CN220710323U - 一种无需掺杂的顶栅氧化物tft阵列基板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板其从下到上依次包括玻璃基板、第一金属层、第一绝缘层、中间导电接触层、半导体层、栅极绝缘层、透明导电层、第二金属层、第一中间绝缘层、第三金属层以及保护层；半导体层分别与中间导电接触层的第一接触层和第二接触层的一端相搭接，第三金属层的源极和漏极分别与第一接触层和第二接触层相连接；中间导电接触层还作为COM电极，透明导电层同时组成Data信号线的共通走线。本实用新型通过结构优化，无需额外光罩或者离子注入设备即可减少器件半导体层与源漏极接触区接触阻抗，提高器件性能及稳定性，该阵列基板膜层数量少、光罩使用数量少，可大大降低生产成本。

Description

一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板

【技术领域】

本实用新型涉及显示器面板领域，具体涉及一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板。

【背景技术】

在液晶显示领域中，FFS(Fringe Field Switching)技术是一种通过TFT基板上的顶层条状像素电极和底层面状COM电极(Bottom COM)或者顶层COM像素电极和底层面状像素电极(Bop COM)之间产生的边缘电场，使电极之间及电极正上方的液晶分子都能在平行于玻璃基板的平面上发生转动的液晶显示技术。采用FFS像素结构下的液晶面板具有高透过率、高可视角、高对比度、高色域等特点，是目前高端液晶显示面板的主要像素结构类型。利用金属氧化物半导体材料制备的薄膜晶体管因其具有漏电流小、场效应迁移率高、区域均匀性好等优点，成为显示面板中阵列基板的重要发展技术之一。

现有基于FFS像素结构下所制备的顶栅氧化物TFT阵列基板一般需要8～11枚光罩，且需要离子注入设备对半导体层进行导体化处理，在商业化开发氧化物阵列基板的过程中，光罩数量越少，工艺流程越精简，就意味着生产效率越高，生产周期越短，物料成本等生产成本也随之降低，如何解决商业化大面积生产高品质氧化物阵列基板的同时尽量减少所需的成本支出，提高产能，是目前业内的开发瓶颈之一。

基于薄膜晶体管栅极所在位置，现有氧化物TFT主要结构类型可分为底栅结构和顶栅结构；底栅结构主要优势为结构简单，栅极可完全控制半导体层但是工艺条件要求高且由于栅极与源漏极的交叠面积较大，导致寄生电容较大；顶栅结构主要优势为工艺条件要求简单且栅极与源漏极的交叠面积较小即寄生电容小，但由于栅极无法完全控制半导体层的所有区域，就导致实际生产中需要购置额外设备以及工艺对器件沟道之外的区域进行离子掺杂即对材料做导体化处理，工艺复杂且成本较高。

以现有顶栅(Top Gate)氧化物-FFS阵列基板为例：在顶栅结构中，由于栅极仅覆盖薄膜晶体管沟道区域，即使栅极加电压使得半导体层沟道区处于导体特性时，由于栅极无法覆盖半导体层的其他区域，如半导体层在与器件源漏极的接触区域仍保持绝缘态，使得该区域接触阻抗位于较高水准，造成器件电性传输曲线恶化；现有工艺为解决顶栅这一结构性问题，一般在半导体层制备完成后新增一枚光罩或利用栅极作为遮挡层对半导体层非沟道区域进行离子掺杂处理，使得该区域半导体材料导体化，减少传输电阻以及接触电阻。

因此，针对现有顶栅结构氧化物薄膜晶体管为解决半导体层接触电阻过大且需要额外的设备以及光罩对膜层进行工艺处理造成的设备成本以及物料/人力成本提升的问题，本实用新型提出了一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板，通过结构优化，无需额外光罩或者离子注入设备即可减少器件半导体层与源漏极接触区接触阻抗，提高器件性能及稳定性。

【发明内容】

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板，通过结构优化，无需额外光罩或者离子注入设备即可减少器件半导体层与源漏极接触区接触阻抗，提高器件性能及稳定性，同时其膜层数量少、光罩使用数量也少，工艺简单，可大大降低生产成本。

本实用新型是这样实现上述技术问题的：

一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板，包括玻璃基板，

第一金属层，设置在所述玻璃基板上，所述第一金属层包括遮光层；

第一绝缘层，设置在所述第一金属层上；

中间导电接触层，设置在所述第一绝缘层上，包括第一接触层、第二接触层和COM电极，所述中间导电接触层采用透明氧化物导体材料制备；

半导体层，设置在所述中间导电接触层上，所述半导体层的位置与所述遮光层相对应，所述半导体层的两端分别与第一接触层和第二接触层的一端相搭接；

栅极绝缘层，设置在所述半导体层上；

透明导电层，设置在所述栅极绝缘层上，所述透明导电层包括像素电极和透明电极；

第二金属层，设置在所述透明导电层上，所述第二金属层包括栅极；

第一中间绝缘层，设置在所述第二金属层上，所述第一中间绝缘层开设有第一通孔、第二通孔、第三通孔以及第四通孔，所述第一通孔有二个，二所述第一通孔分别位于所述栅极的两侧，且向下贯穿所述栅极绝缘层，并分别露出所述第一接触层和第二接触层的上表面；所述第二通孔位于所述COM电极的上方，且露出所述COM电极的上表面；所述第三通孔位于所述像素电极的上方，且露出所述像素电极的上表面；所述第四通孔位于所述透明电极的上方，且露出所述透明电极的上表面；

第三金属层，设置在所述第一中间绝缘层上，所述第三金属层包括源极、漏极、COM信号线以及金属单元一，所述金属单元一与所述源极相连；所述源极和漏极分别通过对应的第一通孔与对应的第一接触层和第二接触层相连接；所述COM信号线通过第二通孔与所述COM电极相连；所述漏极还通过所述第三通孔与所述像素电极相连；所述金属单元一通过第四通孔与所述透明电极相连，且所述金属单元一与所述透明电极组成Data信号线；

保护层，设置在所述第三金属层上；

所述第一接触层与第二接触层之间的间距小于所述栅极宽度。

进一步地，所述第一金属层、第二金属层以及第三金属层选用铝、钼、钛、镍、铜、银、钨中的一种，形成单层结构，或两种以上的上述材质组成的多层结构，或两种以上的上述材质组成合金；

所述第一绝缘层、栅极绝缘层、第一中间绝缘层、保护层为单层或多层结构，材质选用无机氧化物或者绝缘性质的化合物；

所述透明导电层的材质为ITO。

进一步地，所述半导体层位于所述中间导电接触层下方。

进一步地，所述中间导电接触层的材质为氧化铟锡ITO或氧化锌ZnO。

进一步地，所述中间导电接触层和所述半导体层之间还设置有第二中间绝缘层，所述中间导电接触层上表面均裸露在所述第二中间绝缘层的外部；所述第二中间绝缘层为单层或多层结构，材质选用无机氧化物或者绝缘性质的化合物。

本实用新型具有如下优点：

综上，本实用新型通过结构优化，在半导体层和源漏极之间设置一中间导电接触层，使半导体层通过中间导电接触层与源漏极相连接，即中间导电接触层作为讯号传递介质，源漏极仅与中间导电接触层接触，即可减少器件半导体层与源漏极接触区接触阻抗；同时，将中间导电接触层设置为驱动画素偏转的COM电极，还可减少阵列基板的膜层数量。

因此，本实用新型无需额外光罩或者离子注入设备即可减少器件半导体层与源漏极接触区接触阻抗，可提高器件性能及稳定性，并且本实用新型阵列基板的膜层数量少、光罩需求数量也少，工艺简单，可大大降低生产成本。

另外，本实用新型的源极侧中间导电接触层与漏极侧中间导电接触层之间的间距小于栅极宽度，可使得栅极可以完全控制半导体层；本实用新型将透明导电层与源漏极金属层组成Data信号线，可以有效降低走线阻抗，减少面板功耗；本实用新型还通过在中间导电接触层与半导体层之间增加一层第二中间绝缘层，可以修复因中间导电接触层在成膜以及蚀刻等工艺对第一绝缘层的破环作用，进一步优化TFT器件稳定性。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板的结构之一示意图。

图2为本实用新型一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板的结构之二示意图。

图3为本实用新型一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板的制备方法的步骤1-6的流程图。

图4为本实用新型一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板的制备方法的步骤7-10的流程图。

附图标记说明：

玻璃基板1；

第一金属层2，遮光层21；

第一绝缘层3；

中间导电接触层4，第一接触层41，第二接触层42，COM电极43，

半导体层5；

栅极绝缘层6；

透明导电层7，像素电极71，透明电极72；

第二金属层8，栅极81；

第一中间绝缘层9，第一通孔91，第二通孔92，第三通孔93，第四通孔94；

第三金属层10，源极101，漏极102，COM信号线103、金属单元一104；Data信号线100；

保护层11；

第二中间绝缘层12。

【具体实施方式】

下面将结合附图1-4和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参阅图1，本实用新型涉及一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板，包括玻璃基板1，

第一金属层2，设置在所述玻璃基板1上，所述第一金属层包括遮光层21；

第一绝缘层3，设置在所述第一金属层2上；

中间导电接触层4，设置在所述第一绝缘层3上，包括第一接触层41、第二接触层42和COM电极43，所述中间导电接触层4采用透明氧化物导体材料制备；

半导体层5，设置在所述中间导电接触层4上，所述半导体层5的位置与所述遮光层21相对应，所述半导体层5的两端分别与第一接触层41和第二接触层42的一端相搭接；

栅极绝缘层6，设置在所述半导体层5上；

透明导电层7，设置在所述栅极绝缘层6上，所述透明导电层7包括像素电极71和透明电极72；

第二金属层8，设置在所述透明导电层7上，所述第二金属层8包括栅极81；

第一中间绝缘层9，设置在所述第二金属层8上，所述第一中间绝缘层9开设有第一通孔91、第二通孔92、第三通孔93以及第四通孔94，所述第一通孔81有二个，二所述第一通孔91分别位于所述栅极81的两侧，且向下贯穿所述栅极绝缘层6，并分别露出所述第一接触层41和第二接触层42的上表面；所述第二通孔92位于所述COM电极43的上方，且露出所述COM电极43的上表面；所述第三通孔93位于所述像素电极71的上方，且露出所述像素电极71的上表面；所述第四通孔94位于所述透明电极72的上方，且露出所述透明电极72的上表面；

第三金属层10，设置在所述第一中间绝缘层9上，所述第三金属层10包括源极101、漏极102、COM信号线103以及金属单元一104，所述金属单元一104与所述源极101相连；所述源极101和漏极102分别通过对应的第一通孔91与对应的第一接触层41和第二接触层42相连接；所述COM信号线103通过第二通孔92与所述COM电极43相连；所述漏极102还通过所述第三通孔93与所述像素电极71相连；所述金属单元一104通过第四通孔94与所述透明电极72相连，且所述金属单元一104与所述透明电极72组成Data信号线100；

保护层11，设置在所述第三金属层10上；

所述第一接触层41与第二接触层42之间的间距小于所述栅极81宽度。

在具体实施中，优选的一实施例：所述第一金属层2、第二金属层8以及第三金属10层选用铝、钼、钛、镍、铜、银、钨中的一种，形成单层结构，或两种以上的上述材质组成的多层结构，或两种以上的上述材质组成合金；

所述第一绝缘层3、栅极绝缘层6、第一中间绝缘层9、保护层11为单层或多层结构，材质选用无机氧化物或者绝缘性质的化合物；

所述透明导电层7的材质为ITO。

在具体实施中，优选的一实施例：所述半导体层5位于所述中间导电接触层4下方，即半导体层5的上表面两端与所述第一接触层41和所述第二接触层42的下表面相搭接。

在具体实施中，优选的一实施例：所述中间导电接触层4的材质为氧化铟锡ITO或氧化锌ZnO。

在具体实施中，优选的一实施例：参阅图2，所述中间导电接触层4和所述半导体层5之间还设置有第二中间绝缘层12，所述中间导电接触层4上表面均裸露在所述第二中间绝缘层12的外部；所述第二中间绝缘层12为单层或多层结构，材质选用无机氧化物或者绝缘性质的化合物。

参阅图3-4，本实用新型的制备方法步骤如下：

步骤1、在玻璃基板1上成膜第一金属层2，制备出遮光层21；

步骤2、在遮光层21之上成膜第一绝缘层3；

步骤3、在第一绝缘层3之上成膜中间导电接触层4，并制备出第一接触层41、第二接触层42和COM电极43；

步骤4、在中间导电接触层4之上成膜半导体层5；

步骤5、在半导体层5上成膜栅极绝缘层6；

步骤6、在栅极绝缘层6上成膜透明导电层7，并制备出像素电极71和透明电极72；

步骤7、在透明导电层7上成膜第二金属层8，并制备出栅极81；

步骤8、在第二金属层8上成膜第一中间绝缘层9，制备第一通孔91、第二通孔92、第三通孔93以及第四通孔94，分别露出中间导电接触层4和透明导电层7对应处的上表面；

步骤9、第一中间绝缘层9之上成膜第三金属层10，并制备出源漏极、COM信号线103以及金属单元一104；其中源极101和漏极102分别通过对应的第一通孔91与对应的第一接触层41和第二接触层42相连接；所述COM信号线103通过第二通孔92与所述COM电极43相连；所述漏极102还通过所述第三通孔93与所述像素电极71相连；所述金属单元一104通过第四通孔94与所述透明电极72相连，且所述金属单元一104与所述透明电极72组成Data信号线100；

步骤10、在第三金属层10之上成膜保护层11。

在具体实施中，优选的一实施例：所述中间导电接触层4和所述半导体层5之间还设置有第二中间绝缘层12，所述中间导电接触层4上表面均裸露在所述第二中间绝缘层12的外部；

所述制备方法中步骤3的具体步骤如下：

步骤3.1、在第一绝缘层3之上成膜中间导电接触层4；

步骤3.2、在中间导电接触层4上涂布正型光敏树脂，并利用一枚光罩进行曝光，使得受到照光区域的树脂发生材料特性改变；

步骤3.3、利用显影液去除变质部分的树脂；

步骤3.4、通过蚀刻工艺去除未被光敏树脂保护区域的中间导电接触层4材料；

步骤3.5、在中间导电接触层4上成膜第二中间绝缘层12；

步骤3.6、在第二中间绝缘层12上涂布负型光敏树脂，并利用步骤3.2使用过的光罩进行曝光处理，使得受到照光区域的树脂发生材料特性改变；

步骤3.7、利用显影液去除未变质部分的树脂；

步骤3.8、通过蚀刻工艺去除未被光敏树脂保护区域的第二中间绝缘层12材料，露出中间导电接触层4上表面。

制备第二中间绝缘层12通孔时可利用中间导电接触层4同一枚光罩并搭配相反特性的光敏树脂进行制备，可以不增加光罩的使用数量。

综上，本实用新型通过结构优化，在半导体层和源漏极之间设置一中间导电接触层，使半导体层通过中间导电接触层与源漏极相连接，即中间导电接触层作为讯号传递介质，源漏极仅与中间导电接触层接触，即可减少器件半导体层与源漏极接触区接触阻抗；同时，将中间导电接触层设置为驱动画素偏转的COM电极，还可减少阵列基板的膜层数量。

因此，本实用新型无需额外光罩或者离子注入设备即可减少器件半导体层与源漏极接触区接触阻抗，可提高器件性能及稳定性，并且本实用新型阵列基板的膜层数量少、光罩需求数量也少，工艺简单，可大大降低生产成本。

另外，本实用新型的源极侧中间导电接触层与漏极侧中间导电接触层之间的间距小于栅极宽度，可使得栅极可以完全控制半导体层；本实用新型将透明导电层与源漏极金属层组成Data信号线，可以有效降低走线阻抗，减少面板功耗；本实用新型还通过在中间导电接触层与半导体层之间增加一层第二中间绝缘层，可以修复因中间导电接触层在成膜以及蚀刻等工艺对第一绝缘层的破环作用，进一步优化TFT器件稳定性。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板，其特征在于：包括玻璃基板，

第一金属层，设置在所述玻璃基板上，所述第一金属层包括遮光层；

第一绝缘层，设置在所述第一金属层上；

中间导电接触层，设置在所述第一绝缘层上，包括第一接触层、第二接触层和COM电极，所述中间导电接触层采用透明氧化物导体材料制备；

半导体层，设置在所述中间导电接触层上，所述半导体层的位置与所述遮光层相对应，所述半导体层的两端分别与第一接触层和第二接触层的一端相搭接；

栅极绝缘层，设置在所述半导体层上；

透明导电层，设置在所述栅极绝缘层上，所述透明导电层包括像素电极和透明电极；

第二金属层，设置在所述透明导电层上，所述第二金属层包括栅极；

第一中间绝缘层，设置在所述第二金属层上，所述第一中间绝缘层开设有第一通孔、第二通孔、第三通孔以及第四通孔，所述第一通孔有二个，二所述第一通孔分别位于所述栅极的两侧，且向下贯穿所述栅极绝缘层，并分别露出所述第一接触层和第二接触层的上表面；所述第二通孔位于所述COM电极的上方，且露出所述COM电极的上表面；所述第三通孔位于所述像素电极的上方，且露出所述像素电极的上表面；所述第四通孔位于所述透明电极的上方，且露出所述透明电极的上表面；

第三金属层，设置在所述第一中间绝缘层上，所述第三金属层包括源极、漏极、COM信号线以及金属单元一，所述金属单元一与所述源极相连；所述源极和漏极分别通过对应的第一通孔与对应的第一接触层和第二接触层相连接；所述COM信号线通过第二通孔与所述COM电极相连；所述漏极还通过所述第三通孔与所述像素电极相连；所述金属单元一通过第四通孔与所述透明电极相连，且所述金属单元一与所述透明电极组成Data信号线；

保护层，设置在所述第三金属层上；

所述第一接触层与第二接触层之间的间距小于所述栅极宽度。

2.根据权利要求1所述的一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板，其特征在于：所述第一金属层、第二金属层以及第三金属层选用铝、钼、钛、镍、铜、银、钨中的一种，形成单层结构，或两种以上的上述材质组成的多层结构；

所述第一绝缘层、栅极绝缘层、第一中间绝缘层、保护层为单层或多层结构，材质选用无机氧化物或者绝缘性质的化合物；

所述透明导电层的材质为ITO。

3.根据权利要求1所述的一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板，其特征在于：所述半导体层位于所述中间导电接触层下方。

4.根据权利要求1所述的一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板，其特征在于：所述中间导电接触层的材质为氧化铟锡ITO或氧化锌ZnO。

5.根据权利要求1所述的一种无需掺杂的顶栅氧化物TFT阵列基板，其特征在于：所述中间导电接触层和所述半导体层之间还设置有第二中间绝缘层，所述中间导电接触层上表面均裸露在所述第二中间绝缘层的外部；所述第二中间绝缘层为单层或多层结构，材质选用无机氧化物或者绝缘性质的化合物。