TFT阵列基板制造方法.pdf

本发明涉及一种TFT阵列基板制造方法，该制造方法利用多灰阶光罩形成具有高度阶梯的光刻胶，可直接形成栅极焊盘接触孔，并可在第二金属层上直接形成透明导电层，利用一第三道光罩形成像素电极，最后在光刻胶剥离之后用丝网沉积钝化层，因而减少了一道光罩工序，可以简化制造过程，降低成本，提高产量。

1.  一种TFT阵列基板制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
提供一基板，并在该基板上形成一第一金属层和一第一光刻胶层，利用一第一光罩在该第一金属层之上形成栅线、栅极和栅焊盘；
在该基板上继续依次沉积一栅绝缘层、一半导体层、一欧姆接触层、一第二金属层和一第二光刻胶层，利用一第二光罩在该第二金属层之上形成源极、漏极、沟道以及数据线下电极和数据焊盘下电极；
在该基板上继续沉积一透明导电层和一第三光刻胶层，利用一第三道光罩形成像素电极、源极上电极、漏极上电极以及数据线上电极和数据焊盘上电极；
剥离第三光刻胶后在该基板上放置丝网，所述丝网覆盖且仅覆盖栅焊盘和数据焊盘，最后沉积钝化层。

2.  如权利要求1所述的TFT阵列基板制造方法，其特征在于，所述第二光罩为一多灰阶光罩。

TFT阵列基板制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体元件的制造方法，尤其涉及TFT阵列基板制造方法。
背景技术
现在的液晶显示器主要以薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)为主流，TFT LCD(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display)的一般结构是具有彼此相对的TFT阵列基板和彩膜基板，在两个基板之间设置衬垫料以保持盒间隙，并在该盒间隙之间填充液晶。
目前量产的TFT阵列基板大多至少需要四轮光罩工序。图1为采用四道光罩工序制造的现有技术TFT阵列基板的平面图，图2为沿图1的A-A’、B-B’线提取的截面图。参照图1和图2所示，现有技术的阵列基板在基板1上形成有彼此交叉的栅线11和数据线52，栅线11与数据线52的交叉区形成TFT 91。TFT 91包括栅极10、源极51和漏极50。所述栅极10形成在与基板1直接接触的第一金属层上，在栅极10上依次覆盖有栅绝缘层20、半导体层30、欧姆接触40、源极51、漏极50和钝化层60。栅极10连接到栅线11，源极51连接到数据线52。在由栅极10和数据线52交叉限定的像素区域中形成像素电极78，所述像素电极78通过接触孔70和TFT 91的漏极50相连。
以下将参照图3A～3D详细说明采用四道光罩工序的液晶面板的TFT阵列基板制造方法。
参照图3A，采用第一道光罩在基板上形成包括栅线11(参照图1)、栅极10和栅焊盘12的第一导电图案组。
参照图3B，先在形成有栅图案的基板上依次沉积栅绝缘层20、有源层30和欧姆接触层40，再在欧姆接触层40上沉积第二导电金属层50。然后利用第二道光罩在栅绝缘层20上形成包括有源层30和欧姆接触层40的图案，以及包括数据线52(参照图1)、源极51、漏极50以及数据焊盘53(参照图1)的第二导电图案层。
参照图3C，在第二导电层图案形成之后，接着在基板上用PECVD沉积钝化层60，在形成钝化层之后，通过采用第三道光罩的光刻和蚀刻工序，形成接触孔61。
参照图3D，在接触孔61形成之后，沉积上一层透明导电层70，通过第四道光罩在钝化层上形成包括像素电极78、栅焊盘上电极72和数据焊盘上电极73的第三导电图案组。
在液晶显示器中，由于TFT阵列基板需要半导体工序和多轮光罩工序，其制造工序很复杂并因此制造成本比较高，主要原因在于一轮光罩工序包括诸如薄膜沉积工序、清洗工序、光刻工序、蚀刻工序、光刻胶剥离和检查工序等多个工序。
为了解决这个问题，希望能够提供一种可以减少光罩工序数量的TFT阵列基板制造方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种采用多灰阶光罩而减少光罩工序数量的TFT阵列基板制造方法。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种TFT阵列基板制造方法，包括以下步骤：
提供一基板，并在该基板上形成一第一金属层和一第一光刻胶层，利用一第一光罩在该第一金属层之上形成栅线、栅极和栅焊盘；
在该基板上继续依次沉积一栅绝缘层、一半导体层、一欧姆接触层、一第二金属层和一第二光刻胶层，利用一第二光罩在该第二金属层之上形成源极、漏极、沟道以及数据线下电极和数据焊盘下电极；
在该基板上继续沉积一透明导电层和一第三光刻胶层，利用一第三道光罩形成像素电极、源极上电极、漏极上电极以及数据线上电极和数据焊盘上电极；
剥离第三光刻胶后在该基板上放置丝网，所述丝网覆盖且仅覆盖栅焊盘和数据焊盘，最后沉积钝化层。
上述方法中，所述第二光罩为一多灰阶光罩。
本发明对比现有的四道光罩工序的TFT阵列基板制造方法有如下的有益效果：本发明利用多灰阶光罩形成具有高度阶梯的光刻胶，可直接形成栅极焊盘接触孔，并可在第二金属层上直接形成透明导电层，利用一第三道光罩形成像素电极，最后在第三光刻胶剥离之后用丝网沉积钝化层，因而减少了一道光罩工序，可以简化制造过程，降低成本，提高产量。此外，采用上述方法制造的TFT阵列基板的数据线由第二金属层和透明导电层所组成，可以有效的降低数据线电阻，减少数据线断线的发生，提高良率。
附图说明
图1为采用现有技术四道光罩工序的TFT阵列基板的平面图。
图2为沿图1的A-A’和B-B’线提取的截面图。
图3A～3D是现有技术的TFT阵列基板的制作流程剖视图。
图4为本发明的TFT阵列基板的平面图。
图5为沿图4的I-I’和II-II’线提取的截面图。
图6为根据本发明的TFT阵列基板中制造第一导电图案和栅焊盘接触孔方法的平面图和截面图。
图7为根据本发明的TFT阵列基板中制造半导体图案和第二导电层图案以及漏极接触孔和数据焊盘接触孔方法的平面图和截面图。
图8为根据本发明的TFT阵列基板中制造第三导电图案组方法的平面图和截面图。
具体实施方式
下面结合附图及典型实施例对本发明作进一步说明。
图4所示为根据本发明的TFT阵列基板的平面图，图5所示为沿图4的I-I’和II-II’线提取的截面图。
参照图4和图5，根据本发明的TFT阵列基板包括形成于下基板上的栅绝缘层200、形成于各交叉部的TFT901、形成于由向交叉结构限定的像素区域中的像素电极708。该TFT阵列基板还包括形成于栅线101和像素电极708重叠区域的存储电容、与栅线101连接的栅焊盘102以及连接到数据线502上的数据焊盘503。
施加栅信号的栅线101和施加数据信号的数据线502交叉以限定像素区域708。该TFT 901响应栅线101信号向像素电极708施加数据线502上的像素信号。该TFT 901拥有连接到栅线101的栅极100、连接到数据线502的源极501以及连接到像素电极708的漏极500。此外，TFT 901还具有在源极501和漏极500之间形成沟道的有源层300，其中该有源层300与其下的栅绝缘层200和栅极100重叠，该有源层300上还与数据线重叠502。在该有源层300上还形成用于欧姆接触的欧姆接触层400。
该像素电极708连接到TFT901的漏极500并形成在像素区域708内。
因此在通过TFT 901施加像素信号的像素电极708和施加基准电压的公共电极之间形成电场。由于该电场，位于下阵列基板和彩膜基板之间的液晶分子由于各向异性而旋转。像素区域的透射比按照液晶分子的旋转程度而变化，从而显示各种灰阶。
栅焊盘102连接到栅驱动器以向栅线101施加栅信号。栅焊盘102包括延伸自栅线的栅焊盘下电极102、栅焊盘上电极701，在透明导电层上形成栅焊盘上电极701并且通过贯穿栅绝缘层200接触孔与栅焊盘下电极102接触。
数据焊盘503连接到数据驱动器以向数据线502施加数据信号。数据焊盘503包括延伸自数据线502的数据焊盘下电极503和数据焊盘上电极702，在透明导电层上形成像素电极708、数据焊盘上电极702、漏极上电极700和源极上电极704透明导电图案。数据焊盘、源极和漏极的上电极和下电极直接接触，像素电极直接和漏极上电极700相连，从而也和漏极下电极500相连，最后通过丝网印刷形成的钝化层，覆盖于除栅极焊盘和数据焊盘以外的整个TFT基板上。
图6所示为根据本发明的TFT阵列基板中制造第一导电图案包括栅焊盘102的平面图和截面图。
请参照图6A和6B，采用第一道光罩工序在下基板上形成具有栅线101、栅极100和栅焊盘下电极102的栅图案。
通过诸如溅射或其他沉积的方法在下基板上形成栅金属层。其后如图6B所示通过第一道光罩的光刻工序和蚀刻工序将该金属层构图为预定结构，从而形成包括栅线101、栅极100和栅焊盘下电极102的图案。
图7为根据本发明的TFT阵列基板中制造半导体图案和第二导电层图案以及漏极接触孔和数据焊盘接触孔方法的平面图和截面图。
请参照图7A，在先前形成有第一导电层图案的阵列基板上沉积上栅绝缘层200和半导体层300以及欧姆接触层400以及第二金属层500。其后通过第二道HTM光罩的光刻工序和蚀刻工序，将该金属层500和半导体层300构图为预定结构，从而形成包括有源层300和欧姆接触层400的半导体层图案，以及包括数据线502，源极501、漏极500和数据焊盘下电极503的第二导电图案以及栅极焊盘接触孔。
图7B为第二道光罩时在阵列基板上的光刻胶形状厚度示意图，请参照图7B，该第二道光罩具有由透明材料构成的光罩衬底、形成在光罩衬底的遮光区域和形成于光罩衬底的遮光量为二分之一的区域，采用第二道光罩曝光显影后该光刻胶从而在分别对应于第二光罩遮光部分和二分之一曝光部分全部曝光部分形成具有预定台阶的光刻胶图案。使得沟道处400、数据线下电极502、数据焊盘下电极503、漏极下电极500和源极下电极501上的光刻胶801拥有最高的第一高度、除了以上提到的地方和栅极焊盘以外的地方的光刻胶800拥有第二高度，只有栅极焊盘处没有光刻胶。
请参照图7C，然后通过第一次蚀刻去除掉没有光刻胶部分也就是栅极焊盘处的第二导电金属层和半导体层以及欧姆接触层，并且去除掉栅极焊盘处一半的栅绝缘层后，采用氧气等离子体执行灰化工序从而去除具有第二高度的光刻胶图案，并且降低具有第一高度的光刻胶图案。在经过第二次蚀刻，将沟道处400、数据线下电极502、数据焊盘下电极503、漏极下电极500和源极下电极501处以外的第二导电金属层500和欧姆接触层400去除掉，并且去除掉这些地方一半的栅绝缘层的厚度，同时也把栅焊盘上的全部栅绝缘层去除掉，从而形成栅焊盘接触孔。
图8为根据本发明的TFT阵列基板中制造第三导电图案组方法的平面图和截面图。
最后请参照图8A和图8B，采用诸如溅射方法或其他沉积方法在上述阵列基板上涂上透明导电层，该透明导电层由氧化铟锡(ITO)、氧化锡(TO)、氧化铟锡锌(ITZO)或者氧化铟锌(IZO)形成。
然后通过第三道光罩的光刻工序和蚀刻工序构图透明导电图案从而形成包括像素电极708、数据焊盘上电极702、漏极上电极700和源极上电极704透明导电图案，栅焊盘上电极701和数据焊盘上电极702的第三导电图案。该像素电极直接和漏极上电极700相连，从而也和漏极下电极500相连。该栅焊盘上的电极通过贯穿栅绝缘层的接触孔和由透明导电层形成的栅焊盘上电极701相连。
通过该第三道光罩的光刻和刻蚀工艺将包括像素电极708、数据焊盘上电极702、漏极上电极700和源极上电极704透明导电图案，栅焊盘上电极701和数据焊盘上电极702以外的地方的透明导电层刻掉，并且将沟道处的第二导电层刻掉，再经过沟道干刻，将沟道处的欧姆接触层刻掉，从而形成沟道。
最后在光刻胶剥离之后采用丝网印刷方法沉积钝化层600，所述丝网覆盖且仅覆盖栅焊盘和数据焊盘，使得整个玻璃表面除栅焊盘701和数据焊盘702表面外均覆盖钝化层，而栅焊盘701和数据焊盘702表面没有钝化层。经过上述步骤达到用三光罩方法完成制程的目的。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。