CN101013709A - 一种tft阵列结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TFT矩阵结构，包括：一基板；一栅线和与其一体的栅电极，形成在基板上，栅线和栅电极的上方覆盖有栅绝缘层；一有源层和欧姆接触层形成在栅绝缘层上方；一数据线及与其一体的源金属电极，形成在欧姆接触层的上方；一漏金属电极，形成在欧姆接触层的上方；一钝化层，形成在数据线、源金属电极及漏金属电极的上方；一过孔，形成在漏金属电极的上方；一像素电极，形成在钝化层上，并通过过孔与漏金属电极连接；其中，数据线及与其一体的源金属电极、及漏金属电极的边角呈梯形边角。本发明同时公开了该TFT矩阵结构的制造方法。本发明能够彻底地消除源漏金属层的倒梯形截面，有效地减少TFT阵列中像素电极断线的发生。

Description

一种TFT阵列结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种有源驱动TFT(薄膜晶体管)阵列结构及其制造方法，特别涉及一种减少像素电极发生断线的TFT阵列结构及其制造方法。

背景技术

为了有效地降低薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)的价格和提高其成品率，有源驱动TFT阵列的制造工艺逐步得到简化，从开始的七次或六次光刻到现在普遍采用的五次光刻。五次光刻工艺在不同的TFT LCD生产厂商都得到了大规模的应用，其具体工艺过程如图1所示，首先，由第一次光刻形成栅线和栅电极；接着在栅线和栅电极上连续沉积一层栅绝缘层、有源层、欧姆接触层，并由第二次光刻形成有源层和欧姆接触层图形；再接着沉积一层源漏金属层，由第三次光刻形成源、漏金属电极和数据线；然后沉积一层钝化层，由第四次光刻在钝化层上形成连接孔；最后沉积一层透明导电层并由第五次光刻形成像素电极。

图2所示为TFT阵列结构的一个像素单元的平面示意图，在透明玻璃基板11上依次为栅电极12a及栅线12b、栅绝缘层13和半导体层14。源、漏金属电极15b、15a及数据线15C分别形成在半导体层14上。其中钝化层17分别形成在源、漏金属电极15b、15a上。像素电极18a沉积在钝化层17上并通过过孔17a与漏金属电极15a相连。

虽然这种五次光刻工艺目前已经发展得非常成熟，但其也存在一定的缺陷。在源漏金属层经过湿法腐蚀后，其边沿截面可能为倒梯形边角15d，因此随后沉积在钝化层上的像素电极，在过孔17a的周围处非常容易发生断线，其沿着图2中A-A部位的截面如图3所示，导致缺陷的产生，影响了TFT阵列的成品率。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种改良的TFT阵列结构及其制作方法，能够彻底地消除源漏金属层的倒梯形截面，有效地减少TFT阵列中像素电极断线的发生。

为了实现上述目的，本发明提供了一种TFT矩阵结构，包括：

一基板；

一栅线和与其一体的栅电极，形成在所述基板上，栅线和栅电极的上方覆盖有栅绝缘层；

一有源层和欧姆接触层形成在栅绝缘层上方；

一数据线及与其一体的源金属电极，形成在所述欧姆接触层的上方；

一漏金属电极，形成在所述欧姆接触层的上方；

一钝化层，形成在所述数据线、源金属电极及漏金属电极的上方；

一过孔，形成在漏金属电极的上方；

一像素电极，形成在所述钝化层上，并通过过孔与所述漏金属电极连接；

其中，数据线及与其一体的源金属电极、及漏金属电极的边角呈梯形边角。

上述方案中，所述栅线、栅电极、源金属电极、数据线或漏金属电极为Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al或Cu的单层膜，或者为Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al或Cu之一或任意组合所构成的复合膜。所述绝缘层或钝化层为氧化物、氮化物或者氧氮化合物。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种TFT矩阵结构的制造方法，包括：

步骤1，在基板上，沉积栅金属层，采用第一块掩模版，进行掩模、曝光和刻蚀，形成栅线和栅电极；

步骤2，完成步骤1基板上沉积栅绝缘层、有源层和欧姆接触层，采用第二块掩模版，进行掩模、曝光和刻蚀后，形成有源层和欧姆接触层图形；

步骤3，在完成步骤2的基板上沉积源漏金属层，采用第三块掩模版，进行掩模、曝光和刻蚀后形成源、漏金属电极和数据线图形；接着进行光刻胶的灰化工艺，将源、漏金属电极和数据线部分暴露出来；随后通过干法刻蚀将暴露出的源、漏金属电极和数据线刻蚀掉，从而形成源、漏金属电极和数据线的梯形边角；最后进行欧姆接触层的刻蚀，形成沟道；

步骤4，在完成步骤3基板上沉积钝化层，采用第四块掩模版，进行掩模、曝光和刻蚀后形成过孔图形；

步骤5，在完成步骤4的基板上沉积像素电极层，采用第五块掩模版，进行掩模、曝光和刻蚀后形成像素电极图形，像素电极通过过孔与漏金属电极相连。

上述方案中，所述步骤3中光刻胶的灰化工艺所用的气体为02、SF6/02、C12/02或CF4/02等气体。所述步骤3中干法刻蚀采用的刻蚀气体为C12/02、SF6/02、CF4/02、CF4/C12/02或SF6/C12/02等气体。所述步骤3中的光刻胶灰化工艺和源、漏金属电极的干法刻蚀工艺可以是连续进行或分步进行的。

相对于现有技术，本发明给出的TFT阵列制造工艺中，在源漏金属层的湿法腐蚀和欧姆接触层的干法刻蚀之间，加入了光刻胶的灰化工艺和源漏金属层的干法刻蚀，彻底地消除了源漏金属层的倒梯形截面，有效地减少了TFT阵列中像素电极断线的发生。

本发明所提出的TFT阵列制造工艺与传统的5次光刻工艺相比，仅仅通过增加了光刻胶的灰化工艺和源漏金属层的干法刻蚀工艺，就能完全消除源漏金属层在湿法腐蚀后可能形成的倒梯形截面形状，而且这两步增加的工艺可与欧姆接触层的刻蚀工艺在同一个反应室内进行，因此不会对TFT阵列的生产周期带来任何不利的影响。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步更为详细地说明。

附图说明

图1是现有技术的5次光刻工艺流程图；

图2是TFT阵列结构的一个像素单元的平面示意图；

图3是图2中A-A部位的截面图；

图4是本发明的5次光刻工艺流程图；

图5是本发明中TFT阵列结构在图2中A-A部位的截面图；

图6是本发明中栅电极、栅绝缘层和有源层图形形成后沿着图2中A-A部位的截面图；

图7是本发明中源漏金属层湿法腐蚀后沿着图2中A-A部位的截面图；

图8是本发明中光刻胶灰化工艺后沿着图2中A-A部位的截面图；

图9是本发明中源漏金属层干法刻蚀后沿着图2中A-A部位的截面图；

图10是本发明中欧姆接触层进行干法刻蚀后沿着图2中A-A部位的截面图；

图11是本发明中过孔形成后沿着图2中A-A部位的截面图。

图中标记：11、透明玻璃基板；12、栅金属层；12a、栅金属电极；12b、栅线；13、栅绝缘层；14、半导体层；15a、漏金属电极；15b、源金属电极；15c、数据线；15d、倒梯形边角；15e、梯形边角；16、光刻胶；17、钝化层；17a、过孔；18a、像素电极。

具体实施方式

图4是本发明的5次光刻工艺流程图。如图4所示，本发明提出的五次光刻工艺具体的实现过程为：首先，由第一次光刻和腐蚀工艺形成栅线和栅电极，接着在栅线和栅电极上连续沉积一层栅绝缘层、有源层、欧姆接触层，并由第二次光刻和刻蚀工艺形成有源层和欧姆接触层图形，再接着沉积一层源漏金属层，由第三次光刻和腐蚀工艺形成源、漏金属电极和数据线，并随后连续或分步进行光刻胶的灰化工艺、源漏金属层和欧姆接触层的干法刻蚀工艺，然后沉积一层钝化层，由第四次光刻在钝化层上形成连接孔，最后沉积一层透明导电层并由第五次光刻形成像素电极。

上述工艺流程结束后形成的本发明的TFT阵列结构的一个像素单元的平面示意图如图2所示，图5是本发明中TFT阵列结构在图2中A-A部位的截面图。如图2和图5所示，本发明阵列结构包括：透明玻璃基板11，在透明玻璃基板11上依次形成栅电极12a及栅线12b、栅绝缘层13和半导体层14(包括有源层和欧姆接触层)；源、漏金属电极15b、15a及数据线15c分别形成在半导体层14上；栅线12b和数据线15c交叉定义一个像素区域；钝化层17分别形成在源、漏金属电极15b、15a上；像素电极18a沉积在钝化层17上并通过过孔17a与漏金属电极15a相连。上述结构与现有技术中的TFT阵列结构的类似，本发明区别于现有技术的特征在于：源、漏金属电极15b、15a的边角为梯形边角15e，沉积在上面的像素电极层18因此不会发生断线，TFT阵列的成品率因此显著提高。

下面详述本发明提出的5次光刻制造TFT阵列的制备工艺方法。

在透明玻璃基板或者石英11上，采用溅射或热蒸发的方法沉积上厚度为500～4000的栅金属层12。栅金属可以选用Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al、Cu等金属和合金，由多层金属组成的栅金属层也能满足需要。由第一次光刻和腐蚀工艺形成所需要的栅电极12a和栅线12b。接着在栅金属层12上通过PECVD方法连续沉积厚度为1000～4000的栅绝缘层13、厚度为1300～3000的半导体层14(包括欧姆接触层)，栅绝缘层13可以选用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，对应的反应气体可以为SiH4，NH3，N2或SiH2Cl2，NH3，N2。半导体层14对应的反应气体可为SiH4，H2或SiH2Cl2，H2，再由第二次光刻和干法刻蚀工艺形成所需要的半导体层图形，此时沿着A-A部位的截面形状如图6所示，半导体层14的刻蚀气体可选用SF6/Cl2或SF6/HCl等气体。

在半导体层14的图形形成后，沉积源漏金属层，源漏金属层由溅射或热蒸发的方法沉积，厚度约为500～2500，可以选用Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al、Cu等金属和合金。源漏金属层沉积后，由第三次光刻和刻蚀工艺形成源、漏金属电极15b、15a和数据线15c，其沿着A-A方向其截面形状如图7所示。源、漏金属电极15b、15a形成后，接着进行光刻胶16的灰化工艺，灰化工艺所用气体可为O2、SF6/O2、Cl2/O2或CF4/O2等气体，其沿着A-A方向其截面形状如图8所示。在灰化工艺完成后，通过干法刻蚀的方法将暴露出的源漏金属层刻蚀掉，从而去除源漏金属层的倒梯形边角形成梯形边角15e，其沿着A-A方向其截面形状如图9所示，刻蚀气体可以为Cl2/O2、SF6/O2、CF4/O2、CF4/Cl2/O2或SF6/Cl2/O2等气体。源漏金属层的干法刻蚀完成后，进行欧姆接触层的刻蚀，用来切断了源、漏金属电极15b、15a之间的连接，其沿着A-A方向其截面形状如图10所示，刻蚀气体可选用SF6/Cl2或SF6/HCl等气体。

在欧姆接触层的刻蚀完成后，通过PECVD方法沉积厚度约为700～2000的钝化层17。钝化层17可以选用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，对应的反应气体可以为SiH4，NH3，N2或SiH2Cl2，NH3，N2，然后通过第四次光刻和刻蚀工艺形成过孔17a，其沿着A-A方向其截面形状如图11，刻蚀气体可选用SF6/O2、Cl2/O2或HCl/O2。

过孔形成后，通过溅射或热蒸发的方法沉积上厚度约为300～600的透明导电层，一般为ITO或IZO，最后通过第五次光刻和刻蚀工艺形成像素电极18a，其沿着A-A方向其截面形状如图2。由于源漏金属层的倒梯形边角被去除，沉积在上面的像素电极层因此不会发生断线，TFT阵列的成品率因此显著提高。

以上所提出实施例为最佳实现方法，并非唯一实现方法。按照需要可使用不同材料和设备实现之。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解按照需要可使用不同材料和设备实现之，即可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1、一种TFT矩阵结构，其特征在于，包括：

一基板；

一栅线和与其一体的栅电极，形成在所述基板上，栅线和栅电极的上方覆盖有栅绝缘层；

一有源层和欧姆接触层形成在栅绝缘层上方；

一数据线及与其一体的源金属电极，形成在所述欧姆接触层的上方；

一漏金属电极，形成在所述欧姆接触层的上方；

一钝化层，形成在所述数据线、源金属电极及漏金属电极的上方；

一过孔，形成在漏金属电极的上方；

一像素电极，形成在所述钝化层上，并通过过孔与所述漏金属电极连接；

其中，数据线及与其一体的源金属电极、及漏金属电极的边角呈梯形边角。

2、根据权利要求1所述的矩阵结构，其特征在于：所述栅线、栅电极、源金属电极、数据线或漏金属电极为Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al或Cu的单层膜，或者为Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al或Cu之一或任意组合所构成的复合膜。

3、根据权利要求1所述的矩阵结构，其特征在于：所述绝缘层或钝化层为氧化物、氮化物或者氧氮化合物。

4、一种TFT矩阵结构的制造方法，其特征在于，包括：

步骤1，在基板上，沉积栅金属层，采用第一块掩模版，进行掩模、曝光和刻蚀，形成栅线和栅电极；

步骤2，完成步骤1基板上沉积栅绝缘层、有源层和欧姆接触层，采用第二块掩模版，进行掩模、曝光和刻蚀后，形成有源层和欧姆接触层图形；

步骤3，在完成步骤2的基板上沉积源漏金属层，采用第三块掩模版，进行掩模、曝光和刻蚀后形成源、漏金属电极和数据线图形；接着进行光刻胶的灰化工艺，将源、漏金属电极和数据线部分暴露出来；随后通过干法刻蚀将暴露出的源、漏金属电极和数据线刻蚀掉，从而形成源、漏金属电极和数据线的梯形边角；最后进行欧姆接触层的刻蚀，形成沟道；

步骤4，在完成步骤3基板上沉积钝化层，采用第四块掩模版，进行掩模、曝光和刻蚀后形成过孔图形；

步骤5，在完成步骤4的基板上沉积像素电极层，采用第五块掩模版，进行掩模、曝光和刻蚀后形成像素电极图形，像素电极通过过孔与漏金属电极相连。

5、根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：所述步骤3中光刻胶的灰化工艺所用的气体为O2、SF6/O2、Cl2/O2或CF4/O2。

6、根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：所述步骤3中干法刻蚀所采用的刻蚀气体为Cl2/O2、SF6/O2、CF4/O2、CF4/Cl2/O2或SF6/Cl2/O2。

7、根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：所述步骤3中的光刻胶灰化工艺和源、漏金属电极的干法刻蚀工艺是连续进行的。

8、根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：所述步骤3中的光刻胶灰化工艺和源、漏金属电极的干法刻蚀工艺是分步进行的。

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