CN102931137B - Ltps-tft阵列基板及其制造方法、显示装置 - Google Patents

Ltps-tft阵列基板及其制造方法、显示装置 Download PDF

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本发明提供一种LTPS-TFT阵列基板及其制造方法、显示装置，属于液晶显示领域。其中，该LTPS-TFT阵列基板的制造方法采用一次构图工艺同时形成所述阵列基板的像素电极和半导体层，所述半导体层为采用多晶硅，同时减少掺杂Mask。本发明的技术方案能够简化LTPS-TFT阵列基板的制作工艺，降低LTPS-TFT阵列基板的制造成本。

Description

LTPS-TFT阵列基板及其制造方法、显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，特别是指一种LTPS-TFT阵列基板及其制造方法、显示装置。
背景技术
TFT LCD（薄膜晶体管液晶显示器）可分为多晶硅(Poly-Si)TFT与非晶硅(a-Si)TFT，两者的差异在于电晶体特性不同。多晶硅的分子结构在一颗晶粒（Grain）中的排列状态是整齐而有方向性的，因此电子移动率比排列杂乱的非晶硅快了很多倍；一般所称的TFT-LCD是指非晶硅，目前技术成熟，为LCD的主流产品。而多晶硅产品则主要包含高温多晶硅(HTPS)与低温多晶硅(LTPS)二种产品。
低温多晶硅(Low Temperature Poly-silicon，LTPS)薄膜晶体管液晶显示器是在封装过程中，利用准分子镭射作为热源，镭射光经过投射系统后，会产生能量均匀分布的镭射光束，投射于非晶硅结构的玻璃基板上，当非晶硅结构玻璃基板吸收准分子镭射的能量后，会转变成为多晶硅结构，因整个处理过程都是在600℃以下完成，故一般玻璃基板皆可适用。
LTPS-TFT LCD具有高分辨率、反应速度快、高亮度、高开口率等优点，加上由于LTPS-TFT LCD的硅结晶排列较a-Si有次序，使得电子移动率相对高100倍以上，可以将外围驱动电路同时制作在玻璃基板上，达到系统整合的目标、节省空间及驱动IC的成本，能很好的提高TFT的性能，大大改善器件性能。但LTPS-TFT半导体层制备工艺复杂，需要增加构图（Mask）工艺的数量，这使得阵列基板的制造成本过高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种LTPS-TFT阵列基板及其制造方法、显示装置，能够简化LTPS-TFT阵列基板的制作工艺，降低LTPS-TFT阵列基板的制造成本。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：
一方面，提供一种LTPS-TFT阵列基板的制造方法，包括：采用一次构图工艺同时形成所述阵列基板的像素电极和半导体层。
进一步地，上述方案中，所述采用一次构图工艺同时形成所述阵列基板的像素电极和半导体层包括：
在基板上依次沉积透明导电层、第一绝缘层和半导体层；
通过第一次构图工艺形成由所述透明导电层构成的像素电极、第一绝缘层图形以及位于所述第一绝缘层上的半导体层图形。
进一步地，上述方案中，所述制造方法还包括：
在形成栅电极之后，对栅电极两侧的半导体层进行掺杂处理，使栅电极两侧的半导体层成为N型半导体或P型半导体。
进一步地，上述方案中，所述第一次构图工艺中采用半色调掩膜工艺、灰色调掩模工艺或单狭缝掩膜工艺。
进一步地，上述方案中，所述制造方法还包括：
在经过第一次构图工艺的基板上形成第二绝缘层和栅金属层，通过第二次构图工艺形成第二绝缘层图形和由栅金属层构成的栅电极和栅线；
在经过第二次构图工艺的基板上形成第三绝缘层，通过第三次构图工艺形成贯穿第二绝缘层和第三绝缘层的过孔，并去除位于像素电极上的第二绝缘层和第三绝缘层，所述过孔形成于源电极和漏电极预设位置上，并通过所述过孔对栅电极两侧的半导体层进行掺杂处理，使栅电极两侧的半导体层成为N型半导体或P型半导体；
在经过第三次构图工艺的基板上形成源漏金属层，通过第四次构图工艺形成源电极、漏电极和数据线，所述源电极和漏电极通过所述过孔与所述半导体层连接，且所述漏电极与所述像素电极连接；
在经过第四次构图工艺的基板上形成第四绝缘层，通过第五次构图工艺去除位于像素电极上的第四绝缘层。
本发明实施例还提供了一种LTPS-TFT阵列基板，所述阵列基板为采用如上所述的制造方法制造。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括如上所述的LTPS-TFT阵列基板。
本发明的实施例具有以下有益效果：
上述方案中，LTPS-TFT阵列基板的像素电极和半导体层为采用同一次构图工艺形成，不需要在制作像素电极之后，再采用额外的构图工艺来制作半导体层，同时利用过孔对多晶硅进行掺杂处理，不需要单独的掺杂Mask，简化了LTPS-TFT阵列基板的生产工艺，减少了曝光工艺，大大缩短了LTPS-TFT阵列基板的制造时间、降低了LTPS-TFT阵列基板的生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例中经第一次构图工艺后所形成结构的截面示意图；
图2为本发明实施例中经第二次构图工艺后所形成结构的截面示意图；
图3为本发明实施例中经第三次构图工艺后所形成结构的截面示意图；
图4为本发明实施例中经第四次构图工艺后所形成结构的截面示意图；
图5为本发明实施例中经第五次构图工艺后所形成结构的截面示意图。
附图标记
11像素电极
21第一绝缘层
31半导体层
41第二绝缘层
51栅电极
61第三绝缘层
71漏电极
72源电极
81第四绝缘层
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明的实施例针对现有技术中LTPS-TFT半导体层制备工艺复杂，需要增加构图工艺的次数，使得阵列基板的制造成本过高的问题，提供一种LTPS-TFT阵列基板及其制造方法、显示装置，能够简化LTPS-TFT阵列基板的制作工艺，降低LTPS-TFT阵列基板的制造成本。
本发明实施例提供了一种LTPS-TFT阵列基板的制造方法，包括：采用一次构图工艺同时形成阵列基板的像素电极和半导体层。
进一步地，上述方案中，采用一次构图工艺同时形成阵列基板的像素电极和半导体层包括：
在基板上依次沉积透明导电层、第一绝缘层和半导体层；
通过第一次构图工艺形成由透明导电层构成的像素电极、第一绝缘层图形以及位于第一绝缘层上的半导体层图形。
进一步地，上述方案中，制造方法还包括：
在形成栅电极之后，对栅电极两侧的半导体层进行掺杂处理，使栅电极两侧的半导体层成为N型半导体或P型半导体。
进一步地，上述方案中，第一次构图工艺中采用半色调掩膜工艺、灰色调掩模工艺或单狭缝掩膜工艺。
进一步地，上述方案中，制造方法还包括：
在经过第一次构图工艺的基板上形成第二绝缘层和栅金属层，通过第二次构图工艺形成第二绝缘层图形和由栅金属层构成的栅电极和栅线；
在经过第二次构图工艺的基板上形成第三绝缘层，通过第三次构图工艺形成贯穿第二绝缘层和第三绝缘层的过孔，并去除位于像素电极上的第二绝缘层和第三绝缘层，过孔形成于源电极和漏电极预设位置上，并通过过孔对栅电极两侧的半导体层进行掺杂处理，使栅电极两侧的半导体层成为N型半导体或P型半导体；
在经过第三次构图工艺的基板上形成源漏金属层，通过第四次构图工艺形成源电极、漏电极和数据线，源电极和漏电极通过过孔与半导体层连接，且漏电极与像素电极连接；
在经过第四次构图工艺的基板上形成第四绝缘层，通过第五次构图工艺去除位于像素电极上的第四绝缘层。
本发明实施例还提供了一种LTPS-TFT阵列基板，该阵列基板为采用上述的制造方法制造。
本发明实施例的LTPS-TFT阵列基板的像素电极和半导体层为采用同一次构图工艺形成，不需要在制作像素电极之后，再采用额外的构图工艺来制作半导体层，同时利用过孔对多晶硅进行掺杂处理，不需要单独的掺杂Mask，简化了LTPS-TFT阵列基板的生产工艺，减少了曝光工艺，大大缩短了LTPS-TFT阵列基板的制造时间、降低了LTPS-TFT阵列基板的生产成本。
下面结合具体的实施例对本发明的LTPS-TFT阵列基板及其制造方法进行详细介绍，如图1~图5所示，本发明的LTPS-TFT阵列基板的制造方法具体包括以下步骤：
步骤1：提供一基板，在基板上依次沉积透明导电层、第一绝缘层和多晶硅层（即半导体层），通过第一次构图工艺形成由透明导电层构成的像素电极、位于像素电极上的第一绝缘层图形以及位于第一绝缘层上由多晶硅层构成的半导体层图形；
该基板为透明基板，优选地，该基板为玻璃基板。具体地，可以在玻璃基板上利用磁控溅射依次沉积透明导电层、第一绝缘层和多晶硅层，透明导电层可以采用透明金属、IZO、ITO或石墨烯等透明导电非金属材料，第一绝缘层可以采用SiNx、SiO2、Al2O3，AlN或树脂。
之后在多晶硅层上涂覆光刻胶，利用半色调掩膜板、灰色调掩模板或单狭缝掩膜板等进行曝光显影，经刻蚀后形成如图1所示的结构，在基板上形成有像素电极11、位于像素电极11上的第一绝缘层21图形以及位于第一绝缘层上由多晶硅层构成的半导体层31图形。
步骤2：在经过步骤1的基板上沉积第二绝缘层和栅金属层，通过第二次构图工艺形成第二绝缘层图形和由栅金属层构成的栅电极和栅线；
在经过步骤1的基板上依次沉积第二绝缘层和栅金属层，其中，第二绝缘层可以采用SiNx、SiO2、Al2O3，AlN或树脂；栅金属层可以采用Nd、Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al和Cu中的任一种或者其中至少两种金属的合金。之后在栅金属层上涂覆光刻胶，利用掩模板进行曝光、显影，经刻蚀后形成如图2所示的结构，在第二绝缘层41图形上形成栅电极51和栅线。
步骤3：在经过步骤2的基板上沉积第三绝缘层，通过第三次构图工艺形成贯穿第二绝缘层和第三绝缘层的过孔，并去除位于像素电极上的第二绝缘层和第三绝缘层，过孔形成于源电极和漏电极预设位置上，并通过过孔对栅电极两侧的半导体层进行掺杂处理，使栅电极两侧的半导体层成为N型半导体或P型半导体；
在经过步骤2的基板上沉积第三绝缘层，其中，第三绝缘层可以采用SiNx、SiO2、Al2O3，AlN或树脂；之后在第三绝缘层上涂覆光刻胶，利用掩模板进行曝光、显影，经刻蚀后形成如图3所示的结构，在基板上形成第三绝缘层61图形，第三绝缘层61图形包括有对应半导体层31图形的过孔，该过孔形成于源电极和漏电极预设位置上，用于连接半导体层31和源电极、漏电极，同时需要通过该过孔对栅电极两侧的半导体层进行掺杂处理，使栅电极两侧的半导体层成为N型半导体或P型半导体，减少半导体层31和源电极、漏电极之间的接触电阻。
相应地，还需要在第二绝缘层上形成对应的过孔，第二绝缘层上的过孔可以通过第二次构图工艺形成，也可以在通过第三次构图工艺与第三绝缘层的过孔同时形成。
步骤4：在经过步骤3的基板上沉积源漏金属层，通过第四次构图工艺形成由源漏金属层构成的数据线、源电极和漏电极，源电极和漏电极通过过孔与半导体层连接，且漏电极与像素电极连接；
在经过步骤3的基板上沉积源漏金属层，源漏金属层可以采用Nd、Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al和Cu中的任一种或者其中至少两种金属的合金。之后在源漏金属层上涂覆光刻胶，利用掩模板进行曝光、显影，经刻蚀后形成如图4所示的结构，在第三绝缘层61图形上形成源电极72和漏电极71，源电极72和漏电极71通过第二绝缘层和第三绝缘层上的过孔与半导体层31连接，且漏电极71与像素电极11连接。
步骤5：在经过步骤4的基板上沉积第四绝缘层，通过第五次构图工艺去除像素电极上的第四绝缘层。
在经过步骤4的基板上沉积第四绝缘层，其中，第四绝缘层可以采用SiNx、SiO2、Al2O3，AlN或树脂；之后在第四绝缘层上涂覆光刻胶，利用掩模板进行曝光、显影，经刻蚀后形成如图5所示的结构，去除像素电极上的第四绝缘层，在基板上形成第四绝缘层81图形，经过上述步骤1~5之后即形成本发明的LTPS-TFT阵列基板。
上述方案中，LTPS-TFT阵列基板的像素电极和半导体层为采用同一次构图工艺形成，不需要在制作像素电极之后，再采用额外的构图工艺来制作半导体层；同时通过过孔进行掺杂处理使栅电极两侧的半导体层成为N型半导体或P型半导体，简化了LTPS-TFT阵列基板的生产工艺，减少了曝光工艺，大大缩短了LTPS-TFT阵列基板的制造时间、降低了LTPS-TFT阵列基板的生产成本。
本发明还提供一种显示装置，包括上述图5所示的LTPS-TFT阵列基板。具体地，显示装置可以为液晶显示装置，例如液晶面板、液晶电视、手机、液晶显示器等，其包括彩膜基板、以及上述实施例中的阵列基板；除了液晶显示装置，显示装置还可以是其他类型的显示装置，比如电子阅读器等，其不包括彩膜基板，但是包括上述实施例中的阵列基板。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种LTPS-TFT阵列基板的制造方法，其特征在于，包括：
采用第一次构图工艺同时形成所述阵列基板的像素电极和半导体层的图形；
在经过第一次构图工艺的基板上形成第二绝缘层和栅金属层，通过第二次构图工艺形成第二绝缘层图形和由栅金属层构成的栅电极和栅线；
在经过第二次构图工艺的基板上形成第三绝缘层，通过第三次构图工艺形成贯穿第二绝缘层和第三绝缘层的过孔，并去除位于像素电极上的第二绝缘层和第三绝缘层，所述过孔形成于源电极和漏电极预设位置上，并通过所述过孔对栅电极两侧的半导体层进行掺杂处理，使栅电极两侧的半导体层成为N型半导体或P型半导体；
在经过第三次构图工艺的基板上形成源漏金属层，通过第四次构图工艺形成源电极、漏电极和数据线，所述源电极和漏电极通过所述过孔与所述半导体层连接，且所述漏电极与所述像素电极连接；
在经过第四次构图工艺的基板上形成第四绝缘层，通过第五次构图工艺去除位于像素电极上的第四绝缘层。
2.根据权利要求1所述的LTPS-TFT阵列基板的制造方法，其特征在于，所述采用一次构图工艺同时形成所述阵列基板的像素电极和半导体层包括：
在基板上依次沉积透明导电层、第一绝缘层和半导体层；
通过第一次构图工艺形成由所述透明导电层构成的像素电极、第一绝缘层图形以及位于所述第一绝缘层上的半导体层图形。
3.根据权利要求2所述的LTPS-TFT阵列基板的制造方法，其特征在于，所述第一次构图工艺中采用半色调掩膜工艺、灰色调掩模工艺或单狭缝掩膜工艺。
4.一种LTPS-TFT阵列基板，其特征在于，所述阵列基板为采用如权利要求1-3中任一项所述的制造方法制造。
5.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求4所述的LTPS-TFT阵列基板。
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