CN103227147A - Tft-lcd阵列基板及其制造方法、液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种TFT-LCD阵列基板及制造方法、液晶显示器。该方法包括在第一次构图工艺期间一次形成栅极扫描线和栅极、在与栅极扫描线相交的位置处断裂的数据信号线、公共电极和遮光条；在第二次构图工艺期间，形成用于对断裂的数据信号线进行连接的过孔和在栅极扫描线上形成沟道位置；在第三次构图工艺期间，形成像素电极、数据信号线连接线、源极和漏极，其中数据信号线连接线通过过孔将断裂的数据信号线连接起来，以及TFT处于栅极扫描线上与数据信号线相交的位置，其源极位于数据信号连接线上，其漏极与像素电极为一整体。本发明采用三次掩膜工艺减小了生产周期，降低成本，同时改善了TFT-LCD阵列基板的性能。

Description

TFT-LCD阵列基板及其制造方法、液晶显示器

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体地讲，涉及TFT-LCD阵列基板制造方法及TFT-LCD阵列基板、和包括TFT-LCD阵列基板的液晶显示器。 

背景技术

薄膜晶体管液晶显示器（Thin Film Transistor Liquid CrystalDisplay，简称TFT-LCD）具有体积小、功耗低、无辐射等特点，在当前的平板显示器市场占了主导地位。TFT-LCD中的薄膜晶体管阵列基板（TFT-LCD阵列基板）控制液晶显示器的工作状态，具有重要的作用。 

如图1所示，当前TFT-LCD阵列基板包括栅极扫描线2′、数据线3′和像素电极12′，栅极扫描线2′和数据线3′限定了像素区域，并在交叉处在栅极扫描线2′和数据线3′所限定的区域内部形成TFT，TFT包括与栅极扫描线2′连接的栅电极4′、TFT沟道15′、源极5′和漏极6′，其中源极5′与数据线3′连接，而漏极6′通过接触孔16′与像素电极12′连接。 

图2为图1所示的当前TFT-LCD阵列基板的L-L向截面图。当前TFT-LCD阵列基板的制造方法使用四次掩膜板的4mask工艺，其具体包括：第一次构图工艺，沉积金属层，形成栅线、栅电极4′、公共电极线17′；第二次构图工艺，沉积绝缘层8′、半导体层9′和欧姆接触层10′、第二层金属，并且经过掩膜操作形成源极5′、漏极6′和沟道15′；第三次构图工艺，沉积钝化层11′，并且再经过掩膜操作形成接触孔16′；第四次构图工艺，形成像素电极12′。 

采用四次掩膜工艺实现，造成了材料利用不充分，生产周期较 长，成本较高。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种TFT-LCD阵列基板制造方法及TFT-LCD阵列基板、和液晶显示器。本发明针对现有技术中采用4mask工艺制作TFT-LCD阵列基板过程中生产周期与成本较高的问题提出了通过三次构图工艺（3mask工艺）制作TFT-LCD阵列基板的方法。 

为实现上述目的，本发明提供了一种制造TFT-LCD阵列基板的方法，包括步骤： 

通过第一次构图工艺，在基板上形成栅极扫描线和栅极、数据信号线和公共电极，其中数据信号线在与栅极扫描线相交的位置断裂； 

依次形成绝缘层、有源层和欧姆接触层，然后通过第二次构图工艺，形成用于连接在与栅极扫描线相交的位置断裂的数据信号线的数据线连接过孔以及在栅极扫描线上通过刻蚀掉有源层上的欧姆接触层、漏出下面的有源层以形成沟道；以及 

形成透明导电薄膜，通过第三次构图工艺，形成像素电极、数据信号线连接线、源极和漏极，其中数据信号线连接线通过数据信号线连接过孔将断裂的数据信号线连接起来，以及TFT处于栅极扫描线上与数据信号线相交的位置，其源极位于数据信号连接线上，其漏极与像素电极为一整体。 

进一步地，上述的方法中，还包括在第一次构图工艺期间在基板上形成遮光条的步骤，所述遮光条（6）为不闭合的半包围结构、与公共电极线形成一个闭合结构，该闭合结构形成在要形成的像素电极的周边。 

上述的方法，其中，所述第二次构图工艺中采用的掩模板为带有狭缝的半色调或灰色调掩模板。 

上述的方法中，其中形成栅极扫描线、数据信号线和公共电极的金属薄膜材料选自钼、铝、钕、铝镍合金、钼钨合金、铬、铜中的 一种或其任意组合。 

上述的方法中，其中形成遮光条的金属薄膜材料选自钼、铝、钕、铝镍合金、钼钨合金、铬、铜中的一种或其任意组合； 

其中像素电极、数据信号线连接线、源极和漏极采用同一种材料形成。 

上述的方法中，其中所述材料是氧化铟锡。 

上述的方法中，其中所述有源层的厚度为1000埃至7000埃；其中所述欧姆接触层的厚度为500埃至6000埃。 

本发明还提供了一种根据上述方法制造的TFT-LCD阵列基板，包括：形成在基板上的栅极扫描线和栅极、数据信号线、像素电极、数据信号线连接过孔、数据信号线连接线、公共电极线和TFT，其中， 

所述数据信号线在与所述栅极扫描线相交的位置断裂，经由在断开的数据信号线的两端上所形成的数据信号线连接过孔由数据信号线连接线连接；以及 

所述TFT处于栅极扫描线上与数据信号线相交的位置，其源极位于数据信号连接线上，其漏极与像素电极为一整体并且其沟道位置处于数据信号线上。 

本发明还提供了一种包括上述TFT-LCD阵列基板的液晶显示器。 

与采用常规的四次构图工艺相比，在本发明的采用3mask工艺制备TFT-LCD阵列基板过程中，通过一次构图工艺形成栅极扫描线、数据信号线、公共电极和遮光条，极大地提高了材料利用率，减小浪费；公共电极与不闭合半包围结构的遮光条形成了闭合结构，处于像素电极周边，这样的结构不但可以有效地减小漏光现象的发生，而且可以有效地增大存储电容的大小，从而减小跳变电压；沟道位置放置在数据信号线部分上，可以有效地增大像素开口率；在数据信号线连接线下方的有源层和欧姆接触层可以增大数据信号线连接线与栅极扫描线之间的距离，从而可以减小寄生电容，并且对数据信号线连接 线的膜层形貌有很大改善，有效地减小断线的概率。 

附图说明

通过结合附图的以下描述，将会更容易地理解本发明并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中： 

图1示出了现有技术中的TFT-LCD阵列基板结构的平面图； 

图2示出了沿图1中的线L-L截取的TFT-LCD阵列基板结构的截面图； 

图3示出了根据本发明的一个实施例的TFT-LCD阵列基板结构的平面图； 

图4示出了沿图3中的线A1-A2截取的截面图； 

图5示出了沿图3中的线B1-B2截取的截面图； 

图6示出了在根据本发明的一个实施例的制造TFT-LCD阵列基板的方法中第一次构图工艺期间形成数据信号线、栅极扫描线、遮光条和公共电极后的平面图； 

图7示出了沿图6中的线A1-A2截取的截面图； 

图8示出了沿图6中的线B1-B2截取的截面图； 

图9示出了在根据本发明的一个实施例的制造TFT-LCD阵列基板的方法中第二次构图工艺期间形成数据信号线连接过孔后的平面图； 

图10示出了沿图9中的线A1-A2截取的截面图； 

图11示出了沿图9中的线B1-B2截取的截面图。 

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易于理解，下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。在本发明中，以示例方式，对本发明提出的制造TFT-LCD阵列基板的方法及通过该方法形成的TFT-LCD阵列基板进行说明，但是本发明不限于所公开的优选实施例的具体形式。所属领域的技术人员可以根据本发明公开的内容对本发明进行修改和变型，这些修改和变型也应当属于由权利要求限定的 本发明保护的范围。 

本发明针对现有技术中采用四次构图工艺形成TFT-LCD阵列基板方法中所存在的工艺周期长、成本高、材料利用率低以及浪费大的问题，提出了一种采用三次构图工艺制造TFT-LCD阵列基板的方法，其中在第一次构图工艺期间一次形成栅极扫描线、栅极、在与栅极扫描线相交的位置处断裂的数据信号线、公共电极和遮光条；在第二次构图工艺期间，形成用于对断裂的数据信号线进行连接的过孔和在栅极扫描线上形成沟道位置；在第三次构图工艺期间，形成像素电极、数据信号线连接线、源极和漏极，其中数据信号线连接线通过所述过孔将断开的数据信号线连接起来，而TFT处于栅极扫描线上与数据信号线相交的位置，其源极位于数据信号连接线上，其漏极与像素电极为一整体。本发明采用三次掩膜工艺减小了生产周期，降低成本，同时改善了TFT-LCD阵列基板的性能。 

图3示出了根据本发明的一个实施例的TFT-LCD阵列基板结构的平面图。如图3所示，本发明的TFT-LCD阵列基板包括栅极扫描线1、遮光条6、数据信号线2、与栅极扫描线相平行的公共电极线7、数据信号线连接线过孔11、数据信号线连接线12、以及源极4、漏极5和栅极3。其中，栅极扫描线、栅极1、遮光条6、数据信号线2、与栅极扫描线相平行的公共电极线7处于同一层上，在一次构图工艺中一次形成，其中遮光条6为不闭合的半包围结构，与公共电极7形成一个闭合结构，形成在像素电极14的周边，这样的结构不但可以更好地达到遮光的效果，而且可以有效地增大存储电容的大小，从而减小跳变电压。数据信号线2与栅极扫描线1限定了像素区域。其中，数据信号线2在与栅极扫描线1相交的位置处断开，数据信号线连接线过孔11形成在断开的数据信号线2两端，而数据信号线连接线12通过数据信号线连接线过孔11将断开的数据信号线2连接起来，形成连续的数据信号线。 

如图3所示，TFT设置在栅极扫描线1上与数据信号线2交叉的位置处，其漏极5与像素电极14为一整体，其源极位于数据信号线连接线12上，以及其沟道13设置在栅极扫描线1上。本发明的 TFT-LCD阵列基板可以有效地增大像素开口率。数据信号线12、源极4、漏极5以及像素电极采用采用同一种材料在一次构图工艺中形成。 

图4与图5分别示出了沿图1中的线A1-A2与线B1-B2处位置截取的截面图。 

如图4所示，在数据信号线2、栅极1和公共电极7线上依次形成了绝缘层8、有源层9、欧姆接触层10和数据信号线连接线12。数据信号线2在与栅极扫描线1相交的位置断裂，断裂的数据信号线2通过绝缘层8上的数据信号线连接过孔11经由数据信号线连接线12连接在一起，形成完整连续的数据信号线。另外，在数据信号线连接线12下方的有源层9和欧姆接触层10可以增大数据信号线连接线12与栅极扫描线1之间的距离，可以减小寄生电容，并对数据信号线连接线12的膜层形貌有很大的改善，有效地减小断线的概率，但是作为替代方案，也可以将数据信号线连接线12下方的半导体层不予保留。 

图5示出了在栅极扫描线1上与数据信号线2交叉的位置处所形成的TFT的结构，其中绝缘层8上方形成的有源层9上的欧姆接触层10的一部分被蚀刻掉以暴露有缘层9，从而形成沟道13。在本发明中，沟道位置设置在数据信号线部分上可以有效地增大像素开口率。 

下面参照图3至图11具体地描述根据本发明的利用三次构图工艺制造TFT-LCD的方法。 

图6示出了在本发明的一个实施例的制造TFT-LCD阵列基板的方法中第一次构图工艺形成数据信号线、栅极扫描线、遮光条和公共电极后的平面图；图7示出了沿图6中的线A1-A2截取的截面图；图8示出了沿图6中的线B1-B2截取的截面图。 

首先，可以在基板上使用磁控溅射或者其他方法沉积一层金属薄膜。然后，通过第一次掩膜工艺形成包括栅极扫描线和栅极1、数据信号线2、公共电极7和遮光条6的图形，如图6至8所示。 

与现有技术相比，本发明在第一构图工艺期间形成栅极扫描线 和栅极1的同时，又形成了断开的数据信号线2，公共电极线7与遮光条6。其中数据信号线2在与栅极扫描线1相交的位置处断裂，而与栅极扫描线1同时形成的遮光条6为不闭合的半包围结构，与公共电极7形成一个闭合的结构，形成在将要形成的像素电极14的周边，这样的结构不但可以更好的达到挡光的效果，而且可以有效的增大存储电容的大小，从而减小跳变电压。 

所述金属薄膜的材料可以使用钼、铝、钕、铝镍合金、钼钨合金、铬或铜等金属，也可使用上述几种材料薄膜的组合，而基板可采用玻璃、石英或者其他适合材料。 

图9示出了在根据本发明的一个实施例的制造TFT-LCD阵列基板的方法中第二次构图工艺期间形成数据信号线连接过孔后的平面图；图10示出了沿图9中的线A1-A2截取的截面图；图11示出了沿图9中的线B1-B2截取的截面图。 

在形成了栅极扫描线和栅极1、数据信号线2、公共电极线7和遮光条6的图形的基板上，可以使用化学气相沉积的方法在基板上沉积厚度为

至

的薄膜作为栅极的绝缘层8，在形成栅绝缘层8的基板上用化学沉积的方法连续沉积厚度为

至

的有源层9和厚度为

至

的欧姆接触层10。然后，通过第二次构图工艺，形成三个不同厚度的光刻胶区域，分别是数据信号连接线过孔11位置、硅岛处沟道位置以及基板上的其他位置，经过显影与干法刻蚀过程，最终在数据信号连接线过孔11位置的欧姆接触层10、有源层9与绝缘层8全部被刻蚀掉，露出下面的数据信号扫描线2。形成沟道的位置上面的欧姆接触层10被蚀刻掉，露出下面的有源层9，并将其他部分有源层与欧姆接触层全部刻掉，露出绝缘层，在沟道的附近形成硅岛，如图11所示。再通过光刻与刻蚀的一整套掩膜板工艺在数据信号线2的两端断裂处形成数据线连接过孔11（如图10所示）。第二次构图工艺可以采用带有狭缝的半色调或灰色调掩模板。 

栅极的绝缘层8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、N₂的混合气体或SiH₂Cl₂、NH₃、N₂ 的混合气体，有源层9为非晶硅薄膜，对应的反应气体可以是SiH₄、N₂的混合气体或SiH₂Cl₂、N₂的混合气体，是否缺少对欧姆接触层的描述。 

图3示出了在根据本发明的一个实施例的制造TFT-LCD阵列基板的方法中第三次构图工艺期间形成像素电极、数据信号线连接线、源电极和漏电极后的平面图；图4示出了沿图3中的线A1-A2截取的截面图；图5示出了沿图3中的线B1-B2截取的截面图。 

在形成了数据信号线连接线过孔11、沟道位置之后的基板上，使用磁控溅射或者其他方法沉积厚度为100

至1000

的透明导电薄膜。然后，使用第三次掩膜工艺，例如通过湿法蚀刻方法形成像素电极14、数据信号线连接线12、源极4和漏极5。其中，数据信号线连接线12通过第二次掩膜工艺得到的数据信号线连接孔11将第一次掩膜工艺形成的断裂的数据信号线2连接起来，形成完整的数据信号线，如图4所示。TFT处于数据信号线2上与栅级扫描线1的相交位置，且源极4位于数据信号线连接线12上，漏极5与像素电极14为一个整体。源极4、漏极5与数据信号线连接线12和像素电极14可以为同一种材料，例如氧化铟锡（ITO）。源极5和漏极4与沟道13的截面图由图5示出。 

应当指出的是，本发明中数据信号线连接线12与源极4、漏极5使用的ITO虽然在电阻上大于传统结构中所用的金属，但是数据信号线2主体由第一次掩膜工艺的金属材料制成，数据信号线连接线12与源极4、漏极5所占比例很小，应当视作不影响性能。 

根据上述流程，本发明的一个实施例的采用三次构图工艺制造TFT-LCD阵列基板的方法具体包括： 

首先，在步骤131，在基板上形成金属薄膜，通过第一次构图工艺，形成栅极扫描线和栅极1、数据信号线2、、公共电极线7、和遮光条6，其中数据信号线2在与栅极扫描线1相交的位置断裂，并且遮光条6为不闭合的半包围结构，与公共电极线7形成一个闭合的结构； 

然后，在步骤132，依次形成绝缘层8、有源层9和欧姆接触层 10，通过第二次构图工艺，在数据信号线2的两端断裂处形成数据信号线连接过孔11。 

最后，在步骤133，形成透明导电薄膜，通过第三次构图工艺，形成像素电极14、数据信号线连接线12、源极4和漏极5，其中数据信号线连接线12通过数据信号线连接过孔11将断裂的数据信号线2连接起来。 

以上，示出了本发明采用三次构图工艺来形成TFT-LCD阵列基板的方法及其形成的TFT-LCD阵列基板。其中，在第一次构图工艺时，将栅极扫描线、数据信号线和公共电极和遮光条一次形成，极大地提高了材料利用率，减小浪费；并且公共电极与遮光条形成了闭合的遮光条结构，有效地减小了漏光现象的发生；数据信号线断裂处通过绝缘层上的数据信号线连接过孔由数据信号线连接线进行连接从而形成连续的数据信号线；数据信号线连接线、源电极、漏电极与像素电极一次形成，由于薄膜晶体管处于数据信号线与栅极扫描线的相交位置，且源电极位于数据信号线连接线上，漏电极与像素电极为一个整体，沟道位置放置在数据信号线部分，有效地增大了像素开口率。而且，本发明采用三次掩膜工艺来制造TFT-LCD阵列基板，减小了生产周期，降低成本。 

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。 

Claims (9)

1.一种制造TFT-LCD阵列基板的方法，包括步骤：

通过第一次构图工艺，在基板上形成栅极扫描线和栅极、数据信号线和公共电极，其中数据信号线在与栅极扫描线相交的位置断裂；

依次形成绝缘层、有源层和欧姆接触层，然后通过第二次构图工艺，形成用于连接在与栅极扫描线相交的位置断裂的数据信号线的数据线连接过孔以及在栅极扫描线上通过刻蚀掉有源层上的欧姆接触层、漏出下面的有源层以形成沟道；以及

形成透明导电薄膜，通过第三次构图工艺，形成像素电极、数据信号线连接线、源极和漏极，其中数据信号线连接线通过数据信号线连接过孔将断裂的数据信号线连接起来，以及TFT处于栅极扫描线上与数据信号线相交的位置，其源极位于数据信号连接线上，其漏极与像素电极为一整体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在第一次构图工艺期间在基板上形成遮光条的步骤，所述遮光条（6）为不闭合的半包围结构、与公共电极线形成一个闭合结构，该闭合结构形成在要形成的像素电极的周边。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中第二次构图工艺中采用的掩模板为带有狭缝的半色调或灰色调掩模板。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中形成栅极扫描线、数据信号线和公共电极的金属薄膜材料选自钼、铝、钕、铝镍合金、钼钨合金、铬、铜中的一种或其任意组合。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中形成遮光条的金属薄膜材料选自钼、铝、钕、铝镍合金、钼钨合金、铬、铜中的一种或其任意组合；

其中像素电极、数据信号线连接线、源极和漏极采用同一种材料形成。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述材料是氧化铟锡。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述有源层的厚度为1000埃至7000埃；其中所述欧姆接触层的厚度为500埃至6000埃。

8.一种根据权利要求1-7中任意一项所述的方法制造的TFT-LCD阵列基板，包括：形成在基板上的栅极扫描线和栅极、数据信号线、像素电极、数据信号线连接过孔、数据信号线连接线、公共电极线和TFT，其特征在于，

所述数据信号线在与所述栅极扫描线相交的位置断裂，经由在断开的数据信号线的两端上所形成的数据信号线连接过孔由数据信号线连接线连接；以及

所述TFT处于栅极扫描线上与数据信号线相交的位置，其源极位于数据信号连接线上，其漏极与像素电极为一整体并且其沟道位置处于数据信号线上。

9.一种液晶显示器，其包括根据权利要求8所述的TFT-LCD阵列基板。

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