵列基板及其制造方法，该薄膜晶体管阵列基板及其制造方法有效地减小Cgs电容，而且不影响其生产时间和设备能力。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种薄膜晶体管阵列基板，其实质性特点在于，其包括一玻璃基板；多条位于该玻璃基板上的数据线、扫描线和公共电极线；一由一数据线、一扫描线和一公共电极线围成的像素单元；该像素单元包括一像素电极和一薄膜晶体管；该薄膜晶体管包括一栅极、一漏极、一源极和位于该栅极上的一有源层，该栅极与扫描线连接，该源极通过一接触孔与数据线连接。

本发明的另一技术方案是提供一种薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其实质性特点在于，其包括以下步骤：提供一玻璃基板；在该玻璃基板上淀积第一金属层，接着使用第一掩模版曝光，然后显影和刻蚀形成第一金属层图形；在第一金属层图形的基础上淀积第一绝缘层；在第一绝缘层的基础上溅射第二金属层，使用第二掩模版曝光，然后显影和刻蚀形成第二金属层图形；在第二金属层图形的基础上淀积第二绝缘层；在第二绝缘层的基础上沉积一硅层，使用第三掩模版曝光，然后显影和刻蚀形成有源层图形；在有源层图形的基础上使用第四掩模版曝光，然后显影和刻蚀形成一接触孔；在接触孔的基础上溅射氧化物导电层，使用第五掩模版曝光，然后显影和刻蚀形成氧化物导电层图形。

其中，该漏极为像素电极与有源层重叠的部分。

其中，该漏极、源极和栅极之间设有一第一绝缘层和一第二绝缘层。

其中，该公共电极线和像素电极之间通过第一绝缘层和第二绝缘层形成存储电容。

其中，该像素电极和源极上设有一第三绝缘层。

其中，该像素电极和数据线之间设有遮光条。

其中，在形成氧化物导电层图形的基础上沉积一第三绝缘层。

其中，该第一金属层所用材料为AlNd、AI、Cu、MO、MoW、Cr中的一种或者为AlNd，AI、Cu、MO、MoW、Cr任意组合所构成的复合。

其中，该第二金属层所用材料为Mo，MoW、Cr的一种或者为Mo，MoW、Cr任意组合所构成的复合。

其中，该第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层的材料都为SiO2、SiNx、SiOxNy的一种或SiO2、SiNx、SiOxNy的任意组合所构成的复合。

其中，该第一金属层图形为栅极、扫描线和公共电极线。

其中，该第二金属层图形为数据线。

其中，该氧化物导电层为透明导电层，其采用的材料为铟锡氧化物或铟锌氧化物。

其中，该氧化物导电层图形为像素电极和源极。

本发明的积极进步效果在于：在不增加生产时间，提高设备能力的情况下，使晶体管源极、漏极和第一金属层图形栅极之间形成的寄生电容减小，提高了写入能力，降低了闪烁不良，提高了开口率。

附图说明

图1为现有技术中薄膜晶体管阵列基板的局部示意图。

图2为沿图1中的A-A’方向的截面图。

图3为本发明薄膜晶体管阵列基板一实施例的局部示意图。

图4为沿图3中的B-B’方向的截面图。

图5A-5G为本发明制造薄膜晶体管阵列基板各个阶段的结构示意图。

图6为本发明薄膜晶体管阵列基板另一实施例的截面图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

实施例1

图3为本发明薄膜晶体管阵列基板的局部示意图，图4为沿图3中的B-B’方向的截面图。如图3、图4所示，本发明的薄膜晶体管阵列基板包括一玻璃基板100，位于该玻璃基板100上的多条数据线401、扫描线203和公共电极线204，由一数据线401、一扫描线203和一公共电极线204围成的一像素单元，该像素单元包括一像素电极801和一薄膜晶体管(TFT)，该薄膜晶体管包括一栅极200、一漏极、一源极802和位于该栅极200上的一有源层600，该栅极200与扫描线203连接，该源极802通过一接触孔701与数据线401连接，该漏极为像素电极801与有源层600重叠的部分，有源层600和源极802、漏极部分连接。其中漏极、源极802和栅极200之间设有一第一绝缘层300和一第二绝缘层500，第一金属层图形中的公共电极线204和像素电极801之间通过第一绝缘层300和第二绝缘层500形成存储电容。像素电极801和数据线401之间设有遮光条900。

本发明提供了该薄膜晶体管阵列基板的制造方法，图5A-5G为本发明制造薄膜晶体管阵列基板各个阶段的结构示意图，如图5A-5G所示，其包括以下步骤：

首先在一玻璃基板100上淀积第一金属层，接着使用第一掩模版曝光，然后显影和刻蚀形成第一金属层图形----栅极200、扫描线203和公共电极线204，接着淀积第一绝缘层300；接着溅射第二金属层，使用第二掩模版曝光，然后显影和刻蚀形成第二金属层图形----数据线401；接着淀积第二绝缘层500；接着沉积一硅层，使用第三掩模版曝光，然后显影和刻蚀形成有源层图形600；接着使用第四掩模版曝光，然后显影和刻蚀形成接触孔701；接着溅射氧化物导电层，使用第五掩模版曝光，然后显影和刻蚀形成氧化物导电层图形----像素电极801和源极802，并且氧化物导电层图形----像素电极801、源极802和有源层600部分交叠，像素电极801与有源层600的交叠部分形成薄膜晶体管的漏极，其中第一金属层图形中的公共电极线204和氧化物导电层图形的像素电极801之间通过第一绝缘层300和第二绝缘层500形成存储电容，源极802通过接触孔701连接数据线401，当薄膜晶体管打开时，信号从数据线401、源极802和晶体管沟道到达像素电极801。

本发明中所述第一金属层所用材料可以为AlNd、AI、Cu、MO、MoW、Cr的一种或者为AlNd、AI、Cu、MO、MoW、Cr任意组合所构成的复合。该第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层的材料都为SiO2、SiNx、SiOxNy的一种或SiO2、SiNx、SiOxNy的任意组合所构成的复合。所述第二金属层所用材料为Mo、MoW、Cr的一种或者为Mo、MoW、Cr任意组合所构成的复合，所述氧化物导电层为透明导电层，采用的材料为如铟锡氧化物，铟锌氧化物。

实施例2

本实施例与实施例1的结构和制造方法基本相同，其主要不同之处在于：在形成像素电极801、源极802后再沉积一第三绝缘层501。该第三绝缘层501可以更好地保护薄膜晶体管，使其免受外部影响。

综上所述，本发明在相同的工艺次数下，使薄膜晶体管的源极、漏极和栅极之间的间距增加，减小了Cgs寄生电容，改善了Cgs造成的闪烁不良，同时提高了写入能力，提高了开口率。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (15)

1、一种薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，其包括：

一玻璃基板；

多条位于该玻璃基板上的数据线、扫描线和公共电极线；

一由一数据线、一扫描线和一公共电极线围成的像素单元；

该像素单元包括一像素电极和一薄膜晶体管；

该薄膜晶体管包括一栅极、一漏极、一源极和位于该栅极上的一有源层，该栅极与扫描线连接，该源极通过一接触孔与数据线连接。

2、如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，该漏极为像素电极与有源层重叠的部分。

3、如权利要求2所述的薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，该漏极、源极和栅极之间设有一第一绝缘层和一第二绝缘层。

4、如权利要求3所述的薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，该公共电极线和像素电极之间通过第一绝缘层和第二绝缘层形成存储电容。

5、如权利要求4所述的薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，该像素电极和源极上设有一第三绝缘层。

6、如权利要求5所述的薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，该像素电极和数据线之间设有遮光条。

7、一种薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：

提供一玻璃基板；

在该玻璃基板上淀积第一金属层，接着使用第一掩模版曝光，然后显影和刻蚀形成第一金属层图形；

在第一金属层图形的基础上淀积第一绝缘层；

在第一绝缘层的基础上溅射第二金属层，使用第二掩模版曝光，然后显影和刻蚀形成第二金属层图形；

在第二金属层图形的基础上淀积第二绝缘层；

在第二绝缘层的基础上沉积一硅层，使用第三掩模版曝光，然后显影和刻蚀形成有源层图形；

在有源层图形的基础上使用第四掩模版曝光，然后显影和刻蚀形成一接触孔；

在接触孔的基础上溅射氧化物导电层，使用第五掩模版曝光，然后显影和刻蚀形成氧化物导电层图形。

8、如权利要求7所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，在形成氧化物导电层图形的基础上沉积一第三绝缘层。

9、如权利要求8所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，该第一金属层所用材料为AlNd、AI、Cu、MO、MoW、Cr中的一种或者为AlNd，AI、Cu、MO、MoW、Cr任意组合所构成的复合。

10、如权利要求9所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，该第二金属层所用材料为Mo，MoW、Cr的一种或者为Mo，MoW、Cr任意组合所构成的复合。

11、如权利要求10所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，该第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层的材料都为SiO2、SiNx、SiOxNy的一种或SiO2、SiNx、SiOxNy的任意组合所构成的复合。

12、如权利要求11所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，该第一金属层图形为栅极、扫描线和公共电极线。

13、如权利要求12所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，该第二金属层图形为数据线。

14、如权利要求13所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，该氧化物导电层为透明导电层，其采用的材料为铟锡氧化物或铟锌氧化物。

15、如权利要求14所述的薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，该氧化物导电层图形为像素电极和源极。

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