專利名稱：一種三次光刻實(shí)現(xiàn)的tft像素結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器，特別涉及一種三次光刻實(shí)現(xiàn)的TFT像素結(jié)構(gòu)，還 涉及上述像素結(jié)構(gòu)的制作方法。
背景技術(shù)：
目前，在薄膜晶體管(TFT)液晶顯示器的制造過程中，其中的陣列工藝較多 的是采用五次光刻掩膜板的制作方法，也有采用四次光刻掩膜板的方法，四次光刻 掩膜板的方法主要采用灰色調(diào)掩膜板技術(shù)對(duì)薄膜晶體管溝道部分的源漏金屬電極和 有源層部分進(jìn)行刻蝕。四次光刻掩膜板工藝與五次光刻掩膜板工藝的不同點(diǎn)主要在 于五次光刻掩膜板工藝中的第二、三次光刻掩膜板被四次光刻掩膜板中的第二次 光刻掩膜板采用灰色調(diào)掩膜板所取代。灰色調(diào)掩膜板是指數(shù)據(jù)線、源電極和漏電 極為光刻膠全部保留區(qū)域，而溝道部分是部分光刻膠保留區(qū)域，其他區(qū)域則為無光 刻膠保留區(qū)域，在利用灰色調(diào)掩膜板曝光、顯影后，刻蝕形成有源小島的同時(shí)，灰 化工藝也在進(jìn)行，灰化工藝不僅暴露溝道部分，而且刻蝕溝道部分的金屬層、摻雜 層和部分有源層。
在上述工藝中存在以下缺陷由于灰化工藝是對(duì)金屬層、摻雜層和有源層進(jìn)行 刻蝕，因此，光刻工藝對(duì)溝道部分的光刻膠厚度控制得相當(dāng)嚴(yán)格，而且，也同時(shí)對(duì)
刻蝕的選擇比和均勻性均提出了較高的要求，以致對(duì)工藝的容差要求非常高，所以 給薄膜晶體管液晶顯示器的制造帶來了極大的困難和不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種三次光刻實(shí)現(xiàn)的TFT像素結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的另一個(gè)目的 是提供上述像素結(jié)構(gòu)的制作方法，不僅可以簡(jiǎn)化薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，而且能夠降低工 藝容差的要求，為薄膜晶體管液晶顯示器的制造帶來便利。
本發(fā)明的技術(shù)方案可以通過以下的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)， 一種三次光刻實(shí)現(xiàn)的TFT 像素結(jié)構(gòu)，構(gòu)架于一透明基板上，其特征在于依次包括
一柵金屬層，配置在所述透明基板上，所述柵金屬層包括柵線、柵電極及數(shù)據(jù) 線，所述柵線與柵電極連接成一體，所述數(shù)據(jù)線與柵線、柵電極相分離；一柵絕緣層、半導(dǎo)體層、摻雜層及金屬緩沖層，依次層疊配置在所述柵金屬層 上，所述半導(dǎo)體層、摻雜層、金屬緩沖層及位于柵電極上方的柵絕緣層刻蝕為有源 小島；
一溝道，開設(shè)在所述有源小島上，且所述溝道位于所述半導(dǎo)體層的上方且截?cái)?所述摻雜層；
一像素電極層，所述像素電極層包括源電極、漏電極及像素電極，所述漏電極 與像素電極連接成一體，所述源電極與漏電極由所述溝道隔離；
一通孔，開設(shè)在所述柵絕緣層上，且該通孔位于所述數(shù)據(jù)線的上方，所述源電 極與數(shù)據(jù)線通過所述通孔電性連接；
一溝道鈍化層，配置在所述溝道的上表面上。
本發(fā)明具有以下實(shí)施方式-
所述柵線、柵電極、與數(shù)據(jù)線為采用Mo、 AINd、 MoW、 Cr、 Ti、 Ta或Cu材 料的單層膜；或者為Mo、 AlNd、 MoW、 Cr、 Ti、 Ta、 Cu任意兩種以上材料組合構(gòu) 成的復(fù)合膜。
所述柵絕緣層采用氧化物、氮化物或者氧氮化合物的單層膜；或者為氧化物、 氮化物、氧氮化合物任意兩種以上材料組合構(gòu)成的復(fù)合膜。
所述氧化物采用SiOx，所述氮化物釆用SiNx，所述氧氮化合物采用SiOxNy。
所述源電極、漏電極及像素電極的材質(zhì)采用同一種材料。
所述金屬緩沖層為釆用Mo、 MoW、 Cr或Ti材料的單層膜；或者為Mo、 MoW、 Cr、 Ti任意兩種以上材料組合構(gòu)成的復(fù)合膜；金屬緩沖層還可以根據(jù)源電極、漏電 極層與摻雜層的歐姆接觸效果而改變自身的膜厚，在必要時(shí)也可將金屬緩沖層整層 去除。
一種上述像素結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟
(1) 在洗凈的透明基板上沉積柵金屬層；
(2) 采用第一塊掩膜板掩膜，進(jìn)行曝光、顯影和刻蝕，形成柵線、柵電極、存 IC電容線和部分?jǐn)?shù)據(jù)線的圖案；
(3) 在所述柵金屬層上依次沉積柵絕緣層、半導(dǎo)體層、摻雜層及金屬緩沖層；
(4) 采用第二塊掩膜板掩膜，所述第二塊掩膜板為灰色調(diào)掩膜板，進(jìn)行曝光、 顯影和刻蝕后，形成有源小島和所述柵絕緣層上的通孔；
(5) 沉積像素電極層；(6) 采用第三塊掩膜板掩膜，曝光顯影后進(jìn)行刻蝕，形成完整的數(shù)據(jù)線、溝道、 源電極、連接成一體的漏電極和像素電極；
(7) 鈍化所述溝道，在所述溝道的上表面上形成溝道鈍化層。 本發(fā)明具有以下實(shí)施方式
所述步驟(2)中的柵線、柵電極和部分?jǐn)?shù)據(jù)線為同一層膜質(zhì)，且所述柵線、柵電
極、存貯電容線和部分?jǐn)?shù)據(jù)線不相交。
所述步驟(3)中柵絕緣層、半導(dǎo)體層及摻雜層的沉積方式是連續(xù)沉積。 所述步驟(4)中的灰色調(diào)掩膜板掩膜、曝光及顯影后，保留全部光刻膠區(qū)域?yàn)樗?br> 述有源小島區(qū)域，無光刻膠保留區(qū)域?yàn)樗鐾讌^(qū)域，所述有源小島與通孔之外的
區(qū)域?yàn)椴糠直Ａ艄饪棠z區(qū)域。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著的效果
(1) 在現(xiàn)有技術(shù)中，五次光刻、四次光刻工藝造成柵金屬線與數(shù)據(jù)線的交疊而產(chǎn) 生寄生電容，由于本發(fā)明的大部分?jǐn)?shù)據(jù)線與柵線是在同一金屬層中完成，它們的相 對(duì)位置由第一張掩膜板決定，因此能夠有效地減小寄生電容，進(jìn)而減小膜層之間相 對(duì)位置精度的要求，即減小了曝光機(jī)套合精度方面的性能要求；而且減少了一層金 屬層，可大大降低制造成本。
(2) 在現(xiàn)有的四次光刻中，既要保障有源小島以外的摻雜層和半導(dǎo)體層完全被刻 蝕，又要保障溝道深度達(dá)到設(shè)定要求，同時(shí)要考慮到刻蝕速率和均勻性等，對(duì)工藝 的容差要求非常高，而在本發(fā)明中，有源小島刻蝕與溝道切斷刻蝕是分別在第二次 刻蝕和第三次刻蝕中完成的，在第二次刻蝕中，盡管也要求既要完全刻蝕有源小島 以外區(qū)域的摻雜層和半導(dǎo)體層，還要完全刻蝕通孔，但因本發(fā)明的通孔下是數(shù)據(jù)線 金屬層，并且根據(jù)現(xiàn)行工藝中金屬層的刻蝕速率可以是柵絕緣層、有源層和摻雜層 的十分之一甚至以下，所以本發(fā)明只需要在有源小島刻蝕完成前將通孔刻蝕完畢即 可，因此，本發(fā)明一般只需要關(guān)注有源小島的刻蝕，以致可有效擴(kuò)大四次光刻工藝 中的第三次刻蝕的工藝窗口。
(3) 本發(fā)明的漏電極和像素電極是一體制作完成的，不需要另外通過通孔來搭 接，可有效降低漏電極與像素電極之間的電阻，同時(shí)也增大了像素的開口率。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1是本發(fā)明三次光刻工藝全部完成后的正視示意圖； 圖2是圖1的側(cè)視示意圖3是本發(fā)明在透明基板上沉積柵金屬層，并利用第一塊掩模板完成曝光、顯 影和刻蝕后的正視示意圖4是圖3的側(cè)視示意圖5是本發(fā)明連續(xù)沉積柵絕緣層、半導(dǎo)體層、摻雜層和金屬緩沖層后的側(cè)視示 意圖6是本發(fā)明對(duì)連續(xù)沉積的柵絕緣層、半導(dǎo)體層、摻雜層和金屬緩沖層進(jìn)行多 步刻蝕后的正視示意圖7是圖6的側(cè)視示意圖8是本發(fā)明沉積源電極、漏電極和像素電極層后的側(cè)視示意圖；
具體實(shí)施例方式
如圖1及圖2所示，本發(fā)明一種TFT液晶顯示器的像素結(jié)構(gòu)，構(gòu)架于一透明基 板11上，在透明基板11上依次配置有柵金屬層、柵絕緣層13、半導(dǎo)體層14、摻雜 層15、金屬緩沖層16、像素電極層及溝道鈍化層，其中，柵金屬層包括柵線12a、 柵電極12b及數(shù)據(jù)線12c，柵線12a與柵電極12b連接成一體，數(shù)據(jù)線12c與柵線 12a、柵電極12b相分離；上述半導(dǎo)體層14、摻雜層15、金屬緩沖層16及位于柵電 極12b上方的柵絕緣層13刻蝕為有源小島，有源小島上開設(shè)有溝道，該溝道位于半 導(dǎo)體層14的上方且截?cái)鄵诫s層15，溝道鈍化層位于溝道的上表面上；像素電極層 包括源電極17a、漏電極17b及像素電極17c，漏電極17b與像素電極17c連接成一 體，源電極17a與漏電極17b由溝道隔離；在柵絕緣層13上開設(shè)有通孔18，且該 通孔18位于數(shù)據(jù)線12c的上方，源電極17a與數(shù)據(jù)線12c通過通孔18電性連接； 其中，源電極17a、漏電極17b及像素電極17c采用同一種材料。
本發(fā)明的金屬緩沖層16為采用Mo、 MoW、 Cr或Ti材料的單層膜；或者為 Mo、 MoW、 Cr、 Ti任意兩種以上材料組合構(gòu)成的復(fù)合膜；金屬緩沖層16還可以根 據(jù)源電極17a、漏電極17b與摻雜層15的歐姆接觸效果而改變自身的膜厚，在必要 時(shí)也可不配置金屬緩沖層16。上述柵線、柵電極、與柵電極同層的數(shù)據(jù)線12c可以 采用Mo、 AlNd、 MoW、 Cr、 Ti、 Ta或Cu材料的單層膜；或者也可以采用Mo、 AlNd、 MoW、 Cr、 Ti、 Ta、 Cu任意兩種以上材料組合構(gòu)成的復(fù)合膜。上述柵絕緣層13可以采用氧化物、氮化物或者氧氮化合物的單層膜；或者為氧 化物、氮化物、氧氮化合物任意兩種以上材料組合構(gòu)成的復(fù)合膜；該氧化物采用 SiOx，氮化物采用SiNx,氧氮化合物采用SiOxNy。
如圖3 圖8所示，上述的像素結(jié)構(gòu)的制作方法如下
U)在洗凈的透明基板上采用濺射或熱蒸發(fā)的方法沉積柵金屬層，厚度為 2000 4000A,柵金屬層的材料可選擇Mo、 Cr、 Cu、 MoW、 Al、 Ti、 Ta等金屬和 合金，也可以是由多層金屬組成。
(2) 采用第一塊掩膜板掩膜，進(jìn)行曝光、顯影和刻蝕，形成柵線12a、柵電極12b、 存貯電容線和部分?jǐn)?shù)據(jù)線12c (參見圖3及圖4);
上述柵線12a、柵電極12b和部分?jǐn)?shù)據(jù)線12c為同一層膜質(zhì)，且柵線12a、柵電 極12b、存貯電容線和部分?jǐn)?shù)據(jù)線12c不相交，即本發(fā)明的大部分?jǐn)?shù)據(jù)線與柵線是 在同一金屬層中完成，它們的相對(duì)位置由第一張掩膜板決定，因此能夠有效地減小 寄生電容，進(jìn)而減小曝光機(jī)套合精度方面的性能要求；而且減少了一層金屬層，可 大大降低制造成本。
(3) 在柵金屬層上通過等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)依次連續(xù)沉積柵 絕緣層13、半導(dǎo)體層14及摻雜層15，上述柵絕緣層13、半導(dǎo)體層14及摻雜層15 的沉積厚度分別為1000 4000A、 1000 2000A及300 600A;再采用濺射或熱蒸 發(fā)的方法沉積金屬緩沖層16，沉積厚度為50 300A (參見圖5);
上述柵絕緣層13的材料可以選用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，比如氧化物 采用SiOx、氮化物采用SiNx、氧氮化合物采用SiOxNy，它們所分別對(duì)應(yīng)的反應(yīng)氣 體可以為SiH， NH3， N2或者SiH2C12， NH3， N2;半導(dǎo)體層14及摻雜層15對(duì)應(yīng) 的反應(yīng)氣體可為SiH4、 H2或者SiH2C12， H2;摻雜層15的摻雜氣體對(duì)應(yīng)為PH3。
金屬緩沖層16要求在摻雜層15與像素電極層之間形成良好的歐姆接觸，因此 可選用與柵金屬層中所用金屬材質(zhì)相同的材料。
(4)采用第二塊掩膜板掩膜，該第二塊掩膜板為灰色調(diào)掩膜板，在進(jìn)行曝光、 顯影后，形成無光刻膠區(qū)域，保留部分光刻膠區(qū)域和保留全部光刻膠區(qū)域，其中， 無光刻膠區(qū)域?yàn)橥?8區(qū)域，保留全部光刻膠區(qū)域?yàn)橛性葱u區(qū)域，其他區(qū)域全部 為保留部分光刻膠區(qū)域。
使用千法刻蝕方法對(duì)金屬緩沖層16進(jìn)行刻蝕，刻蝕氣體可選用SF6/02, C12/02 或者HCl/02;刻蝕半導(dǎo)體層14和摻雜層15時(shí)的刻蝕氣體可選用SF6/C12， SF6/HC1，SF6/C12/02等氣體?？涛g開始時(shí)，通孔18即開始被刻蝕，該刻蝕過程的同時(shí)也是 對(duì)保留部分光刻膠區(qū)域進(jìn)行灰化處理的過程，并保留全部光刻膠區(qū)域；光刻膠在整 個(gè)刻蝕過程中只是被部分灰化，部分保留光刻膠區(qū)域的光刻膠被全部灰化后，除了 通孔18繼續(xù)被刻蝕外，部分保留光刻膠區(qū)域的金屬緩沖層16、摻雜層15、半導(dǎo)體 層14等也依次開始被刻蝕；根據(jù)工藝的要求，通孔18要先于部分保留光刻膠區(qū)域 完成完全刻蝕后再進(jìn)入過刻蝕階段，完成刻蝕后，形成有源小島和通孔18，有源小 島和通孔18之外的區(qū)域?yàn)闁烹姌O絕緣層(參見圖6及圖7)。
上述只需要在有源小島刻蝕完成前將通孔刻蝕完畢即可，因此，本發(fā)明一般只 需要關(guān)注有源小島的刻蝕，所以可有效擴(kuò)大四次光刻工藝中的第三次刻蝕的工藝窗 □。
(5) 采用濺射或熱蒸發(fā)的方法沉積像素電極層，厚度為500 2500A，此層是一 層透明的導(dǎo)電層， 一般是采用納米銦錫金屬氧化物(ITO);
(6) 采用第三塊掩膜板掩膜，曝光顯影后進(jìn)行刻蝕，形成源電極17a、連接成一 體的漏電極17b和像素電極17c，同時(shí)形成溝道和完整的數(shù)據(jù)線12c,源電極17a通 過通孔18與數(shù)據(jù)線12 c電性連接(參見圖8)。
上述漏電極和像素電極是一體制作完成，不需要另外通過通孔來搭接，可有效 降低漏電極與像素電極之間的電阻，同時(shí)也增大了像素的開口率。
(7) 用等離子工藝鈍化TFT晶體管溝道，在溝道的上表面上形成溝道鈍化層。 基于上述的TFT像素結(jié)構(gòu)和制作方法，可以制作出TFT陳列面板。 本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，因此根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通
技術(shù)知識(shí)和慣用手段來使用不同的材料和設(shè)備，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想 前提下，還可以做出其它多種形式修改、替換，同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)方案。
權(quán)利要求
1、一種三次光刻實(shí)現(xiàn)的TFT像素結(jié)構(gòu)，構(gòu)架于一透明基板上，其特征在于依次包括一柵金屬層，配置在所述透明基板上，所述柵金屬層包括柵線、柵電極及數(shù)據(jù)線，所述柵線與柵電極連接成一體，所述數(shù)據(jù)線與柵線、柵電極相分離一柵絕緣層、半導(dǎo)體層、摻雜層及金屬緩沖層，依次層疊配置在所述柵金屬層上，所述半導(dǎo)體層、摻雜層、金屬緩沖層及位于柵電極上方的柵絕緣層刻蝕為有源小島一溝道，開設(shè)在所述有源小島上，且所述溝道位于所述半導(dǎo)體層的上方且截?cái)嗨鰮诫s層；一像素電極層，所述像素電極層包括源電極、漏電極及像素電極，所述漏電極與像素電極連接成一體，所述源電極與漏電極由所述溝道隔離一通孔，開設(shè)在所述柵絕緣層上，且該通孔位于所述數(shù)據(jù)線的上方，所述源電極與數(shù)據(jù)線通過所述通孔電性連接；一溝道鈍化層，配置在所述溝道的上表面上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三次光刻實(shí)現(xiàn)的TFT像素結(jié)構(gòu)，其特征在于所述柵線、 柵電極與數(shù)據(jù)線為采用Mo、 AlNd、 MoW、 Cr、 Ti、 Ta或Cu材料的單層膜；或者為 Mo、 AlNd、 MoW、 Cr、 Ti、 Ta、 Cu任意兩種以上材料組合構(gòu)成的復(fù)合膜。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三次光刻實(shí)現(xiàn)的TFT像素結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 柵絕緣層采用氧化物、氮化物或者氧氮化合物的單層膜；或者為氧化物、氮化物、氧 氮化合物任意兩種以上材料組合構(gòu)成的復(fù)合膜。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的三次光刻實(shí)現(xiàn)的TFT像素結(jié)構(gòu)，其特征在于所述氧化 物采用SiOx，所述氮化物采用SiNx，所述氧氮化合物采用SiOxNy。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三次光刻實(shí)現(xiàn)的TFT像素結(jié)構(gòu)，其特征在于所述源電 極、漏電極及像素電極的材質(zhì)采用同一種材料。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的三次光刻實(shí)現(xiàn)的TFT像素結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 金屬緩沖層為采用Mo、 MoW、 Cr或Ti材料的單層膜；或者為Mo、 MoW、 Cr、 Ti任意兩種以上材料組合構(gòu)成的復(fù)合膜。
7、 一種上述三次光刻實(shí)現(xiàn)的TFT像素結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟(1) 在洗凈的透明基板上沉積柵金屬層；(2) 采用第一塊掩膜板掩膜，進(jìn)行曝光、顯影和刻蝕，形成柵線、柵電極、存貯電 容線和部分?jǐn)?shù)據(jù)線的圖案；(3) 在所述柵金屬層上依次沉積柵絕緣層、半導(dǎo)體層、摻雜層及金屬緩沖層；(4) 采用第二塊掩膜板掩膜，所述第二塊掩膜板為灰色調(diào)掩膜板，進(jìn)行曝光、顯影 和刻蝕后，形成有源小島和所述柵絕緣層上的通孔；(5) 沉積像素電極層；(6) 采用第三塊掩膜板掩膜，曝光顯影后進(jìn)行刻蝕，形成完整的數(shù)據(jù)線、溝道、 源電極、連接成一體的漏電極和像素電極；(7) 鈍化所述溝道，在所述溝道的上表面上形成溝道鈍化層。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述三次光刻實(shí)現(xiàn)的TFT像素結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于 步驟(3)中所述柵絕緣層、半導(dǎo)體層及摻雜層的沉積方式是連續(xù)沉積。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述三次光刻實(shí)現(xiàn)的TFT像素結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征 在于步驟(4)中的所述灰色調(diào)掩膜板掩膜、曝光及顯影后，保留全部光刻膠區(qū)域?yàn)樗?述有源小島區(qū)域，無光刻膠保留區(qū)域?yàn)樗鐾讌^(qū)域，所述有源小島與通孔之外的區(qū) 域?yàn)椴糠直Ａ艄饪棠z區(qū)域。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述三次光刻實(shí)現(xiàn)的TFT像素結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于 所述步驟(2)中的柵線、柵電極和部分?jǐn)?shù)據(jù)線為同一層膜質(zhì)，且所述柵線、柵電極、存 貯電容線和部分?jǐn)?shù)據(jù)線不相交。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三次光刻實(shí)現(xiàn)的TFT像素結(jié)構(gòu)，構(gòu)架于一透明基板上，依次包括柵金屬層、柵絕緣層、半導(dǎo)體層、摻雜層、金屬緩沖層、像素電極層及溝道鈍化層，所述柵金屬層包括柵線、柵電極及數(shù)據(jù)線，柵線與柵電極連接成一體，數(shù)據(jù)線與柵線、柵電極相分離；所述像素電極層包括源電極、漏電極及像素電極，所述漏電極與像素電極連接成一體，所述源電極與漏電極相隔離；所述通孔開設(shè)在所述柵絕緣層上，且該通孔位于所述數(shù)據(jù)線的上方，所述源電極與數(shù)據(jù)線通過所述通孔電性連接。本發(fā)明還包括該像素結(jié)構(gòu)的制作方法，本發(fā)明不僅可以簡(jiǎn)化薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，而且能夠降低工藝容差的要求，為薄膜晶體管液晶顯示器的制造帶來便利。
文檔編號(hào)H01L21/70GK101419973SQ20081021909
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日
發(fā)明者張風(fēng)平, 林 李, 洪勝寶, 王東岳, 胡君文, 覃事建, 凡 謝 申請(qǐng)人:信利半導(dǎo)體有限公司