CN1532616A - 一种薄膜晶体管液晶显示器面板的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种薄膜晶体管液晶显示器面板的制作方法，可简化工艺，可避免短路并提高合格率，其包含提供基板，其上沉积有金属层，基板上包括晶体管区、交错区，及接触孔区，其中晶体管区形成薄膜晶体管；进行第一光刻工艺，定义金属层，以在基板上同时定义出扫描线、两分别位于扫描线两侧且与扫描线不相接触的数据线，及薄膜晶体管的栅极；依序沉积介电层、半导体层与蚀刻停止层；进行第二光刻工艺，去除晶体管区及交错区以外的蚀刻停止层；沉积重掺杂半导体层；进行第三光刻工艺，去除晶体管区外的重掺杂半导体层；进行第四光刻工艺，在介电层中形成接触孔，曝露出部分扫描线两侧的数据线；及沉积透明导电层，并填入接触孔。

Description

一种薄膜晶体管液晶显示器面板的制作方法

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor LiquidCrystal Display，TFT-LCD)面板的制作方法，特别是涉及一种扫描线及数据线以同一光罩定义，使其位于同一平面，以此避免扫描线/数据线短路的TFT-LCD面板制作方法。

背景技术

随着电子资讯产业的蓬勃发展，液晶显示器(liquid crystal display，LCD)的应用范围以及市场需求也不断在扩大，从小型产品，如电子血压计，到可携带式信息产品，如个人数字助理(PDA)、笔记型电脑(notebook)，以至于未来即将商业化的大画面显示器，均可见到液晶显示器被广泛应用其上。这是由于液晶显示器的结构非常轻薄短小，同时具有无辐射污染的优点。

传统的薄膜晶体管液晶显示器基本上包含有一透明基板(transparentsubstrate)，其上具有以阵列排列成的薄膜晶体管、像素电极(pixel electrode)、位于不同平面的扫描线(scan line)与数据线(data line)、一彩色滤光板(colorfilter)以及填充于透明基板与滤光板之间的液晶材料，并配合以适当的电容、连接垫等电子元件，来驱动液晶像素，进而产生丰富亮丽的图像。然而，在制作薄膜晶体管液晶显示器时，扫描线与数据线交错区域或是薄膜晶体管往往容易发生无法预期的工艺或人为因素而使得液晶显示器产品最后产生点缺陷或线缺陷。

参考图1，图1为传统TFTLCD的部分布局顶视图，传统技术是利用五道光刻工艺(PEP)在一透明玻璃基板上形成TFTLCD 10。如图1所示，传统技术中TFTLCD的扫描线18以及数据线36则是定义于不同平面，且垂直交错于一交错(cross over)区14。薄膜晶体管源极32是电性连接于数据线36，薄膜晶体管源极34需另外透过一通孔(via hole)41(在传统的第四道PEP工艺中形成)与像素电极42电连接。

参考图2A至2E，图2A至2E为传统制作TFTLCD的剖面示意图。如图2A所示，传统制作TFTLCD面板的方法是先在玻璃基板11的表面上沉积一第一金属层，接着进行一第一光刻工艺，以在玻璃基板11的表面上分别在晶体管区12形成一栅极电极16以及一通过交错区14的扫描线(scanline)18。如图2B所示，接着在玻璃基板11上依序沉积一栅极绝缘层(gateinsulator)22、一半导体层(semiconductor layer)24及一蚀刻停止层26，并进行一第二光刻工艺以定义蚀刻停止层26，形成蚀刻停止层26的目的是为保护半导体层24不被后续的蚀刻工艺所破坏侵蚀。如图2C所示，接着在半导体层24与蚀刻停止层26的上方沉积一N⁺掺杂半导体层28，随后在掺杂半导体层上方全面沉积一第二金属层，并进行一第三光刻工艺定义出数据线(data line)36、漏极32、源极34及有源区。如图2D所示，随后在玻璃基板11上方形成一由氧化硅或氮化硅所构成的保护层(passivation layer)38，并进行一第四光刻工艺，去除部分位于源极34上方的保护层38，以在保护层38中形成一直达源极34表面的通孔41，并暴露出部分的源极34。最后，如图2E所示，在玻璃基板11上方沉积一由氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)或是氧化铟锌(indium zinc oxide，IZO)所构成的透明导电层40，并进行一第五光刻工艺，以形成一与源极34电性连接的像素电极(pixel electrode)42。

由上可知，传统TFTLCD面板的制作方法采用数据线36与扫描线18上下交错配置于不同平面的架构。此外，传统TFTLCD面板的制作方法因为需要进行五次光刻程序，因此薄膜晶体管液晶显示器非常容易因为各种缺陷而影响生产合格率，而且当所生产的液晶面板尺寸越来越大时，此种问题将会更形严重。尤其是数据线与扫描线同时通过的交错区以及薄膜晶体管区附近，常会因为位于下层的扫描线或栅极电极的平台(taper)形状不够良好、扫描线或栅极线条(gate line)的底切(under cut)现象、金属喷出(metaleruption)现象以及半导体层与栅极绝缘层中存在不预期的污染微粒(particle)等因素，在沉积第二金属层之后，产生扫描线与数据线的短路(gate-signalshort)现象。由上述可知，传统TFTLCD面板的制作技术不论在制作步骤、工艺合格率以及产品构造上均未臻理想，而犹待进一步克服改善。

因此，在TFTLCD面板的设计上，如何降低沉积或蚀刻工艺的次数，以避免上述扫描线与数据线短路等问题，以维持一定的生产合格率，便成为制作TFTLCD面板时的重要课题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种TFTLCD面板的制作方法，该TFTLCD面板的扫描线及数据线是定义于同一平面，可避免扫描线/数据线交错区发生短路现象。此外，本发明TFTLCD面板的制作方法不需沉积一第二金属层以及一保护层，因此可以简化工艺步骤，明显提高工艺效能以及合格率。

依据本发明的优选实施例，先提供一基板，该基板包含有一像素单元(sub-pixel)区域、一用来形成一薄膜晶体管(TFT)的晶体管区以及一扫描线/数据线交错区。首先在该基板的表面上沉积一金属层，进行一第一光刻工艺(photo-etching-process，PEP)，在该基板表面同时定义一扫描线及一与扫描线不相接触的不连续的数据线，并于该晶体管区域内形成该薄膜晶体管的栅极(gate)，然后依序沉积一栅极绝缘层(gate insulator)、一半导体层(semiconductor layer)与一蚀刻停止层(etching stop layer)，接着进行一第二光刻工艺，去除晶体管区及扫描线/数据线交错区以外的蚀刻停止层，然后沉积一重掺杂的半导体层(heavy doped semiconductor layer)，并进行一第三光刻工艺，以形成薄膜晶体管的有源区(active region)，接着进行一第四次光刻工艺，在扫描线两侧的栅极绝缘层中形成接触孔(contact hole)，曝露出部分扫描线两侧的数据线，再沉积一透明导电层(transparent conducting layer)并填满该接触孔以跨接扫描线两侧的数据线，最后进行一第五光刻工艺，以形成像素电极(pixel electrode)、源极(source)、漏极(drain)，并连接数据线与源极。

由于本发明的TFTLCD面板制作方法，是将扫描线及数据线置于同一平面，亦即在第一光刻工艺时，即同时定义出扫描线及与扫描线不相接触的不连续的数据线，之后再利用透明导电层加以跨接数据线。如此不仅可减少一次金属沉积工艺及一次保护层沉积工艺，更可避免交错区域中的短路问题，进一步提升生产合格率。

为近一步了解本发明的特征及技术内容，参阅以下有关本发明的详细说明与附图。然而附图仅供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为传统TFTLCD的布局顶视图；

图2A至2E为传统制作TFTLCD的剖面示意图；

图3为本发明TFTLCD的布局顶视图；

图4A至4E为本发明制作TFTLCD的剖面示意图；以及

图5为本发明与传统技术的TFTLCD工艺的流程比较图。

图示的符号说明

10TFTLCD系统             11玻璃基板

12晶体管区               14交错区

16栅极电极               18扫描线

22栅极绝缘层             24半导体层

26蚀刻停止层             28重掺杂半导体层

32漏极                   34源极

36数据线                 38保护层

40透明导电层             41通孔

42像素电极               100TFTLCD系统

101玻璃基板              102扫描线

104数据线                106栅极电极

108源极                  110漏极

112接触孔区              114像素电极

116晶体管区              118交错区

124栅极绝缘层            126半导体层

128蚀刻停止层            130重掺杂半导体层

132透明导电层            138接触孔

501沉积第一金属层        502第一道光刻工艺

503依序沉积栅极绝缘层/半导体层/蚀刻停止层

504第二道光刻工艺        505沉积重掺杂半导体层

506沉积第二金属层        507第三道光刻工艺

508沉积保护层            509第四道光刻工艺

510沉积透明导电层        511第五道光刻工艺

521沉积第一金属层        522第一道光刻工艺

523依序沉积栅极绝缘层/半导体层/蚀刻停止层

524第二道光刻工艺       525沉积重掺杂半导体层

526第三道光刻工艺       527第四道光刻工艺

528沉积透明导电层       529第五道光刻工艺

具体实施方式

参考图3，图3为本发明TFTLCD面板的部分布局顶视图。本发明是利用五道光刻工艺在一透明玻璃基板(图3未示出)上形成TFTLCD系统100，其中玻璃基板也可为一石英基板或是一塑胶基板。如图3所示，本发明的特色在于TFTLCD的扫描线102及数据线104是位于同一平面，两者垂直配置但在交错区118内不相接触，而是利用一如图中的L型透明导电层132透过接触孔138加以跨接，L型透明导电层132还电连接至薄膜晶体管的漏极110。像素电极114直接与薄膜晶体管的源极108电连接，不经过任何接触孔。此处，像素电极114与L型透明导电层132由同一层透明导电材料定义。

参考图4A至4E，图4A至4E为依据本发明一优选实施例的TFTLCD面板工艺的剖面示意图。首先，如图4A所示，在玻璃基板101的表面上沉积一金属层，接着进行一第一光刻工艺，在玻璃基板101的表面定义该金属层，以分别形成多条扫描线102(位于区域118内)、多个与扫描线不相接触的不连续的数据线段(data line section or data line srtip)104(位于区域112内)，以及一栅极电极106(位于区域116内)。栅极电极106连接与其相对应的一扫描线。各个数据线段104位于两相邻的扫描线之间，与同一平面的扫描线正交配置(见图3)。以下为方便说明，将区域116称为晶体管区，区域112称为接触孔区，而区域118称为交错区。在后续工艺中，位于一扫描线两侧的数据线段104将利用一通过交错区118的透明导电层以及接触孔互相电连接，以形成扫描线与数据线阵列。该金属层可为一单层金属层或为一多层复合金属层。若是前者，则构成该金属层的材料包含有铬、钼或钨钼合金。若是后者，则构成该多层金属的材料主要为铝(Al)或以铝为主要成分的合金，其上层或下层为包含有钛(Ti)、铬及钼的合金，或是钨钼合金。

如图4B所示，接着在玻璃基板101上依序沉积一栅极绝缘层(gateinsulator)124、一半导体层(semiconductor layer)126以及一蚀刻停止层(etching stop layer)128，并进行一第二光刻工艺，去除晶体管区116区域及交错区118以外的蚀刻停止层。其中，栅极绝缘层124可以为一单一(single)介电层或是一复合(composite)介电层，由氧化硅(SiO_x)、氮化硅(SiN_y)或是氮氧化硅(SiO_xN_y)所构成。半导体层26亦称有源层(active layer)，是一含氢的非晶硅层，用来作为当薄膜晶体管被开启时的通道(channel)之用。

如图4C所示，接着沉积一重掺杂半导体层(heavily doped semiconductorlayer)130，提供半导体层126与后续沉积的透明导电层间的欧姆式接触(ohmic contact)降低电阻，并进行一第三光刻工艺，定义出薄膜晶体管的有源区。在第三光刻工艺中，除了晶体管区116以内的重掺杂半导体层130保留外，其它区域的重掺杂半导体层130都被去除。

如图4D所示，然后进行一第四光刻工艺，在扫描线102两侧的栅极绝缘层124中，数据线段104上方，形成接触孔138，曝露出部分扫描线102两侧的数据线段104。

如图4E所示，最后沉积一透明导电层132，并填入该接触孔138中以跨接扫描线102两侧的数据线段104，再进行一第五光刻工艺，定义出直接电连接源极108的像素电极114，以及电连接漏极110和数据线段104，且通过交错区118的L型透明导电层132。其中透明导电层132可以由氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)或是氧化铟锌(indium zinc oxide，IZO)所构成。

为进一步了解本发明与传统技术的TFTLCD制作方法的差异，参考图5。图5为本发明的TFTLCD与传统技术的TFTLCD工艺的流程比较图。传统TFTLCD制作流程说明如下；

步骤501：沉积第一金属层；

步骤502：以第一道光刻工艺定义扫描线和栅极；

步骤503：连续沉积栅极绝缘层/半导体层/蚀刻停止层；

步骤504：以第二道光刻工艺定义蚀刻停止层；

步骤505：沉积重掺杂半导体层；

步骤506：沉积第二金属层；

步骤507：以第三道光刻工艺定义数据线、源极、漏极与有源区；

步骤508：沉积保护层；

步骤509：以第四道光刻工艺定义接触孔；

步骤510：沉积透明导电层；

步骤511：以第五道光刻工艺定义像素电极；

而本发明TFTLCD制作流程说明如下：

步骤521：沉积第一金属层；

步骤522：以第一道光刻工艺定义扫描线、栅极及不与扫描线接触的不连续的数据线；

步骤523：连续沉积栅极绝缘层/半导体层/蚀刻停止层；

步骤524：以第二道光刻工艺定义蚀刻停止层；

步骤525：沉积重掺杂半导体层；

步骤526：以第三道光刻工艺定义有源区；

步骤527：以第四道光刻工艺定义接触孔；

步骤528：沉积透明导电层；

步骤529：以第五道光刻工艺定义源极、漏极、通道区域、像素电极，并透过接触孔跨接不连续的数据线；

与传统技术相比，本发明在第一光刻工艺时，同时定义出扫描线与不连续的多个数据线段，即扫描线与数据线是位同一平面，后续再于接触孔区112内的栅极绝缘层124中蚀刻出接触孔138，并利用一L型透明导电层132跨接扫描线102两侧的数据线段104及薄膜晶体管的源极110，如此不仅制作上可简化一个金属沉积工艺及一个保护层沉积工艺，并可避免交错区域的短路，进而提高工艺效能及合格率。

以上所述仅是本发明的优选实施例，所有对本发明权利要求所做的等效的调整与变化，皆应属于本发明权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种薄膜晶体管液晶显示器面板的制作方法，包含有下列步骤：

提供一基板，其上沉积有一金属层，该基板上包括有一晶体管区、一交错区，以及一接触孔区，其中该晶体管区形成一薄膜晶体管；

进行一第一光刻工艺，定义该金属层，以在该基板上同时定义出一扫描线、两分别位于该扫描线两侧且与该扫描线不相接触的数据线，以及该薄膜晶体管的栅极；

依序沉积一介电层、一半导体层与一蚀刻停止层；

进行一第二光刻工艺，去除该晶体管区及该交错区以外的该蚀刻停止层；

沉积一重掺杂半导体层；

进行一第三光刻工艺，去除该晶体管区外的该重掺杂半导体层；

进行一第四光刻工艺，在该介电层中形成接触孔，曝露出部分该扫描线两侧的该数据线；以及

沉积一透明导电层，并填入该接触孔。

2.如权利要求1所述的制作方法，其中该基板包含玻璃基板、石英基板或塑胶基板。

3.如权利要求1所述的制作方法，其中该第一金属层为一单层金属结构，且构成该第一金属层的材料包含有铬(Cr)、钼(Mo)或钨钼合金。

4.如权利要求1所述的制作方法，其中该金属层为一多层复合金属结构，且构成该多层金属结构的材料包含有铝(Al)或铝合金、铜(Cu)或铜合金。

5.如权利要求1所述的制作方法，其中该介电层作为一栅极绝缘层，包含有氧化硅(SiO_x)、氮化硅(SiN_y)或氮氧化硅。

6.如权利要求1所述的制作方法，其中该半导体层为一非晶硅层、多晶硅层或单晶硅层。

7.如权利要求1所述的制作方法，其中该蚀刻停止层由氮化硅所构成。

8.如权利要求1所述的制作方法，其中该透明导电层由氧化铟锡或氧化铟锌所构成。

9.如权利要求1所述的制作方法，其中该数据线以及该扫描线位于同一平面。

10.如权利要求1所述的制作方法，其中该数据线在该交错区利用该透明导电层加以跨接。

11.如权利要求1所述的制作方法，其中在该第二光刻工艺中，可将该交错区的该蚀刻停止层去除。

12.如权利要求1所述的制作方法，其中在该第三光刻工艺中，可将该交错区的该重掺杂半导体层保留。

13.如权利要求1所述的制作方法，其中该数据线在该交错区利用该透明导电层加以跨接。

14.如权利要求1所述的制作方法，其中沉积该透明导电层中，该制作方法另包含有：

进行一第五光刻工艺，定义出直接电连接该薄膜晶体管的漏极的像素电极，以及电连接该薄膜晶体管的源极和该数据线，且通过该交错区的一透明导电层。

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