CN100499138C - 一种tft lcd阵列基板结构及其制造方法 - Google Patents

一种tft lcd阵列基板结构及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种TFT LCD阵列基板结构，包括基板；栅极扫描线；挡光条；栅电极绝缘层；数据扫描线；薄膜晶体管；钝化层及薄膜晶体管的漏电极之上形成钝化层过孔或沟槽；像素电极，形成在钝化层上，并通过钝化层过孔或沟槽与薄膜晶体管的漏电极连接；其中，挡光条位于像素电极的周边。本发明同时提供一种TFT LCD阵列基板结构的制造方法，其在形成栅极扫描线的同时，在像素电极周边形成闭合型挡关条。本发明能够增大像素电极的开口率；提高存储电容的面积，降低跳变电压和给出一个比较简单的像素亮点的维修方式。

Description

一种TFT LCD阵列基板结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)，尤其涉及薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构及其制造方法。
背景技术
在平板显示技术中，TFT LCD具有功耗低、制造成本相对较低、和无辐射的特点，因此在平板显示器市场占据了主导地位。TFT LCD器件是由阵列玻璃基板和彩膜玻璃基板对盒而形成的。如图1所示，是目前主流的非晶硅TFT(薄膜晶体管)结构截面示意图和单一像素俯视图。它是采用背沟道腐蚀的底栅结构。如图所示，该阵列结构包括：一组栅极扫描线1和与之垂直的一组数据扫描线5，相邻的栅极扫描线和数据扫描线定义了像素区域。每一个像素包含有一个TFT开关器件、透明像素电极10和部分公共电极13。TFT器件由栅电极2、栅电极绝缘层4、半导体有源层3、以及源极6和漏极7组成，如图1b。钝化层8覆盖在上述各部分上，并在漏电极7上方形成过钝化层过孔9。透明像素电极10通过钝化层的过孔9与TFT的漏极7相连接。公共电极的一部分11(像素重叠的凸起部)和像素电极一起形成存储电容。为了进一步降低对盒后像素里的漏光，在像素平行于数据线的两侧形成挡光条12。此种TFT器件可以减低沟道中的光致漏电流。挡光条使用和栅极同一材料，在同一Mask工序中完成制作。
如图2所示的5-Mask(光刻)工艺是目前制作TFT的典型工艺技术。其主要工艺步骤分为五步：
1、形成栅极及其引线；
2、形成栅电极绝缘层和非晶硅半导体层；
3、形成源电极、漏电极及数据引线；
4、形成钝化保护层；
5、形成像素电极。
每一步骤都包括薄膜沉积、曝光和图案形成、以及腐蚀三个主要工艺。如上所述的是一种典型的5-Mask技术。通过改变Mask设计和工艺流程，也有其它的5-Mask工艺技术。由于漏电极总是处于像素区，这样始终会牺牲一部分开口率，致使开口率降低，通常为了提高开口率办法是压缩其他部分的面积来增大开口率。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种TFT LCD阵列基板结构及其制造方法，目的之一是将像素结构中漏电极的一部分及钝化层过孔置于公共电极上面，减小TFT器件所占用的像素面积，增大开口率；目的之二是利用闭合型的挡光条来提高存储电容的面积，从而降低跳变电压，公共电极和挡光条呈一体结构增加工公共电极的信号稳定性；目的之三是给出一个比较简单的像素亮点的维修方式。
为了实现上述目的，本发明提供一种TFT LCD阵列基板结构，包括：
一基板；
一栅极扫描线，形成在所述基板之上；
一挡光条，形成在所述基板之上；
一栅电极绝缘层，形成在所述栅极扫描线及挡光条和基板之上；
一数据扫描线，形成在所述栅电极绝缘层之上；
一薄膜晶体管，形成在所述栅极扫描线之上；
一钝化层，形成在所述栅电极绝缘层、数据扫描线及薄膜晶体管之上，并在所述薄膜晶体管的漏电极之上形成钝化层过孔或沟槽；
一像素电极层，形成在所述钝化层上，并通过所述钝化层过孔或沟槽与所述薄膜晶体管的漏电极连接；
一公共电极，与栅电极同时形成在所述基板之上栅电极绝缘层之下，该栅电极为所述栅极扫描线的一部分，该公共电极和挡光条连接呈一体结构；
其中，所述的挡光条位于像素电极的周边，所述挡光条呈闭合结构。
上述方案中，所述公共电极可与平行于栅极扫描线的挡光条中的一条重合并呈一体结构。所述薄膜晶体管的有源层、源电极和部分漏电极形成在栅极扫描线上。所述薄膜晶体管的漏电极部分地形成在公共电极的上方。所述像素电极一部分铺在栅极扫描线上的钝化层上，形成熔接处。所述像素电极一部分铺在下一栅极扫描线上的钝化层上，形成存储电容。所述栅极扫描线、数据扫描线、薄膜晶体管的源电极和漏电极、公共电极及挡光条为铝、铬、钨、钽、钛、钼及铝镍之一或任意组合构成的单层或复合层结构。所述栅极扫描线、公共电极和挡光条为在同一镀膜、掩模光刻和化学腐蚀工艺中完成制作的相同材料部分。所述栅电极绝缘层的材料为氮化硅或氧化铝。所述像素电极的材料为氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。
为了实现上述目的，本发明同时还提供一种TFT LCD阵列基板结构的制造方法，包括：
步骤1，在基板上沉积金属薄膜，通过光刻工艺和化学腐蚀工艺，形成栅极扫描线、栅电极、公共电极和挡光条，其中，栅电极为栅极扫描线的一部分，挡光条和公共电极为一体结构；
步骤2，在完成步骤1的基板上连续淀积栅电极绝缘层薄膜和非晶硅薄膜，通过光刻工艺和化学腐蚀工艺，在所述栅电极上形成有源层及有源层上方的沟道；
步骤3，在完成步骤2的基板上淀积金属薄膜，通过光刻工艺和化学腐蚀工艺，形成数据扫描线、源电极和漏电极，其中部分源电极和部分漏电极搭接在所述的有源层上；
步骤4，在完成步骤3的基板上沉积钝化层薄膜，通过光刻工艺和化学腐蚀工艺，形成漏电极部分的钝化层过孔；
步骤5，在完成步骤4的基板上沉积像素电极层，通过光刻工艺和化学腐蚀工艺，形成像素电极，并形成像素电极和漏电极的连接，其中，所述步骤1中形成的挡光条位于像素电极的周边，所述挡光条呈闭合结构。
上述方案中，所述步骤3中形成的漏电极部分地形成在所述步骤1中形成的公共电极上。所述步骤1中形成的公共电极与平行于栅极扫描线的挡光条中的一条重合并呈一体结构。所述步骤5中形成的像素电极部分地铺在所述的栅极扫描线上的钝化层上，形成熔接处。所述步骤5中形成的像素电极一部分铺在下一栅极扫描线上的栅电极钝化层上，形成部分存储电容。
与现有专利技术相比，本发明与将TFT的源极和漏极一部分做在了栅极扫描线上，并将漏电极的一部分和钝化层过孔作在了公共电极上使过孔不占用像素面积，增大了开口率。
另外，本发明增加了挡光条的数量，并使原来分离的挡光条连接起来与公共电极一起组成了更大的公共电极，从而增加存储电容的信号稳定性，降低跳变电压，而且使公共电极信号被破坏的几率变得更小。
再者，本发明由于增加了熔接部分，可以比较简单对像素亮点进行维修。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。
附图说明
图1是现有技术TFT LCD阵列基板结构俯视图；
图1a是图1中A-A部分横截面图；
图2是现有技术中的一种典型5-Mask工艺流程示意图；
图3是本发明TFT LCD阵列基板结构俯视图；
图3a是图3中B-B部分横截面图；
图3b是图3中C-C部分横截面图；
图3c是图3中D-D部分横截面图。
图中标记：1、栅极扫描线；2、栅电极；3、有源层；4、栅电极绝缘层；5、数据扫描线；6、源电极；7、漏电极；8、钝化层；9、漏电极部分的钝化层过孔；10、像素电极；11、栅极凸出部；12、挡光条；13、公共电极；14、存储电容；15、切线；16、熔接处。
具体实施方式
图3所示为本发明TFT LCD阵列基板结构一具体实施例的俯视图。如图3所示，本TFT LCD的阵列基板上有一组栅极扫描线1和与之平行的公共电极13，以及与之垂直的一组数据扫描线5。相邻的栅极扫描线1和数据扫描线5定义了像素区域。每一个像素包含有一个TFT开关器件、透明像素电极10和部分公共电极13。如图3a所示，TFT器件由栅电极2栅电极绝缘层4、有源层3、以及源电极6和漏电极7组成。透明像素电极10通过钝化层过孔9与TFT的漏电极7相连接。以上部分与一种传统的TFT像素结构相同。本发明的TFT LCD像素结构不同之处在于，本发明共有四条挡光条，四条挡光条12互相连接起来组成一个闭合的挡光条，形成在像素电极10的周边，并且这个闭合的挡光条和公共电极13连接起来组成一个更大的公共电极(如图3所示)；其次本实施例中，如图3和3a所示TFT器件的源电极6和一部分漏电极7做在了栅极扫描线1上面，即栅电极2为栅极扫描线的一部分，如图3和3b所示TFT器件的一部分漏电极7和钝化层过孔9做在了公共电极13上面(也可以不做在公共电极的上面)，漏电极7通过钝化层过孔9与像素电极10相连接；将一部分透明像素电极10铺在了下一条栅极扫描线上面，形成了一部分存储电容14，同样将一部分透明像素电极10铺在挡光条12上面形成一部分存储电容；另外一部分透明像素电极10铺在栅极扫描线上面形成熔接处16。图3也可看到不良像素维修时所需要的切线15和熔接处16。其中存储电容14和熔接处16在同一掩模版工艺过程中实现的。钝化层是在完成数据线图案之后，ITO像素电极沉积之前进行镀膜和光刻工艺。
本实施例中公共电极13和挡光条12尽管为一体结构，但是并未重合，实际上公共电极13可以与平行于栅极扫描线1的挡光条中的一条重合为一体结构，这样可以进一步提高像素电极的开口率。除此之外，公共电极13不仅仅可以平行与栅电极扫描线1，还可以与栅电极扫描线1成一定的角度.
另外，上述实施例中，所述栅极扫描线1、数据扫描线5、薄膜晶体管的源电极6和漏电极7、公共电极13及挡光条12材料可以为铝、铬、钨、钽、钛、钼及铝镍之一或任意组合，结构可以为单层或复合层结构。所述栅极扫描线1、公共电极13和挡光条12为在同一镀膜、掩模光刻和化学腐蚀工艺中完成制作的相同材料部分。栅电极绝缘层4材料为氮化硅或氧化铝等。所述像素电极10材料可以氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌等。
上述结构的TFT LCD可以通过下面的方法制造：
首先，使用磁控溅射方法，在玻璃基板上制备一层厚度在1000
Figure C200610149884D0010104815QIETU
至7000
Figure C200610149884D0010104815QIETU
的栅金属薄膜。栅金属材料通常使用钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬、或铜等金属。也可以使用上述几种材料薄膜的组合。用栅极掩模版通过曝光工艺和化学腐蚀工艺，在玻璃基板的一定区域上形成栅极扫描线1、公共电极13和挡光条12的图案，栅极扫描线1、公共电极13和挡光条12具有相同的厚度和腐蚀后的坡度角。
然后，利用化学汽相沉积的方法在阵列基板上连续淀积
Figure C200610149884D00101
到
Figure C200610149884D00102
的栅电极绝缘层薄膜4和到
Figure C200610149884D00104
的非晶硅薄膜。栅电极绝缘层材料通常是氮化硅，也可以使用氧化硅和氮氧化硅等。用有源层的掩模版进行曝光后对非晶硅进行刻蚀，形成硅岛。而栅金属和非晶硅之间的绝缘层起到阻挡刻蚀的作用。
随后，采用和栅金属类似的制备方法，在阵列基板上淀积一层类似于栅金属的厚度在到
Figure C200610149884D00106
金属薄膜。通过源漏极的掩模版在一定区域形成数据扫描线5和源电极6、漏电极7。源电极5和漏电极6分别与有源层3的两端相接触。
接下来，用和制备栅电极绝缘层以及有源层相类似的方法，在整个Array基板上沉积一层厚度在
Figure C200610149884D00111
到
Figure C200610149884D00112
的钝化层8，其材料通常是氮化硅或氧化铝等。此时公共电极13、挡光条12、和栅极扫描线1上面覆盖相同厚度的栅电极绝缘层4和钝化层8。通过钝化层的掩模版，利用曝光和刻蚀工艺形成漏电极部分的钝化层过孔9(也可变化为槽或其他结构)，如图3b所示。
最后，使用透明像素电极的掩模版，通过上述相同的工艺步骤，形成像素电极10的存储电容14(如图3c所示)和熔接处16，并通过钝化层过孔9和挡光条部分的钝化层过孔使像素电极10和漏电极7连接。常用的透明像素电极的材料为氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌等，厚度在
Figure C200610149884D00113
至
Figure C200610149884D00114
之间。
以上所提出实施例为一种具体实现方法，也可以有其它的实现方法，如采用4次光刻技术或3次光刻技；还可以通过选择不同的材料或材料组合完成；另外，在具有闭合型挡光条且挡光条与公共电极相连形成在阵列基板上面，TFT器件结构显然可以有各种修改和变化。
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 (17)

1、一种TFT LCD阵列基板结构，其特征在于，包括：
一基板；
一栅极扫描线，形成在所述基板之上；
一挡光条，形成在所述基板之上；
一栅电极绝缘层，形成在所述栅极扫描线及挡光条和基板之上；
一数据扫描线，形成在所述栅电极绝缘层之上；
一薄膜晶体管，形成在所述栅极扫描线之上；
一钝化层，形成在所述栅电极绝缘层、数据扫描线及薄膜晶体管之上，并在所述薄膜晶体管漏电极之上形成钝化层过孔或沟槽；
一像素电极，形成在所述钝化层上，并通过所述钝化层过孔或沟槽与所述薄膜晶体管的漏电极连接；
一公共电极，与栅电极同时形成在所述基板之上栅电极绝缘层之下，该栅电极为所述栅极扫描线的一部分，该公共电极和挡光条连接呈一体结构；
其中，所述的挡光条位于像素电极的周边，所述挡光条呈闭合结构。
2、根据权利要求1所述的阵列基板结构，其特征在于：所述薄膜晶体管的漏电极部分地形成在公共电极的上方。
3、根据权利要求2所述的阵列基板结构，其特征在于：所述公共电极与平行于栅极扫描线的挡光条中的一条重合并呈一体结构。
4、根据权利要求1至3任一所述的阵列基板结构，其特征在于：所述薄膜晶体管的有源层、源电极和部分漏电极形成在栅极扫描线上。
5、根据权利要求1至3任一所述的阵列基板结构，其特征在于：所述像素电极一部分铺在栅极扫描线上的钝化层上。
6、根据权利要求4所述所述的阵列基板结构，其特征在于：所述像素电极一部分铺在栅极扫描线上的钝化层上。
7、根据权利要求1至3任一所述的阵列基板结构，其特征在于：所述像素电极一部分铺在下一栅极扫描线上的钝化层上。
8、根据权利要求6所述所述的阵列基板结构，其特征在于：其特征在于：所述像素电极一部分铺在下一栅极扫描线上的钝化层上。
9、根据权利要求8所述的阵列基板结构，其特征在于：所述栅极扫描线、数据扫描线、薄膜晶体管的源电极和漏电极、公共电极及挡光条为铝、铬、钨、钽、钛、钼及铝镍之一或任意组合构成的单层或复合层结构。
10、根据权利要求8所述的阵列基板结构，其特征在于：所述栅极扫描线、公共电极和挡光条为在同一镀膜、掩模光刻和化学腐蚀工艺中完成制作的相同材料部分。
11、根据权利要求8所述的阵列基板结构，其特征在于：所述栅电极绝缘层的材料为氮化硅或氧化铝。
12、根据权利要求8所述的阵列基板结构，其特征在于：所述像素电极的材料为氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。
13、一种TFT LCD阵列基板结构的制造方法，其特征在于，包括：
步骤1，在基板上沉积金属薄膜，通过光刻工艺和化学腐蚀工艺，形成栅极扫描线、栅电极、公共电极和挡光条，其中，栅电极为栅极扫描线的一部分，挡光条和公共电极为一体结构；
步骤2，在完成步骤1的基板上连续淀积栅电极绝缘层薄膜和非晶硅薄膜，通过光刻工艺和化学腐蚀工艺，在所述栅电极上形成有源层及有源层上方的沟道；
步骤3，在完成步骤2的基板上淀积金属薄膜，通过光刻工艺和化学腐蚀工艺，形成数据扫描线、源电极和漏电极，其中部分源电极和部分漏电极搭接在所述的有源层上；
步骤4，在完成步骤3的基板上沉积钝化层薄膜，通过光刻工艺和化学腐蚀工艺，形成漏电极部分的钝化层过孔；
步骤5，在完成步骤4的基板上沉积像素电极层，通过光刻工艺和化学腐蚀工艺，形成像素电极，并形成像素电极和漏电极的连接，其中，所述步骤1中形成的挡光条位于像素电极的周边，所述挡光条呈闭合结构。
14、根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于：所述步骤3中形成的漏电极部分地形成在所述步骤1中形成的公共电极上。
15、根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于：所述步骤1中形成的公共电极与平行于栅极扫描线的挡光条中的一条重合并呈一体结构。
16、根据权利要求15所述的制造方法，其特征在于：所述步骤5中形成的像素电极部分地铺在所述的栅极扫描线上的钝化层上，形成熔接处。
17、根据权利要求15所述的制造方法，其特征在于：所述步骤5中形成的像素电极一部分铺在下一栅极扫描线上的栅电极钝化层上，形成部分存储电容。
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