CN1623117A - 用于显示装置的薄膜晶体管阵列板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

在基底上形成包括栅极布线、栅电极，以及栅极焊盘并横向延伸的栅极线。随后形成栅极绝缘层，并在其上顺序形成半导体层和欧姆接触层。沉积导电材料并对其构图，从而形成包括与栅极布线相交的数据布线、源电极、漏极以及数据焊盘的数据线。在基底上沉积由氮硅化合物构成的保护层，在所述保护层上覆盖由光敏有机绝缘材料构成的有机绝缘层。对所述有机绝缘层构图，以在其表面形成不平的图形，并形成暴露保护层并与漏极相对的第一接触孔。随后，用如氩之类的惰性气体对有机绝缘层的表面进行处理，然后利用光致抗蚀剂图形通过光蚀刻随所述栅极绝缘层一道对所述保护层构图，以形成分别暴露漏极、栅极焊盘和数据焊盘的接触孔。接着，沉积铟锡氧化物或铟锌氧化物并对其构图，以形成分别连接到漏极、栅极焊盘和数据焊盘的透明电极、辅助栅极焊盘、以及辅助数据焊盘。最后，沉积反射型导电材料并对其构图，从而在透明电极上形成在像素区域中具有相应小孔的反射薄膜。

Description

用于显示装置的薄膜晶体管阵列板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于显示装置的薄膜晶体管阵列板的制造方法。
背景技术
目前，液晶显示器(“LCD”)是应用最广泛的平板显示器之一。LCD包括两块具有电极的面板和插入其中的液晶层，其通过向电极施加电压在液晶层中重新排列液晶分子控制透过液晶层的光的透射率。在这些LCDs中，应用最普遍的一种是在每个面板上设置至少一个电极，并且包括切换向电极施加的电压的薄膜晶体管(“TFTs”)。
通常，除了TFTs以外，具有TFTs的面板(“TFT阵列板)包括信号线，该信号线包括传递扫描信号的栅极布线(gate line)、传递图像信号的数据布线(data line)、从外部设备向栅极布线传递扫描信号的栅极焊盘、以及从外部设备向数据布线传递图像信号的数据焊盘。TFT阵列板还包括电连接到TFTs并定位在由栅极布线和数据布线交叉所限定的相应像素区域中的像素电极。
在反射型LCD或半透射半反射型(transflective)LCD中，像素电极由如铟锡氧化物(“ITO”)之类的透明导电材料构成并且与信号线重叠，从而确保像素的孔径比。另外，由具有低介电常数的有机绝缘材料构成的绝缘层形成在信号线和像素电极之间，从而将通过它们传递的信号干扰减至最小。
此外，半透射半反射型LCD的像素电极是用如Al或Ag、以及ITO的反射型导电材料构成的，并且形成用来增加像素电极反射比率的凸起。反射薄膜的凸起是通过在像素电极下设置具有不平的有机绝缘层而形成的。
但是，当在由有机绝缘材料所构成的绝缘层上形成ITO薄膜时，有机绝缘层和ITO薄膜之间的粘附性变差。为了解决此问题，通过在沉积ITO薄膜之前进行等离子体处理来增加有机绝缘层表面的粗糙度。
但是，由于在等离子体处理过程中有机材料在接触处被重新沉积在所述导线(wire)上，所以增加了被连接在像素电极上的暴露的导线在接触处的接触电阻。
发明内容
本发明的目的是提供一种TFT阵列板及其制造方法，该阵列板在ITO薄膜和有机绝缘薄膜之间具有良好的粘附性，并可减少ITO薄膜通过接触与导线电连接时在接触处的接触电阻。
为了解决上述问题，本发明在有机绝缘层下面形成保护层且保护层被保留在导线上的情况下，在沉积ITO薄膜之前通过等离子体工艺对有机绝缘层表面进行处理。
详细地讲，在本发明的制造薄膜晶体管阵列板的方法中，形成包括栅极布线和连接到栅极布线的栅电极的栅极线(gate wire)；沉积栅极绝缘层；形成半导体层；并形成包括和栅极布线相交的数据布线以限定像素区的数据布线、连接到数据布线并设置在靠近栅电极的源电极、以及相对于栅电极与源电极相对设置的漏极的数据线(data wire)。接着，沉积保护层，然后通过将有机绝缘材料旋转涂覆在该保护层上形成有机绝缘层；对有机绝缘层构图，从而形成暴露保护层并与漏极相对的第一接触孔；用惰性气体通过等离子体工艺对有机绝缘层表面进行处理。同样，对保护层构图，从而形成暴露漏极并定位在第一接触孔内的第二接触孔；并形成通过第一和第二接触孔电连接到漏极的像素电极。
像素电极可包括透明导电电极或反射导电薄膜。当像素电极具有反射薄膜时，有机绝缘层的表面优选具有不平的图形。该反射薄膜在像素区域中具有小孔。
所述半导体层可包括非晶硅或多晶硅。保护层可包括SiNx或SiOx。优选，在形成第一接触孔之后，利用光致抗蚀剂图形通过光蚀刻形成第二接触孔。
优选栅极线还包括连接到栅极布线的一端的栅极焊盘，数据线还包括连接到数据布线的一端的数据焊盘，保护层或栅极绝缘层具有暴露所述栅极焊盘或数据焊盘的第三接触孔。优选薄膜晶体管阵列板还包括通过第三接触孔与栅极焊盘或数据焊盘电连接并基本上处于和像素电极相同层的辅助焊盘。
数据线和半导体层两者都可由利用具有与位置有关的厚度的光致抗蚀剂图形通过光蚀刻步骤而形成。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的半透射半反射型LCD的TFT阵列板的布局图；
图2是沿图1中线II-II’剖切的剖视图；
图3A、4A、5A、6A、8A和9A是本发明一实施方式的制造方法的中间步骤中半透射半反射型LCD的TFT阵列板的布局图；
图3B是沿图3A中线IIIB-IIIB’剖切的TFT阵列板的剖视图；
图4B是沿图4A中线IV-IV’剖切的TFT阵列板的剖视图，该图示出的步骤紧接着图3B中所示的步骤；
图5B是沿图5A中线VB-VB’剖切的TFT阵列板的剖视图，该图示出的步骤紧接着图4B中所示的步骤；
图6B是沿图6A中线VIB-VIB’剖切的TFT阵列板的剖视图，该图示出的步骤紧接着图5B中所示的步骤；
图7是沿图6A中线VIB-VIB’剖切的TFT阵列板的剖视图，该图示出的步骤紧接着图6B中所示的步骤；
图8B是沿图8A中线VIIIB-VIIIB’剖切的TFT阵列板的剖视图，该图示出的步骤紧接着图7中所示的步骤；
图9B是沿图9A中线IXB-IXB’剖切的TFT阵列板的剖视图，该图示出的步骤紧接着图8B中所示的步骤；
图10是本发明第二实施方式的反射型LCD的TFT阵列板布局图；
图11是沿图10中线XI-XI'剖切的TFT阵列板的剖视图；
图12是本发明第三实施方式的LCD的TFT阵列板的布局图；
图13和图14分别是沿图12中线XIII-XIII’和线XIV-XIV’剖切的TFT阵列板的剖视图；
图15A是本发明第三实施方式的制造方法的第一步骤中的TFT阵列板的布局图；
图15B和图15C分别是沿图15A中线XVB-XVB’和线XVC-XVC’剖切的TFT阵列板的剖视图；
图16A和图16B分别是沿图15A中线XVB-XVB’和线XVC-XVC’剖切的TFT阵列板的剖视图，它们示出的步骤紧接着图15B和图15C所示的步骤；
图17A是紧接图16A和图16B所示步骤的步骤中的TFT阵列板的布局图；
图17B和图17C分别是图17A中沿线XVIIB-XVIIB’和线XVIIC-XVIIC’剖切的TFT阵列板的剖视图；
图18A、19A和20A以及图18B、19B和20B分别是沿图17A中线XVIIB-XVIIB’和线XVIIC-XVIIC’剖切的TFT阵列板的剖视图，它们示出的步骤紧接图17B和图17C所示的步骤；
图21A是紧接图20A和图20B所示步骤的步骤中的TFT阵列板的布局图；
图21B和21C分别是沿图21A中线XXIB-XXIB’和线XXIC-XXIC’剖切的TFT阵列板的剖视图；
图22A是紧接图21B和图21C所示步骤的步骤中的TFT阵列板的布局图；
图22B和图22C分别是沿图22A中线XXIIB-XXIIB’和线XXIIC-XXIIC’剖切的TFT阵列板的剖视图，它们分别示出的步骤紧接图21B和图21C所示的步骤。
具体实施方式
现在，参照附图对本发明的TFT阵列板及其制造方法进行说明，通过说明本领域技术人员很容易实现本发明。
首先，参照附图1和2对本发明第一实施方式的半透射半反射型LCD进行说明。
图1是本发明第一实施方式的半透射半反射型LCD的TFT阵列板的布局图；图2是沿图1中线II-II’剖切的TFT阵列板的剖视图。
在绝缘基底10上形成栅极线。栅极线包括优选由具有低电阻率的银、银合金、铝和铝合金构成的单层，或包括所述单层的多层。栅极线包括多条基本上沿横向延伸的栅极布线22、连接到栅极布线22的一端用于接收来自外部设备的栅极信号和将栅极信号传送到栅极布线22的多个栅极焊盘24、以及多个连接到栅极布线22的TFTs的栅电极26。所述栅极线可以与之后形成的像素电极82和86重叠，从而形成储存电容器，或者可以包括施加有如来自外部电源的公用电极电压(该电压施加到上面板的公用电极上，并在下文称为“公用电压”)的预设电压的多个存储电极，致使存储电极重叠像素电极82和86(这一点将在后面说明)，以形成用来改善像素的电荷储存能力的储存电容器。
栅极线22、24和26由栅极绝缘层30覆盖，该绝缘层优选由形成在基底10上的SiNx构成。
在与栅电极24相对的栅极绝缘层30上形成优选由非晶硅构成的半导体图形40，在半导体图形40上形成优选由硅化物或用n型杂质重掺杂的n+氢化非晶硅构成的欧姆接触层图形55和56。
在欧姆接触层图形55和56以及栅极绝缘层30上形成数据线。所述数据线包括优选由如Al和Ag之类的具有低电阻系数的导电材料构成的导电层。所述数据线包括基本上以纵向延伸并与栅极布线22相交以限定像素区域的多条数据布线62、连接到数据布线62并延伸到欧姆接触层图形的一部分55的多个源电极65、连接到数据布线62的一端用于接收来自于外部设备的图像信号的多个数据焊盘68、以及与源电极65分开并位于欧姆接触层图形的另一部分56上相对于栅电极26与源电极65相对的多个漏极66。
在数据线62、65、66和68上以及未被数据线62、65、66和68覆盖的半导体图形40的部分上形成优选由SiNx构成的保护层70，并在保护层70上形成有机绝缘层90。有机绝缘层90优选由具有良好的平面性的光敏有机材料构成。有机层90的顶表面具有平滑图形，以使反射薄膜86的反射效率最大，这一点将在后面说明。在具有栅极焊盘24和数据焊盘68的焊盘区域，除去有机绝缘层90，而仍旧保留保护层70。这种结构在焊盘区域上去除了有机绝缘材料，因而有利于应用到玻璃(“COG”)型LCD上的芯片上，在这类LCD中分别用于向栅极焊盘24和数据焊盘68传送扫描信号和图像信号的多个栅极驱动集成电路(“ICs”)和多个数据驱动ICs被直接安装在TFT阵列板上。
在保护层70处设置分别暴露漏极66和数据焊盘68的多个接触孔76和78，并且在栅极绝缘层30和有机绝缘层90上设置暴露栅极焊盘24的多个接触孔74。有机绝缘层90具有暴露漏极66的多个接触孔96、暴露漏极66的保护层70的接触孔76的边界、以及保护层70的平面表面。
在有机绝缘层90上形成多个透明电极82。透明电极82被基本定位在像素区域中，并且通过接触孔76和96电连接到漏极66。具有小孔85的反射薄膜86形成在每个透明电极82上。在像素区域P中，由小孔85所限定的区域T被称为传送区域，而其余区域R被称为反射区域。透明电极82优选由如铟锌氧化物(“IZO”)和铟锡氧化物(“ITO”)之类的透明导电材料构成，而反射薄膜86优选由具有反射能力的铝、铝合金、银和银合金所构成。每个反射薄膜86优选包括设置在具有透明电极82的接触表面上的接触辅助层，以确保反射薄膜86和透明电极82之间良好的接触性能，优选接触辅助层由钼、钼合金、铬、钛或钽构成。
另外，在保护层70上形成多个辅助栅极焊盘84和多个辅助数据焊盘88。辅助栅极焊盘84和辅助数据焊盘88分别通过接触孔74和78被连接到栅极焊盘和数据焊盘24和68。尽管辅助栅极焊盘84和辅助数据焊盘88不是必需的，但它们有利于对栅极焊盘24和数据焊盘68的保护。辅助栅极焊盘84和辅助数据焊盘88优选或由与透明电极82相同的层或由与反射薄膜86相同的层构成。
下文结合附图3A至8B以及图1和图2对本发明第一实施方式的半透射半反射型LCD的TFT阵列板的制造方法进行说明。
如图3A和3B所示，在玻璃基底10上沉积具有低电阻率的导电材料，并且利用掩模通过光蚀刻构图，从而形成基本上以横向延伸并包括多条栅极布线22、多个栅电极26以及多个栅极焊盘24的栅极线。
接下来，如图4A和图4B所示，在顺序沉积包括由SiNx构成的栅极绝缘层30、由非晶硅构成的半导体层40、掺杂非晶硅层50这三层之后，利用掩模通过光蚀刻对掺杂非晶硅层50以及半导体层40构图，从而在与栅电极24相对的栅极绝缘层30上形成半导体图形40和掺杂非晶硅层图形50。此时，可沿下文将描述的数据布线62形成半导体图形40。
随后，如图5A和图5B所示，沉积用于数据线的导电层，并利用掩模通过光刻对其构图，从而形成包括与栅极布线22相交的多条数据布线65、连接到数据布线65并在栅电极26上延伸的多个源电极65、连接到数据布线62一端的多个数据焊盘68、以及与源电极65分开并相应于栅电极26与源电极65相对的多个漏极66的数据线。
其后，对没有被数据线62、65、66和68覆盖的掺杂非晶硅图形50部分进行蚀刻，从而使掺杂非晶硅层图形50分成两个相对于栅电极26彼此相对的部分55和56，以暴露处于掺杂非晶硅层图形两部分55和56之间的半导体图形40的部分。为使半导体图形40的暴露表面稳定，优选进行氧等离子体处理。
如图6A和6B所示，通过CVD沉积SiNx形成保护层70，在保护层70上覆盖具有良好平面性能的光敏有机材料，从而在形成保护层70的图形之前形成有机绝缘层90。因此，在形成保护层70的图形之前，有机绝缘层90的旋转涂覆可防止有机材料在特定区域上的局部分布，这是由于在旋转涂覆过程中因为保护层70而没有高度差所致。此后，利用掩模通过光刻对有机绝缘层90构图，从而形成多个暴露与漏极66相对的保护层70的部分的接触孔96，并且同时在有机绝缘层90的表面上形成不平的图形。另外，去除处于设置有栅极焊盘24和数据焊盘68的焊盘区域上的有机绝缘层90的部分，以暴露保护层70。
随后，如图7所示，用氩气进行等离子体处理，从而在对保护层70构图之前增加有机绝缘层90的表面粗糙度。这里，氩气可以用如氮、氦、氖、氪和氙等惰性气体代替。通过等离子体处理增加了有机绝缘层90的表面粗糙度，因而可改善ITO薄膜82的粘附性，这将在下文进行说明。根据本发明一实施方式，由于在对保护层70构图之前进行等离子体处理，之后在接触处暴露的栅极布线或数据布线不会受到损伤。
之后，如图8A和8B所示，利用光致抗蚀剂图形1000通过光蚀刻对保护层70和栅极绝缘层30构图，从而分别形成多个暴露栅极焊盘24、漏极66、以及数据焊盘68的接触孔74、76和78。暴露漏极66的保护层70的接触孔76被设置在有机绝缘层90的接触孔96内，从而使保护层70的边界及平表面暴露出来，因此，该接触结构具有无基蚀的阶梯形状。优选接触结构处的保护层70的暴露表面宽度是0.1微米或更宽。
当数据线62、65、66和68或栅极线22、24和26具有多层并且数据线62、65、66和68或栅极线22、24和26的顶层由铝或铝合金形成时，除去该顶层，从而可防止铝或铝合金的顶层与随后在接触处将形成的ITO薄膜接触。
下面，如图9A和图9B所示，沉积ITO并利用掩模对其构图，从而形成多个通过接触孔76和96连接到漏极66的透明电极82、多个通过接触孔74连接到栅极焊盘24的辅助栅极焊盘84、以及多个通过接触孔78连接到数据焊盘68的辅助数据焊盘88。
如上所述，根据本发明第一实施方式的TFT阵列板的制造方法，通过在接触处的保护层70被去除之前进行等离子体处理可防止所述导线在接触处被损坏。另外，通过执行在用光蚀刻对保护层70构图之前对有机绝缘层90进行表面处理的等离子体工艺，可使保留在接触孔76、96、74和78内的有机绝缘材料完全去除，从而在保护层70处形成接触孔74、76和78。因此，使接触处的接触电阻最小，并且在等离子体处理过程中可能残留下来的惰性气体也被完全去除。
最后，如图1和图2所示，沉积包括具有反射能力的Ag或Al的反射性导电材料，并利用掩模通过光蚀刻对其构图，从而在相应的透明电极82上形成多个反射薄膜86。此时，每个反射薄膜优选包括由具有和其它材料有良好接触性能的材料构成的接触辅助层，以改善与透明电极82的接触性能。
根据本发明的第一实施方式，在对保护层70构图之前旋转涂覆有机绝缘层90，可防止有机材料在特定区域上的局部分布，这是因为在旋转涂覆过程中因保护层70而没有高度差所致，因此可以在有机绝缘层90上获得一致的不平的图形。结果，在有机绝缘层90的不平的图形之后形成一致的反射薄膜86的凸起，这可防止显示图形屏幕出现瑕疵。
因为在有机绝缘层90的形成过程中将有机绝缘材料从焊盘区域除去之后对保护层70构图，本发明此实施方式的TFT阵列板制造方法完全可防止有机绝缘材料余留在焊盘区域上。因此，用这种方法制造的TFT阵列板特别有利地适用于COG型LCD，在这种LCD中，用于分别向栅极焊盘24和数据焊盘68传送扫描信号和图像信号的多个栅极驱动ICs和多个数据驱动ICs被直接安装在TFT阵列板上。
同时，本发明第一实施方式的制造方法可适用于制造用于反射型LCD的TFT阵列板的方法。
下面将结合附图10和11对本发明第二实施方式的用于反射型LCD的TFT阵列板进行说明。
如图10和11所示，该结构和第一实施方式的结构几乎相同。
但是，与第一实施方式不同的是，多个反射薄膜86被直接设置在有机绝缘层90上，并且通过多个接触孔76和96与多个漏极66直接电连接。另外，反射薄膜86占据整个像素区域。
而且，多条栅极线22、24和26以及多条数据线62、65和66经由具有低介电常数的有机绝缘层90重叠相应的像素电极82，以便具有最大孔径比。
另外，数据线62、65、66和68包括用于重叠栅极布线22的储存电容器的导体图形64，而由透明导电材料构成的像素电极82被直接设置在有机绝缘层90上。像素电极被基本定位在像素区域中，并且通过接触孔76和96电连接到多个漏极66上。像素电极82通过设置在保护层70和有机绝缘层90上的接触孔72和92被电连接到导体图形64，并且设置在保护层70和暴露栅极焊盘24的栅极绝缘层30上的各接触孔74比栅极焊盘24宽。
直到在保护层70上形成接触孔72、74、76和78的步骤为止本发明第二实施方式的用于透射型LCD的TFT阵列板的制造方法几乎和第一实施方式的方法相同。
根据本发明第二实施方式的TFT阵列板的制造方法，设置了沿数据线62、65、66和68以纵向延伸的半导体层40，而在有机绝缘层90的表面上不形成不平的图形。
本发明此实施方式的所述制造方法可以应用于制造用在透射型LCD的TFT阵列板上，利用一个光致抗蚀剂图形通过光蚀刻形成半导体层和数据线两者，因此简化了制造过程。这种方法将通过结合附图进行详细说明。
首先，根据本发明一实施方式，通过结合附图12至14对使用四个掩模制造的LCD的TFT阵列板的单元像素结构进行说明。
图12是本发明第三实施方式的LCD的TFT阵列板的布局图，图13和图14分别是图12中沿线XIII-XIII’和线XIV-XIV’剖切的TFT阵列板的剖视图。
如在第二实施方式中那样，在绝缘基底10上形成栅极线。栅极线优选由具有低电阻率的材料构成，如由银、银合金、铝和铝合金构成。栅极线包括多条栅极布线22、多个栅极焊盘24、以及多个栅电极26。栅极线还包括多个形成在基底上的存储电极28，其基本上平行于栅极布线22并且被施加有如来自于外部电源的公用电压的预设电压，该公用电压也施加在上面板的公用电极上。存储电极28与连接到像素电极82的储存电容器导体图形重叠，这一点将在下文说明，从而形成用于改善像素的电荷存储能力的储存电容器。如果后面所述的存储电容因栅极布线22和像素电极82的重叠是充足的，则可以省略存储电极28。
在栅极线22、24、26和28上形成覆盖栅极线22、24、26和28的优选由氮硅化物构成的栅极绝缘层30。
在栅极绝缘层30上形成优选由加氢非晶硅构成的半导体图形42和48，并且在半导体层42和48上形成优选由用如磷之类的n型杂质重掺杂的非晶硅构成的欧姆接触层图形或中间层图形55、56和58。
在欧姆接触层图形55、56和58上形成由具有低电阻率的铝基导电材料构成的数据线。数据线包括多个数据部分62、65和68；TFTs的多个漏极66；以及储存电容器导体图形64。每个数据部分包括基本上以纵向延伸的数据布线62、连接到数据布线62的一端用于从外部设备接收图像信号的数据焊盘68、以及多个从数据布线62分支出来的源电极65。每个漏极66与数据部分62、65和68分开，并且与对应于相应的栅电极26或相关TFT的通道部分相应的源电极53相对设置。储存电容器导体图形64被设置在存储电极28上。在没有存储电极28的情况下，不设置储存电容器导体图形64。
欧姆接触层图形55、56和58起减小其下的半导体图形42和48以及其上的数据线62、64、65、66和68之间的接触电阻的作用。欧姆接触层图形55、56和58具有与数据线62、64、65和66基本相同的形状。详细地讲，数据中间层图形55具有与数据部分62、65和68基本相同的形状，漏极中间层图形56与漏极66形状相同，而储存电容器中间层图形58与储存电容器导体图形68形状相同。
半导体图形42和48具有与除TFTs的通道区域C以外的数据线62、64、65、66和68以及欧姆接触层图形55、56和58相同的形状。具体而言，储存电容器半导体图形48具有与储存电容器导体图形64和储存电容器欧姆接触层图形58相同的形状，而TFT半导体图形层42与数据线和欧姆接触层图形的其它部分略有不同。在每个TFT的通道区域C上，尽管数据部分62、65和68特别是源电极65与漏极66分开，并且数据中间层图形55也与漏极欧姆接触层图形56分开，但TFT半导体图形42没有断开，而形成TFTs的通道。
包括保护层70的夹层绝缘体优选由氮硅化物构成，而优选由具有低介电常数的有机绝缘材料所构成的有机绝缘层90如第一实施方式中那样被设置在数据线62、65、66和68上。保护层70具有分别暴露漏极66、数据焊盘68以及储存电容器导体图形64的多个接触孔76、78和72和一同暴露栅极绝缘层30及栅极焊盘24的多个接触孔74。与第一实施方式相同，从所述焊盘区除去有机绝缘层90，从而暴露保护层70，且接触孔92和96暴露为下绝缘层的保护层70的边界，从而使接触孔72、92以及76、96的侧壁具有阶梯形状。
在有机绝缘层90上形成接收来自TFF图像信号并且与上面板上的电极一起产生电场的多个像素电极82。像素电极82由如IZO或ITO之类的透明导电材料构成，并且通过接触孔76和96电连接到漏极66，以接收图像信号。另外，像素电极82重叠相邻的栅极布线22和相邻的数据布线62，以提高孔径比。当然，可以省去所述重叠。像素电极82通过接触孔72和92被连接到储存电容器导体图形64，以传送图像信号。
在保护层70上形成多个辅助栅极焊盘84和多个辅助数据焊盘88。辅助栅极焊盘84和辅助数据焊盘88分别位于栅极焊盘24和数据焊盘24和68上，因此分别通过接触孔74和78与之连接。尽管辅助栅极焊盘84和辅助数据焊盘88不是必需的，但常用它们来保护焊盘24和68，并用来补充焊盘24和68以及外部电路设备之间的粘附性。这种接触结构没有基蚀，因此可防止像素电极82、辅助栅极焊盘84、以及辅助数据焊盘88断开。辅助栅极焊盘84和辅助数据焊盘88至少部分定位在保护层70上。
现在，通过结合附图12至14以及图15A-22C对使用四个掩模制造具有如图12至14所示结构的LCD的TFT阵列板的制造方法进行说明。
首先，如图15A至15C所示，通过沉积导电材料或沉积用于栅极线的材料在基底10上形成包括多个栅极布线22、多个栅极焊盘24、多个栅电极26以及多个存储电极28的栅极线，并利用第一掩模通过光蚀刻对其构图。该栅极线具有单层结构，该结构包括由如铝、铝合金、银或银合金之类的低电阻率材料构成的单层。也可选择所述导电层具有多层结构，此多层结构包括由与如Cr、Ti和Ta之类的其他材料具有良好接触性能的导电材料构成的单层和一层。
接下来，如图16A和16B所示，采用CVD顺序沉积栅极绝缘层30、半导体层40、以及中间层50，使层30、40和50分别具有1,500-5,000、500-2,000以及300-600的厚度。通过溅射沉积用于数据线的具有低电阻率的导电层60，使层60具有1,500-3,000的厚度，随后在导电层60上覆盖1-2微米厚的光致抗蚀剂薄膜110。
随后，通过第二掩模使光致抗蚀剂薄膜110曝光并显影，以形成如图17A至17C所示的光致抗蚀剂图形114和112。处于源电极65和漏极66之间的TFTs的通道区域C上的光致抗蚀剂图形114和112的第一部分114被形成为其厚度小于形成数据线62、64、65、66和68的数据区域A上的第二部分112的厚度。除去剩余区域B上的光致抗蚀剂薄膜部分。通道区域C上的第一部分114与数据区域A上的第二部分112的厚度比可根据蚀刻步骤中的蚀刻条件进行调整，这将在下文进行说明。优选第一部分114的厚度等于或小于第二部分112厚度的一半，具体地说，等于或小于4,000。
通过几种工艺可获得光致抗蚀剂薄膜的与位置有关的厚度。为了调节区域C中的曝光量，在掩模上设置具有狭缝图形、格子图形的半透明区域或半透明薄膜。
当使用狭缝图形时，优选狭缝之间各部分的宽度或各部分之间的距离、即狭缝的宽度小于用于光刻的曝光分辩率。在使用半透明薄膜的情况下，具有不同透射系数或具有不同厚度的薄膜可以被用来调节掩模的透射系数。
当光通过掩模照射光致抗蚀剂薄膜时，直接曝光的那些部分的聚合物几乎完全被分解，而面向狭缝图形或半透明薄膜的那些部分的聚合物因曝光量小没有被完全分解。由阻光薄膜阻断的那部分的聚合物很难被分解。光致抗蚀剂薄膜的显影使得具有没被分解的聚合物的部分留下来，并且使得较小量的光照射的曝光部分薄于未受曝光的部分。这里，不需要使曝光时间长到足以分解所有分子。
光致抗蚀剂图形的薄的部分114可以通过使用具有完全透射光的透射区域以及完全阻断光的阻断区域的普通掩模进行回流处理使可回流的光致抗蚀剂薄膜在曝光并对光致抗蚀剂薄膜显影之后流入没有光致抗蚀剂薄膜的区域而获得。
随后，对光致抗蚀剂图形114和下层即导电层60、中间层50以及半导体层40进行蚀刻，使数据线和下层被留在数据区域A上，只有半导体层被留在通道区域C上，而从剩余区域B去除所有三个层60、50和40，以暴露栅极绝缘层30。
如图18A和18B所示，除去区域B上的导电层60的暴露部分，以露出中间层50的下面部分。在这个步骤中，虽然光致抗蚀剂图形112和114难于被蚀刻，在有选择地蚀刻导电层60的条件下，可选择使用并优先进行干蚀刻和湿蚀刻两者。然而，由于难于找到仅用于对导电层60有选择地进行蚀刻而不对光致抗蚀剂图形112和114进行蚀刻的条件，能蚀刻光致抗蚀剂图形112和114以及导电层60的蚀刻条件总适用于干蚀刻。在这种情况下，为了防止由于蚀刻而暴露下面的导电层60，第一部分114应具有比湿蚀刻时厚的厚度。
干蚀刻和湿蚀刻两者适用于包括铝或铝合金的数据线的导电材料。优选用蚀刻剂CeNHO3的湿蚀刻最好用于很难通过干蚀刻去除的Cr。当然，约500的非常薄的铬膜也可通过干蚀刻去除。
因此，如图18A和18B所示，源极/漏极导体图形67即通道区域C和数据区域A上的导电层的部分以及储存电容器导体图形64被留下来，而剩余区域B上的导电层60的部分被除去，从而将中间层50的下面部分暴露出来。除了源极和漏极65和66依旧被连接在一起而没有分开外，其余导体图形67和64具有与数据线62、64、65、66和68基本相同的形状。当使用干蚀刻时，光致抗蚀剂图形112和114也被蚀刻到预定厚度。
接下来，如图19A和19B所示，区域B上中间层50的暴露部分以及半导体层40的下面部分通过干蚀刻与光致抗蚀剂图形的第一部分114一起被去除。顺序对中间层50和半导体层40的干蚀刻可在对导体图形64和67的干蚀刻之后进行或者就地进行蚀刻处理。中间层50和半导体层40的蚀刻优选在栅极绝缘层30未被蚀刻时同时蚀刻光致抗蚀剂图形112和114、中间层50和半导体层40的条件下进行。(应注意的是，该半导体层和中间层没有蚀刻选择性。)具体而言，光致抗蚀剂图形112和114以及半导体层40的蚀刻比率优选彼此相等。对于光致抗蚀剂图形112和114以及半导体层40的相等蚀刻比率来说，第一部分114的厚度优选等于或小于半导体层40和中间层50的厚度之和。
通过这种方式，如图19A和19B所示，通道区域C和数据区域A上的导电层60的部分、即源极/漏极导体图形67以及储存电容器导体图形64被留下，而在剩余区域B上的导电层60的部分被去除。而且，除去通道区域C上的第一部分114，从而露出源极/漏极导体图形67，并且除去区域B上的中间层50和半导体层40的部分，以露出栅极绝缘层30的下面部分。与此同时，还对数据区域A上的第二部分112进行蚀刻，以使其具有减小的厚度。在这个步骤中，完成半导体图形42和48的形成。附图标记57和58分别表示源极/漏极导体图形67下面以及储存电容器导体图形64下面的中间层图形。通道区域C上的源极/漏极导体图形67的部分的暴露是通过单独光致抗蚀剂(“PR”)内腐蚀步骤(Separate photoresist etch back step)另外获得的，在光致抗蚀剂薄膜被充分蚀刻的条件下此步骤不需要。
然后，通过抛光除去保留在通道区域C上的源极/漏极导体图形67表面上的剩余光致抗蚀剂。
其后，如图20A和20B所示，对通道区域C上的源极/漏极导体图形67的暴露部分以及源极/漏极中间层图形57的下面部分进行蚀刻而将其去除。可对源极/漏极导体图形67以及源极/漏极中间层图形57采用干蚀刻。也可选择对源极/漏极导体图形67采用湿蚀刻，而对源极/漏极中间层图形57采用干蚀刻。此时，如图15B所示，可去除半导体图形42的顶部以使厚度减小，并且将光致抗蚀剂图形的第二部分112蚀刻到预定厚度。在栅极绝缘层30难于蚀刻的情况下进行蚀刻，优选光致抗蚀剂薄膜厚到可防止对第二部分112蚀刻而暴露下面的数据线62、64、65、66和68。
通过这种方式，源电极65和漏极66彼此分开，同时完成数据线62、64、65、66和68以及下面的欧姆接触层图形55、56和58的形成。
最后，除去保留在数据区域A上的第二部分112。当然，第二部分112的去除可以在去除通道区域C上的源极/漏极导体图形67的部分和去除中间层图形57的下面部分之间进行。
如上所述形成数据线62、64、65、66和68之后，通过CVD沉积氮硅化物，从而形成如图21A-21C所示的保护层70。有机绝缘层90通过在对保护层70构图之前旋转涂覆具有良好平面特性和低介电常数的光敏有机材料而形成。根据本发明这个实施方式，在对保护层70构图之前旋转涂覆有机绝缘层90可防止在特定区域上有机绝缘层90的局部分布，这是因为在旋转涂覆过程中保护层70没有高度差所致。随后，利用掩模通过光刻对有机绝缘层90构图，从而在漏极66和储存电容器导体图形64上形成多个暴露保护层70的部分的接触孔96和92。此时，除去有机绝缘层90的处于具有栅极焊盘24或数据焊盘68的焊盘区域处的部分，从而暴露出保护层70。
随后，如图21B和21C所示，进行使用如Ar之类的惰性气体的等离子体处理来提高有机绝缘层90的表面粗糙度。结果使随后将形成的像素电极82和有机绝缘层90之间的接触面积增加，从而能确保它们之间的粘附性。在对保护层70构图之前进行等离子体处理可以防止有机材料直接残留在信号线66、64、24和68上。
参照图22A至22C，与在第一实施方式中一样，利用光致抗蚀剂图形通过光蚀刻对保护层70以及栅极绝缘层30构图，从而形成多个分别暴露栅极焊盘24、漏极66、储存电容器导体图形64和数据焊盘68的接触孔74、76、72和78。暴露漏极66和储存电容器导体图形64的保护层70的接触孔76和72被设置在有机绝缘层90的接触孔96和92内。
根据本发明此实施方式的制造方法，尽管有机材料通过在前的等离子体工艺被重新沉积而保留在保护层70的暴露部分上，但在为了形成接触孔74、76、72和78而对保护层70构图的步骤中，几乎除去了包括接触孔74、76、72和78的接触处的有机材料剩余物。另外，由于在执行等离子体处理之后对保护层90构图，用于等离子体处理中的剩余气体几乎被去除。
当数据线62、64、65、66和68或栅极线22、24、26和28具有多层且数据线62、65、66和68或栅极线22、24和26的顶层由铝或铝合金构成时，去除顶层，以防止铝或铝合金的顶层与之后形成的ITO薄膜在接触处接触。
最后，在去除光致抗蚀剂图形之后，与本发明第一和第二实施方式相同，如图12至14所示，沉积具有400-500厚度的ITO或IZO，并用第四掩模进行蚀刻，从而形成多个与漏极66和储存电容器导体图形64相连的像素电极82、多个连接到栅极焊盘24的辅助栅极焊盘84、及多个连接到数据焊盘68的辅助数据焊盘84和88。
本发明的第三实施方式不仅具有第一实施方式的能确保有机绝缘层90和像素电极82之间的粘附性以及使接触处的接触电阻最小的优点，而且还简化了工艺，即数据线62、64、65、66和68、欧姆接触层图形55、56和58以及它们下面的半导体图形42和48用一个掩模形成，同时，源电极和漏极65和66在这个步骤中彼此分开。
对于通过这些方法制造的LCD来说，驱动ICs和TFT阵列板的焊盘之间的连接通过使用具有安装在相应薄膜上的驱动ICs的TCPs或通过COF型式实现。另外，它们之间的电连接是通过上面所述的直接将驱动ICs安装在面板上的COG型式获得的。
尽管本发明的第一至第三实施方式示出了具有由非晶硅构成的半导图形的TFT阵列板的制造方法，本发明也可应用于具有由多晶硅构成的半导体图形的TFT阵列板的制造方法。
借助于这种方法，在导线被覆盖有保护层的情况下，通过等离子体工艺对有机绝缘层表面进行处理，然后对保护层构图，从而形成暴露所述导线的接触。因此，可防止用于等离子体处理中的气体或有机材料残留在接触处。因此，本发明可确保有机绝缘层和像素电极之间的粘附性并使接触处的接触电阻最小。

Claims (7)

1.一种用于液晶显示器的薄膜晶体管阵列板的制造方法，该方法包括：
形成包括栅极布线及连接到所述栅极布线的栅电极的栅极线；
沉积栅极绝缘层；
形成半导体层；
形成包括与所述栅极布线相交从而限定出像素区域的数据布线、连接到所述数据布线并靠近所述栅电极设置的源电极、以及相对于所述栅电极与所述源电极相对设置的漏极的数据线；
沉积覆盖所述栅极线或所述数据线的保护层；
通过将有机绝缘材料旋转涂覆在所述保护层上形成有机绝缘层；
对所述有机绝缘层构图，以形成暴露所述保护层并与所述漏极相对的第一接触孔；
利用惰性气体通过等离子体工艺对所述有机绝缘层表面进行处理；
对所述保护层构图，以形成暴露所述漏极并被定位在所述第一接触孔内的第二接触孔；以及
形成通过所述第一和第二接触孔电连接到所述漏极的像素电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述像素电极包括透明的导电电极或反射型导电薄膜。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，当所述像素电极具有所述反射型薄膜时，所述有机绝缘层的表面具有不平的图形。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，当所述像素电极包括所述透明电极和所述反射型薄膜两者时，所述反射型薄膜具有在所述像素区内的小孔。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半导体层包括非晶硅或多晶硅。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述栅极线还包括连接到所述栅极布线一端的栅极焊盘，所述数据线还包括连接到所述数据布线一端的数据焊盘，并且所述保护层或所述栅极绝缘层具有暴露所述栅极焊盘或所述数据焊盘的第三接触孔；所述薄膜晶体管阵列板还包括通过所述第三接触孔与所述栅极焊盘或所述数据焊盘电连接并基本上与所述像素电极处于相同的层的辅助焊盘。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，利用具有与位置有关的厚度的光致抗蚀剂图形通过光蚀刻步骤形成所述数据线和所述半导体层两者。
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