CN1270388C - 薄膜晶体管阵列面板及其制造方法 - Google Patents

薄膜晶体管阵列面板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种TFT阵列面板及其制造方法。为简化其制造过程，通过印刷有机绝缘材料形成栅极绝缘层及钝化层。本发明的TFT面板包括绝缘基板、和形成于该绝缘基板上的栅极布线。该栅极布线包括以第一方向延伸的栅极线及与该栅极线一端连接的栅极衬垫。在绝缘基板上形成栅极绝缘层，同时露出栅极衬垫及邻接该栅极衬垫的部分栅极线。在栅极绝缘层上形成半导体图案。在栅极绝缘层上形成数据布线。该数据布线包括以第二方向延伸并与栅极线交叉的数据线、连接数据线并与半导体图案接触的源极、面对源极并与半导体图案接触的漏极、以及连接数据线一端的数据衬垫。在栅极绝缘层上形成钝化层并露出数据衬垫及邻接该数据衬垫的部分数据线。

Description

薄膜晶体管阵列面板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种薄膜晶体管(TFT)阵列面板及其制造方法，特别是涉及一种用于液晶显示器的薄膜晶体管阵列面板及其制造方法。
背景技术
液晶显示器是目前使用最广泛的平板显示器之一，其包括具备电极的两张面板和充填在其间的液晶层，通过给电极施加电压使液晶层的液晶分子重新排列来调整所透过光的透射率。
用于改善视角的一种液晶显示器，具有在两个面板中一个面板上形成相互并联的线性电极、用于切换给电极施加的电压以使最初排列的平行于两个面板的液晶分子重新排列。
具有TFT的面板(以下称之为″TFT阵列面板″)通常利用各种掩模通过光蚀刻制造。尽管目前使用掩膜的数量是5张或6张，但为了节约生产成本需要减少掩膜的数量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种TFT阵列面板及其制造方法，其包括简化的操作步骤。
可通过采用印刷(printing)法或狭缝涂覆(slit coating)法形成由有机绝缘材料组成的栅极绝缘层或钝化层来实现该目的和其它目的。
具体地说，根据本发明的TFT阵列面板包括：绝缘基板；形成于绝缘基板上，并包括栅极线、与栅极线一端连接的栅极衬垫的栅极布线；形成于绝缘基板上，同时露出栅极衬垫及邻接栅极衬垫的部分栅级线的栅极绝缘层；形成于栅极绝缘层上的半导体图案；形成于栅极绝缘层上且包括与栅极线交叉的数据线、与数据线连接并与所述半导体图案接触的源极、面对源极并与半导体图案接触的漏极、以及连接数据线一端的数据衬垫的数据布线；以及形成于栅极绝缘层上，同时露出数据衬垫及邻接数据衬垫的部分数据线的钝化层。
TFT阵列面板可进一步包括形成于基板上并包括与栅极线并联的共同电极的共同布线、连接共同电极线的共同电极、连接共同电极线一端的共同电极衬垫、优选露出共同电极衬垫的栅极绝缘层、以及邻接共同电极衬垫的部分共同电极线。该栅极绝缘层或钝化层优选由有机材料组成。
根据本发明的TFT阵列面板的制造方法包括以下步骤：在绝缘基板上形成包括栅极线及连接栅极线一端的栅极衬垫的栅极布线；在绝缘基板上形成由有机绝缘材料组成的栅极绝缘层，以致该栅极绝缘层露出栅极衬垫及邻接该栅极衬垫的部分栅极线；在栅极绝缘层上形成半导体图案；在栅极绝缘层上形成数据布线，该数据布线包括与栅极线交叉的数据线、连接数据线并与半导体图案接触的源极、面对源极并与半导体图案接触的漏极、以及连接数据线一端的数据衬垫；在栅极绝缘层上形成由有机绝缘材料组成的钝化层，以致该钝化层露出数据衬垫及邻接数据衬垫的部分数据线。栅极绝缘层和钝化层中至少一层用狭缝涂覆法或印刷法制成。
在形成栅极绝缘层后，可将该栅极绝缘层表面压平。
附图说明
图1是根据本发明具体实施例的TFT阵列面板的配置图；
图2是图1所示的沿着II-II’线的截面图；
图3A是TFT阵列面板在其制造方法的第一步骤中的配置图；
图3B是图3A所示的沿着IIIb-IIIb’线的截面图；
图4A是图3A的下一个步骤的TFT阵列面板的配置图；
图4B是图4A所示的沿着IVb-IVb’线的截面图；
图5A是图4A的下一个步骤的TFT阵列面板的配置图；
图5B是图5A所示的沿着Vb-Vb’线的截面图；
图6至图9是顺次图示，从具有如图4所示截面的TFT阵列面板制造具有如图5B所示截面的TFT阵列面板的中间步骤；
图10是图示通过根据本发明具体实施例的TFT阵列面板的制造步骤制造的栅极绝缘层图案；以及
图11是图示通过根据本发明具体实施例的TFT阵列面板的制造步骤制造的钝化层图案。
具体实施方式
现在，参照附图说明根据本发明具体实施例的TFT阵列面板的制造方法。
下面，将通过利用用于广视角的水平电场驱动液晶的用于液晶显示器的TFT阵列面板作为实施例说明本发明。
图1为根据本发明具体实施例的TFT阵列面板的配置图，而图2是图1所示的沿着II-II’线TFT阵列面板的截面图。
如图1和图2所示，在绝缘基板10上形成栅极布线22、24、26和共同布线27、28。栅极布线22、24、26包括以横向延伸的多条栅极线22、连接栅极线22一端用以传送给栅极线22扫描信号的多个栅极衬垫24、以及连接栅极线22的多个栅极26。共同布线27、28包括与栅极线22并联并从外部装置传送共同电极信号的多条共同电极线27、以及连接共同电极线27并以纵向延伸的多个共同电极28。
优选栅极布线22、24、26和共同布线27、28由低电阻率金属材料制成。栅极布线22、24、26和共同布线27、28具有单层结构或多层结构。单层结构优选包括铬、铬合金、钼、钼合金、铝、铝合金、银、或银合金。双重层结构包括一个优选由低电阻率金属材料制成的层，和另一个优选由具有与其它材料有良好接触性能的材料制成的层。
在绝缘基板10上形成优选由有机绝缘材料组成的栅极绝缘层30。该栅极绝缘层30覆盖除栅极衬垫24以外的面板的整个表面。即，栅极绝缘层30覆盖栅极线22、栅极26、以及共同布线27、28，同时露出栅极衬垫24。
在图1中附图标号31所示的虚线是指栅极绝缘层30的外部边界。该栅极绝缘层30优选由诸如二苯并环丁烷(BCB)或全氟环丁烷(PFCB)这类的具有极好平坦化特性的低介电材料组成。
在栅极绝缘层30上形成优选由非晶硅组成的半导体图案42，而在半导体图案42上形成优选由含有杂质的掺杂非晶硅组成的欧姆接触层图案55和56。
数据布线62、64、65、66和像素布线67、68被连接并在欧姆接触层图案55和56上形成。数据布线62、64、65、66和像素布线67、68优选由与半导体接触特性良好并具有低电阻率金属材料组成。数据布线62、64、65、66包括以纵向延伸与栅极线22交叉的多条数据线62、连接数据线62一端用于从外部装置接收数据信号传送给数据线62的多个数据衬垫64、从数据线62上突出的多个源极65、以及在源极65对面的多个漏极66。像素布线67和68包括连接漏极66并延伸与栅极线22并联的多条像素电极线67、和连接像素电极线67并以纵向延伸的多个像素电极68。该像素电极68与共同电极28以交替方式排列。
在使用不同电压的情况下，共同布线27、28和像素布线67、68在绝缘基板10上相互并联排列，在两布线之间产生水平电场。利用这种水平电场驱动液晶来实现广视角模式。
数据布线62、64、65、66及像素布线67、68优选由低电阻率金属材料制成。和栅极布线22、24、26一样，数据布线62、64、65、66也具有单层结构或双层结构。单层结构优选包括铬、铬合金、钼、钼合金、铝、铝合金、银、或银合金。双层结构包括一个优选由低电阻率金属材料形成的层，和另一个优选由与其它材料有良好接触性能的金属材料形成的层。
栅极26、源极65、漏极66、以及源极65和漏极66之间的半导体图案42部分构成薄膜晶体管(TFT)。
除了TFT的通道区域(即，源极65和漏极66之间的区域)之外，半导体图案42具有与数据布线62、64、65、66和像素布线67、68基本相同的平面形状。具体地说，除了半导体图案42还包括位于源极65和漏极66之间的被定义为TFT通道部分之外，半导体图案42具有与包括数据线62、数据衬垫64、源极65、漏极66、像素电极线67、以及像素电极68的图案相同的平面形状(planarshape)。
欧姆接触层图案55和56起降低其下部半导体图案42和其上部数据布线62、64、65、66及像素布线67、68之间的接触电阻的作用，并且具有与包括数据布线62、64、65、66及像素布线67、68的图案相同的平面形状。欧姆接触层图案55和56的一部分55与组成一体的数据线62、数据衬垫64、以及源极65相接触。欧姆接触层图案55和56的另一部分56与组成一体的漏极66、像素电极线67、以及像素电极68相接触。
在栅极绝缘层30上形成优选由有机绝缘材料组成的钝化层70。该钝化层70覆盖除栅极衬垫24及数据衬垫64以外的面板的整个表面。即，该钝化层70覆盖数据线62、源极65、漏极66、像素电极线67、以及像素电极68。因此，栅极衬垫24及数据衬垫64没有被钝化层70覆盖而暴露在外。
在图1中的附图标号71所示虚线是指钝化层70外部边界。优选栅极绝缘层30由诸如BCB和PFCB这类的具有极好平坦化特性的低介电材料制成。
如上所述，根据本发明具体实施例的TFT阵列面板，在数据线与栅极线之间***一种具有相对较大厚度的有机绝缘层以减小两线之间的寄生电容。并且，如本发明的具体实施例，若利用在共同电极与像素电极之间产生的水平电场驱动液晶时，具有可实现广视角的优点。
然后，现将对这种根据本发明TFT阵列面板的制造方法参照图3A至图9和图1及图2进行详细说明。
首先，如图3A及图3B所示，将以铬、铬合金、钼、钼合金、铝、铝合金、银、或银合金为基本成分的层沉积在绝缘基板10上，并且利用掩膜通过光蚀刻形成图案以形成包括多条栅极线22、多个栅极衬垫24、多条栅极26的栅极布线22、24、26、和包括多条共同电极线27、多个共同电极28的共同布线27和28。
其后，如图4A及图4B所示，诸如BCB和PFCB这类的低介电有机绝缘材料，通过印刷(printing)法或狭缝涂覆(slit coating)法涂覆在具有栅极布线22、24、26和共同布线27、28的绝缘基板10上，从而形成栅极绝缘层30。该栅极绝缘层30可通过磨削(grinding)使其平坦以改善通过后续工序形成的层的沉积及接触特性。狭缝涂覆法可利用狭缝涂布机通过具有0.1mm或更小厚度的狭缝喷嘴的前端喷射有机绝缘材料在基板10上涂覆该有机绝缘材料。
完成在基板10上的有机绝缘材料的印刷，以便栅极绝缘层30不覆盖在栅极衬垫24之上。
附图标号31所示的虚线是指栅极绝缘层30外部边界。
如图5A及图5B所示，在栅极绝缘层30上连续沉积半导体层、掺杂的半导体层、以及金属层，并且通过光蚀刻形成图案以形成半导体图案42、欧姆接触层图案55和56、以及包括数据布线62、64、65、66和像素布线67、68的金属图案。
数据布线62、64、65、66和像素布线67、68接触位于其下并具有相同平面形状的欧姆接触层图案55和56，并且欧姆接触层图案55和56接触位于其下的半导体图案42。半导体图案42与数据布线62、64、65、66具有基本相同的平面形状，但还包括被定义为位于源极65和漏极66之间的TFT通道的区域。
可选地，仅利用一个掩膜形成数据布线62、64、65、66、欧姆接触层图案55、56、以及半导体图案42。现对此将参照图6至图9进行说明。
首先，如图6所示，在栅极绝缘层30上通过化学气相沉积(“CVD”)连续沉积半导体层40、掺杂的半导体层50。接着，通过溅射沉积由铬、铬合金、钼、钼合金、铝、铝合金、银、或银合金组成的金属层60。
然后，在金属层60上涂覆感光耐蚀膜，并通过掩膜(未示出)曝光，该感光耐蚀膜显影以得到光蚀刻图案(photoresist pattern)112和114。所得到的光蚀刻图案112和114，其位于数据布线及像素布线区域A的第一部分112比TFT通道区域B，即位于源极65和漏极66之间的第二部分114厚，而在残留区域C则没有残余物。第二部分114与第一部分112厚度之比根据后述蚀刻步骤的蚀刻条件来调整。优选第二部分114厚度等于或小于第一部分112厚度的一半。
感光耐蚀膜的位置决定(position-dependent)厚度可通过使用具有位置决定透射率的掩膜获得。为调节曝光量可在掩膜上设置狭缝图案(slit pattern)、晶格图案(lattice pattern)、或半透明薄膜。在使用狭缝图案时，优选位于狭缝之间部分的宽度或该部分之间的间距，即狭缝的宽度小于用于光刻的曝光机的分辨率。在使用半透明薄膜的情况下，为调节掩膜的透射比，可使用不同透射比的薄膜或具有不同厚度的薄膜。
当通过这种掩膜给光电导薄膜照射光时，直接暴露于光的区域C上的部分的聚合物几乎被完全分解，而面对狭缝图案或半透明薄膜的区域B上的那些部分，因曝光量少，没有被完全分解。被遮光薄膜遮住的区域A上的部分的聚合物几乎未分解。在此，要求曝光时间足够长以便分解所有分子。
选择性曝光的感光耐蚀膜的显影可使含有未分解聚合物的部分留下，而感光照射量少的中间部分比未被光照射部分更薄。
然后，如图7所示，除去区域C的金属层60的露出部分，以露出其下部的掺杂的半导体层50。因此，只留下在通道区域B及数据区域A的金属图案61，而在残留区域C上的金属层60部分则被除去，以露出位于其下部的掺杂的半导体层50。因源极65与漏极66一直相连没有分离，以使所得到的金属图案61其数据布线和像素布线连接为一体。
然后，如图8所示，在残留区域C上露出的掺杂的半导体层50及其下部的半导体层40和第二部分114一起用干蚀刻方法同时除去。该蚀刻优选在光蚀刻图案112、114和掺杂的半导体层50及半导体层40同时蚀刻，而栅极绝缘层30在不被蚀刻的条件下进行。尤其，对光蚀刻图案112、114和半导体层40的蚀刻比优选以相同条件蚀刻。例如，使用SF6和HCL混合气体或SF6和O2混合气体，以将两个层蚀刻成几乎相同的厚度。
就光蚀刻图案112、114和半导体层40的相同蚀刻比而言，优选第二光蚀刻部分114的厚度与半导体层40和掺杂的半导体层50厚度之和相同或应比其小。
这样，除去位于通道区域B的第二光蚀刻部分114，以露出导电性图案61，并且除去残留区域C掺杂的半导体层50及半导体层40以露出其下部栅极绝缘层30。同时，在数据区域A的第一光蚀刻部分112也被蚀刻而厚度变薄。
在该步骤中，完成半导体图案42的形成，而且在半导体图案42之上形成与其具有相同平面形状的欧姆接触层图案52。
通过抛光(ashing)除去通道区域B上的金属图案61的表面残留第二光蚀刻部分144的残留物。
随后，如图9所示，将残留的第一光蚀刻图案部分112作为掩膜蚀刻位于通道区域B的金属图案61及其下部欧姆接触层图案52部分。这时，半导体图案42的顶部可被除去，以使其厚度减小，而第一光蚀刻图案部分112也被蚀刻到预定的厚度。该蚀刻须在栅极绝缘层30几乎不被蚀刻的条件下进行，并优选非常厚以防止第二光蚀刻图案部分112被蚀刻露出其下部金属图案。
这样，在金属图案61上的源电极65和漏极66彼此隔开。另一方面，数据线62、数据衬垫64、以及源极65形成连接为一体的状态，而再一方面，漏极66、像素电极线67、以及像素电极68形成连接为一体的状态。而且完成其下部欧姆接触层图案55、56的形成。
除去残留的第一光蚀刻图案部分112，可得到具有如图5B所示截面的面板。
然后，如图1及图2所示，诸如BCB或PFCB这类的低介电有机绝缘材料通过印刷法或狭缝涂覆法涂覆在具有数据布线62、64、65、66及像素布线67、68的面板上，从而形成钝化层70。为了防止钝化层70在栅极衬垫24及数据衬垫64上形成，控制设计的印刷板或狭缝涂覆喷嘴，以便钝化层70不覆盖栅极衬垫24及数据衬垫64。
由于根据本发明制造方法制造的TFT阵列面板全部露出栅极衬垫24及数据衬垫64，因此无需引入用于加固栅极衬垫24及数据衬垫64与外部驱动集成电路(IC)接触的辅助栅极衬垫及辅助数据衬垫。
上述本发明的TFT阵列面板可包括电连接多个共同电极线的共同信号线、及连接共同信号线的共同信号衬垫。现对此将参照图10和图11进行具体说明。
图10是图示通过根据本发明具体实施例的TFT阵列面板制造步骤制造的栅极绝缘层图案，而图11是图示通过根据本发明具体实施例的TFT阵列面板制造步骤制造的钝化层图案。
在本发明的TFT阵列面板上，设置插在多条具有连接栅极线22一端的多个栅极衬垫24的栅极布线，以及多条插在栅极线22之间的共同电极线27。相应的共同电极线27通过以纵向延伸的共同线38彼此电连接。用于从外部装置接收共同信号并传送给共同信号线的共同电极衬垫39设置在共同信号线38的一端。
如图10所示，在面板100上印刷或涂覆栅极绝缘层30，以便露出栅极衬垫24及共同电极衬垫39。
此外，如图11所示，根据后续过程，在追加包括与栅极线22交叉的数据线62及形成于数据线一端的数据衬垫24的数据布线62、64、65、66形成面板200上印刷或狭缝涂覆钝化层70时，须都露出已裸露的栅极衬垫24及共同电极衬垫39和在后续过程中形成的数据衬垫64。
在本发明的TFT阵列面板的制造方法中，通过使用印刷法或狭缝涂覆法，露出不被栅极绝缘层和钝化层覆盖的衬垫区域。该方法可省略在栅极绝缘层或钝化层上形成接触孔以露出衬垫的步骤。
本发明印刷或狭缝涂覆由有机绝缘材料制成的栅极绝缘层和钝化层，以便露出栅极衬垫及数据衬垫，从而简化TFT阵列面板的制造方法，例如，减少掩膜的数量。

Claims (4)

1.一种薄膜晶体管阵列面板，包括：
绝缘基板；
形成于所述绝缘基板上，并包括栅极线、和连接所述栅极线一端的栅极衬垫的栅极布线；
形成于所述绝缘基板上，同时露出所述栅极衬垫及邻接所述栅极衬垫的部分所述栅极线的栅极绝缘层；
形成于所述栅极绝缘层上的半导体图案；
形成于所述栅极绝缘层上，并包括与所述栅极线交叉的数据线、连接所述数据线并与所述半导体图案接触的源极、面对所述源极并与所述半导体图案接触的漏极、以及连接所述数据线一端的数据衬垫的数据布线；以及
形成于所述栅极绝缘层上，同时露出所述数据衬垫及邻接所述数据衬垫的部分所述数据线的钝化层；
其中，所述栅极绝缘层和所述钝化层中至少一层由有机绝缘材料组成。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列面板，还包括形成于所述基板上并包括与所述栅极线并联的共同电极的共同布线、连接所述共同电极线的共同电极、以及连接所述共同电极线一端的共同电极衬垫，所述栅极绝缘层露出所述共同电极衬垫和邻接所述共同电极衬垫的部分所述共同电极线。
3.一种薄膜晶体管阵列面板的制造方法，所述方法包括以下步骤：
在绝缘基板上形成栅极布线，所述栅极布线包括栅极线、及连接所述栅极线一端的栅极衬垫；
在所述绝缘基板上形成由有机绝缘材料组成的栅极绝缘层，以致所述栅极绝缘层露出所述栅极衬垫及邻接所述栅极衬垫的部分所述栅极线；
在所述栅极绝缘层上形成半导体图案；
在所述绝缘层上形成数据布线，所述数据布线含有与所述栅极线交叉的数据线、与所述数据线连接并接触所述半导体图案的源极、面对所述源极并接触所述半导体图案的漏极、以及连接所述数据线一端的数据衬垫；以及
在所述栅极绝缘层上形成由有机绝缘材料组成的钝化层，以致所述钝化层露出所述数据衬垫及邻接所述数据衬垫的部分所述数据线，
其中至少所述栅极绝缘层和所述钝化层中之一的形成通过狭缝涂覆法或印刷法制造。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括在形成所述栅极绝缘层后，压平所述栅极绝缘层的表面。
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