CN101556935A - 薄膜晶体管阵列基板制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄膜晶体管阵列基板制造方法，该制造方法对第一金属层、第二金属层和第三金属层分别采用三道光罩形成具有不同高度的光刻胶层，且先在第二金属层上直接形成第三金属层，然后沉积形成钝化层，因而减少了一道光罩工序，可以简化制造过程，降低成本，提高产量。

Description

薄膜晶体管阵列基板制造方法

技术领域

本发明涉及一种半导体元件的制造方法，尤其涉及薄膜晶体管阵列基板制造方法。

背景技术

现在的液晶显示器主要以薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)为主流，TFT LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)的一般结构是具有彼此相对的薄膜晶体管阵列基板和彩膜基板，在两个基板之间设置衬垫料以保持盒间隙，并在该盒间隙之间填充液晶。

目前量产的TFT阵列基板大多至少需要四轮光罩工序。图1为采用四道光罩工序制造的现有技术TFT阵列基板的平面图，图2为沿图1的A-A’和B-B’线提取的截面图。参照图1和图2所示，现有技术的阵列基板在基板1上形成有彼此交叉的栅线11和数据线52，栅线11与数据线52的交叉区形成TFT 91。TFT 91包括栅极10、源极51和漏极50。所述栅极10形成在与基板1直接接触的第一金属层上，在栅极10上依次覆盖有栅绝缘层20、半导体层30、欧姆接触40、源极51、漏极50和钝化层60。栅极10连接到栅线11，源极51连接到数据线52。在由栅极10和数据线52交叉限定的像素区域中形成像素电极78，所述像素电极78通过接触孔70和TFT 91的漏极50相连。

以下将参照图3A～3D详细说明采用四道光罩工序的液晶面板的TFT阵列基板的制造方法。

参照图3A，采用第一道光罩在基板上形成包括栅线11(参照图1)、栅极10和栅焊盘12的第一导电图案组。

参照图3B，先在形成有栅图案的基板上依次沉积栅绝缘层20、有源层30和欧姆接触层40，再在欧姆接触层40上沉积第二导电金属层50。然后利用第二道光罩在栅绝缘层20上形成包括有源层30和欧姆接触层40的图案，以及包括数据线52(参照图1)、源极51、漏极50以及数据焊盘53(参照图1)的第二导电图案层。

参照图3C，在第二导电层图案形成之后，接着在基板上用PECVD沉积钝化层60，在形成钝化层之后，通过采用第三道光罩的光刻和蚀刻工序，形成接触孔61。

参照图3D，在接触孔61形成之后，沉积上一层透明导电层70，通过第四道光罩在钝化层上形成包括像素电极78、栅焊盘上电极72和数据焊盘上电极73的第三导电图案组。

在液晶显示器中，由于TFT阵列基板需要半导体工序和多轮光罩工序，其制造工序很复杂并因此制造成本比较高，主要原因在于一轮光罩工序包括诸如薄膜沉积工序、清洗工序、光刻工序、蚀刻工序、光刻胶剥离和检查工序等多个工序。

为了解决这个问题，希望能够提供一种可以减少光罩工序数量的TFT阵列基板的制造方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用多灰阶光罩而减少光罩工序数量的薄膜晶体管阵列基板制造方法。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种薄膜晶体管阵列基板制造方法，包括以下步骤：

提供一基板，并该基板上形成一第一金属层和一第一光刻胶层，利用一第一光罩在该第一金属层之上形成一第一光刻胶图案，其具有栅线区、栅极区和栅焊盘区，其中覆盖该栅线和栅极区的光刻胶层具有第二高度，覆盖该栅焊盘区的光刻胶层具有第一高度，该第二高度小于该第一高度；

以该第一光刻胶图案为掩模，去除部分第一金属层，以形成一包含栅线、栅极和栅焊盘下电极的第一导电图案层；

去除第二高度光刻胶层，同时减薄了第一高度的光刻胶层；

在基板上依次沉积一栅绝缘层、一半导体层和一欧姆接触层；

去除剩余的第一高度的光刻胶层，同时也将其上的栅绝缘层、半导体层以及欧姆接触层一同去除，以暴露被该具有第一高度的光刻胶层所覆盖的栅焊盘下电极；

在该基板上继续依次沉积一第二金属层和一第二光刻胶层，利用一第二光罩在该第二金属层之上形成一第二光刻胶图案，其具有一沟道区、一数据线和源极区、以及一漏极和数据焊盘、栅焊盘区，覆盖该沟道区的光刻胶层具有第四高度，覆盖该数据线、源极区、漏极区、数据焊盘区和栅焊盘区的光刻胶层具有第三高度，且该第三高度＞第四高度；

以该第二光刻胶图案为掩模，去除没有光刻胶部分的第二导电金属层、半导体层以及欧姆接触层后，去除具有第四高度的光刻胶图案，同时减薄具有第三高度的光刻胶图案，在经过蚀刻，以形成源极、漏极、沟道以及数据线下电极和数据焊盘下电极；

在该基板上继续沉积一透明导电层和一第三光刻胶层，利用一第三道光罩形成一第三光刻胶图案，覆盖数据焊盘和栅焊盘区的光刻胶层具有第六高度，覆盖数据线和源极区、漏极区、像素区的光刻胶层具有第五高度，其它地区无第三光刻胶层，且该第五高度小于第六高度；

以该第三光刻胶图案为掩模，形成像素电极、源极上电极、漏极上电极以及数据线上电极和数据焊盘、栅焊盘上电极；

去除第五高度第三光刻胶层，同时减薄了第六高度的第三光刻胶层，继续沉积钝化层，去除剩余的第六高度的第三光刻胶层，同时也将其上的钝化层一同去除，以暴露被该具有第六高度的光刻胶层所覆盖的数据焊盘和栅焊盘上电极。

上述方法中，所述第一光罩，第二光罩和第三光罩都为多灰阶光罩。

上述方法中，所述减薄光刻胶层部分厚度的方法包括等离子体灰化工序。

上述方法中，所述去除剩余光刻胶层的方法包括剥离工序。

本发明对比现有的四道光罩工序的薄膜晶体管阵列基板的制造方法有如下的有益效果：本发明对第一金属层、第二金属层和第三金属层分别采用三道光罩形成具有不同高度的光刻胶层，且先在第二金属层上直接形成第三金属层，然后沉积钝化层，因而减少了一道光罩工序，简化制造过程，降低成本，提高产量。此外，采用上述方法制造的薄膜晶体管阵列基板的钝化层覆盖透明导电层，可以起到平坦化的作用，使台阶变得比较平坦，有利于后段的Cell工艺。

附图说明

图1是采用现有技术四道光罩工序的TFT阵列基板的平面图。

图2是沿图1的A-A’和B-B’线提取的截面图。

图3A～3D是现有技术的TFT阵列基板的制作流程剖视图。

图4A本发明的第一道光罩工序的平面示意图。

图4B～4D是本发明第一道光罩工序及后续工序的流程剖视图。

图5A是本发明的第二道光罩工序的平面示意图。

图5B是本发明第二道光罩工序流程剖视图。

图6是本发明的第三道光罩工序的平面示意图。

图7A～7C是本发明的第三道光罩工序及后续工序的流程剖视图。

具体实施方式

下面结合附图及典型实施例对本发明作进一步说明。

图4A本发明的第一道光罩工序的平面示意图，图4B～4D是本发明第一道光罩工序及后续工序的流程剖视图。

请参照图4A，采用第一道光罩工序在基板1上形成具有栅线101、栅极100和栅焊盘下电极102的第一导电图案层。具体流程如图图4B～4D所示，首先，如图4B所示，提供一基板1，并通过诸如溅射或其他沉积的方法在基板1上形成第一金属层，然后，利用第一光罩(图未示)在第一金属层之上形成第一光刻胶图案。第一道光罩是多灰阶光罩(HTM)，其具有由透明材料构成的光罩衬底、形成在光罩衬底上的遮光区域以及半遮光区域。采用第一道光罩曝光显影后，分别在光刻胶上对应于第一光罩的遮光部分和半遮光部分的位置形成具有预定台阶图案。其中覆盖该栅线和栅极区(参照图4A所示形成栅线101和栅极100的位置)的光刻胶层805具有第二高度，而覆盖栅焊盘区(参照图4A所示形成栅焊盘下电极102的位置)的光刻胶层806具有第一高度，且第二高度小于该第一高度。光刻胶既可以是正型光刻胶，也可以是负型光刻胶，在制程中可以根据光刻胶的材料调整多灰阶光罩的各个不同遮光量区域的位置。

接着，以第一光刻胶图案为掩模，去除部分第一金属层，以形成一包含栅线101、栅极102和栅焊盘下电极102的第一导电图案层(如图4A)。

之后，去除该第一光刻胶图案的部分厚度，从而去除具有第二高度的光刻胶图案805，并且降低具有第一高度的光刻胶图案806，以暴露被光刻胶层805所覆盖的栅线101和栅极100。去除该第一光刻胶图案的部分厚度的方法例如可以采用氧等离子体来执行灰化工序。

之后，如图4C所示，在基板上依次沉积一栅绝缘层200、一半导体层300和一欧姆接触层400，通过剥离工序去除剩余的第一光刻胶层806，同时也将沉积在剩余光刻胶806上的栅绝缘层200、半导体层300和欧姆接触层400去除，以暴露其下覆盖的栅焊盘下电极102，即栅焊盘下电极102贯穿栅绝缘层200、半导体层300和欧姆接触层400。

图5A是本发明的第二道光罩工序的平面示意图，图5B是本发明第二道光罩工序流程剖视图。

请参照图5A和5B，请在之前形成的第一导电层上溅射第二金属层500，以覆盖这些栅线、栅极、栅焊盘等，第二金属层500和栅焊盘下电极102直接电接触。其后通过第二道HTM光罩的光刻工序和蚀刻工序，将该金属层500和半导体层300构图为预定结构，该第二道光罩具有由透明材料构成的光罩衬底、形成在光罩衬底的遮光区域和形成于光罩衬底的遮光量为二分之一的区域，采用第二道光罩曝光显影后该光刻胶从而在分别对应于第二光罩遮光部分和二分之一曝光部分全部曝光部分形成具有预定台阶的光刻胶图案。使得覆盖沟道处400的光刻胶具有第四高度(图未示)，覆盖数据线下电极502、数据焊盘下电极503、漏极下电极500和源极下电极501上和栅极焊盘的光刻胶800拥有第三高度(图未示)，其余位置没有光刻胶，且该第三高度大于第四高度。

然后通过第一次蚀刻去除掉没有光刻胶部分的第二导电金属层和半导体层以及欧姆接触层后，采用氧气等离子体执行灰化工序从而去除具有第四高度的光刻胶图案，并且降低具有第三高度的光刻胶图案。在经过第二次蚀刻，将沟道处400的第二导电金属层500和欧姆接触层400去除掉。从而留下数据线下电极502、数据焊盘下电极503、漏极下电极500和源极下电极501、栅焊盘102上第二金属层504。

图6是本发明的第三道光罩工序的平面示意图，图7A～7C是本发明的第三道光罩工序及后续工序的流程剖视图。

如图7A所示，采用诸如溅射方法或其他沉积方法在第二导电层阵列基板上直接涂上透明导电层。

该透明导电层由氧化铟锡(ITO)、氧化锡(TO)、氧化铟锡锌(ITZO)或者氧化铟锌(IZO)形成。

通过该第三道HTM光罩后，在栅焊盘和数据焊盘处形成第六高度的光刻胶图案808，像素电极708、数据线上电极、漏极上电极700和源极上电极703透明导电图案形成第五高度光刻胶图案807，其他地方没有光刻胶，且该第五高度小于第六高度，参照图7A。通过刻蚀，形成像素电极708、延伸到数据焊盘上电极702的数据线上电极、漏极上电极700和源极上电极703透明导电图案，和数据焊盘上电极702、栅焊盘上电极701。通过灰化去掉第五高度光刻胶同时降低第六高度光刻胶图案807，如图7B。

最后如图7C所示，在形成有透明导电图案的阵列基板上沉积钝化层600，之后通过剥离工序将栅焊盘701和数据焊盘上电极702上的光刻胶剥离掉，同时也就将沉积在这些光刻胶上的钝化层也一起剥离掉了，由此除了栅焊盘和数据焊盘以外，其他地方特别是沟道处的半导体层被很好的保护起来。

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，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (4)

1.一种薄膜晶体管阵列基板制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供一基板，并该基板上形成一第一金属层和一第一光刻胶层，利用一第一光罩在该第一金属层之上形成一第一光刻胶图案，其具有栅线区、栅极区和栅焊盘区，其中覆盖该栅线和栅极区的光刻胶层具有第二高度，覆盖该栅焊盘区的光刻胶层具有第一高度，该第二高度小于该第一高度；

以该第一光刻胶图案为掩模，去除部分第一金属层，以形成一包含栅线、栅极和栅焊盘下电极的第一导电图案层；

去除第二高度光刻胶层，同时减薄了第一高度的光刻胶层；

在基板上依次沉积一栅绝缘层、一半导体层和一欧姆接触层；

去除剩余的第一高度的光刻胶层，同时也将其上的栅绝缘层、半导体层以及欧姆接触层一同去除，以暴露被该具有第一高度的光刻胶层所覆盖的栅焊盘下电极；

在该基板上继续依次沉积一第二金属层和一第二光刻胶层，利用一第二光罩在该第二金属层之上形成一第二光刻胶图案，其具有一沟道区、一数据线和源极区、以及一漏极和数据焊盘、栅焊盘区，覆盖该沟道区的光刻胶层具有第四高度，覆盖该数据线、源极区、漏极区、数据焊盘区和栅焊盘区的光刻胶层具有第三高度，且该第三高度＞第四高度；

以该第二光刻胶图案为掩模，去除没有光刻胶部分的第二导电金属层、半导体层以及欧姆接触层后，去除具有第四高度的光刻胶图案，同时减薄具有第三高度的光刻胶图案，在经过蚀刻，以形成源极、漏极、沟道以及数据线下电极和数据焊盘下电极；

在该基板上继续沉积一透明导电层和一第三光刻胶层，利用一第三道光罩形成一第三光刻胶图案，覆盖数据焊盘和栅焊盘区的光刻胶层具有第六高度，覆盖数据线和源极区、漏极区、像素区的光刻胶层具有第五高度，其它地区无第三光刻胶层，且该第五高度小于第六高度；

以该第三光刻胶图案为掩模，形成像素电极、源极上电极、漏极上电极以及数据线上电极和数据焊盘、栅焊盘上电极；

去除第五高度第三光刻胶层，同时减薄了第六高度的第三光刻胶层，继续沉积钝化层，去除剩余的第六高度的第三光刻胶层，同时也将其上的钝化层一同去除，以暴露被该具有第六高度的光刻胶层所覆盖的数据焊盘和栅焊盘上电极。

2.如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板制造方法，其特征在于，所述第一光罩，第二光罩和第三光罩都为多灰阶光罩。

3.如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板制造方法，其特征在于，所述减薄光刻胶层部分厚度的方法包括等离子体灰化工序。

4.如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板制造方法，其特征在于，所述去除剩余光刻胶层的方法包括剥离工序。

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