專利名稱：薄膜晶體管陣列基板制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置陣列基板制造方法，尤其涉及一種減少光掩膜板 的薄膜晶體管陣列基板制造方法。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管液晶顯示器(liquid crystal display, LCD)是目前最被廣泛使用的 一種平面顯示器，具有低功耗、外型薄、重量輕以及低驅(qū)動電壓等特征。薄膜晶 體管液晶顯示器(thin film transistor liquid crystal display, TFT-LCD)主要由薄膜晶 體管陣列基板，彩色濾光陣列基板和液晶層組成。 一般來說，彩色濾光陣列基板 具有一彩色濾光片(color filter)以及一共同電極(common electrode)。而陣列基板上 具有橫向延伸的柵極線(gateline)、縱向延伸的數(shù)據(jù)線(source lines,或稱源極線)、 位于柵極線與數(shù)據(jù)線交叉處附近的當作是開關(guān)組件的薄膜晶體管(TFT)，以及由柵 極線和數(shù)據(jù)線所定義的區(qū)域中的像素電極。每一薄膜晶體管具有一柵極、 一源極 和一漏極。柵極從柵極線延伸出來，而源極從源極線延伸出來。漏極通常是借助 于一接觸孔(contact hole)和像素電極電性連接。液晶顯示器還包括墊部分(pad portions)。墊部分包含有多個柵極接墊以及多個數(shù)據(jù)接墊(或源極接墊)，其中柵 極接墊用來提供信號電壓至柵極線，而數(shù)據(jù)接墊用來提供數(shù)據(jù)電壓至源極線。這 些柵極接墊以及多個數(shù)據(jù)接墊位于非顯示區(qū)。
然而在TFT-LCD中，薄膜晶體管陣列基板的制造工藝復(fù)雜，因為在制造過程 中涉及到半導(dǎo)體工藝制程，需要多個掩模工藝，因此在制造薄膜晶體管時，最重 要的考慮之一就是減少制造工藝步驟，進而降低制作成本。特別是，在制造工藝 中所使用的光罩成本較高，因此若能減少光罩數(shù)目，則可有效降低制造成本。TFT LCD陣列基板的制造技術(shù)經(jīng)歷了從七道光罩技術(shù)發(fā)展到目前的五道光罩、四道光 罩技術(shù)的發(fā)展過程。然而為了簡化工藝步驟和節(jié)省制造成本，本領(lǐng)域技術(shù)人員仍 然期望以更少的光掩膜數(shù)目來達到薄膜晶體管的同樣效能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種薄膜晶體管陣列基板制造方法，能夠 有效減少光罩次數(shù)，從而簡化制造工藝、降低制造成本。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種薄膜晶體管陣列基 板的制造方法，包括以下步驟提供一基板，并在該基板上形成第一金屬層、柵 絕緣層、有源層、歐姆接觸層、第二金屬層，然后涂布光刻膠，其中所述第一金 屬層具有柵極接墊區(qū)和儲存電容區(qū)，所述有源層具有薄膜晶體管溝道區(qū)，所述第 二金屬層具有數(shù)據(jù)接墊區(qū)、薄膜晶體管源極區(qū)和漏極區(qū)；
利用第一光罩形成一第一光刻膠圖案，其中覆蓋所述數(shù)據(jù)接墊區(qū)、薄膜晶體 管源極區(qū)和漏極區(qū)的光刻膠層具有第一厚度，覆蓋所述薄膜晶體管溝道區(qū)的光刻 膠具有第二厚度，覆蓋所述柵極接墊區(qū)和儲存電容區(qū)的光刻膠層具有第三厚度， 該第一厚度大于第二厚度大于第三厚度；
以該第一光刻膠圖案為掩模，去除部分第二金屬層、有源層、歐姆接觸層、 柵絕緣層和第一金屬層；
去除該第一光刻膠圖案的部分厚度，以暴露被第三厚度光刻膠層所覆蓋的柵 極接墊區(qū)和儲存電容區(qū)，經(jīng)刻蝕形成柵極和儲存電容；
繼續(xù)去除該第一光刻膠圖案的部分厚度，以暴露被第二厚度光刻膠層所覆蓋 的薄膜晶體管溝道區(qū)，去除該溝道區(qū)的第二金屬層和歐姆接觸層以形成溝道；
繼續(xù)去除該第一光刻膠圖案的部分厚度，以暴露被第一厚度光刻膠層所覆蓋 的薄膜晶體管的源極，漏極及數(shù)據(jù)接墊；
在上述圖案上繼續(xù)沉積鈍化層，利用第二光罩形成一第二光刻膠圖案，覆蓋 所述柵極接墊區(qū)、數(shù)據(jù)接墊區(qū)和薄膜晶體管區(qū)的光刻膠層具有第五厚度，其中， 所述柵極接墊區(qū)中心區(qū)域、數(shù)據(jù)接墊區(qū)中心區(qū)域和漏極區(qū)中心區(qū)域無光刻膠層， 覆蓋其它地方具有第四厚度，該第四厚度大于第五厚度，經(jīng)刻蝕后，在無光刻膠 層的地方形成柵極接墊接觸孔、數(shù)據(jù)接墊接觸孔和像素電極接觸孔，利用灰化處 理去掉第五厚度的光刻膠層，同時減薄第四厚度的光刻膠層；
在上述圖案上繼續(xù)沉積透明導(dǎo)電層，剝離去除第四厚度的光刻膠層及覆蓋其 上的透明導(dǎo)電層，形成一透明電極于所述柵極接墊接觸孔之上， 一透明電極于所 述數(shù)據(jù)接墊接觸孔墊之上，以及一像素電極于所述像素電極接觸孔之上。
上述薄膜晶體管陣列基板的制造方法，所述第一光罩使用一多灰階掩膜板， 該掩膜板對應(yīng)所述數(shù)據(jù)接墊區(qū)、薄膜晶體管源極區(qū)和漏極區(qū)具有第一透光區(qū)，對 應(yīng)所述薄膜晶體管溝道區(qū)具有第二透光區(qū)，對應(yīng)所述柵極接墊區(qū)和儲存電容區(qū)具 有第三透光區(qū)，其他部分具有第四透光區(qū)，第一透光區(qū)到第四透光區(qū)的透光強度 依次增大。
上述薄膜晶體管陣列基板的制造方法，所述第二光罩使用一多灰階掩膜板， 該掩膜板對應(yīng)所述柵極接墊區(qū)、數(shù)據(jù)接墊區(qū)和薄膜晶體管區(qū)具有第六透光區(qū)，其 中對應(yīng)所述柵極接墊區(qū)中心區(qū)域、數(shù)據(jù)接墊區(qū)中心區(qū)域和漏極區(qū)中心區(qū)域具有第 七透光區(qū)，其他部分具有第五透光區(qū)，第五透光區(qū)到第七透光區(qū)的透光強度依次 增大。
上述薄膜晶體管陣列基板的制造方法，所述光刻膠層為正型光刻膠層。 本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明提供的薄膜晶體管陣列基板制
造方法可把光罩數(shù)減少到兩個，降低成本。另外，由于曝光次數(shù)的減少，每次曝
光之間的誤差也減少了，提高了產(chǎn)量和成品率。


圖1為本發(fā)明的一種薄膜晶體管陣列基板的像素結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2A為本發(fā)明沉積了第一金屬層、柵絕緣層、有源層、歐姆接觸層、第二金 屬層及涂覆光刻膠層后基板的截面圖。
圖2B為本發(fā)明采用第一道光罩進行掩模、曝光和顯影后得到的圖案。 圖2C為圖2B中無光刻膠覆蓋區(qū)域進行刻蝕后得到的圖案。 圖2D為光刻膠減薄后得到的圖案。
圖2E為柵極接墊區(qū)和儲存電容區(qū)進行刻蝕后得到的圖案。
圖2F為光刻膠第二次減薄后得到的圖案。
圖2G為薄膜晶體管溝道區(qū)進行刻蝕后得到的圖案。
圖2H為本發(fā)明第一道光罩光刻膠剝離后得到的圖案。
圖3A為本發(fā)明沉積鈍化層后陣列基板的截面圖。
圖3B為本發(fā)明第二道光罩進行掩膜、曝光和顯影后得到的圖案。
圖3C為鈍化層刻蝕后得到的圖案。
圖3D為光刻膠減薄后得到的圖案。 圖3E為沉積ITO后，剝離光刻膠后得到的圖案。 圖4為本發(fā)明一像素結(jié)構(gòu)圖案。 圖5為本發(fā)明另一像素結(jié)構(gòu)圖案。
圖中
1基板2掩膜板3光刻膠層
4掩膜板11柵極接墊區(qū)12薄膜晶體管區(qū)
12a像素電極接觸孔12b柵極接墊接觸孔12c數(shù)據(jù)接墊接觸孔
13存儲電容區(qū)14數(shù)據(jù)接墊區(qū)15像素電極
21a第一透光區(qū)21b第一透光區(qū)21c第一透光區(qū)
22a第二透光區(qū)23a第三透光區(qū)23b第三透光區(qū)
24a第四透光區(qū)24b第四透光區(qū)24c第四透光區(qū)
24d第四透光區(qū)24e第四透光區(qū)31光刻膠圖形
32光刻膠圖形33光刻膠圖形41a第五透光區(qū)
41b第五透光區(qū)41c第五透光區(qū)41d第五透光區(qū)
42a第六透光區(qū)42b第六透光區(qū)42c第六透光區(qū)
42d第六透光區(qū)42e第六透光區(qū)42f第六透光區(qū)
43a第七透光區(qū)43b第七透光區(qū)43c第七透光區(qū)
51 光刻膠層52光刻膠層
60柵極61數(shù)據(jù)線62源極
63漏極64柵極線65透明電極
66柵極接墊67數(shù)據(jù)接墊68透明電極
101第一金屬層102柵絕緣層103有源層
104歐姆接觸層105第二金屬層106鈍化層
111透明電極141透明電極
dl第一厚度d2第二厚度d3第三厚度
d4第四厚度d5第五厚度
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
圖1為本發(fā)明的一種薄膜晶體管陣列基板的像素結(jié)構(gòu)示意圖。陣列基板上具有
橫向延伸的柵極線64、縱向延伸的數(shù)據(jù)線61、位于柵極線64與數(shù)據(jù)線61交叉處 附近的當作是開關(guān)組件的薄膜晶體管區(qū)12，以及由柵極線和數(shù)據(jù)線所定義的區(qū)域 中的像素電極15。每一薄膜晶體管具有一柵極(圖未示)、 一源極62和一漏極 63。柵極從柵極線延伸出來，而源極從源極線延伸出來。漏極63通常是借助于一 接觸孔(圖未示)和像素電極15電性連接。陣列基板還包括柵極接墊區(qū)11和數(shù)據(jù)接 墊區(qū)14。
圖2至圖3為圖1沿AA'截面圖的陣列基板各部分的制作流程，請參照圖2A 至2H，其為本發(fā)明一較佳實施例的第一道光罩。
首先，如圖2A所示，在基板1上依次沉積第一金屬層101、柵絕緣層102、有 源層103、歐姆接觸層104、第二金屬層105，其中基板1可以用玻璃，柵絕緣層 102可以用氮化硅(SiNx)，有源層103使用非晶硅(a-Si)，歐姆接觸層104為 n+a-Si，之后形成一光刻膠層3于第二金屬層105上。每一像素具有一柵極接墊區(qū) 11、 一薄膜晶體管區(qū)12、 一儲存電容區(qū)13和一數(shù)據(jù)接墊區(qū)14。
提供一具有四種不同光穿透度的掩膜板2，對上述光刻膠層3迸行曝光顯影。 在每一像素中，本實施例中的掩膜板2具有多個第一透光區(qū)21a、 21b、 21c，第二 透光區(qū)22a，第三透光區(qū)23a、 23b，和第四透光區(qū)24a、 24b、 24c、 24d、 24e。第 一透光區(qū)到第四透光區(qū)的透光強度依次增大。光刻膠層3為正型光刻膠層。
顯影后所產(chǎn)生的光刻膠圖形31具有三種不同厚度，請接著參考圖2B:
(1) 在對應(yīng)于柵極接墊區(qū)11和儲存電容區(qū)13的光刻膠具有第三厚度d3，而對 應(yīng)于柵極接墊區(qū)11和儲存電容區(qū)13外圍處的光刻膠完全去除；
(2) 在對應(yīng)于薄膜晶體管區(qū)12的溝道區(qū)處的光刻膠具有第二厚度d2，對應(yīng)于 源極和漏極區(qū)的光刻膠具有第一厚度dl;
(3) 在對應(yīng)于數(shù)據(jù)接墊區(qū)14的光刻膠具有第一厚度dl;
(4) 其他處的光刻膠完全去除；
且該第一厚度dl大于第二厚度d2大于第三厚度d3。
之后，如圖2C所示，依次蝕刻掉無光刻膠區(qū)的第二金屬層105、歐姆接觸層說明書第6/7頁
104、非晶硅層103、柵極絕緣層102及第一金屬層101。
然后，對光刻膠圖形31進行灰化處理，灰化后的光刻膠圖形32如圖2D。其 中，對應(yīng)于柵極接墊區(qū)11和儲存電容區(qū)13的光刻膠被完全移除，薄膜晶體管區(qū) 12和數(shù)據(jù)接墊區(qū)14的光刻膠被減薄。
接著，如圖2E所示，對柵極接墊區(qū)11和儲存電容區(qū)13進行刻蝕，暴露出第 一金屬層，形成柵極接墊和儲存電容電極。
再對光刻膠圖形32進行灰化處理，灰化后的光刻膠圖形33如圖2F。其中，對 應(yīng)于薄膜晶體管區(qū)12溝道區(qū)的光刻膠被完全移除，其余部分的光刻膠被減薄。
然后，如圖2G所示，依次刻蝕掉薄膜晶體管溝道區(qū)的第二金屬層105、歐姆 接觸層104，形成溝道。
接著，如圖2H所示，移除掉薄膜晶體管區(qū)12源極區(qū)、漏極區(qū)及數(shù)據(jù)接墊區(qū) 14處的光刻膠，以暴露被第一厚度dl光刻膠所覆蓋的薄膜晶體管的源極，漏極及 數(shù)據(jù)接墊，此時，所有圖形上光刻膠已全部移除。
在已形成如圖2H所示圖案上沉積鈍化層106，如圖3A所示。然后采用第二道 光罩進行曝光，其中掩膜板4具有多個第五透光區(qū)41a、 41b、 41c、 41d，第六透 光區(qū)42a、 42b、 42c、 42d、 42e、 42f和第七透光區(qū)43a、 43b、 43c，其透光性依次 增強，且涂覆正性光刻膠。
顯影后所產(chǎn)生的一圖案化后光刻膠層具有兩種不同厚度，同時參考圖3B:
(1) 在對應(yīng)于光掩膜板第五透光區(qū)41a、 41b、 41c、 41d處，光刻膠具有第四厚 度d4，該位置的光刻膠完全保留；
(2) 在對應(yīng)于光掩膜板42處，光刻膠具有第五厚度d5;
(3) 在對應(yīng)于光掩膜板43處，該處光刻膠完全被清除； 其中，光刻膠d4大于d5厚度。
之后，如圖3C所示，對鈍化層進行刻蝕，經(jīng)刻蝕后，在無光刻膠層的地方形 成柵極接墊接觸孔12b、數(shù)據(jù)接墊接觸孔12b和像素電極接觸孔12a，利用灰化處 理去掉第五厚度的光刻膠層52，同時減薄第四厚度的光刻膠層51。
然后對光刻膠51和52進行灰化處理，灰化后的光刻膠圖形53如圖3D所示。 其中，對應(yīng)于柵極墊區(qū)11、源極墊區(qū)14和像素電極15的光刻膠被完全清除，薄 膜晶體管區(qū)12的光刻膠被減薄。接著，在圖3D圖案上沉積透明電極層(圖未示)，最后利用剝離技術(shù)將光刻膠 圖形53及覆蓋其上的透明電極層去除，形成一透明電極111于所述柵極接墊接觸 孔12b之上， 一透明電極141于所述數(shù)據(jù)接墊接觸孔12c之上，以及一像素電極 15于所述像素電極接觸孔12a之上，形成如圖3E所示的圖形。這樣，即完成整個 陣列基板的制造過程。
經(jīng)過上述兩道光罩，本發(fā)明提供一種薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板的像素結(jié) 構(gòu)如圖4所示，請結(jié)合圖3E，本發(fā)明提供的陣列基板的像素結(jié)構(gòu)包括基板1、柵 極線64、柵極60、柵絕緣層102、有源層103、歐姆接觸層104、數(shù)據(jù)線61、源 極62、漏極63及像素電極15。其中，柵極線64、柵極60形成于第一金屬層101 上，第一金屬層101上還形成有儲存電容和柵極接墊66;源極62和漏極63形成 于第二金屬層102上；像素電極15形成于透明導(dǎo)電層上，透明導(dǎo)電層還形成有透 明電極65。數(shù)據(jù)線61和源極62、漏極63下保留有第一金屬層101、柵絕緣層102、 有源層103和歐姆接觸層104，柵極線64呈斷續(xù)狀分布在數(shù)據(jù)線61之間，透明電 極65通過柵極接墊66連接斷續(xù)的柵極線64。
本發(fā)明提供的薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板的像素結(jié)構(gòu)，對數(shù)據(jù)線也可以由 透明電極通過數(shù)據(jù)接墊連接，如圖5所示，請結(jié)合圖3E，本發(fā)明提供的陣列基板 的像素結(jié)構(gòu)包括基板1、柵極線64、柵極60、柵絕緣層102、有源層103、歐姆接 觸層104、數(shù)據(jù)線61、源極62、漏極63及像素電極15。其中，柵極線64、柵極 60形成于第一金屬層101上；源極62和漏極63形成于第二金屬層102上，第二 金屬層102上還形成有數(shù)據(jù)接墊67;像素電極15形成于透明導(dǎo)電層上，透明導(dǎo)電 層還形成有透明電極68。數(shù)據(jù)線61和源極62、漏極63下保留有第一金屬層101、 柵絕緣層102、有源層103和歐姆接觸層104，數(shù)據(jù)線61呈斷續(xù)狀分布在柵極線 64之間，透明電極68通過數(shù)據(jù)接墊67連接斷續(xù)的數(shù)據(jù)線61。
綜上所述，本發(fā)明提供的薄膜晶體管陣列基板制造方法通過透明電極和接墊連 接斷續(xù)的柵極線、數(shù)據(jù)線，可把光罩數(shù)減少到兩個，降低成本。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng) 域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的修改和完善，因此 本發(fā)明的保護范圍當以權(quán)利要求書所界定的為準。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管陣列基板的制造方法，包括以下步驟提供一基板，并在該基板上依次形成第一金屬層、柵絕緣層、有源層、歐姆接觸層、第二金屬層，然后涂布光刻膠，其中所述第一金屬層具有柵極接墊區(qū)和儲存電容區(qū)，所述有源層具有薄膜晶體管溝道區(qū)，所述第二金屬層具有數(shù)據(jù)接墊區(qū)、薄膜晶體管源極區(qū)和漏極區(qū)；利用第一光罩形成一第一光刻膠圖案，其中覆蓋所述數(shù)據(jù)接墊區(qū)、薄膜晶體管源極區(qū)和漏極區(qū)的光刻膠層具有第一厚度，覆蓋所述薄膜晶體管溝道區(qū)的光刻膠具有第二厚度，覆蓋所述柵極接墊區(qū)和儲存電容區(qū)的光刻膠層具有第三厚度，該第一厚度大于第二厚度大于第三厚度；以該第一光刻膠圖案為掩模，去除部分第二金屬層、有源層、歐姆接觸層、柵絕緣層和第一金屬層；去除該第一光刻膠圖案的部分厚度，以暴露被第三厚度光刻膠層所覆蓋的柵極接墊區(qū)和儲存電容區(qū)，經(jīng)刻蝕形成柵極和儲存電容；繼續(xù)去除該第一光刻膠圖案的部分厚度，以暴露被第二厚度光刻膠層所覆蓋的薄膜晶體管溝道區(qū)，去除該溝道區(qū)的第二金屬層和歐姆接觸層以形成溝道；繼續(xù)去除該第一光刻膠圖案的部分厚度，以暴露被第一厚度光刻膠層所覆蓋的薄膜晶體管的源極，漏極及數(shù)據(jù)接墊；在上述圖案上繼續(xù)沉積鈍化層，利用第二光罩形成一第二光刻膠圖案，覆蓋所述柵極接墊區(qū)、數(shù)據(jù)接墊區(qū)和薄膜晶體管區(qū)的光刻膠層具有第五厚度，其中，所述柵極接墊區(qū)中心區(qū)域、數(shù)據(jù)接墊區(qū)中心區(qū)域和漏極區(qū)中心區(qū)域無光刻膠層，覆蓋其它地方具有第四厚度，該第四厚度大于第五厚度，經(jīng)刻蝕后，在無光刻膠層的地方形成柵極接墊接觸孔、數(shù)據(jù)接墊接觸孔和像素電極接觸孔，利用灰化處理去掉第五厚度的光刻膠層，同時減薄第四厚度的光刻膠層；在上述圖案上繼續(xù)沉積透明導(dǎo)電層，剝離去除第四厚度的光刻膠層及覆蓋其上的透明導(dǎo)電層，形成一透明電極于所述柵極接墊接觸孔之上，一透明電極于所述數(shù)據(jù)接墊接觸孔之上，以及一像素電極于所述像素電極接觸孔之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的薄膜晶體管陣列基板的制造方法，其特征在于，所 述第一光罩使用一多灰階掩膜板，該掩膜板對應(yīng)所述數(shù)據(jù)接墊區(qū)、薄膜晶體管源 極區(qū)和漏極區(qū)具有第一透光區(qū)，對應(yīng)所述薄膜晶體管溝道區(qū)具有第二透光區(qū)，對 應(yīng)所述柵極接墊區(qū)和儲存電容區(qū)具有第三透光區(qū)，其他部分具有第四透光區(qū)，第 一透光區(qū)到第四透光區(qū)的透光強度依次增大。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列基板的制造方法，其特征在于，所 述第二光罩使用一多灰階掩膜板，該掩膜板對應(yīng)所述柵極接墊區(qū)、數(shù)據(jù)接墊區(qū)和 薄膜晶體管區(qū)具有第六透光區(qū)，其中對應(yīng)所述柵極接墊區(qū)中心區(qū)域、數(shù)據(jù)接墊區(qū) 中心區(qū)域和漏極區(qū)中心區(qū)域具有第七透光區(qū)，其他部分具有第五透光區(qū)，第五透 光區(qū)到第七透光區(qū)的透光強度依次增大。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的薄膜晶體管陣列基板的制造方法，其特 征在于，所述光刻膠層為正型光刻膠層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜晶體管陣列基板制造方法，該制造方法在基板上依次形成第一金屬層、柵絕緣層、有源層、歐姆接觸層、第二金屬層、鈍化層和透明導(dǎo)電層，其中在第一金屬層上形成有柵極和柵極接墊，在第二金屬層上形成有源極、漏極和數(shù)據(jù)接墊，在透明導(dǎo)電層上形成有像素電極以及和柵極接墊、數(shù)據(jù)接墊電接觸的透明電極。本發(fā)明提供的薄膜晶體管陣列基板制造方法可把光罩數(shù)減少到兩個，降低成本，提高產(chǎn)量和成品率。
文檔編號H01L21/70GK101359634SQ200810200598
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者高孝裕 申請人:上海廣電光電子有限公司