CN1996603A - 一种薄膜晶体管液晶显示器像素结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜晶体管液晶显示器像素结构，包括：玻璃基板、栅线、栅电极、第一栅绝缘层、有源层、掺杂层、第二绝缘层、数据线、源电极、漏电极、像素电极及钝化层，其中栅电极和栅线上依次为第一栅绝缘层、有源层和掺杂层；栅线上有一截断槽，其截断栅线上的掺杂层和有源层；第二绝缘层覆盖在截断槽及栅线和栅电极外的玻璃基板上；像素电极位于第二绝缘层上方，且部分搭接在漏电极上；钝化层覆盖在像素电极之外的部分。本发明同时公开了该像素结构的制造方法。本发明在基于传统工艺的基础上，利用光刻工艺实现了三次光刻掩模版形成薄膜晶体管的方法，可以节约阵列工艺的成本和占机时间，提高产能。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜晶体管液晶显示器及其制造方法，特别涉及一种三次光刻工艺制作的薄膜晶体管液晶显示器像素结构及其制造方法。
背景技术
目前在常规薄膜晶体管液晶显示器件制造的方法中，阵列工艺使用五次光刻掩模版的方法，一部分采用四次光刻掩模版的方法，其中四次光刻掩模版主要采用灰色调(Gray Tone)掩模版的技术对薄膜晶体管的沟道部分的源漏金属电极和有源层部分进行刻蚀。
此结构的在常规四次光刻掩模版的工艺顺序包括：
首先，利用常规的栅工艺形成栅层，然后沉积栅绝缘层。
接着，沉积半导体有源层，掺杂层，源漏金属层。利用Gray Tone掩模版形成薄膜晶体管的小岛，进行灰化工艺，暴露沟道部分，刻蚀沟道部分的金属层，刻蚀沟道部分的掺杂层、有源层。在此步工艺中由于需要对有源层，金属层，还有掺杂层的刻蚀，所以在光刻工艺中需要对Gray Tone区域沟道部分的光刻胶的控制相当严格，另外刻蚀的选择比和均匀性均有很高的要求。
所以对于工艺的容差要求非常高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提出一种薄膜晶体管液晶显示器阵列结构及其三次光刻工艺制作该结构的办法，其能够降低对工艺容差的要求以及简化薄膜晶体管的设计。
为了实现上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管液晶显示器像素结构，包括：玻璃基板、栅线、栅电极、第一栅绝缘层、有源层、掺杂层、第二绝缘层、数据线、源电极、漏电极、像素电极及钝化层，其中栅电极和栅线上依次为第一栅绝缘层、有源层和掺杂层；栅线上有一截断槽，其截断栅线上的掺杂层和有源层；第二绝缘层覆盖在截断槽及栅线和栅电极外的玻璃基板上；像素电极位于第二绝缘层上方，且部分搭接在漏电极上；钝化层覆盖在像素电极之外的部分。
上述方案中，所述栅线和栅电极为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr之一或任意组合所构成的复合膜。所述第一绝缘层或第二绝缘层为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜，或者为SiNx、SiOx或SiOxNy之一或任意组合所构成的复合膜。所述源电极、数据线或漏电极为Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为Mo、MoW或Cr之一或任意组合所构成的复合膜。
为了实现上述目的，本发明同时提供一种薄膜晶体管液晶显示器像素结构的制造方法，包括：
步骤1，在洁净的基板上依次沉积栅金属层，第一栅绝缘层，有源层，掺杂层，采用第一块掩模版，该掩模版为灰色调掩模版，经过曝光显影后得到无光刻胶区域，保留部分光刻胶区域和保留全部光刻胶区域；刻蚀无光刻胶区域形成栅线和栅小岛图形；完成刻蚀后，对光刻胶进行灰化工艺，全部去除保留部分光刻胶区域的光刻胶，去除一部分厚度的保留全部光刻胶区域的光刻胶，露出栅线上的部分掺杂层，接着对掺杂层和有源层进行刻蚀，得到栅线上的截断槽；接着沉积第二绝缘层，采用光刻胶离地剥离工艺，剥离掉栅线和栅小岛上方的第二绝缘层；
步骤2，在完成步骤1基板上沉积源漏金属层，采用第二块掩模版，经过曝光显影后得到数据线及一体的源电极和漏电极图形；
步骤3，在完成步骤2基板上沉积透明像素电极层，采用第三块掩模版，该掩模版为灰色调掩模版，经过曝光显影后得到无光刻胶区域，保留部分光刻胶区域和保留全部光刻胶区域；刻蚀无光刻胶区域形成薄膜晶体管沟道；然后再对沟道的掺杂层进行刻蚀，完成刻蚀后，对光刻胶进行灰化工艺，全部去除保留部分光刻胶区域的光刻胶，去除一部分厚度的保留全部光刻胶区域的光刻胶，露出数据线及一体源电极；接着沉积钝化层，采用光刻胶离地剥离工艺，剥离掉钝化层，露出像素电极及像素电极与漏电极搭接部分。
上述方案中，所述步骤1中第一块掩膜版经过曝光显影后无光刻胶的区域为形成栅线和栅小岛以外的区域；保留部分光刻胶区域为形成栅线上的截断槽区域。所述步骤1中刻蚀无光刻胶区域包括刻蚀掺杂层、有源层、第一栅绝缘层和栅金属层。所述步骤3中第三块掩膜版经过曝光显影后保留全部光刻胶的区域包括形成像素电极及像素电极与漏电极搭接部分；保留部分光刻胶区域包括形成数据线及其一体的源电极区域；其他部分为无光刻胶区域。所述步骤3中刻蚀无光刻胶区域得到薄膜晶体管沟道部分包括像素电极层刻蚀、源漏金属层刻蚀和掺杂层的刻蚀。
本发明相对于现有技术，由于利用灰色调掩模版并结合离地剥离工艺形成了栅线和栅电极、有源层、掺杂层、第二绝缘层以及栅线上的截断槽；并且本发明同时利用灰色调掩模版形成了沟道和透明像素电极。因此，本发明节约了阵列工艺的成本和占机时间，提高了产能。
同时，本发明由于在第一块灰色调掩模版中采用第二绝缘层实现了工艺的平坦化，为后面的工艺增大了工艺容差。
再者，本发明采用透明金属电极作为薄膜晶体管的漏极，避免了接触电阻的问题。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步更为详细地说明。
附图说明
图1a是本发明采用第一块灰色调(Gray Tone)掩模版光刻后得到的图形；
图1b是本发明采用第一块掩模版进行曝光后图1a中A-A′部位的截面图形；
图1c是本发明采用第一块掩模版进行曝光后图1a中B-B′部位的截面图形；
图1d是本发明采用第一块掩模版对无光刻胶区刻蚀后图1a中A-A′部位的截面图形；
图1e是本发明采用第一块掩模版对光刻胶进行灰化工艺后图1a中A-A′部位的截面图形；
图1f是本发明采用第一块掩模版对光刻胶进行灰化工艺后图1a中B-B′部位的截面图形；
图1g是本发明采用第一块掩模版对有源层刻蚀后图1a中B-B′部位的截面图形；
图1h是本发明第二绝缘层沉积后图1a中A-A′部位的截面图形；
图1i是本发明采用第一块掩模版进行离地剥离(Lift Off)工艺后图1a中A-A′部位的截面图形；
图1j是本发明采用第一块掩模版进行第二绝缘层沉积和离地剥离(LiftOff)后图1a中B-B′部位的截面图形；
图1k是本发明采用第一层掩模版整个工艺完成后完整的像素平面图形；
图2a是本发明第二块常规掩模版曝光后的平面图形；
图2b是本发明第二块常规掩模版刻蚀后图2a中C-C′部位的截面图形；
图3a是本发明第三块灰色调(Gray Tone)掩模版曝光后的平面图形；
图3b是本发明第三块灰色调(Gray Tone)掩模版曝光后图3a中D-D′部位的截面图形；
图3c是本发明第三块灰色调(Gray Tone)掩模版光刻胶透明像素电极刻蚀和沟道刻蚀后D-D′部位的截面图形；
图3d是本发明第三块灰色调(Gray Tone)掩模版光刻胶灰化后D-D′部位的截面图形；
图3e是本发明第三块灰色调(Gray Tone)掩模版钝化层沉积后D-D′部位的截面图形；
图3f是本发明第三块灰色调(Gray Tone)掩模版离地剥离工艺后D-D′部位的截面图形。
图中标记：20、玻璃基板；21、栅电极；22、第一栅绝缘层；23、半导体有源层；24、半导体掺杂层；25、第一次光刻光刻胶部分保留区域的光刻胶；25’、第一次光刻光刻胶完全保留区域的光刻胶；26、第二绝缘层；27、源漏金属电极层；28、第二次光刻光刻胶图形；29、透明像素电极层；30、第三次光刻光刻胶部分保留区域的光刻胶；30’、第三次光刻光刻胶完全保留区域的光刻胶；31、钝化层。
具体实施方式
本发明提供一种薄膜晶体管液晶显示器像素结构，包括基板、栅线、栅电极、第一绝缘层、有源层、掺杂层、第二绝缘层、源电极、漏电极、像素电极及钝化层等部分，这些组成部分与现有技术没有差异，其与现有技术中的像素结构相区别的特征在于：栅电极和栅线上依次为第一栅绝缘层、有源层和掺杂层；栅线上有一截断槽，其截断栅线上的掺杂层和有源层；第二绝缘层覆盖在截断槽及栅线和栅电极外的玻璃基板上；像素电极位于第二绝缘层上方，且部分搭接在漏电极上；钝化层覆盖在像素电极及其与漏电极之外的部分。
本发明栅线和栅电极可以为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr之一或任意组合所构成的复合膜。
本发明第一绝缘层或第二绝缘层可以为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜，或者为SiNx、SiOx或SiOxNy之一或任意组合所构成的复合膜。
本发明的源电极、数据线或漏电极为Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为Mo、MoW或Cr之一或任意组合所构成的复合膜。
本发明同时提供了该像素结构的制造方法，包括：
步骤1，在洁净的基板上依次沉积栅金属层，第一栅绝缘层，有源层，掺杂层，采用第一块掩模版，该掩模版为灰色调掩模版，经过曝光显影后得到无光刻胶区域，保留部分光刻胶区域和保留全部光刻胶区域；其中无光刻胶的区域为形成栅线和栅小岛以外的区域；保留部分光刻胶区域为形成栅线上截断槽区域。刻蚀无光刻胶区域形成栅线和栅小岛图形，此步骤中的刻蚀包括刻蚀掺杂层、有源层、第一栅绝缘层和栅金属层。完成刻蚀后，对光刻胶进行灰化工艺，全部去除保留部分光刻胶区域的光刻胶，去除一部分厚度的保留全部光刻胶区域的光刻胶，露出栅线上的部分掺杂层，接着对掺杂层和有源层进行刻蚀，得到栅线上的截断槽。最后，接着沉积第二绝缘层，采用光刻胶离地剥离工艺，剥离掉栅线和栅小岛上方的第二绝缘层。
步骤2，在完成步骤1基板上依次沉积源漏金属层，采用第二块掩模版，经过曝光显影后得到数据线及一体的源电极和漏电极图形。
步骤3，在完成步骤2基板上沉积透明像素电极层29(氧化铟锡等)，采用第三块掩模版，该掩模版为灰色调掩模版，经过曝光显影后得到无光刻胶区域，保留部分光刻胶区域和保留全部光刻胶区域；其中保留全部光刻胶的区域包括形成像素电极及像素电极与漏电极搭接部分；保留部分光刻胶区域包括形成数据线及其一体的源电极区域；其他部分为无光刻胶区域。刻蚀无光刻胶区域形成薄膜晶体管沟道，本次刻蚀包括像素电极层刻蚀、源漏金属层刻蚀和掺杂层的刻蚀；完成刻蚀后，对光刻胶进行灰化工艺，全部去除保留部分光刻胶区域的光刻胶，去除一部分厚度的保留全部光刻胶区域的光刻胶，露出数据线及一体源电极；接着沉积钝化层，采用光刻胶离地剥离工艺，剥离掉钝化层，露出像素电极及像素电极与漏电极搭接部分，形成最终的图形。
下面结合附图对本发明的像素结构的制造方法进行详细描述，如图1a至图3f所示。
首先，先在洁净的玻璃基板20上沉积栅金属21(Mo，Al/Nd，Cu等)，在栅金属上再沉积第一层绝缘层22(SiNx)，在第一层绝缘层上沉积半导体有源层23(a-Si，p-Si等)，然后再沉积半导体掺杂层24(掺杂B，P等)。采用第一块灰色调掩模板(Gray Tone)进行掩模曝光后得到栅小岛图形，如图1a所示、图1b是A-A′部位的截面图形，图1c是B-B′部位的截面图形，由图可见栅线和栅电极外的其他区域没有光刻胶，栅线上形成隔断槽部位为第一次光刻光刻胶部分保留区域的光刻胶25，栅线上其他区域和栅电极部分为第一次光刻光刻胶完全保留区域的光刻胶25’。然后进行刻蚀，将未被光刻胶保护的区域刻蚀掉，图1a中A-A′部位的截面图形如图1d所示。然后进行光刻胶灰化工艺，图1a中A-A′部位的截面图形如图1e所示，图1b中B-B′部位的截面图形如图1f所示，由图1f可见，栅线上隔断槽位置上的掺杂层露出，接着对该掺杂层和其下的有源层进行刻蚀，得到栅线上的隔断槽，如图1g所示。沉积第二绝缘层对栅电极进行保护，如图1h所示；图1a中A-A′部位剥离后暴露掺杂层，如图1i所示；图1b中B-B′部位的有源层被第二绝缘层26所覆盖，如图1j所示。
然后，沉积源漏金属电极层27(Mo，Al，Cu等)，采用第二次常规光刻掩模版，进行掩模、曝光后形成第二次光刻光刻胶图形28，即得到数据线及一体的源漏电极上方的光刻胶图形，如图2a所示，并进行蚀刻，形成数据线及其一体源漏电极图形，此时图2a中C-C′部位的截面图形如图2b所示。
最后，依次沉积透明像素电极层29(氧化铟锡等)，采用第三块灰色调(Gray Tone)掩模版，曝光后形成数据线和像素电极的形状的光刻胶，如图3a所示。在源电极和数据线一侧形成比较薄的光刻胶，即第三次光刻光刻胶部分保留区域的光刻胶30，在漏极和像素电极区域形成比较薄的光刻胶，即第三次光刻光刻胶完全保留区域的光刻胶30’，其他部分为无光刻胶区域，此时的沟道部分暴露出来，如图3b所示。对没有被光刻胶保护的区域进行刻蚀(透明像素电极层、源漏金属电极层和掺杂层的刻蚀)，形成薄膜晶体管沟道，如图3c所示。接着进行光刻胶灰化工艺，如图3d所示，将数据线和源电极部分的源漏金属电极层27暴露出来。然后沉积钝化层31(SiNx等)，如图3e所示。随后，利用离地剥离工艺(lift off)进行钝化层和光刻胶的剥离形成最终的图形，如图3f所示。
本实施例中由于利用第一块灰色调掩模版并离地剥离工艺形成了栅线和栅电极、有源层、掺杂层、第二绝缘层以及栅线上的截断槽；同时利用第三块灰色调掩模版形成了沟道和透明像素电极，因此节约了阵列工艺的成本和占机时间，提高了产能。另外，由于本实施例在第一块灰色调掩模版中采用第二绝缘层实现了工艺的平坦化，为后面的工艺增大了工艺容差。再者，由于本实施例中采用透明金属电极作为薄膜晶体管的漏极，避免了接触电阻的问题。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当按照需要可使用不同材料和设备实现之，即可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1、一种薄膜晶体管液晶显示器像素结构，包括：玻璃基板、栅线、栅电极、第一栅绝缘层、有源层、掺杂层、第二绝缘层、数据线、源电极、漏电极、像素电极及钝化层，其特征在于：栅电极和栅线上依次为第一栅绝缘层、有源层和掺杂层；栅线上有一截断槽，其截断栅线上的掺杂层和有源层；第二绝缘层覆盖在截断槽及栅线和栅电极外的玻璃基板上；像素电极位于第二绝缘层上方，且部分搭接在漏电极上；钝化层覆盖在像素电极之外的部分。
2、根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于：所述栅线和栅电极为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr之一或任意组合所构成的复合膜。
3、根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于：所述第一绝缘层或第二绝缘层为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜，或者为SiNx、SiOx或SiOxNy之一或任意组合所构成的复合膜。
4、根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于：所述源电极、数据线或漏电极为Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为Mo、MoW或Cr之一或任意组合所构成的复合膜。
5、一种薄膜晶体管液晶显示器像素结构的制造方法，其特征在于，包括：
步骤1，在洁净的基板上依次沉积栅金属层，第一栅绝缘层，有源层，掺杂层，采用第一块掩模版，该掩模版为灰色调掩模版，经过曝光显影后得到无光刻胶区域，保留部分光刻胶区域和保留全部光刻胶区域；刻蚀无光刻胶区域形成栅线和栅小岛图形；完成刻蚀后，对光刻胶进行灰化工艺，全部去除保留部分光刻胶区域的光刻胶，去除一部分厚度的保留全部光刻胶区域的光刻胶，露出栅线上的部分掺杂层，接着对掺杂层和有源层进行刻蚀，得到栅线上的截断槽；接着沉积第二绝缘层，采用光刻胶离地剥离工艺，剥离掉栅线和栅小岛上方的第二绝缘层；
步骤2，在完成步骤1基板上沉积源漏金属层，采用第二块掩模版，经过曝光显影后得到数据线及一体的源电极和漏电极图形；
步骤3，在完成步骤2基板上沉积像素电极层，采用第三块掩模版，该掩模版为灰色调掩模版，经过曝光显影后得到无光刻胶区域，保留部分光刻胶区域和保留全部光刻胶区域；刻蚀无光刻胶区域形成薄膜晶体管沟道；然后再对沟道的掺杂层进行刻蚀，完成刻蚀后，对光刻胶进行灰化工艺，全部去除保留部分光刻胶区域的光刻胶，去除一部分厚度的保留全部光刻胶区域的光刻胶，露出数据线及一体源电极；接着沉积钝化层，采用光刻胶离地剥离工艺，剥离掉钝化层，露出像素电极及像素电极与漏电极搭接部分。
6、根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：所述步骤1中第一块掩膜版经过曝光显影后无光刻胶的区域为形成栅线和栅小岛以外的区域；保留部分光刻胶区域为形成栅线上的截断槽区域。
7、根据权利要求5或6所述的制造方法，其特征在于：所述步骤1中刻蚀无光刻胶区域包括刻蚀掺杂层、有源层、第一栅绝缘层和栅金属层。
8、根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：所述步骤3中第三块掩膜版经过曝光显影后保留全部光刻胶的区域包括形成像素电极及像素电极与漏电极搭接部分；保留部分光刻胶区域包括形成数据线及其一体的源电极区域；其他部分为无光刻胶区域。
9、根据权利要求5或8所述的制造方法，其特征在于：所述步骤3中刻蚀无光刻胶区域得到薄膜晶体管沟道部分包括像素电极层刻蚀、源漏金属层刻蚀和掺杂层的刻蚀。
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