CN103941448B - 一种薄膜晶体管阵列基板及其制备方法、液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明为了解决上述问题，提供了一种薄膜晶体管阵列基板，包括：基板；位于所述基板上方的多个像素单元，所述像素单元包括TFT、像素电极和公共电极，所述TFT包括形成在所述基板上方的有源层；形成在所述有源层上方的第一绝缘层，所述第一绝缘层设有第一过孔；形成在所述像素电极上方的第二绝缘层，所述第二绝缘层设有第二过孔，所述像素电极与所述有源层互相绝缘；形成在所述第一和第二过孔之间的第一跨桥，以使所述像素电极与有源层电连接；所述公共电极形成在第二绝缘层上，且与所述第一跨桥位于同层。采用该方案可节省一道光罩，减少工艺成本。
Description
技术领域
本发明涉及平板显示技术领域，尤其涉及一种薄膜晶体管阵列基板及其制备方法、液晶显示面板。
背景技术
通常，液晶显示器包括彩膜基板、阵列基板以及填充于所述彩膜基板和薄膜晶体管阵列基板之间的液晶。在彩膜基板上和/或薄膜晶体管阵列基板上包括有公共电极和像素电极，通过公共电极和像素电极产生的电场可以驱动液晶分子进行旋转，同时利用液晶的光学各向异性和偏振特点，以此显示图像信息。
第一种通常薄膜晶体管阵列基板如图1所示，包括：一基板101；位于所述基板101上的栅极10214；覆盖所述栅极10214和基板101的栅绝缘层10215；位于所述栅绝缘层上，且位于栅极上方的有源层10211；形成在有源层10211和栅绝缘层10215上的刻蚀阻挡层10212a；贯穿有源层10211上刻蚀阻挡层10212a的第一过孔10213和第二过孔1025；位于刻蚀阻挡层10212a上的源极10218和漏极10219；源极10218通过第一过孔10213与有源层10211电连接，漏极10219通过第二过孔1025与有源层10211电连接；位于刻蚀阻挡层10212a上，且与漏极10219电连接的像素电极1022；位于源极10218、漏极10219、像素电极1022上的钝化层10212b；位于钝化层10212b上，且位于像素电极1022上方的条状公共电极1023。
该薄膜晶体管的具体工艺步骤包括：
A：提供一基板；
B：在基板上沉积一导电层，通过第一道光罩工艺刻蚀形成如图1所示图形的栅极；
C：在栅极上方沉积一覆盖整个基板范围的栅绝缘层，且栅绝缘层覆盖栅极；
D：在栅绝缘层上沉积透明半导体层，并通过第二道光罩工艺刻蚀形成如图1所示图形的有源层；
E：在有源层以及栅绝缘层上沉积绝缘层，并通过第三道光罩工艺刻蚀形成有源层上的第一过孔和第二过孔；
F：在刻蚀阻挡层上沉积一导电层，并通过第四道光罩工艺刻蚀形成源极和漏极，其中，源极通过第一过孔与有源层电连接，漏极通过第二过孔与有源层电连接；
G：在刻蚀阻挡层上沉积透明导电层，并通过第五道光罩工艺刻蚀形成如图1所示图形的像素电极；
H：在源极、漏极和像素电极上沉积一钝化层；
I：在钝化层上沉积透明导电层，并通过第六道光罩工艺刻蚀形成如图1所示图形的公共电极层，该公共电极层位于像素电极的上方，呈条状。
从上述图1的现有技术来看，其薄膜晶体管制造工艺需要步骤A-I，采用六道光罩工艺，可见工艺比较复杂。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供了一种薄膜晶体管阵列基板，包括：
基板；
位于所述基板上方的多个像素单元，所述像素单元包括TFT、像素电极和公共电极，所述TFT包括形成在所述基板上的栅极以及形成在栅极上方的栅绝缘层，形成在所述栅绝缘层上方的有源层；
形成在所述有源层上方的第一绝缘层，所述第一绝缘层为依次形成在所述有源层上方的刻蚀阻挡层以及钝化层，所述刻蚀阻挡层形成在所述像素电 极与所述有源层之间，局部覆盖所述有源层，且所述第一绝缘层设有第一过孔；
形成在所述像素电极上方的第二绝缘层，所述第二绝缘层为形成在所述像素电极上方的钝化层，且所述第二绝缘层设有第二过孔，所述像素电极与所述有源层互相绝缘；
形成在所述第一和第二过孔之间的第一跨桥，以使所述像素电极与有源层电连接；
所述公共电极形成在第二绝缘层上，且与所述第一跨桥位于同层。
可选地，所述阵列基板还包括位于所述刻蚀阻挡层和所述钝化层之间的数据线和与所述第一跨桥位于同层的第二跨桥，所述有源层上方的第一绝缘层还具有第三过孔，所述数据线上方的钝化层具有第四过孔，所述第二跨桥通过所述第三和第四过孔使所述有源层与所述数据线电连接。
可选地，所述第一和第二过孔连通在一起形成一第一开口；所述第三和第四过孔连通在一起形成一第二开口。
可选地，所述有源层可选自铟镓锌氧化物、铟铝锌氧化物，铟钛锌氧化物和铟锌氧化物中的一种或几种。
可选地，所述有源层的厚度为300～2000埃。
可选地，所述公共电极为条状电极。
采用上述本发明的技术方案得到的阵列基板，相较现有技术可省一道光罩。
本发明还提供了一种阵列基板的制造方法：包括：
步骤A：提供一基板：
步骤B：在所述基板上沉积第一金属层，图案化形成栅极，并在所述栅极上方沉积第一绝缘材料，形成栅绝缘层；
步骤C：在所述栅绝缘层上沉积半导体材料，并图案化形成位于栅极上方的有源层；
步骤D：在所述有源层上方沉积第二绝缘材料，形成刻蚀阻挡层，并在 所述刻蚀阻挡层上方，沉积第一透明导电材料，图案化形成像素电极；
步骤E：在所述刻蚀阻挡层以及像素电极上方沉积第三绝缘材料，形成钝化层；
步骤F：在位于有源层以及像素电极上方，分别刻蚀形成第一过孔和第二过孔，所述第一和第二过孔分别暴露部分有源层和像素电极；
步骤G：在钝化层上沉积第二透明导电材料，并图案化形成第一跨桥以及公共电极，其中，所述第一跨桥通过所述第一过孔和第二过孔使所述有源层和像素电极层电连接。
本发明还提供了一种阵列基板的制造方法：包括：
步骤A：提供一基板：
步骤B：在所述基板上形成图案化的栅极以及像素电极，并在所述栅极和像素电极上方沉积第一绝缘材料，形成栅绝缘层；
步骤C：在所述栅绝缘层上沉积半导体材料，并图案化形成位于栅极上方的有源层；
步骤D：在所述有源层上方沉积第二金属层，并图案化形成与所述有源层电连接的第一导电电极和第二导电电极；
步骤E：在所述有源层和栅绝缘层上方沉积第二绝缘材料，形成钝化层；
步骤F：在位于第一或第二导电电极以及像素电极上方，分别刻蚀形成第一过孔和第二过孔，所述第一过孔暴露部分第一或第二导电电极，上述第二过孔暴露部分像素电极；并在钝化层上沉积第二透明导电材料，并图案化形成第一跨桥以及公共电极，其中，所述第一跨桥通过所述第一过孔和第二过孔使所述有源层和像素电极层电连接。
本发明还提供了一种液晶显示器，包括：
上述任一项所述的TFT阵列基板；
与所述TFT阵列基板相对设置的彩膜基板，以及
设置于所述TFT阵列基板和彩膜基板之间的液晶层。
综上所述：采用上述本发明技术方案得到的阵列基板，可节省一道光罩 工艺，从而工艺步骤得到简化，能显著降低成本；
附图说明
图1为现有技术一种薄膜晶体管阵列基板的结构示意图；
图2为本发明实施例一薄膜晶体管阵列基板的结构示意图；
图3为图2中AA'位置的横截面示意图；
图4为制造实施例一的TFT阵列基板的工艺流程图；
图5为本发明实施例三薄膜晶体管阵列基板的结构示意图；
图6为图5中AA'位置的横截面示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例一提供了一种阵列基板，该阵列基板像素区域的结构示意图可以如图2所示，图3为图2中AA’位置的横截面示意图，下面结合图2和图3对本实施例提供的薄膜晶体管阵列基板进行说明。
在本实施例中，薄膜晶体管阵列基板30包括基板301；位于基板301上方的像素单元，像素单元包括TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶体管）3021、像素电极3022和公共电极3023。
TFT3021包括形成在基板301上的栅极30214，形成在栅极10214上方的栅绝缘层30215，以及形成在栅绝缘层30215上方的有源层30211；形成在有源层30211上方的第一绝缘层30212（如刻蚀阻挡层30212a以及钝化层30212b），第一绝缘层30212设有第一过孔30213；形成在刻蚀阻挡 层30212a上的像素电极3022，在像素电极3022上方的第二绝缘层3024（如钝化层30212b），刻蚀阻挡层30212a形成在像素电极3022与有源层30211之间，且局部覆盖有源层30211；第二绝缘层3024设有第二过孔3025，像素电极3022与有源层30211通过刻蚀阻挡层30212a以及钝化层30212b互相绝缘；形成在第一过孔30213和第二过孔3025之间的第一跨桥3026，以使像素电极3022与有源层30211电连接；公共电极3023形成在钝化层上，且与第一跨桥3026位于同层，由同一种材料以及同一工艺中形成。
此外，阵列基板301还包括位于刻蚀阻挡层30212a和钝化层30212b之间的数据线303，以及与第一跨桥3026位于同层的第二跨桥3027，有源层30211上方的第一绝缘层30212还具有第三过孔30216，数据线103上方的钝化层30212b具有第四过孔30217，第二跨桥3027通过第三过孔30216和第四过孔30217使有源层30211与数据线303电连接。其中，数据线也可以设置于栅绝缘层与刻蚀阻挡层之间，那么在形成第四过孔时需同时贯穿钝化层以及刻蚀阻挡层。
其中，基板通常采用玻璃、石英等透明材料；基板也可以由采用玻璃、石英等透明材料及其上的其他结构（如缓冲层等）构成。栅极通常采用金属材料，如Cr、Mo、Al、Ti和Cu中的一种或多种金属的合金。
有源层的形状通常为岛状，材料可以为非晶硅、多晶硅、氧化物半导体材料等，具体地，可选铟镓锌氧化物、铟铝锌氧化物，铟钛锌氧化物和铟锌氧化物中的一种或几种，有源层的厚度一般为300～2000埃。
刻蚀阻挡层通常覆盖整个基板范围，材料为有机感光材料。刻蚀阻挡层覆盖有源层，这样在后续刻蚀制备薄膜晶体管的源极、漏极时能防止对有源层造成刻蚀，因此称作刻蚀阻挡层。
钝化层一般可采用SiNx层，或SiO2和SiNx的复合层材料，也可选择有机感光材料，一方面由于其本身具有感光特性，在其内部形成第一过孔和 第二过孔时，只需要曝光、显影等步骤即可，不需要刻蚀步骤，工艺可以简化。
像素电极和公共电极通常采用透明导电材料，如ITO等。
实施例二
本发明实施例二提供上述实施例一的TFT阵列基板的工艺流程图，如图4所示。从图4中可以看出，本发明实施例二提供的TFT阵列基板的制备工艺步骤如下：
步骤A：提供一基板301：
步骤B：在所述基板301上沉积第一金属层，通过第一道光罩工艺图案化形成如图3所示图形的栅极30214，并在所述栅极30214上方沉积第一绝缘材料，形成栅绝缘层30215；
步骤C：在所述栅绝缘层30215上沉积半导体材料，通过第二道光罩工艺图案化形成位于栅极30214上方的有源层30211；
步骤D：在所述有源层30211上方沉积第二绝缘材料，形成刻蚀阻挡层30212a，并在所述刻蚀阻挡层30212a上方，沉积第一透明导电材料，通过第三道光罩工艺图案化形成像素电极3022；
步骤E：在所述刻蚀阻挡层30212a以及像素电极3022上方沉积第三绝缘材料，形成钝化层30212b；
步骤F：在位于有源层30211以及像素电极3022上方，通过第四道光罩工艺分别刻蚀形成第一过孔30213和第二过孔3025，所述第一和第二过孔分别暴露部分有源层30211和像素电极3022；
步骤G：在钝化层上沉积第二透明导电材料，通过第五道光罩工艺图案化形成第一跨桥3026以及公共电极3023，其中，所述第一跨桥3026通过所述第一过孔30213和第二过孔3025使所述有源层30211和像素电极3022层电连接。
从上述图3所示的TFT阵列基板的工艺步骤中可以看出，要制备图3中最后一幅图所示的TFT阵列基板，需要经过步骤A-G，采用5道光刻工艺步骤，相较现有技术第一种TFT阵列基板结构，节省了一道光罩工艺，从而工艺步骤得到简化，能显著降低成本。
除了上述步骤A-G之外，本发明实施例二提供的TFT阵列基板的制造方法还包括如下步骤：
在步骤D中，在所述刻蚀阻挡层30212a上方沉积第二金属层，并图案化形成数据线303；
在步骤F中，还在刻蚀形成第三过孔30216暴露出部分所述有源层30211，形成第四过孔30217暴露出部分所述数据线303；
在步骤G中，所述钝化层上方还形成第二跨桥3027通过所述第三过孔和第四过孔使所述有源层30211和数据线电连接。其中，第二跨桥所用材料为第二透明导电材料。
实施例三
本发明还提供了一液晶显示器的实施例，包括上述任一种的阵列基板，以及与阵列基板相对设置的彩膜基板，以及设置于所述TFT阵列基板和彩膜基板之间的液晶层。
如上根据本发明的薄膜晶体管以及使用如上根据本发明的方法制造的薄膜晶体管可用于例如LCD等常规的平板显示器中。
以上实施例是为更好的说明本发明技术方案，本领域技术人员所知，本发明也包括以上实施例所述技术方案实质等效或等同的方案，并不应以实施例所述具体情形作为对本发明权利要求的限制。此外，尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优 选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种薄膜晶体管阵列基板，包括：
基板；
位于所述基板上方的多个像素单元，所述像素单元包括TFT、像素电极和公共电极，所述TFT包括形成在所述基板上的栅极以及形成在栅极上方的栅绝缘层，形成在所述栅绝缘层上方的有源层；
形成在所述有源层上方的第一绝缘层，所述第一绝缘层为依次形成在所述有源层上方的刻蚀阻挡层以及钝化层，所述刻蚀阻挡层形成在所述像素电极与所述有源层之间，局部覆盖所述有源层，且所述第一绝缘层设有第一过孔；
形成在所述像素电极上方的第二绝缘层，所述第二绝缘层为形成在所述像素电极上方的钝化层，且所述第二绝缘层设有第二过孔，所述像素电极与所述有源层互相绝缘；
形成在所述第一和第二过孔之间的第一跨桥，以使所述像素电极与有源层电连接；
所述公共电极形成在第二绝缘层上，且与所述第一跨桥位于同层；
其中，通过在位于有源层以及像素电极上方，分别刻蚀形成第一过孔和第二过孔，所述第一和第二过孔分别暴露部分有源层和像素电极；通过在钝化层上沉积第二透明导电材料，并图案化形成第一跨桥以及公共电极。
2.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于：所述阵列基板还包括位于所述刻蚀阻挡层和所述钝化层之间的数据线和与所述第一跨桥位于同层的第二跨桥，所述有源层上方的第一绝缘层还具有第三过孔，所述数据线上方的钝化层具有第四过孔，所述第二跨桥通过所述第三和第四过孔使所述有源层与所述数据线电连接。
3.如权利要求2所述的阵列基板，其特征在于：所述第一和第二过孔连通在一起形成一第一开口；所述第三和第四过孔连通在一起形成一第二开口。
4.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于：所述钝化层的材料为SiNx层，或SiO2和SiNx的复合层，所述栅极的材料为Cr、Mo、Al、Ti和Cu中的一种或多种金属的合金，所述公共电极和跨桥的材料为ITO；所述有源层为氧化物半导体材料。
5.一种阵列基板的制造方法：包括：
步骤A：提供一基板：
步骤B：在所述基板上沉积第一金属层，图案化形成栅极，并在所述栅极上方沉积第一绝缘材料，形成栅绝缘层；
步骤C：在所述栅绝缘层上沉积半导体材料，并图案化形成位于栅极上方的有源层；
步骤D：在所述有源层上方沉积第二绝缘材料，形成刻蚀阻挡层，并在所述刻蚀阻挡层上方，沉积第一透明导电材料，图案化形成像素电极；
步骤E：在所述刻蚀阻挡层以及像素电极上方沉积第三绝缘材料，形成钝化层；
步骤F：在位于有源层以及像素电极上方，分别刻蚀形成第一过孔和第二过孔，所述第一和第二过孔分别暴露部分有源层和像素电极；
步骤G：在钝化层上沉积第二透明导电材料，并图案化形成第一跨桥以及公共电极，其中，所述第一跨桥通过所述第一过孔和第二过孔使所述有源层和像素电极层电连接。
6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于：还包括：在步骤D中，在所述刻蚀阻挡层上方沉积第二金属层，并图案化形成数据线；并在步骤F中，还在刻蚀形成第三过孔暴露出部分所述有源层，形成第四过孔暴露出部分所述数据线，所述钝化层上方还形成第二跨桥通过所述第三过孔和第四过孔使所述有源层和数据线电连接。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于：在所述步骤F中，在刻蚀所述第一和第二过孔时，同时刻蚀所述第一和第二过孔之间的刻蚀阻挡层以及钝化层；在刻蚀所述第三和第四过孔时，同时刻蚀第三和第四过孔之间的刻蚀阻挡层以及钝化层。
8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于：所述第一、第二、第三和第四过孔在同一工艺中刻蚀形成。
9.一种液晶显示器，包括：
如权利要求1-4任一项所述的TFT阵列基板或采用权利要求5-8任一项所述的阵列基板的制造方法所制造的TFT阵列基板；
与所述TFT阵列基板相对设置的彩膜基板，以及
设置于所述TFT阵列基板和彩膜基板之间的液晶层。
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