CN100495178C - 薄膜晶体管液晶显示器阵列基板像素结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板像素结构，包括一基板，在所述基板上形成的像素电极、栅电极、断续栅线的跨接部位，所述断续栅线的跨接部位连接所述栅电极的一端；在所述像素电极、栅电极和基板上形成的栅绝缘层；在所述栅绝缘层上形成的有源层和欧姆接触层，所述断续栅线的跨接部位两端的所述栅绝缘层上设有露出断续栅线的跨接部位的第一过孔，所述像素电极的所述栅绝缘层上设有露出像素电极的第二过孔；在所述栅绝缘层上形成的数据线、源电极、漏电极和断续栅线，其中所述数据线连接所述源电极，所述断续栅线通过所述第一过孔与断续栅线的跨接部位电连接，像素电极通过第二过孔与漏电极电连接。本发明减少了光刻过程及工艺步骤。

Description

薄膜晶体管液晶显示器阵列基板像素结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)阵列基板像素结构及其制造方法，尤其涉及一种用3次光刻工艺制造的TFT LCD阵列基板像素结构及其制造方法。

背景技术

以TFT LCD为代表的液晶显示作为一种重要的平板显示方式，近十年里有了飞速的发展，受到人们的广泛关注。由于各厂商之间的剧烈竞争和TFT LCD制造技术的不断进步，显示质量优良，价格更加便宜的液晶显示器被不断推向市场。因此，采用更加先进的制造技术，简化生产工艺，降低生产成本成为TFT LCD生产厂商在剧烈竞争中得以生存的重要保证。

液晶显示器制造工艺中，曝光工艺必须使用掩模版(mask)，由于掩模版的价格很昂贵，所以减少掩模版或者说曝光次数，是降低成本很有效的办法。现在液晶显示器制造工艺中，每层工艺流程为沉积、曝光、刻蚀和去胶，每个步骤都不能减少；所以减少一次曝光，至少工艺中的曝光和去胶可以省去，购买MASK的费用也可以减少了。

TFT LCD阵列基板的制造技术经历了从7次光刻技术(7Mask)到目前的5次光刻技术(5mask)、4次光刻技术(4mask)的发展过程。

现在所普遍使用的4MASK技术，曝光次数为4次，必须制作4个MASK；另外，沉积、刻蚀、去胶等工艺步骤也是必需的。同时4次曝光会导致各层之间的偏差比较大，会降低成品率，是制造工艺中不希望的。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的缺陷，以及针对技术的发展趋势，提供一种TFT LCD阵列基板像素结构及其制造方法，从而减少了像素结构的光刻过程及工艺步骤，降低了工艺时间，提高了设备的利用率，从而提高了产能和降低成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板像素结构，其特征在于，包括一基板，在所述基板上形成的像素电极、栅电极、断续栅线的跨接部位，所述断续栅线的跨接部位连接所述栅电极的一端；在所述像素电极、栅电极、断续栅线的跨接部位和基板上形成的栅绝缘层；在所述栅绝缘层上形成的有源层和欧姆接触层，所述断续栅线的跨接部位两端的所述栅绝缘层上设有露出断续栅线的跨接部位的第一过孔，所述像素电极的所述栅绝缘层上设有露出像素电极的第二过孔；在所述栅绝缘层上形成的数据线、源电极、漏电极和断续栅线，其中所述数据线连接所述源电极，所述断续栅线通过所述第一过孔与断续栅线的跨接部位电连接，所述像素电极通过所述第二过孔与所述漏电极电连接。

所述栅电极为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr任意组合所构成的复合膜。所述栅绝缘层为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜，或者为SiNx、SiOx或SiOxNy任意组合所构成的复合膜。所述栅线、源电极、漏电极或数据线为Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为Mo、MoW或Cr任意组合所构成的复合膜。

为了实现上述目的，本发明同时还提供一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板像素结构的制造方法，包括：

步骤一，在基板上依次沉积一层透明导电薄膜和栅金属薄膜，采用第一块灰色调掩模版进行掩模、曝光和刻蚀，形成像素电极、栅电极和断续栅线的跨接部位，其中，像素电极由透明导电薄膜形成，栅电极和断续栅线的跨接部位是由位于透明导电薄膜之上的栅金属薄膜形成；

步骤二，在完成步骤一的基板上沉积栅绝缘层、有源层和欧姆接触层，采用第二块色调掩模版进行掩模和曝光，形成位于栅电极上方的有源层部分、像素电极过孔及断续栅线的跨接部位过孔；

步骤三，在完成步骤二的基板上沉积一层金属薄膜，采用第三块灰色调掩模版进行掩模、曝光和刻蚀，形成数据线、栅线、源电极、漏电极和源电极和漏电极之间的沟道。

其中，所述采用第一块灰色调掩膜版进行掩模、曝光定义形成光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和无光刻胶区域时，使光刻胶完全保留区域对应栅电极和断续栅线的跨接部位区域；光刻胶部分保留区域对应形成像素电极区域；其它部分为无光刻胶区域。所述采用第二块灰色调掩膜版进行掩模、曝光定义形成光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和无光刻胶区域时，使光刻胶完全保留区域对应形成位于栅电极上方的有源层部分区域；无光刻胶区域对应形成像素电极过孔及断续栅线的跨接部位过孔区域；其他部分对应光刻胶部分保留区域。所述采用第三块灰色调掩膜版进行掩模、曝光定义形成光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和无光刻胶区域时，使光刻胶完全保留区域对应形成数据线、栅线、源电极和漏电极；光刻胶部分保留区域对应形成源电极和漏电极之间的沟道区域；其它部分为无光刻胶区域。

本发明把MASK数减少到了3个，相对于原来的4个MASK减少了一个，开发成本上得到了降低。同时主要工艺步骤减少到了17个，相对与4MASK的20个步骤也有了3个步骤的减少，缩短了生产的周期。另外，由于曝光次数的减少，每次曝光之间的误差也减少了，工艺容差也提高了，提高了产量和成品率。

下面结合说明书附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明沉积了ITO和Al后玻璃基板的截面图；

图2为本发明采用第一块灰色调掩模版进行掩模、曝光和刻蚀，完成光刻胶剥离后得到的图案；

图3为图2A-A的截面图；

图4为本发明沉积了绝缘层、有源层和欧姆接触层后玻璃基板的截面图；

图5为本发明使用第二块灰色调掩膜版曝光后的截面图；

图6为本发明采用第二块灰色调掩模版进行掩模、曝光和刻蚀，完成光刻胶剥离后得到的图案；

图7为图6TFT部分B-B的截面图；

图8为本发明整个像素结构完成后的图案；

图9为本发明整个像素结构完成后TFT部分C-C的截面图。

具体实施方式

下面结合具体的制造工艺，对本发明的像素结构的制造方法进行说明。

首先，在基板1(玻璃等)上沉积一层透明导电薄膜2，本实施例中采用ITO薄膜，然后再在ITO薄膜上面沉积栅金属薄膜3，本实施例中为Al，截面图如图1所示。

然后，采用灰色调掩模版进行掩模和曝光，形成不同厚度的光刻胶，其中形成栅电极和栅线的跨接部位31上方的光刻胶未曝光，为光刻胶完全保留区域；形成像素电极21部位上方的光刻胶部分曝光，为光刻胶部分保留区域；其他部分上方的光刻胶完全曝光，为无光刻胶区域。其中，光刻胶完全保留区域比光刻胶部分保留区域的光刻胶厚度厚。刻蚀的第一步，将无光刻胶区域下方的栅金属薄膜刻蚀掉，然后进行光刻胶胶灰化工艺，去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留部分光刻胶完全保留区域的光刻胶。再次进行刻蚀，将像素电极部位上方的栅金属薄膜刻蚀掉，得到完整的像素电极。最后栅电极和断续栅线的跨接部位上方的光刻胶进行剥离，得到栅电极和断续栅线的跨接部位31，这样第一层的图案就形成，如图2所示，两个部分的截面图如图3所示。

接着，在整个基板上沉积栅绝绝缘层4、有源层5和欧姆接触层6，截面图如图4所示。采用第二块灰色调掩模版进行掩模和曝光，其中形成TFT部位上方的光刻胶未曝光，为光刻胶完全保留区域；像素电极过孔及断续栅线的跨接部位过孔9部分的光刻胶完全曝光，为无光刻胶区域；其他部分光刻胶部分曝光，为光刻胶部分保留区域，如图5所示。其中，光刻胶8的厚度是不一样的，光刻胶完全保留区域比光刻胶部分保留区域的光刻胶厚度厚。刻蚀的第一步，将像素电极过孔及断续栅线的跨接部位过孔9部分，即无光刻胶区域下方的欧姆接触层和有源层刻蚀掉，然后进行光刻胶胶灰化工艺，去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留部分光刻胶完全保留区域的光刻胶。刻蚀的第二步，对欧姆接触层和有源层进行刻蚀，由于像素电极过孔及断续栅线的跨接部位过孔9部分的欧姆接触层和有源层已在第一步刻蚀中刻蚀掉，所以其下方绝缘层就会被刻蚀掉，露出过孔中的栅金属薄膜。最后，去除剩余的光刻胶，露出TFT部分。完成后的图形如图6所示，TFT部分的截面图如图7所示。

最后，在整个基板上沉积一层金属薄膜。采用第三块灰色调掩模版进行掩模和曝光，其中形成数据线、栅线、源电极和漏电极的光刻胶未曝光，为光刻胶完全保留区域；TFT沟道部分的光刻胶部分曝光，为光刻胶部分保留区域；其他部分上方的光刻胶完全曝光，为无光刻胶区域。刻蚀的第一步，首先去除无光刻胶区域的金属薄膜，然后进行光刻胶胶灰化工艺，去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，即TFT沟道部分上部的光刻胶，保留部分光刻胶完全保留区域的光刻胶。刻蚀的第二步，将TFT沟道部分欧姆接触层刻蚀掉。最后将数据线、栅线、源电极和漏电极上部的光刻胶去除掉，完成阵列基板像素结构的制作，如图8所示；TFT部分的截面图如图9所示。

如图8和图9所示，本发明一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板像素结构，包括基板1，形成在基板上的像素电极21、栅电极和栅线的跨接部位31，栅电极和栅线的跨接部位31主要由栅金属薄膜3构成，同时栅电极和栅线的跨接部位31下部保留有与像素电极材料相同的透明导电薄膜2，形成栅电极上的栅绝缘层4、半导体层5、欧姆接触层6构成TFT部分10，栅线呈断续状分布在数据线之间；栅线的跨接部位两端有露出栅金属薄膜的过孔(与像素电极上的过孔共同标记为9)，断续的栅线通过该过孔实现与栅电极和栅线间的电连接；栅线与源电极、漏电极、及数据线的材料相同(图中标记7)，漏电极通过像素电极上的过孔与像素电极相连。本发明像素结构栅电极可以为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr的单层膜，也可为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr之一或任意组合所构成的复合膜。栅绝缘层可以为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜，也可以为SiNx、SiOx或SiOxNy之一或任意组合所构成的复合膜。源漏电极、数据线和栅线可以为Mo、MoW或Cr的单层膜，也可为Mo、MoW或Cr之一或任意组合所构成的复合膜。

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、一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板像素结构，其特征在于，包括一基板，在所述基板上形成的像素电极、栅电极、断续栅线的跨接部位，所述断续栅线的跨接部位连接所述栅电极的一端；在所述像素电极、栅电极、断续栅线的跨接部位和基板上形成的栅绝缘层；在所述栅绝缘层上形成的有源层和欧姆接触层，所述断续栅线的跨接部位两端的所述栅绝缘层上设有露出断续栅线的跨接部位的第一过孔，所述像素电极的所述栅绝缘层上设有露出像素电极的第二过孔；在所述栅绝缘层上形成的数据线、源电极、漏电极和断续栅线，其中所述数据线连接所述源电极，所述断续栅线通过所述第一过孔与断续栅线的跨接部位电连接，所述像素电极通过所述第二过孔与所述漏电极电连接。

2、根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于：所述栅电极为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr任意组合所构成的复合膜。

3、根据权利要求1所述的阵列基板结构，其特征在于：所述栅绝缘层为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜，或者为SiNx、SiOx或SiOxNy任意组合所构成的复合膜。

4、根据权利要求1所述的阵列基板结构，其特征在于：所述栅线、源电极、漏电极或数据线为Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为Mo、MoW或Cr任意组合所构成的复合膜。

5、一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板像素结构的制造方法，其特征在于，包括：

步骤一，在基板上依次沉积一层透明导电薄膜和栅金属薄膜，采用第一块灰色调掩模版进行掩模、曝光和刻蚀，形成像素电极、栅电极和断续栅线的跨接部位，其中，像素电极由透明导电薄膜形成，栅电极和断续栅线的跨接部位是由位于透明导电薄膜之上的栅金属薄膜形成；

步骤二，在完成步骤一的基板上沉积栅绝缘层、有源层和欧姆接触层，采用第二块灰色调掩模版进行掩模和曝光，形成位于栅电极上方的有源层部分、像素电极过孔及断续栅线的跨接部位过孔；

步骤三，在完成步骤二的基板上沉积一层金属薄膜，采用第三块灰色调掩模版进行掩模、曝光和刻蚀，形成数据线、栅线、源电极、漏电极和源电极和漏电极之间的沟道。

6、根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：所述采用第一块灰色调掩膜版进行掩模、曝光定义形成光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和无光刻胶区域时，使光刻胶完全保留区域对应栅电极和断续栅线的跨接部位区域；光刻胶部分保留区域对应形成像素电极区域；其它部分为无光刻胶区域。

7、根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：所述采用第二块灰色调掩膜版进行掩模、曝光定义形成光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和无光刻胶区域时，使光刻胶完全保留区域对应形成位于栅电极上方的有源层部分区域；无光刻胶区域对应形成像素电极过孔及断续栅线的跨接部位过孔区域；其他部分对应光刻胶部分保留区域。

8、根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：所述采用第三块灰色调掩膜版进行掩模、曝光定义形成光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和无光刻胶区域时，使光刻胶完全保留区域对应形成数据线、栅线、源电极和漏电极；光刻胶部分保留区域对应形成源电极和漏电极之间的沟道区域；其它部分为无光刻胶区域。

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