CN106653687B - 栅极驱动单元及其制作方法、栅极驱动电路 - Google Patents

栅极驱动单元及其制作方法、栅极驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于制作栅极驱动单元的方法、栅极驱动单元和栅极驱动电路。其中，栅极驱动单元的制作方法包括：在第二金属层上形成光阻层；利用半色调掩膜版对光阻层进行曝光和显影；判断是否执行烧光阻步骤；在判断出执行烧光阻步骤时，采用烧光阻工艺去除光阻层上对应半色调掩膜版的半透光区域的光阻，采用蚀刻工艺蚀刻掉第二金属层上未被光阻覆盖的金属，并灰化剩余光阻，得到第一金属图案；在判断出不执行烧光阻步骤时，采用蚀刻工艺蚀刻掉第二金属层上未被光阻覆盖的金属，并灰化剩余光阻，得到第二金属图案。

Description

栅极驱动单元及其制作方法、栅极驱动电路
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种栅极驱动单元及其制作方法、栅极驱动电路。
背景技术
随着液晶显示技术的发展，高分辨率、高对比度、高刷新速率、窄边框、薄型化已成为液晶显示器的发展趋势。因此，如何实现液晶面板的窄边框、薄型化和低成本变得越来越重要。在这样的背景下，阵列基板行驱动(GOA,Gate Driver on Array)技术以其低成本、低功耗和窄边框等优点得到了广泛的应用。
阵列基板行驱动技术是将液晶面板的栅极驱动电路集成在阵列基板上，形成对液晶面板的行扫描驱动。其中，阵列基板行驱动单元是由若干个薄膜晶体管(TFT，Thin FilmTransistor)开关和若干个电容构成的。不同的阵列基板行驱动单元的具体结构一般不同。因此现有技术中，每制作一种阵列基板行驱动单元就需要一套光罩，从而导致产品开发成本非常高。
针对于此，如何通过一套光罩制作出不同需求的阵列基板行驱动单元，进而降低产品开发成本乃业界所致力的课题之一。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出了一种用于制作栅极驱动单元的方法、栅极驱动单元和栅极驱动电路，用以实现两种不同的栅极驱动单元共用一套光罩的设计。
根据本发明的第一个方面，提供了一种用于制作栅极驱动单元的方法，其包括图案化第二金属层，具体包括：
在所述第二金属层上形成光阻层；
利用半色调掩膜版对所述光阻层进行曝光和显影；
判断是否执行烧光阻步骤；
在判断出执行烧光阻步骤时，采用烧光阻工艺去除光阻层上对应所述半色调掩膜版的半透光区域的光阻，采用蚀刻工艺蚀刻掉所述第二金属层上未被光阻覆盖的金属，并灰化剩余光阻，得到第一金属图案；
在判断出不执行烧光阻步骤时，采用蚀刻工艺蚀刻掉所述第二金属层上未被光阻覆盖的金属，并灰化剩余光阻，得到第二金属图案。
根据本发明的实施例，所述第一/二金属图案包括所述栅极驱动单元中开关元件的漏极和源极。
根据本发明的实施例，所述第一/二金属图案包括所述栅极驱动单元中电容的一个极板。
根据本发明的实施例，所述第一/二金属图案包括所述栅极驱动单元中开关元件的漏极和源极，以及所述栅极驱动单元中电容的一个电极。
根据本发明的实施例，所述烧光阻工艺包括氧等离子体烧光阻工艺。
根据本发明的实施例，所述半色调掩膜版被配置为调整所述栅极驱动单元中开关元件的宽长比，和/或，调整所述栅极驱动单元中电容的极板的重叠面积。
进一步地，所述方法还包括：
提供衬底基板；
在所述衬底基板上形成第一金属层，并使所述第一金属层包括所述栅极驱动单元中开关元件的栅极；
在所述第一金属层上形成栅极绝缘层；
在所述栅极绝缘层上形成半导体层；
在所述半导体层上形成所述第二金属层。
根据本发明的实施例，所述第二金属层的材料为：
铜、铝、钼；或者
由铜、铝和钼中的两种或三种制成的合金。
根据本发明的第二个方面，还提供了一种采用以上所述的制作方法制作的栅极驱动单元。
根据本发明的第三个方面，还提供了一种栅极驱动电路，包括多个上述所述的栅极驱动单元，其中每个栅极驱动单元被配置成驱动与其相对应的扫描线。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
本发明在栅极驱动单元的制作工艺中，将第二金属层的光罩设计成半色调掩膜版结构，然后通过是否进行烧光阻工艺来控制薄膜晶体管开关的宽度或者电容的重叠面积，从而能够实现两种不同的栅极驱动电路共用一套光罩的设计，进而降低产品的开发成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的实施例中制作栅极驱动单元的方法的流程图；
图2是本发明的实施例中图案化第二金属层的方法的流程图；
图3是本发明的实施例中包括第一金属图案的栅极驱动单元的局部示意图；
图4是本发明的实施例中包括第二金属图案的栅极驱动单元的局部示意图；
图5是本发明的另一实施例中包括第一金属图案的栅极驱动单元的局部示意图；
图6是本发明的另一实施例中包括第二金属图案的栅极驱动单元的局部示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
实施例一
图1是本发明的实施例中制作栅极驱动单元的方法的流程图。本实施例的制作方法包括步骤S10至步骤S60。下面结合图1详细地说明各个步骤，及据此制成的栅极驱动单元的具体结构。
步骤S10，提供衬底基板。
在本实施例中，衬底基板优选采用玻璃或者透明树脂等材料制成。但需要说明的是，本实施例对基板的材质不做具体限定。在具体实施过程中，本领域的技术人员可以根据设计及制造的需要进行选择。
步骤S20，在衬底基板上形成第一金属层，并使第一金属层包括栅极驱动单元中开关元件的栅极。在该步骤中：
首先，在基板上通过溅射或沉积的方法制作一层栅极金属材料，即第一金属层。
本实施例中，优选采用物理气相沉积(PVD,Physical Vapor Deposition)工艺在基板上沉积一层栅极金属材料。进一步地，栅极金属材料优选采用以下材料制成：铜；铝；钼；铜和铝两种制成的合金；铜和钼两种制成的合金；铝和钼两种制成的合金；或者由铜、铝和钼三种制成的合金。本实施例对栅极金属材料以及制作栅极金属材料的方法不做具体限定。在具体实施过程中，本领域的技术人员可以根据设计及制造的需要进行选择。
然后，通过第一次构图工艺形成具有栅极图案的光阻层。
在该步骤中，依次通过涂布光刻胶、掩膜、曝光和显影步骤完成第一次构图工艺，形成包括栅极驱动单元中开关元件的栅极图案的光阻层。
最后，通过蚀刻和剥离工艺形成栅极金属层。
在该步骤中，采用蚀刻工艺蚀刻掉第一金属层上未被光阻覆盖的金属。进一步地，优选采用灰化工艺去除剩余光阻，得到栅极金属层。
步骤S30，在第一金属层上形成栅极绝缘层。
在本实施例中，优选采用化学气相沉积(CVD,Chemical Vapor Deposition)工艺在第一金属层上沉积栅极绝缘层。当然，制作栅极绝缘层的方法有很多种。例如，可以通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD,Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)、低压化学气相沉积(LPCVD,Low Pressure Chemical Vapor Deposition)、大气压化学气相沉积(APCVD,Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition)、电子回旋谐振化学气相沉积(ECR-CVD,Electron Cyclotron Resonance-Chemical Vapor Deposition)等方法沉积栅极绝缘层。本实施例对此不做具体限定。
进一步地，栅极绝缘层的材料优选为氮化硅(SiNx)。其中，绝缘层的厚度可以根据具体的工艺需要进行选择，本实施例对栅极绝缘层的材料及厚度也不做具体限定。
步骤S40，在栅极绝缘层上形成半导体层。
在该步骤中：首先，优选采用CVD工艺在栅极绝缘层上依次沉积半导体层和欧姆接触层。其中，半导体层的材料优选为非晶硅(a-Si)，欧姆接触层的材料优选为n+a-Si。然后，通过第二次构图工艺形成具有特定图案的光阻层。最后，通过蚀刻和剥离工艺形成特定图案的半导体层结构。其中，特定图案是指本领域的技术人员在具体实施过程中，根据设计及制造的需要设定出的半导体层图案。
步骤S50，在半导体层上形成第二金属层。
在本实施例中，优选采用PVD工艺在半导体层上沉积一层源漏极金属材料，即第二金属层。进一步地，源漏极金属材料优选采用以下材料制成：铜；铝；钼；铜和铝两种制成的合金；铜和钼两种制成的合金；铝和钼两种制成的合金；或者由铜、铝和钼三种制成的合金。当然，本实施例对源漏极金属材料以及制作源漏极金属材料的方法不做具体限定。在具体实施过程中，本领域的技术人员可以根据设计及制造的需要进行选择。
步骤S60，图案化第二金属层。
本实施例优选地按照图2所示的流程图图案化第二金属层。本实施例中图案化第二金属层的方法主要包括步骤S60.1至S60.3。下面结合图2详细地说明如何利用半色调掩膜版和烧光阻工艺在第二金属层上实现两种不同的金属图案。
步骤S60.1，在第二金属层上形成光阻层。
在该步骤中，通过在第二金属层上涂布光刻胶形成光阻层。其中，光阻层的厚度可以根据具体的工艺需要进行选择，本实施例对此不做具体限定。
步骤S60.2，利用半色调掩膜版对光阻层进行曝光和显影。
在本实施例中，半色调掩膜版优选地被配置为调整栅极驱动单元中开关元件的宽长比。即能够通过该半色调掩膜版控制栅极驱动单元中开关元件的宽(即沟道的宽度)。
在采用半色调掩膜版对光阻层进行曝光和显影时，随着显影操作的进行，需要光阻部分保留的区域(即光阻层上对应半色调掩膜版的半透光区域)的光阻厚度逐渐减少。而需要光阻完全保留的区域(即光阻层上对应半色调掩膜版的完全不透光区域)的光阻厚度不变。其中，半色调掩膜版的半透光区域是指透光率大于0％且小于100％的区域。
步骤S60.3，判断是否执行烧光阻步骤。
步骤S60.4，在步骤S60.3判断出执行烧光阻步骤时，采用烧光阻工艺去除光阻层上对应的半色调掩膜版的半透光区域的光阻，采用蚀刻工艺蚀刻掉第二金属层上未被光阻覆盖的金属，并灰化剩余光阻，得到第一金属图案，如图3所示。图3中的附图标记301表示薄膜晶体管的源极，302表示薄膜晶体管的栅极，303表示薄膜晶体管的漏极。
在本实施例中，由于半色调掩膜版的半透光区域对应的光阻层的厚度比非透光区域对应的光阻层的厚度薄，因此优选地采用氧等离子体(plasma+O2)烧光阻的方式将半色调掩膜版的半透光区域对应的光阻层去除。并且，在将半透光区域对应的光阻层去除之后，要确保非透光区域对应的光阻层的厚度大于预设阈值。本实施例对预设阈值大小不做具体限定。
进一步地，在完成烧光阻工艺之后，采用蚀刻的方式将未被光阻覆盖的金属层(即半色调掩膜版的完全透光区域和部分透光区域对应的金属层)去除，并优选采用灰化工艺去除剩余光阻，得到了如图3所示的第一金属图案。
步骤S60.5，在步骤S60.3判断出不执行烧光阻步骤时，直接采用蚀刻工艺蚀刻掉第二金属层上未被光阻覆盖的金属，并灰化剩余光阻，得到第二金属图案，如图4所示。图4中的附图标记401表示薄膜晶体管的源极，402表示薄膜晶体管的栅极，403表示薄膜晶体管的漏极。
在本实施例中，直接采用蚀刻的方式将第二金属层上的金属层(即半色调掩膜版的完全透光区域对应的金属层)去除，并优选采用灰化工艺去除剩余光阻，得到了如图4所示的第二金属图案。
应用本实施例所述的制作栅极驱动单元的方法，实现了两种不同的栅极驱动单元共用一套光罩的设计。具体地，本实施例通过将第二金属层的光罩设计成半色调掩膜版的结构，并且将半色调掩膜版配置为调整栅极驱动单元中开关元件的宽长比，然后通过是否进行烧光阻工艺来控制薄膜晶体管开关的宽度。从而通过控制薄膜晶体管开关的宽度，实现了两种不同的栅极驱动单元共用一套光罩的设计，进而降低了产品的开发成本。
实施例二
本发明实施例中提供了另外一种用于制作栅极驱动单元的方法。该实施例中制作栅极驱动单元方法只需将半色调掩膜版配置为调整栅极驱动单元中电容的极板的重叠面积。其余的具体实施方式与本发明实施例一中的具体实施方式类似，具体请参见实施例一中用于制作栅极驱动单元的方法的描述。为了减少冗余，在此不做赘述。
本实施例在判断出执行烧光阻步骤时，采用烧光阻工艺去除光阻层上对应的半色调掩膜版的半透光区域的光阻，采用蚀刻工艺蚀刻掉第二金属层上未被光阻覆盖的金属，并灰化剩余光阻，得到如图5所示的第一金属图案。图5中的附图标记501表示电容输出端/输入端，502表示电容输入端/输出端。在判断出不执行烧光阻步骤时，采用蚀刻工艺蚀刻掉第二金属层上未被光阻覆盖的金属，并灰化剩余光阻，得到如图6所示的第二金属图案。图6中的附图标记601表示电容输出端/输入端，602表示电容输入端/输出端。
因此，本实施例通过将第二金属层的光罩设计成半色调掩膜版结构，并且将半色调掩膜版配置为调整栅极驱动单元中电容的极板的重叠面积，然后通过是否进行烧光阻工艺来控制电容的重叠面积。从而通过控制电容的重叠面积，实现了两种不同的栅极驱动单元共用一套光罩的设计，进而降低了产品的开发成本。
实施例三
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种用于制作栅极驱动单元的方法。该实施例中制作栅极驱动单元方法是将半色调掩膜版同时配置为实施例一中所述的调整栅极驱动单元中开关元件的宽长比和实施例二中所述的调整栅极驱动单元中电容的极板的重叠面积。其余的具体实施方式与本发明实施例一或二中的具体实施方式类似，具体请参见实施例一或二中用于制作栅极驱动单元的方法的描述。为了减少冗余，在此不做赘述。
本实施例在判断出执行烧光阻步骤时，采用烧光阻工艺去除光阻层上对应的半色调掩膜版的半透光区域的光阻，采用蚀刻工艺蚀刻掉第二金属层上未被光阻覆盖的金属，并灰化剩余光阻，得到如图3和5所示的第一金属图案。在判断出不执行烧光阻步骤时，采用蚀刻工艺蚀刻掉第二金属层上未被光阻覆盖的金属，并灰化剩余光阻，得到如图4和6所示的第二金属图案。
因此，本实施例通过将第二金属层的光罩设计成半色调掩膜版的结构，并且将半色调掩膜版同时配置为实施例一中所述的调整栅极驱动单元中开关元件的宽长比和实施例二中所述调整栅极驱动单元中电容的极板的重叠面积，然后通过是否进行烧光阻工艺来控制薄膜晶体管开关的宽度和电容的重叠面积。从而通过控制薄膜晶体管开关的宽度和电容的重叠面积，实现了两种不同的栅极驱动电路共用一套光罩的设计，进而降低了产品的开发成本。
应当说明的是，本实施例对第二金属层的图案不做具体限定。在具体实施过程中，本领域的技术人员可以根据设计及制造的需要进行设定。并且通过一套光罩来实现两种不同图案的制造工艺并不仅局限于应用在栅极驱动单元的设计和制作中。
实施例四
本发明还提供了栅极驱动单元。本实施例的栅极驱动单元为采用实施例一至实施例三中任一实施例所述的制作方法制作的栅极驱动单元。本实施例中的两种栅极驱动单元可以共用一套光罩，进而降低了产品的开发成本。
实施例五
本发明还提供了栅极驱动电路，包括多个如实施例四所述的栅极驱动单元。其中每个栅极驱动单元被配置成驱动与其相对应的扫描线。本实施例中的两种栅极驱动电路可以共用一套光罩，进而降低了产品的开发成本。
以上所述，仅为本发明的具体实施案例，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术的技术人员在本发明所述的技术规范内，对本发明的修改或替换，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于制作栅极驱动单元的方法，其特征在于，包括图案化第二金属层，具体包括：
在所述第二金属层上形成光阻层；
利用半色调掩膜版对所述光阻层进行曝光和显影；
判断是否执行烧光阻步骤；
在判断出执行烧光阻步骤时，采用烧光阻工艺去除光阻层上对应所述半色调掩膜版的半透光区域的光阻，采用蚀刻工艺蚀刻掉所述第二金属层上未被光阻覆盖的金属，并灰化剩余光阻，得到第一金属图案；
在判断出不执行烧光阻步骤时，采用蚀刻工艺蚀刻掉所述第二金属层上未被光阻覆盖的金属，并灰化剩余光阻，得到第二金属图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一/二金属图案包括所述栅极驱动单元中开关元件的漏极和源极。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一/二金属图案包括所述栅极驱动单元中电容的一个极板。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一/二金属图案包括所述栅极驱动单元中开关元件的漏极和源极，以及所述栅极驱动单元中电容的一个电极。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述烧光阻工艺包括氧等离子体烧光阻工艺。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述半色调掩膜版被配置为调整所述栅极驱动单元中开关元件的宽长比，和/或，调整所述栅极驱动单元中电容的极板的重叠面积。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
提供衬底基板；
在所述衬底基板上形成第一金属层，并使所述第一金属层包括所述栅极驱动单元中开关元件的栅极；
在所述第一金属层上形成栅极绝缘层；
在所述栅极绝缘层上形成半导体层；
在所述半导体层上形成所述第二金属层。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二金属层的材料为：
铜、铝、钼；或者
由铜、铝和钼中的两种或三种制成的合金。
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