CN101634783A - 一种薄膜晶体管液晶显示面板像素结构及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄膜晶体管液晶显示面板像素结构，包括：基板；栅极扫描线及栅电极，形成于基板之上；栅极绝缘层，形成于栅极扫描线及栅电极之上；有源层，形成于栅极绝缘层之上；源漏电极以及数据扫描线，其中源漏电极形成于有源层之上，数据扫描线形成于栅极绝缘层之上，并且源漏电极之下的有源层互不相连；半导体层，形成于源漏电极、以及栅极绝缘层之上，且半导体层覆盖部分漏电极、以及部分栅极绝缘层；钝化层，形成于半导体层之上；像素电极，形成于钝化层、漏电极、栅极绝缘层之上。本发明同时公开了一种薄膜晶体管液晶显示面板像素结构的制造方法，该像素结构和制造方法能够避免源漏电极短路、沟道开路等问题，提高阵列基板的良品率。

Description

一种薄膜晶体管液晶显示面板像素结构及制造方法

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管(TFT)液晶显示面板(LCD)制造技术，尤其涉及薄膜晶体管液晶显示面板像素结构及其制造方法。

背景技术

目前，世界已进入信息革命时代，显示技术及显示器件在信息技术的发展过程中占据了十分重要的地位。其中，平板显示由于具有重量轻、厚度薄、体积小、无辐射、不闪烁等优点，已成为显示技术发展的方向。在平板显示技术中，液晶显示面板因其具有功耗低、制造成本相对较低、无辐射的特点，在平板显示面板市场中占据了主导地位。

图1a和图1b所示是目前主流的液晶显示面板单一像素结构俯视图、及其A-A部位的截面示意图。如图1a和图1b所示，基板01上形成有栅极扫描线11(图1b中未示出)和栅电极12，在像素结构中，源漏电极之间的半导体区域称为沟道区域；基板01未被栅极扫描线11和栅电极12覆盖的部分、以及栅电极12之上形成有栅极绝缘层21；位于栅电极12上方的部分栅极绝缘层21之上，形成有非晶硅和掺杂非晶硅层22；部分非晶硅和掺杂非晶硅层22之上、以及部分栅极绝缘层21之上形成有源电极31和漏电极32；非晶硅和掺杂非晶硅层22未被源电极31、漏电极32覆盖的部分、栅极绝缘层21未被源电极31和漏电极32覆盖的部分、以及大部分的源电极31和漏电极32之上，形成有钝化层43；钝化层过孔42形成于漏电极之上；钝化层43之上形成有像素电极51。

对于上述像素结构，现有技术中的制造方法可以使用传统4次掩膜工艺，具体步骤为：

步骤A：在基板01上沉积栅极金属层薄膜，并通过构图工艺，形成栅极扫描线11和栅电极12图形。

其中，所述构图工艺包括：掩膜板掩膜、曝光、显影、刻蚀、以及剥离等工艺。

步骤B：在完成步骤A的基板01上沉积栅极绝缘层薄膜，形成栅极绝缘层21；之后，再沉积非晶硅和掺杂非晶硅层薄膜、以及源电极31和漏电极32所在的源漏电极层薄膜，再通过构图工艺形成非晶硅和掺杂非晶硅层22、源电极31、漏电极32以及数据扫描线33图形，其中构图工艺所采用的掩膜版为半色调掩膜版或灰色调掩膜版。

步骤C：在完成步骤B的基板01上沉积钝化层薄膜，并通过构图工艺形成钝化层43图形、包括钝化层过孔42。

步骤D：在完成步骤C的基板01上沉积透明像素电极层薄膜，通过构图工艺形成透明像素电极51图形。

根据以上像素结构及其制造方法的描述可知，在步骤B中形成源电极和漏电极时，由于使用了半色调掩膜或灰色调掩膜工艺，在沟道处很容易产生掺杂非晶硅层残留和源漏电极层金属残留，从而导致源漏电极短路；或者，在沟道处容易产生非晶硅层过刻，而导致沟道开路等像素不良现象。上述问题还会严重影响阵列基板的良品率。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种薄膜晶体管液晶显示面板像素结构及其制造方法，能够避免源漏电极短路、沟道开路等问题，进而提高阵列基板的良品率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种薄膜晶体管液晶显示面板像素结构，包括：

基板；

栅极扫描线及栅电极，形成于所述基板之上；

栅极绝缘层，形成于所述栅极扫描线及栅电极之上；

有源层，形成于所述栅极绝缘层之上；

源电极、漏电极以及数据扫描线，其中所述源电极与漏电极形成于所述有源层之上，所述数据扫描线形成于所述栅极绝缘层之上，并且所述源电极与漏电极之下的有源层互不相连；

半导体层，形成于所述源电极、漏电极、以及栅极绝缘层之上，且所述半导体层覆盖部分漏电极、以及部分栅极绝缘层；

钝化层，形成于所述半导体层之上；

像素电极，形成于所述钝化层、所述漏电极、所述栅极绝缘层之上。

其中，所述有源层为掺杂非晶硅构成的单层；或者，所述有源层为非晶硅层和掺杂非晶硅层构成的复合层。

所述栅电极、栅极扫描线、数据扫描线、源电极、以及漏电极为：铝、铬、钨、钽、钛、钼及铝镍之一构成的单层、或上述金属材料任意组合构成的单层或复合层。

像素电极的材料为：氧化铟锡或氧化铝锌。

栅极绝缘层和钝化层的材料为：氮化硅或氮氧化硅。

本发明同时提供了一种薄膜晶体管液晶显示面板像素结构的制造方法，该方法包括：

A1、在基板上沉积栅极金属层薄膜，通过构图工艺形成栅极扫描线和栅电极图形；

B1、在完成步骤A的基板上，依次沉积栅极绝缘层薄膜、有源层薄膜、以及源漏电极层薄膜，通过构图工艺形成数据扫描线、源电极、漏电极及有源层图形，且，在沟道处的有源层在所述构图工艺中被刻蚀掉；

C1、在完成步骤B的基板上，依次沉积半导体层薄膜和钝化层薄膜，通过构图工艺形成钝化层及半导体层；

D1、在完成步骤C的基板上，沉积像素电极层薄膜，通过构图工艺形成像素电极。

其中，所述形成数据扫描线、源电极、漏电极及有源层具体为：采用普通掩膜版对源漏电极层及有源层进行掩模。

本发明同时提供了另一种薄膜晶体管液晶显示面板像素结构的制造方法，该方法包括：

A2、在基板上沉积栅极金属薄膜，通过构图工艺形成栅极扫描线和栅电极图形；

B2、在完成步骤A2的基板上，依次沉积栅极绝缘层薄膜、有源层薄膜、以及源漏电极层薄膜，通过构图工艺形成数据扫描线、源电极、漏电极及有源层图形，且，在沟道处的有源层在所述构图工艺中被刻蚀掉；

C2、在完成步骤B2的基板上，依次沉积半导体层薄膜和钝化层薄膜，通过掩膜版掩膜、曝光、显影、刻蚀工艺，形成保留未曝光光刻胶的图形；

D2、在完成步骤C2的基板上，沉积像素电极层薄膜，通过剥离所述未曝光光刻胶，形成半导体层、像素电极图形。

本发明所提供的薄膜晶体管液晶显示面板像素结构及其制造方法，在形成源漏电极时，通过普通掩膜方式进行光刻工艺，以保证将沟道处的源漏电极层薄膜、有源层薄膜刻蚀干净，没有残留；此时，由于沟道处的栅极绝缘层之上没有任何物质，因此，需要再沉积一层半导体层薄膜，以保证沟道处的半导体特性，从而从根本上解决沟道处由于使用半色调掩膜、或灰色调掩膜方式进行光刻工艺时，存在源漏电极层残留、或掺杂非晶硅层残留、或非晶硅层过刻等问题，避免了上述问题造成的源漏电极短路、或沟道开路等情况的发生，提高了阵列基板的良品率。

附图说明

图1a为现有技术液晶显示面板阵列基板上单一像素结构俯视图；

图1b为图1a的A-A部分横截面示意图；

图2为本发明液晶显示面板阵列基板上单一像素结构俯视图；

图3为图2的A-A部分横截面示意图；

图4a为形成栅极扫描线和栅电极后的薄膜晶体管部位的横截面示意图；

图4b为依次沉积栅极绝缘层、有源层、以及源漏电极层之后的薄膜晶体管部位的横截面示意图；

图4c为刻蚀掉沟道处的源漏电极层、以及有源层之后的薄膜晶体管部位的横截面示意图；

图4d为刻蚀掉沟道处的源漏电极层、以及有源层之后的栅电极极线区域(Gate Pad)处横截面示意图；

图4e为刻蚀掉沟道处的源漏电极层、以及有源层之后的数据扫描线极线区域(Data Pad)处横截面示意图；

图4f为沉积半导体层之后的薄膜晶体管部位的横截面示意图；

图4g为沉积钝化层之后的薄膜晶体管部位的横截面示意图；

图4h为刻蚀掉像素区域的钝化层和半导体层之后的薄膜晶体管部位的横截面示意图；

图4i为形成像素电极之后的薄膜晶体管部位的横截面示意图；

图5a为形成保留未曝光光刻胶的图形之后的薄膜晶体管部位的横截面示意图；

图5b为形成像素电极之后的薄膜晶体管部位的横截面示意图。

附图标记：01、基板；11、栅极扫描线；12、栅电极；21、栅极绝缘层；22、非晶硅和掺杂非晶硅层；23、半导体层薄膜；24、有源层薄膜；25、有源层；26、半导体层30、源漏电极层薄膜；31、源电极；32、漏电极；33、数据扫描线；41、钝化层薄膜；42、钝化层过孔；43、钝化层；51、像素电极；52、光刻胶层。

具体实施方式

本发明的基本思想是：形成源漏电极时，通过普通掩膜(Full Tone Mask)方式进行光刻工艺，以保证将沟道处的源漏电极层薄膜、有源层薄膜刻蚀干净，没有残留；之后，在源电极和部分漏电极之上、以及沟道处再沉积一层半导体层薄膜，以保证沟道处的半导体特性。

以下，通过具体实施例结合附图详细说明本发明薄膜晶体管液晶显示面板像素结构及其制造方法的实现。

图2为本发明中液晶显示面板阵列基板上单一像素结构俯视图，图3为图2的A-A部分横截面示意图，如图2和图3所示，基板01上形成有栅极扫描线11(图3中未示出)和栅电极12；基板01未被栅极扫描线11和栅电极12覆盖的部分、栅极扫描线11和栅电极12之上形成有栅极绝缘层21；部分栅极绝缘层21之上形成有有源层25；所述有源层25之上形成有源电极31、漏电极32、以及数据扫描线33(图3中未示出)，源电极31、漏电极32、以及分别位于源电极31和漏电极32之下的有源层25互不连接；源电极31及漏电极32之间的栅极绝缘层21未被有源层25覆盖的部分、以及源电极31和部分漏电极32之上形成有半导体层26，该半导体层26保证了沟道区域的半导体特性；在半导体层26之上形成有钝化层43；部分钝化层43之上、未被半导体层26覆盖的漏电极32之上、以及未被有源层25覆盖的栅极绝缘层21之上形成有像素电极51，其中，像素电极51与漏电极32连接的部分可以完成钝化层过孔的功能，可以看作本发明像素结构中的钝化层过孔42。通过以上描述结合附图3可知，所述不连接的源电极31和漏电极32之间、以及不连接的有源层25之间形成有半导体层26以及钝化层43。

另外，有源层25可以为掺杂非晶硅构成的单层，也可以为非晶硅和掺杂非晶硅构成的复合层。

所述栅电极12、栅极扫描线11、数据扫描线33、源电极31、漏电极32一般为铝、铬、钨、钽、钛、钼及铝镍之一构成的单层、或上述金属材料任意组合构成的单层或复合层。

像素电极51的材料一般为：氧化铟锡或氧化铝锌等透明电极材料。

栅极绝缘层21和钝化层43的材料一般为：氮化硅或氮氧化硅。

上述像素结构为本发明的具体实施例给出的基本结构，在本发明的基础上可以进行进一步结构的变化，比如将像素电极部分搭接在栅极扫描线上用来形成存储电容；也可以在像素电极的周边设置挡光条；或进一步在基板上形成公共电极，并通过公共电极来形成存储电容等。

上述像素结构可以通过如下制造方法形成，该制造方法具体为：

步骤A1：在基板01上沉积栅极金属层薄膜，通过构图工艺形成栅极扫描线11和栅电极12图形。

其中，所述构图工艺包括：掩膜版掩膜、曝光、显影、刻蚀、以及剥离等工艺。

其中，可采用物理溅射方法等金属沉积方法沉积栅极金属薄膜，如图4a所示。

其中，如何通过物理溅射方法进行金属沉积、如何使用所述构图工艺均属于公知技术，这里不再赘述。

步骤B1：在完成步骤A1的基板01上沉积栅极绝缘层薄膜，形成栅极绝缘层21；之后沉积有源层薄膜24，再沉积源漏电极层薄膜30，通过构图工艺形成数据扫描线33、源电极31、漏电极32、以及有源层25图形，其中，构图工艺的刻蚀工艺刻蚀源漏电极层薄膜30及下方的有源层薄膜24。

其中，可采用化学气相沉积方法等沉积方法沉积栅极绝缘层薄膜、有源层薄膜24；可采用物理溅射方法沉积源漏电极层薄膜30，如图4b所示。

其中，如何通过化学气相沉积方法进行沉积属于公知技术，这里不再赘述。

其中，构图工艺不采用现有技术中的灰色调掩膜、或半色调掩膜，而采用普通掩膜方式对源漏电极层薄膜30和有源层薄膜24进行掩膜；通过曝光、显影、刻蚀、以及剥离等构图工艺形成数据扫描线33、源电极31、漏电极32、以及有源层25图形，并在进行刻蚀工艺时，刻蚀源漏电极层薄膜30及下方的有源层薄膜24。源电极31及漏电极32之间对应区域为沟道区域。如图4c所示。另外，完成本步骤后，阵列基板上栅电极极线区域处的横截面图如图4d所示，数据扫描线极线区域处的横截面示意图如图4e所示。

其中，上述刻蚀工艺可以为湿法刻蚀工艺、或干法刻蚀工艺。

步骤D1：在完成步骤C1的基板01上，依次沉积半导体层薄膜23和钝化层薄膜41。

其中，可采用化学气相沉积方法沉积半导体层薄膜23和钝化层薄膜41，如图4f、如图4g所示。

步骤F1：在完成步骤E1的基板01上，通过构图工艺形成钝化层43、以及半导体层26图形，如图4h所示。

步骤G1：在完成步骤F1的基板01上，沉积像素电极层薄膜，并通过构图工艺形成像素电极51图形。

本步骤中，在完成步骤F1的基板01上，采用物理溅射方法沉积像素电极层薄膜，并通过构图工艺形成像素电极51图形。完成本步骤后的薄膜晶体管部分横截面示意图如图4i所示。

其中，像素电极51与漏电极32连接的部分可以完成钝化层过孔的功能，可以看作本发明像素结构中的钝化层过孔42。

以下，将详细介绍另一种薄膜晶体管液晶显示面板像素结构的制造方法，该方法包括：

步骤A2：在基板01上沉积栅极金属薄膜，通过构图工艺形成栅极扫描线11和栅电极图形12图形。

步骤B2：在完成步骤A2的基板01上，依次沉积栅极绝缘层薄膜、有源层薄膜24、以及源漏电极层薄膜30，通过构图工艺形成数据扫描线33、源电极31、漏电极32及有源层25图形，且，在沟道处的有源层薄膜24在所述构图工艺中被刻蚀掉；

步骤A2～B2与步骤A1～C1的处理方法相同，这里不再赘述。

步骤C2：在完成步骤B2的基板上，依次沉积半导体层薄膜和钝化层薄膜，通过掩膜版掩膜、曝光、显影、刻蚀等工艺，形成保留未曝光光刻胶的图形。

如图5a所示的完成本步骤后的薄膜晶体管部分横截面示意图中，钝化层43之上，保留有光刻胶层52。

步骤D2：在完成步骤C2的基板上，沉积像素电极层薄膜，通过剥离所述未曝光光刻胶层52，形成半导体层26、以及钝化层级像素电极51图形。

完成该步骤之后的薄膜晶体管部分横截面示意图如图5b所示。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1、一种薄膜晶体管液晶显示面板像素结构，其特征在于，包括：

基板；

栅极扫描线及栅电极，形成于所述基板之上；

栅极绝缘层，形成于所述栅极扫描线及栅电极之上；

有源层，形成于所述栅极绝缘层之上；

源电极、漏电极以及数据扫描线，其中所述源电极与漏电极形成于所述有源层之上，所述数据扫描线形成于所述栅极绝缘层之上，并且所述源电极与漏电极之下的有源层互不相连；

半导体层，形成于所述源电极、漏电极、以及栅极绝缘层之上，且所述半导体层覆盖部分漏电极、以及部分栅极绝缘层；

钝化层，形成于所述半导体层之上；

像素电极，形成于所述钝化层、所述漏电极、所述栅极绝缘层之上。

2、根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述有源层为掺杂非晶硅构成的单层；或者，所述有源层为非晶硅层和掺杂非晶硅层构成的复合层。

3、根据权利要求1或2所述的像素结构，其特征在于，所述栅电极、栅极扫描线、数据扫描线、源电极、以及漏电极为：铝、铬、钨、钽、钛、钼及铝镍之一构成的单层、或上述金属材料任意组合构成的单层或复合层。

4、根据权利要求1或2所述的像素结构，其特征在于，所述像素电极的材料为：氧化铟锡或氧化铝锌。

5、根据权利要求1或2所述的像素结构，其特征在于，所述栅极绝缘层和钝化层的材料为：氮化硅或氮氧化硅。

6、一种薄膜晶体管液晶显示面板像素结构的制造方法，其特征在于，该方法包括：

A1、在基板上沉积栅极金属层薄膜，通过构图工艺形成栅极扫描线和栅电极图形；

B1、在完成步骤A的基板上，依次沉积栅极绝缘层薄膜、有源层薄膜、以及源漏电极层薄膜，通过构图工艺形成数据扫描线、源电极、漏电极及有源层图形，且，在沟道处的有源层在所述构图工艺中被刻蚀掉；

C1、在完成步骤B的基板上，依次沉积半导体层薄膜和钝化层薄膜，通过构图工艺形成钝化层及半导体层图形；

D1、在完成步骤C的基板上，沉积像素电极层薄膜，通过构图工艺形成像素电极。

7、根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述形成数据扫描线、源电极、漏电极及有源层具体为：采用普通掩膜版对源漏电极层及有源层进行掩模。

8、一种薄膜晶体管液晶显示面板像素结构的制造方法，其特征在于，该方法包括：

A2、在基板上沉积栅极金属薄膜，通过构图工艺形成栅极扫描线和栅电极图形；

B2、在完成步骤A2的基板上，依次沉积栅极绝缘层薄膜、有源层薄膜、以及源漏电极层薄膜，通过构图工艺形成数据扫描线、源电极、漏电极及有源层图形，且，在沟道处的有源层在所述构图工艺中被刻蚀掉；

C2、在完成步骤B2的基板上，依次沉积半导体层薄膜和钝化层薄膜，通过掩膜版掩膜、曝光、显影、刻蚀工艺，形成保留未曝光光刻胶的图形；

D2、在完成步骤C2的基板上，沉积像素电极层薄膜，通过剥离所述未曝光光刻胶，形成半导体层、像素电极图形。

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