CN1450385A - 用于液晶显示器件的阵列基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于液晶显示器件的阵列基板，包括：基板；在基板上的选通线和数据线，选通线和数据线彼此交叉以限定像素区；电连接到选通线和数据线并包括栅极、有源层、源极和漏极的薄膜晶体管；覆盖选通线、数据线和薄膜晶体管的钝化层，具有位于有源层上的接触孔以露出漏极和有源层部分；以及在钝化层上并通过接触孔连接到漏极的像素电极。

Description

用于液晶显示器件的阵列基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及液晶显示(LCD)器件，尤其是液晶显示器件的阵列基板及其制造方法。
背景技术
一般来说，液晶显示(LCD)器件包括两个彼此分隔开并相对的基板，液晶材料层设置在两个基板之间。各基板包括彼此相对的电极，其中施加于各电极的电压在电极之间形成电场。通过改变所施加电场的强度或方向，从而改变液晶材料层的液晶分子的排列。因此，根据液晶分子的排列来改变穿过液晶材料层的透光率，从而使LCD器件显示图像。
图1是根据相关技术的液晶显示(LCD)器件的分解透视图。在图1中，LCD器件11具有上、下基板5和22，它们彼此分隔且相对，液晶材料层15设置在上、下基板5和22之间。
上基板5包括依次设置在其内表面上的黑底(black matrix)6、滤色器层7和透明公共电极9。黑底6具有开口，这样，滤色器层7对应于黑底6的开口并包括红(R)、绿(G)和蓝(B)三个子滤色器。
选通线(gate line)12和数据线38形成在下基板22的内表面上，从而使选通线12和数据线38彼此交叉以限定出像素区P，在选通线12和数据线38的交叉处形成薄膜晶体管T。薄膜晶体管T由栅极、源极和漏极构成。在像素区P中形成连接到薄膜晶体管T的像素电极52，该像素电极52对应于子滤色器。此外，像素电极52由透光导电材料制成，例如氧化铟锡(ITO)。下基板22通常称作阵列基板。
扫描脉冲通过选通线12提供到薄膜晶体管T的栅极，数据信号提供到薄膜晶体管T的源极。根据液晶材料层15的电学和光学作用来驱动LCD器件。液晶材料层15包括具有自发偏振(spontaneous polarization)性质的介质各向异性材料。因此，当电场施加于液晶材料层15时，由于自发偏振使液晶分子形成偶极子。这样，液晶材料层15的液晶分子通过所施加的电场排列。根据液晶分子的排列发生液晶材料层15的光学调制。因此，通过控制由于光学调制产生的液晶材料层15的透光率，从而产生LCD器件的图像。
图2是根据相关技术的LCD器件的阵列基板的平面图。在图2中，选通线12和数据线38彼此交叉以限定像素区P，在选通线和数据线12和38的交叉处形成薄膜晶体管T，以用作开关元件。薄膜晶体管T由连接到选通线12并接收扫描信号的栅极14、连接到数据线38并接收数据信号的源极40以及与源极40分隔开的漏极42构成。薄膜晶体管T还包含在栅极14和源、漏极40，42之间的有源层32。
存储电容器电极28交叠选通线12。像素电极52在像素区P中形成并穿过漏极接触孔48连接到漏极42和连接到存储电容器电极28。选通线12和存储电容器电极28分别用作第一和第二存储电容器电极，并形成存储电容器Cst。
虽然在图2中未示出，但在有源层32和源、漏极40和42之间形成了欧姆接触层。有源层32由非晶硅制成，欧姆接触层由掺杂非晶硅形成。包括非晶硅和掺杂非晶硅的第一图形35和第二图形29分别形成在数据线38和存储电容器电极28的下面。利用四个掩模制造图2的阵列基板，在阵列基板中，在接触漏极的区域中像素电极可能断开。因此，会显示出较差的图像。
图3A至3C、4A至4C、5A和5B、6A和6B示出了根据相关技术利用四个掩模制造阵列基板的方法，对应于图2的区域D。图3A，4A，5A和6A示出了根据相关技术的阵列基板制造方法的平面图，图3B和3C是沿着图3A的III-III的截面图，图4B和4C是沿着图4A的IV-IV的截面图，图5B是沿着图5A的V-V的截面图，图6B是沿着图6A的VI-VI的截面图。
在图3A和3B中，通过淀积第一金属层并通过第一掩模工艺对第一金属层构图，在透明绝缘基板22上形成选通线12和栅极14。选通线12和栅极14由金属材料制成，例如铝(Al)、铝合金、钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)。选通线12和栅极14可以利用铝或铝合金和钼或铬形成为双层。
接着，栅绝缘层16、非晶硅层18、掺杂非晶硅层20和第二金属层24依次淀积在基板22、选通线12和栅极14之上。栅绝缘层16由无机绝缘材料制成，例如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiO2)，第二金属材料24由铬、钼、钨和钽(Ta)之一形成。
在图3C中，通过涂覆光刻胶材料在第二金属层24上形成光刻胶层26。掩模50包括设置在光刻胶层26上的透射部A、阻挡部B和半透射部C，其中半透射部C对应于栅极14。光刻胶层26可以是正型的，其中对曝光部分进行显影并除去。随后，对光刻胶层26进行曝光，使得对应于半透射部C的光刻胶层36部分接受的曝光量低于对应于透射部A的光刻胶层26的曝光量。
在图4A和4B中，对暴露的光刻胶层26(图3C中)进行显影，从而形成具有不同厚度的光刻胶图形26a。光刻胶图形26a的第一厚度对应于阻挡部B(图3C中)，比第一厚度要薄的第二厚度的光刻胶图形26a对应于半透射部C(图3C中)。除去由光刻胶图形26a露出的第二金属层24、掺杂非晶硅层20和非晶硅层18(图3C)。由此形成源、漏图形28、数据线38、掺杂非晶硅图形30a和有源层32。通过干蚀法对第二金属层24(图3C中)进行刻蚀，通过湿蚀法对图3C的掺杂非晶硅层20和非晶硅层18进行构图。在栅极14上形成源、漏图形28，并连接到沿着垂直方向延伸的数据线38。掺杂非晶硅图形30a和有源层32具有与源、漏图形28和数据线38相同的形状。
接着，通过灰化工艺除去第一厚度的光刻胶图形26a，从而露出源和漏图形28a的部分。此时，部分地除去第二厚度的光刻胶图形26a，减小光刻胶图形26a的厚度。此外，除去光刻胶图形26a的边缘。
在图4C中，刻蚀由光刻胶图形26a露出的源、漏图形28和掺杂非晶硅图形30a(图4B中)，由此形成源、漏极40和42和欧姆接触层30。源和漏电极40和42彼此分隔开，在源和漏电极40和42之间的区域对应于半透射部部C(图3C中)。因此，利用掩模50(图3C中)通过第二掩模工艺形成源和漏电极40和42、数据线38、欧姆接触层30和有源层32。
在图5A和5B中，通过涂覆透明有机材料，例如苯并环乙烯(BCB)和丙烯酸树脂，或者通过淀积无机材料，例如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiO2)，在数据线38和源、漏极40和42上形成钝化层46。接下来，通过第三掩模工艺对钝化层46进行构图，通过栅绝缘层16形成露出一部分漏极42的漏接触孔48。在第三掩模工艺过程中，还对栅绝缘层16进行刻蚀，漏接触孔48露出漏极42和基板22的侧壁。此处，对栅绝缘层16进行下刻蚀(under-etched)，在漏接触孔48中形成台阶E。
在图5A中，源极40呈“U”形并围绕漏极42。因此，由于在源和漏电极40和42之间的沟道长度缩短以及因为“U”形导致的沟道宽度的增加，因此增加了薄膜电阻器的载流子迁移率。
在图6A和6B中，通过淀积透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)，并通过第四掩模工艺对透明导电材料进行构图，在钝化层46上形成像素电极52。像素电极52经过漏接触孔48连接到漏极42。但是，由于台阶E，断开了像素电极52。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于液晶显示器件的阵列基板及其制造方法，它们基本上克服了由于原有技术的限制和缺点导致的一个或多个问题。
本发明的优点是提供一种防止信号断开的用于液晶显示器件的阵列基板及其制造方法。
本发明的另一个目的是提供一种改善了显示图像质量的用于液晶显示器件的阵列基板及其制造方法。
本发明的其它特点和优点在说明书的以下部分列出，其中一部分从说明书中是显而易见的，或者可以通过对本发明的实践可知。通过在所写的说明书和其权利要求以及附图中特别指明的结构，实现并获得本发明的目的和其它优点。
为了达到这些和其它优点并根据本发明的目的，正如所实施和广义描述的那样，用于液晶显示器件的阵列基板包括：基板；在基板上的选通线和数据线，选通线和数据线彼此交叉以限定像素区；电连接到选通线和数据线的薄膜晶体管，包括栅极、有源层、源极和漏极；覆盖选通线、数据线以及薄膜晶体管的钝化层，并具有位于有源层上以露出漏极和有源层的部分的接触孔；以及在钝化层上并通过接触孔连接到漏极的像素电极。
在另一方面，用于液晶显示器件的阵列基板的制造方法包括：通过第一掩模工艺在基板上形成选通线和栅极，在选通线和栅极上形成栅绝缘层、非晶硅层、掺杂非晶硅层和金属层，在金属层上形成光刻胶层，通过第二掩模工艺对光刻胶层进行曝光和显影从而形成光刻胶图形，光刻胶层具有第一厚度和比第一厚度薄的第二厚度，对由光刻胶图形露出的金属层、掺杂非晶硅层和非晶硅层进行构图从而形成源、漏图形、数据线、掺杂非晶硅图形和有源层，通过灰化工艺除去光刻胶图形的第二厚度以露出源、漏图形，对由光刻胶图形露出的源、漏图形以及掺杂非晶硅图形进行构图以形成源极、漏极和欧姆接触层，在源、漏极上形成钝化层，通过第三掩模工艺对钝化层进行构图以形成位于有源层上的接触孔并露出漏极和有源层，以及通过第四掩模工艺在钝化层上形成像素电极，像素电极通过接触孔连接到漏极。
应理解，无论是前面的一般性说明还是后面的详细描述都是示例性和解释性的，仅以此作为对本发明的进一步的解释。
附图说明
提供对本发明的进一步理解并构成本说明书一部分的附图描述了本发明的实施例并与说明书文字部分一起解释本发明的原理。在附图中：
图1是根据相关技术的液晶显示(LCD)器件的分解透视图；
图2是根据相关技术的用于LCD器件的阵列基板的平面图；
图3A至3C显示了根据相关技术利用四个掩模的阵列基板的制造方法；
图4A至4C显示了根据相关技术利用四个掩模的阵列基板的制造方法；
图5A和5B示出了根据相关技术利用四个掩模的阵列基板的制造方法；
图6A和6B示出了根据相关技术利用四个掩模的阵列基板的制造方法；
图7是根据本发明的用于液晶显示(LCD)器件的典型阵列基板的平面图；
图8A至8C示出根据本发明的阵列基板的典型制造方法；
图9A至9C示出根据本发明的阵列基板的典型制造方法；
图10A和10B示出根据本发明的阵列基板的典型制造方法；
图11A和11B示出根据本发明的阵列基板的典型制造方法。
具体实施方式
现在将结合附图，详细描述本发明的说明性实施例。
图7是根据本发明的用于液晶显示(LCD)器件的典型阵列基板的平面图。在图7中，选通线112和数据线138彼此交叉地形成以限定出像素区P。可在选通线和数据线112和138交叉处形成薄膜晶体管T以用作开关元件。薄膜晶体管T可包括栅极114、源极140和漏极142，栅极114可连接到选通线112并可以接收扫描信号，源极140可连接到数据线138并可接收数据信号，漏极142可与源极140分隔开。源极140可呈“U”形并可围绕漏极142。薄膜晶体管T可进一步包括在栅极114和源、漏极140和142之间的有源层132。
可形成存储电容器电极128以交叠选通线112。存储电容器电极128可以由与数据线138相同的材料制成，像素电极152可形成在像素区P中。像素电极152可通过漏接触孔148连接到漏极142，例如可经过侧接点连接到存储电容器128。选通线112和存储电容器电极128可分别用作第一和第二存储电容器电极，由此形成存储电容器Cst。
虽然未在图7中示出，但是可在有源层132和源、漏极140和142之间形成欧姆接触层。有源层132可包括非晶硅，欧姆接触层可由掺杂非晶硅形成。可在数据线138和存储电容器128的下面分别形成第一图形135和第二图形129，第一图形135和第二图形129可包括非晶硅和掺杂非晶硅。
除了在源、漏极140和142之间的第一部分和对应于漏接触孔148的第二部分之外，有源层132可具有相似于源、漏极140和142的形状。此外，在钝化层(未示出)中形成的漏接触孔148可位于有源层132上，可以不刻蚀对应于漏接触孔148的栅绝缘层(未示出)。因此，可以防止像素电极152的电断开。
图8A至8C、9A至9C、10A、10B、11A和11B示出了根据本发明利用四个掩模制造阵列基板的典型方法，对应于图7的区域F。图8A、9A、10A和11A是表示根据本发明的阵列基板的典型制造方法的平面图，图8B和8C是沿着图8A的VIII-VIII的横截面图，图9B和9C是沿着图9A的IX-IX的横截面图，图10B是沿着图10A的X-X的横截面图，图11B是沿着图11A的XI-XI的横截面图。
在图8A和8B中，通过淀积第一金属层并通过第一掩模工艺对第一金属层进行构图，可在透明绝缘基板100上形成选通线112和栅极114。选通线112和栅极114可包括金属材料，例如铝(Al)、铝合金、钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)。选通线112和栅极114可以是利用铝或铝合金以及钼或铬形成的双层。
接着，在包括选通线112和栅极114的基板100上依次淀积栅绝缘层116、非晶硅层118、掺杂非晶硅层120、第二金属层124。栅绝缘层116可包括无机绝缘材料，例如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiO2)，第二金属层124可包括铬、钼、钨和钽(Ta)之一。
在图8C中，通过涂覆光刻胶，在第二金属层124上形成光刻胶层。在光刻胶层126上可以设置具有透射部G、阻挡部H和半透射部I的掩模150。半透射部I可以对应于薄膜晶体管的沟道和后形成的漏接触孔。光刻胶层126可以为正型的，其中对曝光的部分进行显影和去除。随后，对光刻胶层126进行曝光，以低于对应于透射部G的光刻胶层126的曝光量，对对应于半透射部I的光刻胶层126进行曝光。
在图9A和9B中，对光刻胶层126(图8C中)进行显影，其中可以形成具有不同厚度的光刻胶图形126a。第一厚度的光刻胶图形126a对应于阻挡部H(图8C中)，比第一厚度要薄的第二厚度的光刻胶图形126a可以对应于半透射部I(图8C中)。除去由光刻胶图形126a露出的第二金属层124、掺杂非晶硅层120和非晶硅层118(图8C中)。由此可以形成源和漏图形128、数据线138、掺杂非晶硅图形130a和有源层132。第二金属层124(图8C中)可由干蚀法进行刻蚀，掺杂非晶硅层120(图8C中)和非晶硅层118(图8C中)可由湿蚀法进行构图。源、漏图形128可以在栅极114上形成，并可连接到以垂直方向延伸的数据线38。掺杂非晶硅图形130a和有源层132可具有与源、漏图形128和数据线138相同的形状。
通过灰化方法除去第一厚度的光刻胶图形126a，从而露出源、漏图形128的部分。此时，还可以部分地去除第二厚度的光刻胶图形126a，减小光刻胶图形126a的厚度。此外，可以去除光刻胶图形126a的边缘。
在图9C中，刻蚀由光刻胶图形126a露出的源、漏图形128(图9B中)和掺杂非晶硅图形130a(图9B中)，由此形成源和漏极140和142和欧姆接触层130。由源、漏极140和142露出的有源层132对应于半透射部I(图8C中)。虽然图9C中未示出，源极140可呈“U”形，并且围绕漏极142。因此，由于缩短了在源、漏极140和142之间的沟道长度并且因为“U”形增加了沟道宽度，因此增加了薄膜晶体管的载流子迁移率。此外，利用掩模150(图8C中)通过第二掩模工艺形成源、漏极140和142、数据线138、欧姆接触层130和有源层132。
在图10A和10B中，通过涂覆透明有机材料例如苯并环乙烯(BCB)和丙烯酸树脂，或者通过淀积无机材料，例如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiO2)，在数据线138和源、漏极140和142上形成钝化层146。接着，可以通过第三掩模工艺对钝化层146进行构图，由此形成露出一部分漏极142的漏接触孔148。漏接触孔148可以位于有源层上，不仅露出漏极142的侧壁，还露出有源层132。因此，对应于漏接触孔148的栅绝缘层116可以不被刻蚀。
在图11A和11B中，通过淀积透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)，并通过第四掩模工艺对透明导电材料进行构图，在钝化层146上形成像素电极152。像素电极152可以经过漏接触孔148连接到漏极142。因此，本发明的阵列基板可以利用四个掩模制造。
在本发明中，由于在有源层132上形成漏接触孔148，因此在第三掩模工艺时可以不露出栅绝缘层116。因此，由于在栅绝缘层116中可以不形成台阶，因此可以防止像素电极152的断开。这样，提高了液晶显示器件的生产率。
对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的实质和范围的条件下，对本发明的制造和应用过程的各种修改和变化是显而易见的。因此，本发明涵盖在附加权利要求和其相关内容的范围内对本发明进行的修改变化。

Claims (17)

1.一种用于液晶显示器件的阵列基板，包括：
基板；
在基板上的选通线和数据线，选通线和数据线彼此交叉以限定像素区；
电连接到该选通线和数据线的薄膜晶体管，包括栅极、有源层、源极和漏极；
钝化层，覆盖选通线、数据线和薄膜晶体管，具有位于有源层上的接触孔以露出漏极和有源层的部分；以及
在钝化层上并通过接触孔连接到漏极的像素电极。
2.根据权利要求1的阵列基板，其中除了在源极和漏极之间的第一部分和对应于接触孔的第二部分之外，有源层具有与数据线、源极和漏极相同的形状。
3.根据权利要求1的阵列基板，其中源极呈“U”形并围绕漏极。
4.根据权利要求1的阵列基板，其中接触孔露出漏极的侧壁。
5.根据权利要求1的阵列基板，其中有源层包括非晶硅。
6.根据权利要求1的阵列基板，还包括在有源层和源、漏极之间的欧姆接触层。
7.根据权利要求6的阵列基板，其中欧姆接触层具有与数据线、源极和漏极相同的形状。
8.根据权利要求6的阵列基板，其中欧姆接触层包括掺杂非晶硅层。
9.一种制造用于液晶显示器件的阵列基板的方法，包括：
通过第一掩模工艺在基板上形成选通线和栅极；
在选通线和栅极上形成栅绝缘层、非晶硅层、掺杂非晶硅层、和金属层；
在金属层上形成光刻胶层；
通过第二掩模工艺对光刻胶层进行曝光和显影，从而形成光刻胶图形，光刻胶层具有第一厚度和比第一厚度薄的第二厚度；
对由光刻胶图形露出的金属层、掺杂非晶硅层和非晶硅层进行构图从而形成源、漏图形、数据线、掺杂非晶硅图形和有源层；
通过灰化工艺除去光刻胶图形的第二厚度从而露出源、漏图形；
对由光刻胶图形露出的源、漏图形和掺杂非晶硅图形进行构图从而形成源极、漏极和欧姆接触层；
在源、漏极上形成钝化层；
通过第三掩模工艺对钝化层进行构图从而形成位于有源层上的接触孔并露出漏极和有源层；以及
通过第四掩模工艺在钝化层上形成像素电极，像素电极通过接触孔连接到漏极。
10.根据权利要求9的方法，其中在第二掩模工艺中使用掩模，该掩模包括透射部、阻挡部和半透射部。
11.根据权利要求10的方法，其中第一厚度的光刻胶图形对应于掩模的阻挡部，第二厚度的光刻胶图形对应于半透射部。
12.根据权利要求9的方法，其中除了在源极和漏极之间的第一部分和对应于接触孔的第二部分之外，有源层具有与数据线、源极和漏极相同的形状。
13.根据权利要求9的方法，其中源极呈“U”形并围绕漏极。
14.根据权利要求9的方法，其中接触孔露出漏极的侧壁。
15.根据权利要求9的方法，其中有源层包括非晶硅。
16.根据权利要求9的方法，其中欧姆接触层具有与数据线、源极和漏极相同的形状。
17.根据权利要求16的方法，其中欧姆接触层包括掺杂非晶硅层。
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