CN101556415B - 像素结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例公开了一种像素结构及其制备方法，涉及液晶显示领域，解决了现有像素结构的漏极电极和像素电极接触电阻较大的问题。本发明实施例，在像素结构漏极电极上方的钝化薄膜形成过孔，该过孔同时穿过钝化薄膜和低电阻金属薄膜，使得该过孔的底部为抗腐蚀金属薄膜，并且在过孔内设有像素电极。本发明实施例主要在液晶显示器中。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，特别涉及利用半导体器件制备的像素结构，以及像素结构的制备方法。
背景技术
在集成电路(IC，Integrated Circuit)，和薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD，Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)中，都需要用薄膜晶体管作为电子开关。无论是以玻璃基板作为衬底，还是单晶硅基板作为衬底，薄膜晶体管的制造技术已经趋近成熟。
目前薄膜晶体管的栅极、源极和漏极都采用了低电阻的纯铝、AlNd(钕化铝)合金、或者其他铝合金作为电极材料，但是由于这些铝系列的合金化学稳定性较差，容易受到腐蚀性气体和液体的腐蚀，在表面生成氧化物，造成了铝系列合金的电极和其它材料的接触电阻过大。因此目前普遍采用的做法就是在纯铝或者铝系列合金等电极的上层和下层都沉积一层抗腐蚀性较好的金属，例如：Cr(铬)、MoW(钨化钼)、Mo(钼)等。这样就把纯铝或铝系列合金薄膜保护起来，有效地降低了电极和其他材料的接触电阻。
由于这些抗腐蚀性的金属导电性较差，为了让源极和漏极能够和与其他器件较好地接触，需要在这些抗腐蚀性的金属上刻蚀出过孔。例如：在制作液晶显示器时，在钝化薄膜沉积完成后，通过光刻蚀技术将钝化薄膜刻蚀掉，形成一个过孔，然后在过孔上沉积像素电极，这样，像素电极就可以通过漏极电极的上层抗腐蚀金属和铝系列电极导通。
如图1所示，为了简化像素结构的电极结构，部分厂家省去了铝系列电极7的上层抗腐蚀金属，直接通过钝化薄膜5对铝系列电极7进行保护，并且在刻蚀过孔9时也只是将钝化薄膜5刻蚀掉，形成像素电极8和铝系列电极7直接接触的情景。在实施这种制作薄膜晶体管的电极的方案时，发明人发现存在如下问题：铝系列电极7表面容易形成小丘，造成铝系列电极7通过这些小丘与像素电极8接触，减少了接触面积，也就降低了电流传导的横截面，由于电阻的大小和电流传导的横截面成反比，所以，造成铝系列电极7和像素电极8的接触电阻较大。
发明内容
本发明的实施例提供一种像素结构及其制备方法，能够有效降低像素结构中低电阻导电材料形成的漏极电极和像素电极接触时的接触电阻。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种像素结构，包括栅极扫描线、数据扫描线、薄膜晶体管和像素电极，所述薄膜晶体管包括栅极电极、有源薄膜、源极电极和漏极电极；所述栅极电极连接到栅极扫描线，所述源极电极连接到数据扫描线；所述源极电极和漏极电极包括抗腐蚀金属薄膜和低电阻金属薄膜，并且所述低电阻金属薄膜上覆盖有钝化薄膜，所述漏极电极处钝化薄膜和低电阻金属薄膜穿设有过孔，该过孔的底部为抗腐蚀金属薄膜，所述像素电极通过过孔周边所述低电阻金属薄膜，以及底部的抗腐蚀金属薄膜，与漏极电极连接。
一种场效应晶体管像素结构制备方法，包括：
在基板上通过掩膜构图工艺形成栅极电极、栅极绝缘薄膜以及有源薄膜图形；
依次沉积抗腐蚀金属薄膜和低电阻金属薄膜；
将抗腐蚀金属薄膜和低电阻金属薄膜通过掩膜构图工艺形成导电沟道、源极电极和漏极电极；
在形成导电沟道、源极电极和漏极电极的基板上沉积钝化薄膜；
在漏极电极处将钝化薄膜和低电阻金属薄膜通过掩膜构图工艺形成过孔，该过孔的底部为抗腐蚀金属薄膜；
在形成过孔的基板上通过掩膜构图工艺形成像素电极，所述像素电极通过过孔底部的抗腐蚀金属薄膜与漏极电极连接。
由上述技术方案所描述的本发明的实施例，漏极电极的过孔是完全穿透钝化薄膜和低电阻金属薄膜，使得沉积在过孔中的像素电极能够与抗腐蚀金属薄膜直接接触，而抗腐蚀金属薄膜表面不容易形成小丘，所以抗腐蚀金属薄膜和像素电极的接触面积较大，使得接触电阻较小。本发明实施例中的像素结构在与其他器件接触时，漏极电极的电流可以依次通过低电阻金属薄膜、抗腐蚀金属薄膜和像素电极，输出到其它器件，不需要经过低电阻金属薄膜和像素电极的高接触电阻。
附图说明
图1为现有技术中一种像素结构的结构示意图；
图2为本发明实施例1中像素结构的结构示意图；
图3为本发明实施例2中像素结构的制备流程图。
具体实施方式
本发明实施例通过将漏极电极的钝化薄膜和低电阻导电薄膜刻掉，使得像素电极能够与抗腐蚀金属薄膜直接接触。由于像素电极与抗腐蚀金属薄膜之间的接触电阻较小，这样漏极电极就可以通过抗腐蚀金属薄膜与像素电极导通，相应地减小了接触电阻。下面结合附图对本发明像素结构及其制备方法的实施例进行详细描述。
本发明实施例过程中需要采用掩膜构图工艺进行加工，掩膜构图工艺包括沉积薄膜、涂敷光刻胶、掩膜、曝光、显影、刻蚀和剥离等工艺。
实施例1：
如图2所示，本实施例中的像素结构包括基板1，在基板1上有栅极电极11；在栅极电极11上有栅极绝缘薄膜2，在栅极绝缘薄膜2的上面依次是半导体薄膜3和掺杂半导体薄膜4，并将半导体薄膜3和掺杂半导体薄膜4形成一个源极区域和漏极区域；在源极区域和漏极区域上依次为抗腐蚀金属薄膜6(可通过钼金属薄膜实现)和低电阻导电薄膜7(可通过纯铝导电薄膜实现)，其中抗腐蚀金属薄膜6和低电阻导电薄膜7形成源极电极12和漏极电极13；在源极电极12和漏极电极13上为一层钝化薄膜5；在漏极电极处钝化薄膜5上形成有过孔9，这个过孔9同时穿过钝化薄膜5和低电阻导电薄膜7，为了防止在刻蚀低电阻导电薄膜7时，造成对抗腐蚀金属薄膜6的破坏，一般抗腐蚀金属薄膜6的厚度至少需要50nm。最后，在过孔9中形成像素电极10。
在使用上述像素结构时，源极电极12连接到数据扫描线，栅极电极11连接到栅极扫描线。当栅极电极11上没有施加驱动电压时，源极电极12和漏极电极13之间处于断开状态；当通过栅极扫描线在栅极电极11上施加一定的驱动电压时，源极电极12和漏极电极13导通，从而将预加在源极电极12上的电压，通过漏极电极12和像素电极10传输到其它器件。
由于本发明实施例中，像素电极10能够和抗腐蚀金属薄膜6直接接触，而抗腐蚀金属不会形成表面小丘，所以，抗腐蚀金属薄膜6和像素电极10直接接触的接触电阻，比低电阻金属薄膜7和像素电极10直接接触的接触电阻小，故而本发明实施例的像素结构导电性能更好。
上述实施例中，所用的低电阻导电薄膜7可以用其他较好导电性能的材料代替，例如：AlNd(钕化铝)、Cu(铜)、Ag(银)以及铝合金等。而抗腐蚀金属薄膜6也可以用其他抗腐蚀性较好的材料代替，例如：钨化钼或者铬等。
实施例2：
本实施例是实施例1中的像素结构的制备方法，如图3所示，具体包括如下步骤：
301、利用磁控溅射的方法在基板(一般是玻璃或者单晶硅圆上)沉积一层金属薄膜，沉积该金属薄膜的靶材Al合金为主；或者沉积一层AlNd(钕化铝)和一层Mo金属(钼)；或者依次沉积Mo金属底层薄膜、AlNd(钕化铝)上层薄膜；或者依次沉积Mo金属底层薄膜、AlNd中间层薄膜(Al中间层薄膜也行)、Mo金属顶层薄膜、再利用掩膜构图工艺在刚沉积的金属薄膜上形成栅极电极。
302、在形成栅极电极的基板上，利用化学气相沉积法(CVD)形成SiNx或者SiOxNy薄膜作为栅极绝缘薄膜，其中x、y的取值为自然数，在栅极绝缘层之上再利用CVD方法沉积出半导体薄膜，如：a-Si(非晶硅)薄膜，以及掺杂半导体薄膜，如：N+a-Si(掺杂非晶硅)薄膜。本工艺步骤中还可以使用其他的半导体来代替非晶硅，或者使用其他的掺杂半导体代替掺杂非晶硅。
利用掩膜构图工艺，在非晶硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜上形成有源薄膜图形。
303、利用磁控溅射的方法在步骤302中形成的有源薄膜图形上上，依次沉积抗腐蚀金属薄膜和低电阻金属薄膜；其中，抗腐蚀金属薄膜至少为50nm，并且所用的材料可以为钼、钨化钼或者铬等；而低电阻金属薄膜所用的材料可以为铝、钕化铝或者铝合金等。
利用掩膜构图工艺，在抗腐蚀金属薄膜和低电阻金属上薄膜形成导电沟道、源极电极和漏极电极。
304、在形成导电沟道、源极电极和漏极电极的基板上，利用CVD方法沉积一层钝化薄膜(如：SiOxNy，其中x、y的取值为自然数)。
在漏极电极处通过掩膜构图工艺在钝化薄膜和低电阻金属薄膜上形成过孔，该过孔的底部为抗腐蚀金属薄膜。具体过程如下：
先用掩膜构图工艺，在漏极上方的钝化薄膜上形成过孔图形；
再利用掩膜构图工艺(干刻或者湿刻)的方法在过孔图形底部的低电阻金属薄膜上形成过孔；并且要保证掩膜构图工艺中用到的刻蚀气体或者液体，对于底层的抗腐蚀金属薄膜不会造成损伤，这样该过孔的底部就是抗腐蚀金属薄膜。
在形成过孔时，可以采用上述分成两步的方法形成，这样可以较好地保护底层的抗腐蚀金属薄膜。还可以利用掩膜构图工艺在钝化薄膜和低电阻金属薄膜上一步形成过孔，这种一步形成过孔的方法效率较高。
305、在形成过孔的基板上通过掩膜构图工艺形成像素电极，这种方法形成的像素电极能够通过过孔和漏极电极的抗腐蚀金属薄膜接触。
上述是示例中给出的制造方法，实际在阵列基板制造过程中，周边引线区域或其他结构需要像素电极薄膜通过过孔，与栅极扫描线或数据扫描线电连接时，均可以采用上述方法。
通过上述方法，可以制作出一个像素结构，由于在制作过孔时，将低电阻金属薄膜均刻蚀掉，从而形成像素电极直接与漏极电极的抗腐蚀金属薄膜接触，而抗腐蚀金属薄膜不会形成表面小丘，所以，本实施例制备出的像素结构的接触电阻，比现有技术中的像素结构的接触电阻小，故而本发明实施例制备出的像素结构导电性能更好。
本发明实施例主要用在液晶显示器中。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种像素结构，包括栅极扫描线、数据扫描线、薄膜晶体管和像素电极，所述薄膜晶体管包括栅极电极、有源薄膜、源极电极和漏极电极；所述栅极电极连接到栅极扫描线，所述源极电极连接到数据扫描线；其特征在于，所述源极电极和漏极电极包括抗腐蚀金属薄膜和低电阻金属薄膜，并且所述低电阻金属薄膜上覆盖有钝化薄膜；所述漏极电极处钝化薄膜和低电阻金属薄膜穿设有过孔，该过孔的底部为抗腐蚀金属薄膜，所述像素电极通过过孔周边所述低电阻金属薄膜，以及底部的抗腐蚀金属薄膜，与漏极电极连接。
2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述抗腐蚀金属薄膜包括钼、钨化钼或者铬。
3.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述低电阻金属薄膜包括铝、钕化铝或者铝合金。
4.一种像素结构制备方法，其特征在于包括：
在基板上通过掩膜构图工艺形成栅极电极、栅极绝缘薄膜以及有源薄膜图形；
依次沉积抗腐蚀金属薄膜和低电阻金属薄膜；
将抗腐蚀金属薄膜和低电阻金属薄膜通过掩膜构图工艺形成导电沟道、源极电极和漏极电极；
在形成导电沟道、源极电极和漏极电极的基板上沉积钝化薄膜；
在漏极电极处将钝化薄膜和低电阻金属薄膜通过掩膜构图工艺形成过孔，该过孔的底部为抗腐蚀金属薄膜；
在形成过孔的基板上通过掩膜构图工艺形成像素电极，所述像素电极通过过孔底部的抗腐蚀金属薄膜与漏极电极连接。
5.根据权利要求4所述的像素结构制备方法，其特征在于，所述在漏极电极处将钝化薄膜和低电阻金属薄膜通过掩膜构图工艺形成过孔具体为：
在漏极电极处将钝化薄膜通过掩膜构图工艺形成过孔图形；
将过孔图形底部的低电阻金属薄膜通过掩膜构图工艺形成过孔，所述过孔的底部为抗腐蚀金属薄膜。
6.根据权利要求4或5所述的像素结构制备方法，其特征在于，所述抗腐蚀金属薄膜包括钼、钨化钼或者铬。
7.根据权利要求4或5所述的像素结构制备方法，其特征在于，所述低电阻金属薄膜包括铝、钕化铝或者铝合金。
8.根据权利要求4或5所述的像素结构制备方法，其特征在于，所述沉积的方法包括：磁控溅射法或化学气相沉积法。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Owner name: JINGDONGFANG SCIENCE AND TECHNOLOGY GROUP CO., LTD Free format text: FORMER OWNER: BEIJING BOE PHOTOELECTRICITY SCIENCE + TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20141128 Owner name: BEIJING BOE PHOTOELECTRICITY SCIENCE + TECHNOLOGY Effective date: 20141128 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100176 DAXING, BEIJING TO: 100015 CHAOYANG, BEIJING |
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Effective date of registration: 20141128 Address after: 100015 Jiuxianqiao Road, Beijing, No. 10, No. Patentee after: BOE TECHNOLOGY GROUP Co.,Ltd. Patentee after: BEIJING BOE OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 100176 Beijing economic and Technological Development Zone, West Central Road, No. 8 Patentee before: BEIJING BOE OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201209 Address after: 215200 No. 1700 Zhongshan North Road, Wujiang Economic and Technological Development Zone, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: K-TRONICS (SUZHOU) TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee after: BOE TECHNOLOGY GROUP Co.,Ltd. Address before: 100015 No. 10, Jiuxianqiao Road, Beijing, Chaoyang District Patentee before: BOE TECHNOLOGY GROUP Co.,Ltd. Patentee before: BEIJING BOE OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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Granted publication date: 20110511 |