• / 10
  • 下載費用:30 金幣  

陣列基板和其制造方法以及顯示裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201210050164.6

申請日:

2012.02.29

公開號:

CN102646717B

公開日:

2015.01.21

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H01L 29/786申請日:20120229|||公開
IPC分類號: H01L29/786; H01L21/77 主分類號: H01L29/786
申請人: 京東方科技集團股份有限公司
發明人: 牛菁; 劉圣烈
地址: 100015 北京市朝陽區酒仙橋路10號
優先權:
專利代理機構: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002 代理人: 王瑩
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201210050164.6

授權公告號:

102646717B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.21|||2012.10.10|||2012.08.22

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及顯示技術領域,提供了一種陣列基板和其制造方法以及顯示裝置。該陣列基板包括:在基板的一面上依次設置的有源層、第一絕緣層、柵極、柵極絕緣層、像素電極和源漏極;其中,所述第一絕緣層僅僅設置在所述有源層的圖案上,所述像素電極與漏極直接電連接。本發明中通過采用半曝光工藝,使得有源層、第一絕緣層以及柵極僅通過一次構圖工藝處理制得,而像素電極和柵絕緣層的過孔設置也通過一次構圖工藝處理制得,最終整個陣列基板通過3-mask完成,簡化了生產工藝。同時采用該工藝可以使漏極與像素電極直接電連接,避免了保護層多個過孔的設置,節約了生產成本并提高了產品良率。

權利要求書

1.一種陣列基板,其特征在于,所述陣列基板包括:
在基板的一面上依次設置的有源層、第一絕緣層、柵極、柵極絕
緣層、像素電極和源漏極;其中,所述第一絕緣層僅僅設置在所述有
源層的圖案上,所述像素電極與漏極直接電連接。
2.根據權利要求1所述的陣列基板,其特征在于,所述有源層為
透明氧化物半導體膜。
3.根據權利要求2所述的陣列基板,其特征在于,所述透明氧化
物為銦鎵鋅氧化物。
4.根據權利要求1所述的陣列基板,其特征在于,所述源漏極通
過所述柵極絕緣層和所述第一絕緣層中的過孔與所述有源層電連接。
5.一種陣列基板的制造方法,其特征在于,所述方法包括步驟:
在基板上依次形成有源層、第一絕緣層和柵極層;進行第一次構
圖工藝處理,得到包括有源層、第一絕緣層以及柵極的圖案;
在經上述處理后的基板上依次形成柵極絕緣層和像素電極層,進
行第二次構圖工藝處理,得到像素電極和過孔的圖案;
形成源漏極層,進行第三次構圖工藝處理,得到源漏極圖案。
6.根據權利要求5所述的方法,其特征在于,第一次及第二次構
圖工藝處理時,采用半透膜或灰度掩膜進行構圖。
7.根據權利要求6所述的方法,其特征在于,第一次構圖工藝處
理時,在對涂布的光刻膠進行曝光顯影后,進行柵極層的第一次刻蝕、
第一絕緣層的刻蝕和有源層的刻蝕形成有源層和第一絕緣層的圖案;
隨后灰化光刻膠,進行柵極層的第二次刻蝕形成包括柵極的圖
案。
8.根據權利要求6所述的方法,其特征在于,第二次構圖工藝處
理時,在對涂布的光刻膠進行曝光顯影后,進行像素電極層的第一次
刻蝕和柵極絕緣層的刻蝕,得到柵極絕緣層中的過孔;
隨后灰化光刻膠,進行像素電極層的第二次刻蝕和第一絕緣層的
刻蝕,得到像素電極的圖案和第一絕緣層中的過孔。
9.根據權利要求5所述的方法,其特征在于,形成所述柵極絕緣
層和所述第一絕緣層的方法均為采用等離子化學氣相沉積法沉積氧
化硅,所使用的反應氣體中包括硅烷,并且形成所述柵極絕緣層時所
使用的硅烷的流量大于形成所述第一絕緣層時所使用的硅烷流量。
10.一種顯示裝置,其特征在于,所述顯示裝置包括如權利要求
1-4中任一項所述的陣列基板。

說明書

陣列基板和其制造方法以及顯示裝置

技術領域

本發明涉及顯示技術領域,特別涉及一種陣列基板和其制造方法
以及顯示裝置。

背景技術

在液晶顯示領域中,薄膜晶體管的有源層一直使用穩定性、加工
性等性能均表現優異的硅系材料,硅系材料主要分為非晶硅和多晶
硅,其中非晶硅材料遷移率很低,而多晶硅材料雖然有較高的遷移率,
但用其制造的器件均勻性較差、良率低、單價高。所以近年來,將透
明氧化物半導體膜用于溝道形成區塊來制造薄膜晶體管(TFT,Thin?
Film?Transistor)等器件的半導體有源物,并應用于電子器件及光器件
的技術受到廣泛關注。其中,利用以銦、鎵、鋅、氧為構成元素的非
晶質In-Ga-Zn-O系材料(a-IGZO)的場效應型晶體管因其具有較高遷
移率,較大開關比,而得到了最多的關注。

現有氧化物TFT技術其頂柵結構截面如圖1所示。基板101上首先
沉積氧化物層102,柵極104位于氧化物層上且與氧化物層間由第一絕
緣層103隔開,第一絕緣層103覆蓋整個基板表面。源漏電極106均由
電阻較小的金屬材料組成,直接設置在柵絕緣層(GI,Gate?Insulation)
105上并通過柵絕緣層中的過孔與氧化物層連接。像素電極108設置在
保護層(PVX,又稱鈍化層)107上,且保護層上開有過孔,使像素
電極與漏極金屬(包括數據線)相連。

由于現有技術中像素電極與數據線間隔保護層設置,為保證兩者
的連接,需在保護層上設置多個過孔,工藝難度大。若采用先沉積像
素電極的導電膜,如ITO(Indium?Tin?Oxides,氧化銦錫)等,然后
在其上直接沉積源漏金屬層令兩者直接連接,該方式可以省略在保護
層上設置多個過孔的工藝,但對ITO濕刻時使用的刻蝕液會對有源層
IGZO產生不良影響。

此外,現有的氧化物TFT陣列基板的制造工藝需進行6次掩膜
(mask)曝光,分別為形成氧化物層(IGZO)、柵極(Gate)、柵極
絕緣層(GI)和第一絕緣層的過孔設置、數據線和源漏極(S/D)、鈍
化層(PVX)、以及透明像素電極(ITO)的過程。多次的構圖工藝處
理加大了工藝的難度,容易出現由于對位精度不足引起的不良,產品
良率下降。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對現有技術的缺點,本發明為了解決現有技術中陣列基板工藝
復雜、性能不佳的問題,提供了一種陣列基板和其制造方法以及顯示
裝置。

(二)技術方案

為此解決上述技術問題,本發明具體采用如下方案進行:

首先,本發明提供一種陣列基板,所述陣列基板包括:在基板的
一面上依次設置的有源層、第一絕緣層、柵極、柵極絕緣層、像素電
極和源漏極;其中,所述第一絕緣層僅僅設置在所述有源層的圖案上,
所述像素電極與漏極直接電連接。

優選地,所述有源層為透明氧化物半導體膜。

優選地,所述透明氧化物為銦鎵鋅氧化物。

優選地,所述源漏極通過所述柵極絕緣層和所述第一絕緣層中的
過孔與所述有源層電連接。

另一方面,本發明還同時提供一種陣列基板的制造方法,所述方
法包括步驟:在基板上依次形成有源層、第一絕緣層和柵極層;進行
第一次構圖工藝處理,得到有源層、第一絕緣層以及柵極的圖案;在
經上述處理后的基板上依次形成柵極絕緣層和像素電極層,進行第二
次構圖工藝處理,得到像素電極和過孔的圖案;形成源漏極層,進行
第三次構圖工藝處理,得到源漏極圖案。

優選地,第一次及第二次構圖工藝處理時,采用半透膜或灰度掩
膜進行構圖。

優選地,第一次構圖工藝處理時,在對光刻膠進行曝光顯影后,
進行柵極層的第一次刻蝕、第一絕緣層的刻蝕和有源層的刻蝕形成有
源層和第一絕緣層的圖案;隨后灰化光刻膠,進行柵極層的第二次刻
蝕形成柵極的圖案。

優選地,第二次構圖工藝處理時,在對光刻膠進行曝光顯影后,
進行像素電極層的第一次刻蝕和柵極絕緣層的刻蝕,得到柵極絕緣層
中的過孔;隨后灰化光刻膠,進行像素電極層的第二次刻蝕和第一絕
緣層的刻蝕,得到像素電極的圖案和第一絕緣層中的過孔。

優選地,形成所述柵極絕緣層和所述第一絕緣層的方法均為采用
等離子化學氣相沉積法沉積氧化硅,所使用的反應氣體中包括硅烷,
并且形成所述柵極絕緣層時所使用的硅烷的流量大于形成所述第一
絕緣層時所使用的硅烷流量。

更進一步地,本發明還同時提供一種顯示裝置,所述顯示裝置包
括如上所述的陣列基板。

(三)有益效果

本發明提供了一種新的氧化物TFT陣列基板頂柵結構及其制造
方法。本發明中通過采用半曝光工藝,使得氧化物層、第一絕緣層以
及柵極僅通過一次構圖工藝處理制得,而像素電極和柵絕緣層的過孔
設置也通過一次構圖工藝處理制得,最終整個陣列基板通過3-mask
完成,簡化了生產工藝。同時采用該工藝可以使漏極與像素電極直接
電連接,避免了保護層多個過孔的設置,節約了生產成本并提高了產
品良率。

附圖說明

圖1為現有技術中頂柵結構的陣列基板的截面結構示意圖;

圖2為本發明的實施例中頂柵結構的陣列基板的截面結構示意
圖;

圖3-圖11為本發明的實施例中頂柵結構的陣列基板的制造過程
中的各中間狀態的截面結構示意圖;

其中,101、201:基板;102、202:有源層圖案;202a:有源層;
103、203a:第一絕緣層;203:第一絕緣層圖案;104、204:柵極;
204a、204b:制備過程中的柵極層;105、205:柵極絕緣層;106:
源漏極層;206-1:源極;206-2:漏極;107:保護層;108、208:像
素電極;208a:像素電極層;PR:光刻膠。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖,對本發明實施例中的技術方
案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本發明的一部分
實施例,而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例,本領域普通
技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例,
都屬于本發明保護的范圍。

本發明中的構圖工藝,指光刻工藝,包括涂膠、曝光、顯影、刻
蝕等工藝過程。因涂膠(涂布光刻膠)等工藝為本領域的常規技術手
段,本發明在描述具體構圖工藝處理過程時,并不對涂布光刻膠等過
程進行具體描述,本領域的技術人員可以理解,未描述相關過程,并
不意味著本發明各實施例不存在或省略了相關步驟。

本技術采用像素電極與柵極絕緣層一次構圖工藝處理制備的工
藝,使像素電極與漏極直接接觸,避免在保護層上設置多個過孔。同
時采用半曝光工藝,使有源層、第一絕緣層以及柵極結構通過一次構
圖工藝處理制備完成。本發明的技術方案使得整個陣列基板的制備工
藝由原來的6-mask減為3-mask,降低了工藝的復雜度,減少了由于對
位不準引起的產品不良。

參照附圖2,對本發明的實施例中陣列基板的結構進行說明。圖2
為本發明的實施例中陣列基板上薄膜晶體管局部剖面圖,由該截面圖
可知,本發明的陣列基板中,TFT為頂柵結構,在基板201的一面上
(圖2中自下而上),依次形成有源層圖案202、第一絕緣層圖案203、
柵極204,之上是柵極絕緣(GI)層205、像素電極208和源漏極(包
括源極206-1和漏極206-2)。其中,基板201可以為透明基板或者不透
明基板;在陣列基板用于制造液晶顯示面板時,需要為透明基板,在
用于制造OLED面板時,可以使用不透明基板。區別于現有技術,本
發明實施例中第一絕緣層并未覆蓋全部基板,僅僅形成在有源層圖案
202上,同時像素電極208與漏極206-2直接電連接。本發明實施例的
有源層優選為氧化物半導體,比如IGZO。上述結構不需要在陣列基
板上設置保護層PVX,在進行Cell工藝(陣列基板與彩膜基板間形成
液晶盒的工藝)時直接涂液晶取向層的PI液(PI液是用來制作液晶取
向層的化學液體,印刷在導電玻璃上經過烘烤后成為取向層,可以給
液晶分子提供一個預傾角,使得液晶分子的旋轉方向一致性更好),
進行后續工段即可。

以下進一步結合圖3-圖11介紹上述陣列基板結構的制造工藝。

首先參見圖3,透明基板201上依次形成(比如沉積)有源層202a
的薄膜(比如氧化物IGZO薄膜,此處以IGZO為例進行說明)、第一
絕緣層203a的薄膜和柵極層204a的金屬,涂覆光刻膠PR后(圖3),對
其進行半曝光,可采用半透膜Half?Tone或者灰度掩膜Gray?Tone技術,
顯影后進行柵極層的濕刻、第一絕緣層薄膜的干刻、有源層的干刻,
其形成的截面結構如圖4所示(基板201上形成刻蝕后的有源層圖案
202、第一絕緣層圖案203和柵極層204b,以及半刻蝕的光刻膠PR)。
隨后灰化光刻膠PR(即刻蝕掉一定厚度的光刻膠),暴露出部分柵極
層204b(圖5),然后進行第二次柵極層濕刻形成包括柵極的圖案。進
一步地,可以將公共電極線設置在柵極的同一層,在形成包括柵極的
圖案的同時形成公共電極線。上述過程為本發明制造方法中的第一次
構圖工藝處理,通過該過程得到了有源層202、第一絕緣層203以及柵
極204的圖案,截面圖見圖6。其中,第一絕緣層材料可使用氧化硅;
柵極層的材料可以為鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鋁釹
(AlNd)或其組合(即兩種以上上述金屬的合金)。

隨后,在經上述處理后的基板上依次形成(比如沉積)柵極絕緣
層205、像素電極層208a的透明導電膜(其可以為ITO、IZO等任何適
于做像素電極的材料,此處以ITO為例進行說明)以及光刻膠PR(圖
7),然后進行第二次構圖工藝處理工藝。本次構圖工藝處理仍采用半
曝光技術,曝光后進行第一次ITO濕刻后的截面圖為圖8。然后進行柵
極絕緣層的干刻,本次干刻相對于現有技術的區別在于對過孔的刻蝕
僅停留在柵極絕緣層,并不將第一絕緣層同時刻蝕掉。由于ITO刻蝕
液中的水會影響IGZO的性能,同時ITO刻蝕液對IGZO的刻蝕速率也
很高,若ITO刻蝕液接觸到有源層的IGZO會嚴重影響IGZO的性能和
圖案。為避免后續的ITO刻蝕工藝引起產品不良,必須保證IGZO不暴
露在刻蝕液中,因而通過有源層之上的第一絕緣層對有源層的IGZO
形成保護。上述過程完成后的截面圖為圖9。

柵極絕緣層干刻完成后,進行光刻膠PR的灰化和ITO的第二次濕
刻,得到圖10的結構。隨后再對第一絕緣層203進行干刻,使得過孔
位置處的IGZO暴露出來;第一絕緣層干刻的同時,暴露在外的柵極
絕緣層也同時會被刻掉一部分,因而最終未被ITO覆蓋柵極絕緣層的
厚度略低于ITO覆蓋區域下的柵極絕緣厚度,結構如圖11所示。本發
明實施例中,第一絕緣層和柵極絕緣層可以均采用氧化硅材料,制備
方法可以利用等離子化學氣相沉積(PECVD)技術進行沉積,比如
在一定壓力、較高溫度的條件下,由氣體SiH4和N2O按一定比例共同
沉積而成。為使被刻蝕掉的柵極絕緣層厚度較小,即被ITO覆蓋區域
和未被ITO覆蓋區域的柵極絕緣層高度差較小,從而達到不影響產品
性能的目的,在沉積柵極絕緣層時,使用的SiH4(硅烷)的流量大于
第一絕緣層沉積時SiH4流量,使得成膜后柵極絕緣層膜的刻蝕速率低
于第一絕緣層的刻蝕速率。

然后濺射源漏極層的金屬,通過第三次溝通工藝后,得到源漏極
圖案,最后得到圖2的結構。其中,源漏極層的的材料也可以為鉬
(Mo)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鋁釹(AlNd)或其組合(即
兩種以上上述金屬的合金)。

至此,氧化物TFT陣列基板制備完成,全部工藝共經歷了三次構
圖工藝處理,相較于原有技術中的六次,大大縮減了工藝段,降低了
難度,簡化了生產過程。

本發明更進一步地提供一種顯示裝置,包括如上所述的陣列基
板。所述顯示裝置可以為:液晶面板、電子紙、OLED面板、液晶電
視、液晶顯示器、數碼相框、手機、平板電腦等任何具有顯示功能的
產品或部件。

本發明提供了一種新的氧化物TFT陣列基板頂柵結構及其制造
方法。本發明中通過采用半曝光工藝,使得氧化物層、第一絕緣層以
及柵極僅通過一次構圖工藝處理制得,而像素電極和柵絕緣層的過孔
設置也通過一次構圖工藝處理制得,最終整個陣列基板通過3-mask
完成,簡化了生產工藝。同時采用該工藝可以使漏極與像素電極直接
電連接,避免了保護層多個過孔的設置,節約了生產成本并提高了產
品良率。

以上實施方式僅用于說明本發明,而并非對本發明的限制,有關
技術領域的普通技術人員,在不脫離本發明的精神和范圍的情況下,
還可以做出各種變化和變型,因此所有等同的技術方案也屬于本發明
的范疇,本發明的實際保護范圍應由權利要求限定。

關 鍵 詞:
陣列 制造 方法 以及 顯示裝置
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:陣列基板和其制造方法以及顯示裝置.pdf
鏈接地址:http://www.rgyfuv.icu/p-6420557.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
山东11选5中奖结果走势图