TFT阵列的结构及制造方法.pdf

1、10申请公布号CN102332452A43申请公布日20120125CN102332452ACN102332452A21申请号201110239955922申请日20110819H01L27/02200601H01L21/77200601G02F1/1362200601G02F1/1368200601G02F1/134520060171申请人深圳市华星光电技术有限公司地址518132广东省深圳市深圳市光明新区塘明大道92号72发明人张维宏贺成明74专利代理机构深圳市世纪恒程知识产权代理事务所44287代理人胡海国54发明名称TFT阵列的结构及制造方法57摘要本发明揭示了一种TFT阵列的结构及制

2、造方法。该结构可包括第一金属导电层、中间层、第二金属导电层、钝化层以及黑色电极层；所述第一金属导电层通过成膜以及第一道光罩形成于基板上；所述中间层通过沉积以及第二道光罩形成于所述第一金属导电层上；所述第二金属导电层通过第三道光罩蚀刻形成于所述中间层上；所述钝化层通过沉积以及第四道光罩的蚀刻形成于所述中间层以及第二金属导电层上；所述黑色电极层形成于所述钝化层上。本发明的TFT阵列的结构及制造方法，减少了电压损耗，提升TFT液晶显示器的性能。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图7页CN102332465A1/1页21一种TFT阵列的结构，其特征

3、在于，包括第一金属导电层、中间层、第二金属导电层、钝化层以及黑色电极层；所述第一金属导电层通过成膜以及第一道光罩形成于基板上；所述中间层通过沉积以及第二道光罩形成于所述第一金属导电层上；所述第二金属导电层通过第三道光罩蚀刻形成于所述中间层上；所述钝化层通过沉积以及第四道光罩的蚀刻形成于所述中间层以及第二金属导电层上；所述黑色电极层形成于所述钝化层上。2根据权利要求1所述的TFT阵列的结构，其特征在于，所述中间层包括依次成膜的绝缘层、半导体以及N层。3根据权利要求1或2所述的TFT阵列的结构，其特征在于，所述钝化层具有蚀刻出的接触孔。4根据权利要求3所述的TFT阵列的结构，其特征在于，所述黑色电

4、极层填充所述接触孔并与所述第二金属导电层连接。5根据权利要求3所述的TFT阵列的结构，其特征在于，所述黑色电极层包括像素电极和TFT遮光电极；所述像素电极与TFT遮光电极不相连接，且所述像素电极填充所述接触孔并与第二金属导电层连接。6根据权利要求1所述的TFT阵列的结构，其特征在于，所述黑色电极层为导电性的吸收材料。7一种TFT阵列的制造方法，其特征在于，包括步骤在基板上成膜并经过第一道光罩形成第一金属导电层；在所述第一金属导电层上沉积并经过第二道光罩形成中间层；通过第三道光罩蚀刻，在所述中间层上形成第二金属导电层；沉积钝化层在所述中间层以及第二金属导电层上，并通过第四道光罩进行蚀刻；在所述钝

5、化层上形成黑色电极层。8根据权利要求7所述的TFT阵列的制造方法，其特征在于，所述在所述第一金属导电层上沉积并经过第二道光罩形成中间层的步骤具体包括在所述第一金属导电层上沉积绝缘层；在所述绝缘层上形成并通过第二道光罩蚀刻出半导体以及N层。9根据权利要求7或8所述的TFT阵列的制造方法，其特征在于，通过第四道光罩蚀刻所述钝化层时包括在所述钝化层上蚀刻出的接触孔的步骤。10根据权利要求9所述的TFT阵列的制造方法，其特征在于，所述在所述钝化层上形成黑色电极层的步骤还包括使黑色电极层填充所述接触孔并通过填充到所述接触孔内的黑色电极层连接所述第二金属导电层。11根据权利要求9所述的TFT阵列的制造方法

6、，其特征在于，所述黑色电极层包括互不导通的像素电极和TFT遮光电极；在所述钝化层上形成黑色电极层的步骤具体包括在所述钝化层上形成所述像素电极与TFT遮光电极，并使所述像素电极填充所述接触孔以连通第二金属导电层。12根据权利要求7所述的TFT阵列的制造方法，其特征在于，所述黑色电极层为导电性的吸收材料。权利要求书CN102332452ACN102332465A1/5页3TFT阵列的结构及制造方法技术领域0001本发明涉及到TFT阵列技术，特别涉及到一种TFT阵列的结构及制造方法。背景技术0002图1为现有技术反射式胆固醇液晶显示器中TFTTHINFILMTRANSISTOR，薄膜场效应晶体管的阵

7、列结构示意图；参照图1，现有技术中反射式胆固醇液晶显示器CHOLESTERICLCD的TFT阵列结构通常包括基板10、第一金属导电层11、中间层12、第二金属导电层13、钝化层14、COM电极15、黑色吸收层16、液晶层17、另一COM电极15以及另一基板10；该中间层12包括绝缘层121、半导体以及N层122。该吸收层16可为该显示器提供黑暗状态DARKSTATE，且由于该显示器TFT阵列中的ASI半导体以及N层122薄膜受光照射后导电性与光照强度成正比参照图2，因此该吸收层16还可避免ASI薄膜因环境光线而造成在断开状态下OFFSTATE的电流泄漏。0003图3A至图3C为现有技术反射式胆

8、固醇液晶显示器的三种状态示意图；参照图3A至3C，现有的该显示器通常包括明亮状态BRIGHTSTATE、黑暗状态DARKSTATE以及刷新状态REFRESHSTATE三种状态。由于现有的TFT阵列结构中，该吸收层16不能完全吸收掉发生散射的入射光，当该显示器要更新画面时必需先操作REFRESHSTATE刷新状态再切换到设定的画面，而操作REFRESHSTATE时需要高电压操作2030V，由于吸收层16及ITOINDIUMTINOXIDES，铟锡氧化物电极COM电极15会分压而降低有效电压，使得操作达不到预想效果。发明内容0004本发明的主要目的为提供一种TFT阵列的结构及制造方法，减少了液晶C

9、ELL中的电压损耗。0005本发明提出一种TFT阵列的结构，包括第一金属导电层、中间层、第二金属导电层、钝化层以及黑色电极层；0006所述第一金属导电层通过成膜以及第一道光罩形成于基板上；所述中间层通过沉积以及第二道光罩形成于所述第一金属导电层上；所述第二金属导电层通过第三道光罩蚀刻形成于所述中间层上；所述钝化层通过沉积以及第四道光罩的蚀刻形成于所述中间层以及第二金属导电层上；所述黑色电极层形成于所述钝化层上。0007优选地，所述中间层包括0008依次成膜的绝缘层、半导体以及N层。0009优选地，所述钝化层具有蚀刻出的接触孔。0010优选地，所述黑色电极层填充所述接触孔并与所述第二金属导电层连

10、接。0011优选地，所述黑色电极层包括像素电极和TFT遮光电极；所述像素电极与TFT遮光电极不相连接，且所述像素电极填充所述接触孔并与第二金属导电层连接。0012优选地，所述黑色电极层为导电性的吸收材料。说明书CN102332452ACN102332465A2/5页40013本发明还提出一种TFT阵列的制造方法，包括步骤0014在基板上成膜并经过第一道光罩形成第一金属导电层；0015在所述第一金属导电层上沉积并经过第二道光罩形成中间层；0016通过第三道光罩蚀刻，在所述中间层上形成第二金属导电层；0017沉积钝化层在所述中间层以及第二金属导电层上，并通过第四道光罩进行蚀刻；0018在所述钝化层

11、上形成黑色电极层。0019优选地，所述在所述第一金属导电层上沉积并经过第二道光罩形成中间层的步骤具体包括0020在所述第一金属导电层上沉积绝缘层；0021在所述绝缘层上形成并通过第二道光罩蚀刻出半导体以及N层。0022优选地，通过第四道光罩蚀刻所述钝化层时包括在所述钝化层上蚀刻出的接触孔的步骤。0023优选地，所述在所述钝化层上形成黑色电极层的步骤还包括使黑色电极层填充所述接触孔并通过填充到所述接触孔内的黑色电极层连接所述第二金属导电层。0024优选地，所述黑色电极层包括互不导通的像素电极和TFT遮光电极；在所述钝化层上形成黑色电极层的步骤具体包括在所述钝化层上形成所述像素电极与TFT遮光电极

12、，并使所述像素电极填充所述接触孔以连通第二金属导电层。0025优选地，所述黑色电极层为导电性的吸收材料。0026本发明的TFT阵列的结构及制造方法，通过形成具有光吸收性的导电电极黑色电极层，取代现有的COM电极和吸收层，并利用传统制作工艺在钝化层上成膜，在减少了一道成膜工序的同时还解决了传统结构因液晶层及吸收层分压而降低有效电压的问题，使液晶层可以完全感受到外部送进像素的电压信号，提升了该显示器性能。附图说明0027图1为现有技术中反射式胆固醇液晶显示器TFT的阵列结构示意图；0028图2为现有技术中TFT阵列中的ASI薄膜受光照射后导电性与光照强度对比示意图；0029图3A至图3C为现有技术

13、反射式胆固醇液晶显示器的三种状态示意图；0030图4为本发明TFT阵列的结构优选实施例的结构示意图；0031图5A至5E为本发明TFT阵列的结构的工艺示意图；0032图6为本发明TFT阵列的制造方法第一实施例的步骤流程示意图；0033图7为本发明TFT阵列的制造方法第二实施例的步骤流程示意图。0034本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式0035应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。0036图4为本发明TFT阵列的结构优选实施例的结构示意图；参照图4，提出本发明一种TFT阵列的结构的一实施例；该结构可包括第一金属导电层

14、21、中间层22、第二金属导电层23、钝化层24以及黑色电极层25；该第一金属导电层21通过成膜以及第一道光罩形说明书CN102332452ACN102332465A3/5页5成于基板20上；该中间层22通过沉积以及第二道光罩形成于该第一金属导电层21上；该第二金属导电层23通过第三道光罩蚀刻形成于该中间层22上；该钝化层24通过沉积以及第四道光罩的蚀刻形成于该中间层22以及第二金属导电层23上；该黑色电极层25形成于该钝化层24上。该中间层22包括依次成膜的绝缘层221、半导体以及N层222；该绝缘层221可为SINX层，该半导体以及N层222可包括ASI硅基薄膜层和N层。0037图5A至5

15、E为本发明TFT阵列的结构的工艺示意图；参照图5A，在上述TFT阵列的具体制造过程中，首先可在TFT的基板SUBSTRATE20上溅镀金属，并通过第一道光罩定义第一金属导电层GE21的位置，随后进行蚀刻将多余部分去掉，由此形成第一金属导电层21于该基板20上，该第一金属导电层21可为单层或多层的堆积。0038参照图5B，在经过蚀刻后的该第一金属导电层21上沉积绝缘层221SINX层，在该绝缘层221上依次形成半导体ASI，硅基薄膜层以及N层，即为半导体以及N层222。对该半导体以及N层222通过第二道光罩进行蚀刻，定义该半导体以及N层222的位置。0039参照图5C，在该绝缘层221、半导体以

16、及N层222上溅镀金属形成第二金属导电层SD23，通过第三道光罩定义并加以背通道蚀刻BACKCHANNELETCHED、BCE去除该N层及蚀刻出该第二金属导电层23的形状，由此形成依次包括第一金属导电层21、中间层22绝缘层221、半导体以及N层222以及第二金属导电层23的主动矩阵层。该第二金属导电层23可为单层或多层的堆积。0040参照图5D，在该中间层22以及第二金属导电层23上填充钝化层PASSIVATIONLAYER24，通过第四道光罩在该钝化层24上蚀刻出接触孔241，该接触孔241贯穿钝化层24。0041参照图5E，最后在该钝化层24上沉积黑色电极层BLACKELECTRODE2

17、5并填充接触孔241，该黑色电极层25与第二金属导电层23经由填充到接触孔241并与第二金属导电层23接触的黑色电极层材料形成导通状态。通过第五道光罩对该黑色电极层25进行形状定义，其后以蚀刻方式将该黑色电极层25蚀刻成不相连接不导通的像素电极251和TFT遮光电极252两部分，该像素电极251有一部分通过钝化层24上蚀刻出的接触孔241延伸到第二金属导电层23并与第二金属导电层23接触导通。该黑色电极层25为导电性的吸收材料比如BMRESIN混掺导电高分子、BMRESIN混掺CNT、导电高分子混掺黑色DYE等。该黑色电极层25上还可依次设置有液晶层LC26、相对于黑色电极层25设置在液晶层2

18、6另一侧的COM电极ITOELECTRODE27以及另一基板20。0042上述主动反射式胆固醇液晶显示器中TFT阵列，通过形成具有光吸收性的导电电极黑色电极层25，取代现有的COM电极和吸收层，并利用传统制作工艺在钝化层上成膜，在减少了一道成膜工序的同时还解决了传统结构因液晶层及吸收层分压而降低有效电压的问题，使液晶层可以完全感受到外部送进像素的电压信号，提升了该显示器性能。0043以下以具体实例说明本实施例中通过黑色电极层取代吸收层以及COM电极所带来的好处。0044当使用吸收层和COM电极时，由于液晶层电容公式为1该吸收层电容公式为2；其中，D1为液晶层厚度，D2为吸收层厚度，1为液晶层介

19、电系数，2为吸收层介电系数。由于该吸收层将与该液晶层分压，则该液晶层的实际压差VLCEFF的计算说明书CN102332452ACN102332465A4/5页6公式可根据上述公式1和2推导得出00450046假设上述D14M，D21M，18，24；由上述公式3可计算获得VLCEFF067VS，即该液晶层仅感受到外部提供压差的67。0047而本实施例中通过使用黑色电极层取代吸收层以及COM电极，则不存在上述液晶层与吸收层的分压问题，则液晶层可感受外部提供压差除其他因素外的全部，减少了电压损耗，因此可将操作电压降低3040。0048图6为本发明TFT阵列的制造方法第一实施例的步骤流程示意图；参照图

20、6，提出一种用于制造前述TFT阵列结构的TFT阵列制造方法，该制造方法包括以下步骤0049步骤S10、在基板20上成膜并经过第一道光罩形成第一金属导电层21；0050步骤S11、在所述第一金属导电层21上沉积并经过第二道光罩形成中间层22；0051步骤S12、通过第三道光罩蚀刻，在所述中间层22上形成第二金属导电层23；0052步骤S13、沉积钝化层24在所述中间层22以及第二金属导电层23上，并通过第四道光罩进行蚀刻；0053步骤S14、在所述钝化层24上形成黑色电极层25。0054图7为本发明TFT阵列的制造方法第二实施例的步骤流程示意图；参照图7，图7仅显示了该TFT阵列的制造方法与第一

21、实施例的不同点，该不同点是上述步骤S11具体包括0055步骤S111、在所述第一金属导电层21上沉积绝缘层221；0056步骤S112、在所述绝缘层221上形成并通过第二道光罩蚀刻出半导体以及N层222。0057参照图5A至5E，在上述TFT阵列的具体制造过程中，首先可在TFT的基板20上溅镀金属，并通过第一道光罩进行蚀刻定义第一金属导电层21的位置，随后进行蚀刻将多余部分去掉，由此形成第一金属导电层21于该基板20上，该第一金属导电层21可为单层或多层的堆积。然后在经过蚀刻后的该第一金属导电层21上沉积绝缘层221SINX层，在该绝缘层221上依次形成半导体层ASI，硅基薄膜以及N层，即为半

22、导体以及N层222。对该半导体以及N层222通过第二道光罩进行蚀刻，定义该半导体以及N层222的位置。再是在该绝缘层221、半导体以及N层222上溅镀金属形成第二金属导电层23，通过第三道光罩定义并加以背通道蚀刻去除该N层及蚀刻出该第二金属导电层23的形状，由此形成依次包括第一金属导电层21、中间层22绝缘层221、半导体以及N层222以及第二金属导电层23的主动矩阵层。该第二金属导电层23可为单层或多层的堆积。在该中间层22以及第二金属导电层23上填充钝化层24，通过第四道光罩在该钝化层24上蚀刻出接触孔241，该接触孔241贯穿钝化层24。最后在该钝化层24上沉积黑色电极层25，该黑色电极

23、层25与第二金属导电层23经由填充到接触孔241并与第二金属导电层23接触的黑色电极层材料形成导通状态。通过第五道光罩对该黑色电极层25进行形状定义，其后以蚀刻方式将该黑色电极层25蚀刻成不相连接不导通的像素电极251和TFT遮光电极252，该像素电极251有一部分通过钝化层24上蚀刻出的接触孔241延伸到该第二金属导电层23并说明书CN102332452ACN102332465A5/5页7与第二金属导电层23接触导通。该黑色电极层25为导电性的吸收材料比如BMRESIN混掺导电高分子、BMRESIN混掺CNT、导电高分子混掺黑色DYE等。该黑色电极层25上还可依次设置有液晶层26、相对于黑色

24、电极层25设置在液晶层26另一侧的COM电极ITO电极层27以及另一基板20。0058在主动反射式胆固醇液晶显示器中TFT阵列的具体制造过程中，在第四道光罩后形成具有光吸收性的导电黑色电极，取代现有的COM电极和吸收层，并利用传统制作工艺在钝化层上成膜，在减少了一道成膜工序的同时还解决了传统结构因液晶层及吸收层分压而降低有效电压的问题，使液晶层可以完全感受到外部送进像素的电压信号，提升了该显示器性能。0059以下以具体实例说明本实施例中通过黑色电极层取代吸收层以及COM电极所带来的好处。0060当使用吸收层和COM电极时，由于液晶层电容公式为1该吸收层电容公式为2；其中，D1为液晶层厚度，D2

25、为吸收层厚度，1为液晶层介电系数，2为吸收层介电系数。由于该吸收层将与该液晶层分压，则该液晶层的实际压差VLCEFF的计算公式可根据上述公式1和2推导得出00610062假设上述D14M，D21M，18，24；由上述公式3可计算获得VLCEFF067VS，即该液晶层仅感受到外部提供压差的67。0063而本实施例中通过使用黑色电极层取代吸收层以及COM电极，则不存在上述液晶层与吸收层的分压问题，则液晶层可感受外部提供压差除其他因素外的全部，减少了电压损耗，因此可将操作电压降低3040。0064以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结

26、构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。说明书CN102332452ACN102332465A1/7页8图1说明书附图CN102332452ACN102332465A2/7页9图2图3A图3B图3C说明书附图CN102332452ACN102332465A3/7页10图4图5A说明书附图CN102332452ACN102332465A4/7页11图5B图5C图5D说明书附图CN102332452ACN102332465A5/7页12图5E说明书附图CN102332452ACN102332465A6/7页13图6说明书附图CN102332452ACN102332465A7/7页14图7说明书附图CN102332452A