CN103901691B

CN103901691B - 液晶显示面板及制造方法

Info

Publication number: CN103901691B
Application number: CN201210576983.4A
Authority: CN
Inventors: 霍思涛; 姜文鑫; 楼均辉
Original assignee: Shanghai Tianma Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Tianma Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: CN103901691A

Abstract

本发明公开了一种形成液晶显示面板的方法，包括：提供一绝缘基板，在绝缘基板上形成薄膜晶体管栅极层，在所述薄膜晶体管栅极层之上形成栅绝缘层，在所述栅绝缘层之上形成薄膜晶体管沟道层，在所述薄膜晶体管沟道层之上形成刻蚀阻挡层，最后形成薄膜晶体管源/漏电极层，在图案化刻蚀阻挡层时将所述薄膜晶体管栅绝缘层形成薄膜晶体管源/漏电极处刻蚀预设厚度。本发明同时还提供了采用上述方法形成液晶显示面板。

Description

液晶显示面板及制造方法

技术领域

本发明涉及液晶显示装置技术领域，尤其涉及一种液晶显示面板及其制造方法。

背景技术

近年来随着液晶显示器尺寸的不断增大，现有液晶显示面板用的非晶硅薄膜晶体管迁移率很难满足要求。高迁移率的薄膜晶体管有多晶硅薄膜晶体管和金属氧化物薄膜晶体管，尽管对多晶硅薄膜晶体管研究比较早，但多晶硅薄膜晶体管的均一性差，制作工艺复杂；金属氧化物薄膜晶体管具有迁移率高、均一性好、透明、制作工艺简单的特点，可以更好地满足大尺寸液晶显示器和有源有机电致发光的需求，备受人们的关注，成为最近几年的研究热点。

目前金属氧化物薄膜晶体管的主要结构有刻蚀阻挡层型、背沟道刻蚀型和共面型三种类型。刻蚀阻挡层型金属氧化物薄膜晶体管制作工艺简单，在金属氧化物上形成刻蚀阻挡层，可以在形成源漏金属电极时保护金属氧化物层不被破坏，从而提高金属氧化物薄膜晶体管的性能。图1是现有技术中刻蚀阻挡层型金属氧化物薄膜晶体管的结构图，包括玻璃基板1，在玻璃基板上的栅极层2，覆盖栅极层的栅绝缘层3，在栅绝缘层上的薄膜晶体管沟道层4，该薄膜晶体管沟道层的材料为金属氧化物，在薄膜晶体管沟道层之上的刻蚀阻挡层5，以及漏电极6和源电极7。

目前在金属氧化物薄膜晶体管的制作工艺中，一般地是薄膜晶体管沟道层的图案化完成后，再进行刻蚀阻挡层及后续各层的制作，这样势必造成薄膜晶体管沟道层与刻蚀阻挡层接触面不同程度的损伤，从而影响液晶显示面板特性。

同时为了进行电极的连接，要在源极层和漏极层以及栅极层上形成接触孔。由于在栅极层上具有栅绝缘层，在栅极上形成接触孔时要进行深孔刻蚀，而源漏极上进行的是浅孔刻蚀，由于刻蚀选择比的问题，在同时进行深浅接触孔刻蚀时存在源漏金属过刻严重的问题，有些甚至会刻透，存在很大风险。如果分别进行源漏极和栅电极上的孔刻蚀，又会增加工艺步骤，增加成本。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提出一种液晶显示面板及其制造方法,使得能够改善金属氧化物层与刻蚀阻挡层之间的接触界面特性,从而改善液晶显示面板的特性,同时能够解决接触孔刻蚀时源/漏金属层刻蚀严重的问题,并且在TN液晶模式的显示面板制备过程中能够节省刻蚀金属氧化物薄膜晶体管沟道层所用的光罩,提高产线稼动率。

为达此目的，本发明实施例提供一种液晶显示面板，包括：绝缘基板、形成在所述绝缘基板上的薄膜晶体管，形成在所述薄膜晶体管栅绝缘层上的薄膜晶体管沟道层，形成在所述薄膜晶体管沟道层上的刻蚀阻挡层，刻蚀所述刻蚀阻挡层时使所述薄膜晶体管栅绝缘层形成薄膜晶体管源/漏电极处同时被刻蚀预设厚度。

进一步地，所述薄膜晶体管栅绝缘层、所述薄膜晶体管沟道层及所述刻蚀阻挡层连续成膜。

具体地，所述预设厚度的设置标准为能够避免所述薄膜晶体管源/漏电极被过刻蚀。

薄膜晶体管栅极层、所述薄膜晶体管源/漏电极层的包括能暴露出所述栅极薄膜晶体管栅极层、所述源/漏电极层的接触孔，所述薄膜晶体管栅极层上的接触孔形成在未被所述薄膜晶体管沟道层覆盖的区域。

所述薄膜晶体管沟道层的材料为氧化铟镓锌、氧化锌、氧化铟锌、氧化镉锡中的任一种。

所述刻蚀阻挡层的材料为氧化硅，氮化硅或氧化铝中的任一种或两种。

另外，本发明的实施例还提供一种形成液晶面板的方法，包括：提供一绝缘基板，在绝缘基板上形成薄膜晶体管栅极层，在所述薄膜晶体管栅极层之上形成栅绝缘层，在所述栅绝缘层之上形成薄膜晶体管沟道层，在所述薄膜晶体管沟道层之上形成刻蚀阻挡层，最后形成薄膜晶体管源/漏电极层，在图案化刻蚀阻挡层时将所述薄膜晶体管栅绝缘层形成薄膜晶体管源/漏电极处刻蚀预设厚度。

进一步地，所述薄膜晶体管栅绝缘层、所述薄膜晶体管沟道层及所述刻蚀阻挡层连续成膜形成。

所述预设厚度的设置标准为能够避免所述薄膜晶体管源/漏电极被过刻蚀。

在所述薄膜晶体管栅极层、所述薄膜晶体管源/漏电极层的上形成能暴露出所述薄膜晶体管栅极层、所述薄膜晶体管源/漏电极层的接触孔，在未被所述薄膜晶体管沟道层覆盖的所述薄膜晶体管栅极层上形成接触孔。

所述金属氧化物薄膜晶体管沟道层的材料为氧化铟镓锌、氧化锌、氧化铟锌、氧化锑锡中的任一种。

所述蚀刻阻挡层的材料为氧化硅，氮化硅或氧化铝中的任一种或两种。

与现有技术相比,本发明的实施例能够改善液晶显示面板的性能,避免液晶显示面板的薄膜晶体管源/漏极在深浅孔刻蚀时由于刻蚀选择比差异太大而被过刻蚀，提高液晶显示面板生产成品率。

附图说明

图1是现有技术中刻蚀阻挡层型液晶显示面板的结构示意图。

图2A-2F为具体实施例一中的用于超精细（SFT）液晶模式的液晶显示面板的制造工艺的截面图。

图3A为具体实施例1中的用于SFT液晶模式的液晶显示面板的部分俯视图。

图3B-3C具体实施例1中的在源漏极和栅极上形成接触孔的制造工艺的截面图。

图4A-4E为具体实施例2中的用于TN（扭曲向列型）液晶模式的液晶显示面板的制造工艺的截面图。

图5A为具体实施例2中的用于TN液晶模式的液晶显示面板的部分俯视图。

图5B-5C具体实施例2中的在源漏极和栅极上形成接触孔的制造工艺的截面图。

图中的附图标记所分别指代的技术特征为：

1：玻璃基板；2：薄膜晶体管栅极层；3：薄膜晶体管栅绝缘层；4：薄膜晶体管沟道层；5：刻蚀阻挡层；6：薄膜晶体管漏电极；7：薄膜晶体管源电极；

101、201：薄膜晶体管栅绝缘层；102、202：薄膜晶体管沟道层；103、203：刻蚀阻挡层；104：ITO像素电极层；105、205：光刻胶；106、206：薄膜晶体管源电极；107、207：薄膜晶体管漏电极；110、210：薄膜晶体管栅电极；108、208：栅电极上的接触孔；109、209：源电极上的接触孔；111、211：保护层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

具体实施例一：

本实施例是用于SFT（超精细薄膜晶体管）液晶模式的液晶显示面板结构及形成方法。

图2A-2F顺序地示出用于SFT液晶模式的液晶显示面板的制造工艺的截面图。

首先在绝缘基板的整个表面上沉积第一导电膜之后，通过光刻工序对其选择性地构图以形成薄膜晶体管栅极层，此步骤为常规工艺，未在附图中示出。

接着在栅极层之上连续沉积栅绝缘层101、薄膜晶体管沟道层102及刻蚀阻挡层103。如图2A所示。栅绝缘层的材料为氮化硅（SiNx）,氧化硅（Si0x）和氧化铝(Al₂O₃)材料中的任一种。薄膜晶体管沟道层的材料为金属氧化物，具体为氧化铟镓锌（IGZO）、氧化锌（ZnO）、氧化铟锌（IZO）、氧化镉锡（CdSnO）等，优选为IGZO。刻蚀阻挡层的材料可以为SiNx、Si0x、Al₂O₃材料中的任一种或两种。

接着对薄膜晶体管沟道层和刻蚀阻挡层按照薄膜晶体管沟道层的图形进行构图，构图通过图形曝光和干法湿法刻蚀结合的方式形成，形成了金属氧化物薄膜晶体管沟道层102和刻蚀阻挡层103的图形，如图2B所示。此时薄膜晶体管沟道层和刻蚀阻挡层的图形形状一致。

在基板上沉积ITO金属电极膜，在其上沉积光刻胶层，以曝光显影后的光刻胶图形作为掩膜对ITO金属电极膜进行图案化处理，形成ITO像素电极图形104，再将ITO像素电极图形104上的光刻胶去除，如图2C所示。

在刻蚀阻挡层103之上涂覆光刻胶105，对其进行曝光显影，得到刻蚀阻挡层上的光刻胶图形105，如图2D所示。

对光刻胶进行灰化处理，接着以在刻蚀阻挡层之上的光刻胶图形为掩膜，对刻蚀阻挡层103进行干法蚀刻，得到刻蚀阻挡层103的图形，在对刻蚀阻挡层103进行蚀刻的同时，在薄膜晶体管栅绝缘层上形成源/漏电极处刻蚀预设厚度。如图2E所示。薄膜晶体管栅绝缘层被刻蚀的预设厚度以深浅孔刻蚀时防止源/漏电极被过刻蚀为准。

接着采用常规的工艺形成源电极106和漏电极107，如图2F。最后制作后续的钝化保护层和公共电极。

之后为了形成电极之间的连接，需要在栅电极110和源/漏电极上形成接触孔，如金属氧化物薄膜晶体管液晶显示面板的俯视图图3A。如图3A，薄膜晶体管沟道层横跨覆盖栅极层的一部分，为理解方便，在图3A中栅极层之上的栅绝缘层未显示。栅极层上包括接触孔108，源漏极上也包括接触孔，另外图3A中只示出源极上的接触孔109。

在栅极和源漏极上形成接触孔的制造工艺的截面图如图3B和3C所示。

首先在源漏极金属层106,107上和覆盖栅极110的被刻蚀部分的栅绝缘层101和刻蚀阻挡层103上形成保护层111，接着在保护层上涂覆光刻胶，曝光显影后形成光刻胶的图形，接着以光刻胶为掩膜刻蚀保护层，得到源漏极上的接触孔图形，如图3B所示。继续对刻蚀阻挡层103和栅绝缘层101进行刻蚀，得到栅极上的接触孔108，如图3C所示。

由于栅电极110上覆盖有栅绝缘层101、刻蚀阻挡层103和保护层111，对于栅电极上的保护层、刻蚀阻挡层和栅绝缘层进行刻蚀形成接触孔108为深孔刻蚀，源漏电极上只有保护层111，对保护层进行刻蚀形成接触孔109为浅孔刻蚀。由于深孔和浅孔是同时刻蚀，容易造成在刻蚀栅绝缘层和刻蚀阻挡层时对源漏电极层的过刻，甚至会刻透，如果分别进行深孔和浅孔的刻蚀必然会增加工艺的复杂度，增大成本。

本实施例中由于前述的对刻蚀阻挡层103进行蚀刻时已经将栅绝缘层101刻蚀一部分，因此在深孔和浅孔刻蚀时，为得到深孔进行刻蚀时，需要刻蚀的栅绝缘层部分减少，刻蚀时间也会缩小，不会导致浅孔的过刻甚至刻透。

以上用于SFT（超精细）液晶模式的液晶显示面板的形成方法。

具体实施例二：

本实施例是用于TN液晶模式的液晶显示面板的结构及形成方法。

图4A-4E顺序地示出液晶显示面板的制造工艺的截面图。

首先在绝缘基板的整个表面上沉积第一导电膜之后，通过光刻工序对其选择性地构图以形成栅极，此步骤为常规工艺，未在附图中示出。所述绝缘基板为聚亚醯胺树脂基板。

接着在栅极之上连续沉积栅绝缘层201，薄膜晶体管沟道层202，刻蚀阻挡层203。如图4A所示。栅绝缘层的材料为氮化硅（SiNx）,氧化硅（Si0x）和氧化铝(Al₂O₃)材料中的任一种。薄膜晶体管沟道层的材料为金属氧化物，具体为氧化铟镓锌（IGZO）、氧化锌（ZnO）、氧化铟锌（IZO）、氧化镉锡（CdSnO）等，优选为IGZO。刻蚀阻挡层的材料可以为SiNx、Si0x、Al₂O₃材料中的任一种或两种。

接着对薄膜晶体管沟道层和刻蚀阻挡层按照薄膜晶体管沟道层的图形进行构图，构图采用半色调掩膜（Halfstone）光刻工艺形成，形成了薄膜晶体管沟道层202和刻蚀阻挡层203的图形，如图4B中的202和203所示。此时薄膜晶体管沟道层202和刻蚀阻挡层203的图形形状一致。

对于本实施例中的TN液晶模式的液晶显示面板，此时由于薄膜晶体管沟道层和刻蚀阻挡层采用一张光罩构图成形，能够节省一张薄膜晶体管沟道层所用的光罩。由于每张光罩工艺都要采用一次光刻流程，即要进行清洗、成膜、涂布、曝光、显影、湿刻、光刻胶剥离、检查等主要工序,因此节省一张光罩对于提高成品率，减少成本，提高产线稼动率具有重要意义。

接着，在刻蚀阻挡层之上涂覆光刻胶205，如图4C所示。

对光刻胶进行灰化处理，接着以在刻蚀阻挡层之上的光刻胶图形为掩膜，对刻蚀阻挡层203进行干法蚀刻，得到刻蚀阻挡层203的图形，在对刻蚀阻挡层203进行蚀刻的同时在薄膜晶体管栅绝缘层上形成源/漏电极处刻蚀预设厚度。如图4D所示。薄膜晶体管栅绝缘层被刻蚀的预设厚度以深浅孔刻蚀时防止源/漏电极被过刻蚀为标准。

接着采用常规的工艺形成源电极206和漏电极207，如图4E。最后制作后续的钝化保护层和公共电极。

之后，为了形成电极之间的连接，需要在栅电极210和源/漏电极上形成接触孔，如液晶显示面板的俯视图图5A。如图5A，薄膜晶体管沟道层横跨覆盖栅极层的一部分，为理解方便，在图5A中栅极层之上的栅绝缘层未显示。栅极层上刻包括接触孔208，源漏极上也包括接触孔，另外图5A中只示出源极上的接触孔209。

在栅极和源漏极上形成接触孔的制造工艺的截面图如图5B和5C所示。

如前所述，此时栅电极上的栅绝缘层在未被薄膜晶体管沟道层覆盖的部分被刻蚀。首先在源漏极金属层206,207上和覆盖栅极210的被刻蚀部分的栅绝缘层201和刻蚀阻挡层203上形成保护层211，接着在保护层上涂覆光刻胶，曝光显影后形成光刻胶的图形，接着以光刻胶为掩膜刻蚀保护层，得到源漏极上的接触孔图形，如图5B所示，继续对刻蚀阻挡层203和栅绝缘层201进行刻蚀，得到栅极上的接触孔208，如图5C所示。

由于栅电极210上覆盖有栅绝缘层201、刻蚀阻挡层203和保护层211，对于栅电极上的保护层、刻蚀阻挡层和栅绝缘层进行刻蚀形成接触孔208为深孔刻蚀；源漏电极上只有保护层211，对保护层进行刻蚀形成接触孔209为浅孔刻蚀。由于深孔和浅孔是同时刻蚀，容易造成在刻蚀栅电极金属层和刻蚀阻挡层时对源漏电极层的过刻，甚至会刻透，如果分别进行深孔和浅孔的刻蚀必然会增加工艺的复杂度，增大成本。

本实施例中由于前述的对刻蚀阻挡层203进行蚀刻时已经将栅绝缘层201刻蚀一部分，因此在深孔和浅孔刻蚀时，为得到深孔208进行刻蚀时需要刻蚀的栅绝缘层201部分减少，刻蚀时间也会缩小，不会导致浅孔的过刻甚至刻透。

同时在本实施例中，对于TN液晶模式的液晶显示面板，由于薄膜晶体管沟道层和刻蚀阻挡层采用一张光罩构图成形，能够节省一张刻蚀薄膜晶体管沟道层所用的光罩mask，对于提高成品率，减少成本，提高产线稼动率具有重要意义。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种液晶显示面板，包括：绝缘基板、形成在所述绝缘基板上的薄膜晶体管，形成在所述薄膜晶体管栅绝缘层上的薄膜晶体管沟道层，形成在所述薄膜晶体管沟道层上的刻蚀阻挡层；其特征在于，

刻蚀所述刻蚀阻挡层时使所述薄膜晶体管栅绝缘层形成薄膜晶体管源/漏电极处同时被刻蚀预设厚度。

2.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述薄膜晶体管栅绝缘层、所述薄膜晶体管沟道层及所述刻蚀阻挡层连续成膜。

3.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述预设厚度的设置标准为能够避免所述薄膜晶体管源/漏电极被过刻蚀。

4.根据权利要求3所述的液晶显示面板，其特征在于，薄膜晶体管栅极层、所述薄膜晶体管源/漏电极层的包括能暴露出所述栅极薄膜晶体管栅极层、所述源/漏电极层的接触孔，所述薄膜晶体管栅极层上的接触孔形成在未被所述薄膜晶体管沟道层覆盖的区域。

5.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述薄膜晶体管沟道层的材料为氧化铟镓锌、氧化锌、氧化铟锌、氧化镉锡中的任一种。

6.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述刻蚀阻挡层的材料为氧化硅，氮化硅或氧化铝中的任一种或两种。

7.一种形成液晶面板的方法，包括：提供一绝缘基板，在绝缘基板上形成薄膜晶体管栅极层，在所述薄膜晶体管栅极层之上形成薄膜晶体管栅绝缘层，在所述薄膜晶体管栅绝缘层之上形成薄膜晶体管沟道层，在所述薄膜晶体管沟道层之上形成刻蚀阻挡层，最后形成薄膜晶体管源/漏电极层，其特征在于，

在图案化所述刻蚀阻挡层时将所述薄膜晶体管栅绝缘层形成薄膜晶体管源/漏电极处刻蚀预设厚度。

8.根据权利要求7所述的形成液晶面板的方法，其特征在于，所述薄膜晶体管栅绝缘层、所述薄膜晶体管沟道层及所述刻蚀阻挡层连续成膜形成。

9.根据权利要求7所述的形成液晶面板的方法，其特征在于，所述预设厚度的设置标准为能够避免所述薄膜晶体管源/漏电极被过刻蚀。

10.根据权利要求8所述的形成液晶面板的方法，其特征在于，在所述薄膜晶体管栅极层、所述薄膜晶体管源/漏电极层的上形成能暴露出所述薄膜晶体管栅极层、所述薄膜晶体管源/漏电极层的接触孔，在未被所述薄膜晶体管沟道层覆盖的所述薄膜晶体管栅极层上形成接触孔。

11.根据权利要求7所述的形成液晶面板的方法，其特征在于，所述薄膜晶体管沟道层的材料为氧化铟镓锌、氧化锌、氧化铟锌、氧化锑锡中的任一种。

12.根据权利要求7所述的形成液晶面板的方法，其特征在于，所述刻蚀阻挡层的材料为氧化硅，氮化硅或氧化铝中的任一种或两种。