CN102637631A - 一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜晶体管液晶显示器TFT-LCD阵列基板的制造方法，该方法包括：步骤a，通过第一次构图工艺在基板上形成栅线及栅电极；步骤b，通过第二次构图工艺形成数据线、绝缘层、有源层、源电极、漏电极、TFT的沟道，并在第一钝化层形成过孔；步骤c，通过第三次构图工艺形成像素电极；步骤d，通过第四次构图工艺形成第二钝化层及有间隔的公共电极。本发明同时公开了一种TFT-LCD阵列基板，采用本发明的方法及阵列基板，能减少生产设备的投入，进而能减少生产成本；同时，还能减少生产时间，进而提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及显示器技术，特别是指一种薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD，Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)阵列基板及其制造方法。
背景技术
TFT-LCD由于具有体积小、功耗低、以及无辐射等优点，在当前的平板显示器市场占据了主导地位。高级超维场开关技术(AD-SDS，Advanced-SuperDimensional Switching)，是目前研发的热点，其通过同一平面内像素电极边缘所产生的平行电场以及像素电极层与公共电极层间产生的纵向电场形成多维电场，使液晶盒内像素电极间、电极正上方所有取向液晶分子都能够产生旋转转换，从而提高了平面取向系液晶工作效率并增大了透光效率。高级超维场开关技术可以提高TFT-LCD画面品质，具有高透过率、宽视角、高开口率、低色差、低响应时间、无挤压水波纹(push Mura)波纹等优点。
目前，通过一组构图工艺形成薄膜图形的方法制造AD-SDS型TFT-LCD阵列基板。现在技术采用五次构图工艺形成AD-SDS型TFT-LCD阵列基板，具体的工艺过程可以有多种，其中的一种工艺过程具体包括：首先，通过第一次构图工艺形成透明像素电极；通过第二次构图工艺形成栅电极；然后依次沉积栅绝缘层、半导体层、掺杂半导体层和源漏金属层，采用灰色调或半色调掩模板通过第三次构图工艺形成数据线、有源层、源漏电极和TFT沟道图形；接着沉积钝化层，通过第四次工艺在钝化层上形成过孔；最后沉积透明导电层，通过第五次构图工艺形成公共电极。其中，每次构图工艺均需要把掩模板的图形转移到薄膜图形上，如此，在AD-SDS型TFT-LCD阵列基板制作过程中，会造成使用的掩模板的数量较多，进而造成生产成本较高；而且，每一层薄膜图形都需要精确地罩在另一层薄膜图形上，如此，还会导致生产时间较长，进而会造成生产效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种TFT-LCD阵列基板及其制造方法，能在降低生产成本的同时，提高生产效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种TFT-LCD阵列基板的制造方法，该方法包括：
步骤a，通过第一次构图工艺在基板上形成栅线及栅电极；
步骤b，通过第二次构图工艺形成数据线、绝缘层、有源层、源电极、漏电极、TFT的沟道，并在第一钝化层形成过孔；
步骤c，通过第三次构图工艺形成像素电极；
步骤d，通过第四次构图工艺形成第二钝化层及有间隔的公共电极。
上述方案中，所述步骤a，具体包括：
在基板上沉积第一金属薄膜，通过光刻工艺及刻蚀工艺形成栅线及栅电极。
上述方案中，所述步骤b，具体包括：
在完成步骤a的基板上依次沉积绝缘层、半导体层、掺杂半导体层、第二金属薄膜以及第一钝化层；
在第一钝化层上涂覆一层光刻胶，采用带有狭缝的掩模板进行曝光、显影处理、及第一次刻蚀处理，暴露出不形成数据线、源电极、以及漏电极的区域的绝缘层；
进行第一次灰化处理及第二次刻蚀处理，形成数据线、源电极、漏电极及TFT的沟道；
进行第二次灰化处理、第三次刻蚀处理、以及剥离工艺，在第一钝化层上形成过孔。
上述方案中，所述步骤c，具体包括：
在完成步骤b的基板上沉积第一透明导电薄膜，通过光刻工艺及刻蚀工艺形成像素电极。
上述方案中，所述步骤d，具体包括：
在完成步骤c的基板上依次沉积第二钝化层及第二透明导电薄膜，通过对第二透明导电薄膜进行光刻工艺及刻蚀工艺，形成有间隔的公共电极。
本发明还提供了一种TFT-LCD阵列基板，该阵列基板包括：基板，通过第一次构图工艺形成的栅线、栅电极，通过第二次构图工艺形成的数据线、绝缘层、有源层、源电极、漏电极、TFT的沟道、第一钝化层，通过第三次构图工艺形成的像素电极，以及通过第四次构图工艺形成的第二钝化层、有间隔的公共电极。
上述方案中，栅线及栅电极形成在基板上，绝缘层形成在栅电极上，并覆盖整个基板，有源层形成在绝缘层上，源电极及漏电极形成在有源层上，第一钝化层形成在源、漏电极上，且第一钝化层上形成有过孔，像素电极形成在第一钝化层上，并通过过孔与漏电极相连接，第二钝化层形成在像素电极上，并覆盖整个基板，公共电极形成在第二钝化层上。
上述方案中，所述栅线及栅电极的厚度为和/或，
所述绝缘层的厚度为
所述有源层的厚度为
所述源电极及漏电极的厚度为
所述第一钝化层的厚度为
和/或，
所述像素电极的厚度为
和/或，
所述第二钝化层的厚度为所述公共电极的厚度为
本发明提供的TFT-LCD阵列基板及其制造方法，采用四次构图工艺完成阵列基板的制造，如此，能减少生产设备的投入，进而能减少生产成本；同时，由于采用四次沟通工艺，还减少了生产时间，进而提高了生产效率。
另外，本发明制造出的TFT-LCD阵列基板，像素电极与公共电极之间只有一层钝化层，如此，减少了像素电极与公共电极之间的距离，进而降低了驱动电压值。
附图说明
图1为本发明TFT-LCD阵列基板的制造方法流程示意图；
图2为本发明通过第一次构图工艺形成的栅电极图形示意图；
图3为本发明第二次构图工艺中沉积各层薄膜后的示意图；
图4为本发明第二次构图工艺中采用带有狭缝的半色调或灰色调掩模板曝光的过程示意图；
图5为本发明第二次构图工艺中进行显影后形成的图形示意图；
图6为本发明第二次构图工艺中进行第一次刻蚀后形成的图形示意图；
图7为本发明第二次构图工艺中进行第二次刻蚀后形成的图形示意图；
图8为本发明第二次构图工艺中进行第二次刻蚀后形成的图形示意图；
图9为本发明第二次构图工艺中进行第二次灰化处理后形成的图形示意图；
图10为本发明第二次构图工艺中进行第三次刻蚀后形成的图形示意图；
图11为本发明第二次构图工艺后形成的图形示意图；
图12为本发明第三次构图工艺后形成的图形示意图；
图13为本发明第四次构图工艺后形成的图形示意图。
附图标记说明：
1表示基板；2表示栅电极；3表示绝缘层；4表示半导体层；5表示掺杂半导体层；6表示第二金属薄膜；61表示源电极；62表示漏电极；7表示第一钝化层；8表示光刻胶；9表示带有狭缝的半色调或灰色调掩模板；10表示TFT的沟道；11表示第一钝化层的过孔；12表示像素电极；13表示第二钝化层；14表示公共电极。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
本发明提供的TFT-LCD阵列基板的制造方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤101：通过第一次构图工艺在基板上形成栅线及栅电极；
具体地，在基板上沉积第一金属薄膜，通过光刻工艺及刻蚀工艺形成栅线及栅电极；
这里，所述基板可以是玻璃基板或石英基板；
在基板上沉积第一金属薄膜所采用的方法可以是现有沉积薄膜所采用的方法中的任意一种，比如：磁控溅射法或其它薄膜沉积方法；
所述第一金属薄膜所采用的材料可以是钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬或铜等金属材料，也可是上述两种以上种金属材料形成的薄膜的组合；沉积的金属薄膜的厚度为：
如此，可使TFT-LCD的显示效果较好；
所述构图工艺可以包括：沉积薄膜、涂覆光刻胶、曝光、显影、刻蚀、灰化、以及光刻胶剥离等工艺，所述构图工艺的具体实现为本领域技术人员惯用技术手段，这里不再赘述；
其中，构图工艺过程中使用的掩模板为普通掩模板，即：只会形成完全保留区域及完全曝光区域的掩模板；
通过第一次构图工艺形成的栅电极，如图2所示，在步骤101完成后，即在基板1上形成栅电极2。
步骤102：通过第二次构图工艺形成数据线、绝缘层、有源层、源电极、漏电极、TFT的沟道，并在第一钝化层形成过孔；
具体地，在完成步骤101的基板上依次沉积绝缘层、半导体层、掺杂半导体层、第二金属薄膜以及第一钝化层；
在第一钝化层上涂覆一层光刻胶，涂覆的光刻胶覆盖整个基板，采用带有狭缝的半色调或灰色调掩模板进行曝光、显影处理、及第一次刻蚀处理，暴露出不形成数据线、源电极、以及漏电极的区域的绝缘层；
接着进行第一次灰化处理及第二次刻蚀处理，形成数据线、源电极、漏电极及TFT的沟道；
之后进行第二次灰化处理、第三次刻蚀处理、以及剥离工艺，在第一钝化层上形成过孔；
其中，图3为在完成步骤101的基板上依次沉积绝缘层、半导体层、掺杂半导体层、第二金属薄膜以及第一钝化层的过程示意图，如图3所示，首先，在完成步骤101的基板上沉积厚度分别为
的绝缘层3、半导体层4、以及掺杂半导体层5，然后，在掺杂导体层5上沉积厚度为
的第二金属薄膜6，最后，在第二金属薄膜6上沉积厚度为
的第一钝化层7；
其中，在完成步骤101的基板1上沉积绝缘层3、半导体层4、掺杂半导体层5、第二金属薄膜6以及第一钝化层7所采用的方法可以是现有沉积薄膜所采用的方法中的任意一种，比如：磁控溅射法、等离子体增强化学气相沉积法(PECVD，Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)或其它薄膜沉积方法；沉积第一绝缘层3、半导体层4、掺杂半导体层5、第二金属薄膜6以及第一钝化层7覆盖整个基板1；半导体层4与掺杂半导体层5组成有源层，有源层的厚度为
这里，沉积的绝缘层3、半导体层4、掺杂半导体层5、第二金属薄膜6以及第一钝化层7各层的厚度依据经验进行确定，采用上述各层的厚度，可以使得TFT-LCD的显示效果较好；
在沉积绝缘层3时，可选用氧化物、氮化物或氮氧化合物，对应的反应气体可以为SiH4、NH3、以及N2的混合气体，或者，为SiH2Cl2、NH3、以及N2的混合气体，半导体层4为非晶硅薄膜，对应的反应气体可以为SiH4以及N2的混合气体，或者，为SiH2Cl2以及N2的混合气体；掺杂导体层5也可以称为欧姆接触层；沉积第二金属薄膜6的目的是为了通过构图工艺形成源漏电极，沉积第二金属薄膜6所采用的材料可以是：钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬或铜等金属材料，也可是上述两种以上种金属材料形成的薄膜的组合；在沉积第一钝化层7时，可以选用氧化物、氮化物或氧氮化合物，对应的反应气体可以为SiH4、NH3、以及N2的混合气体，或者，为SiH2Cl2、NH3、以及N2的混合气体；
图4为在第二次构图工艺中采用带有狭缝的半色调或灰色调掩模板曝光的过程示意图，如图4所示，在完成沉积的基板1上涂覆一层光刻胶8，涂覆的光刻胶8覆盖整个基板1；这里，以正性光刻胶为例，采用带有狭缝的半色调或灰色调掩模板9曝光，使光刻胶8形成未曝光区域A、部分曝光区域B、半曝光区域C、以及完全曝光区域D，其中，所述未曝光区域A可以称为光刻胶完全保留区域，部分曝光区域B可以称为光刻胶部分保留区域，半曝光区域C可以称为光刻胶半保留区域，完全曝光区域D可以称为光刻胶完全去除区域；这里，在曝光后，半曝光区域C保留的光刻胶8的厚度为初始涂覆的光刻胶8厚度的一半，部分曝光区域B保留的光刻胶8的厚度大于半曝光区域C保留的光刻胶8的厚度，完全曝光区域D的光刻胶8完全被去除；未曝光区域A对应于数据线、源电极、以及漏电极所在区域，部分曝光区B域对应于第一钝化层7上的过孔所在区域，半曝光区域C对应于源电极与漏电极之间的TFT的沟道所在区域；这里，应当理解：采用负性光刻胶的具体实现为本领域技术人员的惯用技术手段；
图5为在第二次构图工艺中进行显影后形成的图形示意图，如图5所示，采用带有狭缝的半色调或灰色调掩模板9曝光形成上述四个曝光区域后，通过显影处理，未曝光区域A的光刻胶8厚度没有变化，光刻胶8最厚，可以称为光刻胶完全保留区域A1，部分曝光区域B的光刻胶8的厚度少量减小，可以称为光刻胶部分保留区域B1，半曝光区域C的光刻胶8的厚度减少一半，可以称为光刻胶半保留区域C1，完全曝光区域D的光刻胶8被完全去除，可以称为光刻胶完全去除区域D1；
图6为在第二次构图工艺中进行第一次刻蚀后形成的图形示意图，如图6所示，通过刻蚀处理依次对光刻胶完全去除区域D1的第一钝化层7、第二金属薄膜6、掺杂半导体层5、以及导体层4进行刻蚀，暴露出该区域的第一绝缘层3；
图7为在第二次构次图工艺中进行第一次灰化处理后形成的图形示意图，如图7所示，通过第一次灰化处理后，减少光刻胶8的厚度，完全去除光刻胶半保留区域C1的光刻胶8，暴露出该区域的第一钝化层7；
图8为在第二次构图工艺中进行第二次刻蚀后形成的图形示意图，其中，图8未示出形成的数据线，如图8所示，通过第二次刻蚀处理对光刻胶半保留区域C1的第一钝化层7、第二金属薄膜6、以及掺杂半导体层5进行刻蚀，暴露出该区域的半导体层4，在该区域形成TFT的沟道10；
图9第二次构图工艺中进行第二次灰化处理后形成的图形示意图，如图9所示，通过第二次灰化处理后，减少光刻胶8的厚度，完全去除光刻胶部分保留区域B1的光刻胶8，暴露出该区域的第一钝化层7；
图10为在第二次构图工艺中进行第三次刻蚀后形成的图形示意图，如图10所示，通过第二次刻蚀处理对光刻胶部分保留区域B1的第一钝化层7进行刻蚀，暴露出该区域的第二金属薄膜6，在该区域的第一钝化层7上形成过孔11；
图11为第二次构图工艺后形成的图形示意图，如图11所示，通过剥离工艺剥离剩余的光刻胶8后，在基板1上形成数据线、源电极61、漏电极62、TFT的沟道10和第一钝化层的过孔11。
步骤103：通过第三次构图工艺形成像素电极；
具体地，在完成步骤102的基板上沉积第一透明导电薄膜，通过光刻工艺及刻蚀工艺形成像素电极；
这里，图12为第三次构图工艺后形成的图形示意图，如图12所示，在完成步骤102的基板1上，沉积厚度为
的第一透明导电薄膜，之后使用普通掩模板通过第三次构图工艺对第一透明导电薄膜进行构图，形成像素电极12；其中，像素电极12通过第一钝化层的过孔11与漏电极62相连接；沉积薄膜所采用的材料可以是氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或其它透明电极材料；沉积厚度为
的第一透明导电薄膜所采用的方法可以是现有沉积薄膜所采用的方法中的任意一种，比如：磁控溅射法、PECVD或其它薄膜沉积方法；
采用厚度为
的第一透明导电薄膜，可使TFT-LCD的显示效果较好。
步骤104：通过第四次构图工艺形成第二钝化层及有间隔的公共电极；
具体地，在完成步骤103的基板上依次沉积第二钝化层及第二透明导电薄膜，通过对第二透明导电薄膜进行光刻工艺及刻蚀工艺，形成有间隔的公共电极；
这里，图13为第四次构图工艺后形成的图形示意图，如图13所示，在完成步骤103的基板1上，依次沉积第二钝化层13、及第二透明导电薄膜，之后使用普通掩模板通过第四次构图工艺对第二透明导电薄膜进行构图，形成公共电极14；其中，第二钝化层13的厚度为
第二透明导电薄膜的厚度为
如此，可使TFT-LCD的显示效果较好；沉积第二透明导电薄膜所采用的方法可以是现有沉积薄膜所采用的方法中的任意一种，比如：磁控溅射法、PECVD或其它薄膜沉积方法；沉积第二透明导电薄膜所采用的材料可以是ITO、IZO或其它透明电极材料；沉积的第二钝化层13覆盖整个基板1。
基于上述方法，本发明还提供了一种TFT-LCD阵列基板，该阵列基板包括：基板，通过第一次构图工艺形成的栅线、栅电极，通过第二次构图工艺形成的数据线、绝缘层、有源层、源电极、漏电极、TFT的沟道、第一钝化层，通过第三次构图工艺形成的像素电极，以及通过第四次构图工艺形成的第二钝化层、有间隔的公共电极；
其中，栅线及栅电极形成在基板上，绝缘层形成在栅电极上，并覆盖整个基板，有源层形成在绝缘层上，源电极及漏电极形成在有源层上，第一钝化层形成在源、漏电极上，且第一钝化层上形成有过孔，像素电极形成在第一钝化层上，并通过过孔与漏电极相连接，第二钝化层形成在像素电极上，并覆盖整个基板，公共电极形成在第二钝化层上。
这里，所述栅线及栅电极的厚度为
和/或，
所述绝缘层的厚度为所述有源层的厚度为
所述源电极及漏电极的厚度为
所述第一钝化层的厚度为
和/或，
所述像素电极的厚度为
和/或，
所述第二钝化层的厚度为所述公共电极的厚度为
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种薄膜晶体管液晶显示器TFT-LCD阵列基板的制造方法，其特征在于，该方法包括：
步骤a，通过第一次构图工艺在基板上形成栅线及栅电极；
步骤b，通过第二次构图工艺形成数据线、绝缘层、有源层、源电极、漏电极、TFT的沟道，并在第一钝化层形成过孔；
步骤c，通过第三次构图工艺形成像素电极；
步骤d，通过第四次构图工艺形成第二钝化层及有间隔的公共电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a，具体包括：
在基板上沉积第一金属薄膜，通过光刻工艺及刻蚀工艺形成栅线及栅电极。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b，具体包括：
在完成步骤a的基板上依次沉积绝缘层、半导体层、掺杂半导体层、第二金属薄膜以及第一钝化层；
在第一钝化层上涂覆一层光刻胶，采用带有狭缝的掩模板进行曝光、显影处理、及第一次刻蚀处理，暴露出不形成数据线、源电极、以及漏电极的区域的绝缘层；
进行第一次灰化处理及第二次刻蚀处理，形成数据线、源电极、漏电极及TFT的沟道；
进行第二次灰化处理、第三次刻蚀处理、以及剥离工艺，在第一钝化层上形成过孔。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤c，具体包括：
在完成步骤b的基板上沉积第一透明导电薄膜，通过光刻工艺及刻蚀工艺形成像素电极。
5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤d，具体包括：
在完成步骤c的基板上依次沉积第二钝化层及第二透明导电薄膜，通过对第二透明导电薄膜进行光刻工艺及刻蚀工艺，形成有间隔的公共电极。
6.一种TFT-LCD阵列基板，其特征在于，该阵列基板包括：基板，通过第一次构图工艺形成的栅线、栅电极，通过第二次构图工艺形成的数据线、绝缘层、有源层、源电极、漏电极、TFT的沟道、第一钝化层，通过第三次构图工艺形成的像素电极，以及通过第四次构图工艺形成的第二钝化层、有间隔的公共电极。
7.根据权利要求6所述的阵列基板，其特征在于，
栅线及栅电极形成在基板上，绝缘层形成在栅电极上，并覆盖整个基板，有源层形成在绝缘层上，源电极及漏电极形成在有源层上，第一钝化层形成在源、漏电极上，且第一钝化层上形成有过孔，像素电极形成在第一钝化层上，并通过过孔与漏电极相连接，第二钝化层形成在像素电极上，并覆盖整个基板，公共电极形成在第二钝化层上。
8.根据权利要求6或7所述的阵列基板，其特征在于，
所述栅线及栅电极的厚度为
和/或，
所述绝缘层的厚度为
所述有源层的厚度为所述源电极及漏电极的厚度为
所述第一钝化层的厚度为
和/或，
所述像素电极的厚度为
和/或，
所述第二钝化层的厚度为
所述公共电极的厚度为
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