光刻胶毛刺边缘形成方法和tft-lcd阵列基板制造方法

专利名称：光刻胶毛刺边缘形成方法和tft-lcd阵列基板制造方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示器制造技术领域，尤其是一种光刻胶毛刺边缘形成 方法和TFT-LCD阵列基板制造方法。
背景技术：
薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display,筒称TFT-LCD)具有体积小、功耗低、无辐射等特点，在当前的平 板显示器市场占据了主导地位。对于TFT-LCD来说，阵列基板以及制造工艺 决定了其产品性能、成品率和价格。为了有效地降低TFT-LCD的价格、提高 成品率，TFT-LCD阵列基板的制造工艺逐步得到简化，从开始的七次掩模(7 mask)工艺已经发展到基于狭缝光刻技术的四次掩模(4 mask)工艺，目前 三次掩模(3 Mask)工艺正处在研究阶段。
现有技术提出了一种三次掩模(3 Mask)工艺，首先使用第一个普通掩 模板通过构图工艺形成栅线和栅电极，然后使用第二个灰色调半透明的掩模 板通过构图工艺形成数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域，最后使用第 三个普通掩模板通过构图工艺形成像素电极。该方案的特点是第三次掩模采 用普通掩模方式，在光刻时使曝光、显影后的光刻胶側壁形成垂直形貌，在 刻蚀时使用过刻蚀使钝化层侧壁形成内凹形貌，以保证之后沉积的透明导电 薄膜在钝化层侧壁处断开。但实际使用表明，该工艺需要涂敷较厚的光刻胶， 以尽可能使光刻胶边缘的坡度角陡峭，最好是接近90度，但仍然无法使透明 导电薄膜在光刻胶边缘处完全发生断裂，不仅成本增加，而且不能保证离地 剥离(Lift Off)工艺的质量。对于TFT-LCD阵列基板来说，透明导电薄膜的 任何粘连都会导致残留，是离地剥离工艺最典型的缺陷，也是三次掩模工艺最需要克服的技术缺陷。

发明内容
本发明的目的是提供一种光刻胶毛刺边缘形成方法和TFT-LCD阵列基;f反 制造方法，有效解决现有三次掩模工艺不能保证离地剥离工艺质量等技术缺 陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种光刻胶毛刺边缘形成方法，包括 步骤IOO、在衬底上涂敷一层光刻胶；
步骤200、通过掩模曝光方式在光刻胶上形成使后续沉积的结构层发生 断裂的毛刺边缘。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种结构图形形成方法，包括涂 敷光刻胶，在光刻胶上形成尖峰状的毛刺边缘；沉积一层结构层；采用离地 剥离工艺形成结构图形。其中所述结构图形可以为栅线和栅电极图形，也可 以为数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域图形，还可以为像素电极图形。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种TFT-LCD阵列基板制造方法， 包括
步骤l、在基板上形成栅线和栅电极图形；
步骤2、在完成步骤1的基板上形成数据线、源电极、漏电极和TFT沟 道区域图形，保留光刻胶，沉积一层钝化层，通过离地剥离工艺去除光刻胶 以及其上的钝化层；
步骤3、在完成步骤2的基板上涂敷光刻胶，在光刻胶上形成尖峰状的 毛刺边缘，沉积一层透明导电薄膜，通过离地剥离工艺形成像素电极图形， 像素电极直接与漏电极连接。
所述步骤1可以具体包括在基板上沉积一层栅金属薄膜，使用普通掩 模板通过第一次构图工艺形成栅线和栅电极图形。所述步骤1还可以具体包 括在基板上沉积一层透明导电薄膜和栅金属薄膜，使用半色调或灰色调掩模板通过第 一次构图工艺形成栅线、栅电极和透明公共电极图形。
所述步骤2具体包括在完成步骤1的基板上依次沉积栅绝缘层、半导 体层、掺杂半导体层和源漏金属薄膜，使用半色调或灰色调掩模板通过第二 次构图工艺形成数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域图形，之后保留源 电极、漏电极和数据线上的光刻胶，在基板上沉积一层钝化层，使钝化层覆 盖TFT沟道区域，通过离地剥离工艺去除光刻胶，同时去除附着在光刻胶上 的钝化层，暴露出源电极、漏电极和数据线。
所述步骤3具体包括
步骤31、在完成步骤2的基板上涂敷一层光刻胶；
步骤32、使用半色调或灰色调掩模板进行曝光和显影处理，使光刻胶形 成第一厚度区域、第二厚度区域和第三厚度区域，其中第一厚度区域的光刻 胶形成山脊状，对应于要形成光刻胶毛刺边缘的区域，第二厚度区域对应于 没有像素电极的区域，第三厚度区域对应于像素电极的所在区域；
步骤33、通过灰化工艺，使第一厚度区域的光刻胶形成尖峰状的毛刺边 缘，第二厚度区域保留光刻胶，第三厚度区域的光刻胶被完全去除；
步骤34、沉积一层透明导电薄膜；
步骤35、通过离地剥离工艺去除光刻胶及其上的透明导电薄膜，形成像 素电极图形，像素电极直接与漏电极连接。
为了实现上述目的，本发明进一步提供了一种TFT-LCD阵列基板，包括 栅线、数据线、像素电极和薄膜晶体管，所述像素电极设置在栅线和数据线 限定的像素区域内，所述薄膜晶体管形成在栅线和数据线的交叉处，所述薄 膜晶体管包括形成在基板上的栅电极，位于栅电极上并覆盖整个基板的栅 绝缘层，形成在栅绝缘层上并位于栅电极之上的半导体层和掺杂半导体层， 位于掺杂半导体层上的源电极和漏电极，源电极和漏电极之间的区域为TFT 沟道区域，以及形成在数据线、源电极和漏电极以外区域的钝化层，所述像 素电极与漏电极直^^矣连接。本发明提出了一种光刻胶毛刺边缘形成方法，通过在光刻胶上形成尖峰 状的毛刺边缘，使后续沉积的结构层在该毛刺边缘处发生断裂，结合后续的 剥离工艺即可形成所需的结构图形，是一种新型的有效保证离地剥离工艺质 量的构图方法。在实际使用中，本发明光刻胶毛刺边缘形成方法可以应用于 形成任一结构图形，具有广泛的适用性。
本发明还提出了一种TFT-LCD阵列基板制造方法，首先通过第一次构图 工艺形成栅线和栅电极图形，然后使用半色调或灰色调掩模板通过第二次构 图工艺形成数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域图形，但不剥离光刻胶， 待沉积钝化层后通过离地剥离工艺去除光刻胶，最后使用半色调或灰色调掩 模板或普通掩模板形成光刻胶毛刺边缘，利用毛刺边缘使透明导电薄膜断裂 的效应，形成完整的^(象素电极。本发明通过第三次构图工艺形成光刻胶毛刺 边缘，使沉积的透明导电薄膜在毛刺边缘发生断裂，既有利于光刻胶剥离液 的渗透，也有利于光刻胶及其上透明导电薄膜的剥离，有效保证了离地剥离 工艺的质量，制作工艺简单、可靠，容易在实际生产中实现，具有广泛的应 用前景。本发明减少了掩膜工艺次数，节约了制造成本，提高了产能。另外， 本发明像素电极直接与漏电极连接提高了电接触，像素电极覆盖相应电极可 以有效保护电路，提高了良品率。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。


图1为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法的流程图2为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第一实施例的流程图3为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第一实施例中光刻胶涂敷后的示
意图4为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第一实施例中曝光显影后的示意图； 图5为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第一实施例中灰化工艺后的示意图；图6为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第二实施例的流程图7为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第二实施例中光刻胶涂敷后的示
意图8为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第二实施例中曝光显影后的示意图； 图9为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第二实施例中刻蚀工艺后的示意图； 图10为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法的流程图； 图11为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第一实施例的流程图； 图12为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第一实施例中第一次构图工艺 后的平面图13为图12中A-A向剖面图14为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第一实施例中第二次构图工艺 后的平面图15为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第 一 实施例第二次构图工艺中 形成数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域图形后的示意图16为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第一实施例第二次构图工艺中 沉积钝化层后的示意图17为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第 一 实施例第二次构图工艺中 剥离光刻胶后的示意图18为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第一实施例中第三次构图工艺 后的平面图19为图18中C-C向剖面图20为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例的流程图21为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例第 一次构图工艺中
沉积透明导电薄膜和冲册金属薄膜后的示意图2 2为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例第 一次构图工艺中
掩模、曝光和显影后的示意图；图23为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例第一次构图工艺中 第一次刻蚀后的示意图2 4为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例第 一次构图工艺中 灰化工艺后的示意图25为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例第一次构图工艺中 第二次刻蚀后的示意图26为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例第一次构图工艺中 剥离工艺后的示意图27为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例中第二次构图工艺 后的示意图2 8为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例中第三次构图工艺 后的示意图29~图31为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法中剥离效果的示意图。 附图标记il明
1—基板； 2—栅电极； 3—栅绝缘层；4—半导体层；
5一掺杂半导体层；6—源电极； 7—漏电极； 8—钝化层；
9一透明公共电极；10—光刻胶； 11—栅线； 12—数据线；
13—像素电极； 15—衬底； 21—透明导电薄膜；22—栅金属薄膜。
具体实施例方式
图1为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法的流程图，具体包括 步骤IOO、在衬底上涂敷一层光刻胶；
步骤200、通过掩模曝光方式在光刻胶上形成使后续沉积的结构层发生 断裂的毛刺边缘。
本发明上述技术方案中，衬底代表已形成的结构图形，例如已经形成在 基板上的数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域图形，在制备其它结构图形时，光刻胶上形成的毛刺边缘可以使后续沉积的结构层发生断裂。以制备 像素电极图形为例，当在光刻胶上沉积透明导电薄膜时，由于光刻胶上毛刺 边缘的存在，所沉积的透明导电薄膜在毛刺边缘的凸起结构处发生断裂，即 毛刺边缘两侧的透明导电薄膜都不连接，可通过后续的剥离工艺形成像素电 极图形。
图2为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第一实施例的流程图，具体包括 步骤210、在衬底上涂敷一层光刻胶；
步骤211、使用半色调或灰色调掩模板进行曝光和显影处理，使光刻胶 形成第一厚度区域、第二厚度区域和第三厚度区域，其中第一厚度区域的光 刻胶形成山脊状，对应于要形成光刻胶毛刺边缘的区域，第二厚度区域对应 于不需要形成结构图形的区域，第三厚度区域对应于将要形成结构图形的区 域；
步骤212、通过灰化工艺，使第一厚度区域的光刻胶形成尖峰状的毛刺边 缘，第二厚度区域保留光刻胶，第三厚度区域的光刻胶被完全去除。
图3~图5为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第一实施例的示意图，以 正性光刻胶为例。图3为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第一实施例中光刻 胶涂敷后的示意图，在完成结构图形的衬底15上涂敷一层光刻胶10,实际 使用中，涂敷的光刻胶厚度可以为1. 8|am~2. 2jam,优选厚度为2nm,如图 3所示。图4为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第一实施例中曝光显影后的 示意图，使用半色调或灰色调掩模板进行曝光，使光刻胶形成第一曝光区域 (光刻胶第一厚度区域)Tl、第二曝光区域(光刻胶第二厚度区域)T2和第 三曝光区域(光刻胶第三厚度区域)T3，其中第一曝光区域T1为未曝光区域， 对应于需要形成光刻胶毛刺边缘的区域，第二曝光区域T2为少量曝光区域， 对应于衬底上不需要形成结构图形的区域，第三曝光区域T3为大量曝光区 域，对应于衬底上将要形成结构图形的区域。以形成像素电极图形为例，未 曝光的第一曝光区域T1对应于像素电极图形的边缘区域，少量曝光的第二曝光区域T2对应于没有像素电极图形的区域，大量曝光的第三曝光区域T3对 应于形成像素电极图形的区域。对于半色调或灰色调掩模板，未曝光的第一 曝光区域T1对应于半色调或灰色调掩模板的不透明区域，该区域的透光率为 0%;少量曝光的第二曝光区域T2对应于半色调或灰色调掩模板的少量透光区 域，该区域的透光率为10%~40%;大量曝光的第三曝光区域T3对应于半色 调或灰色调掩模板的大量透光区域，该区域的透光率为60%~90%。在形成三 个曝光区域后，通过显影处理，各区域的光刻胶厚度发生变化，未曝光的第 一曝光区域T1的光刻胶最厚，少量曝光的第二曝光区i^T2的光刻胶厚度减 小，大量曝光的第三曝光区域T3的光刻胶最薄，使未曝光的第一曝光区域 Tl形成山脊状，如图4所示。当涂敷的光刻胶厚度为1.8nm~2. 2nm、优选 厚度为2nim时，显影处理后第一曝光区域T1的光刻胶厚度仍然为1.8jum~ 2. 2|am,优选为2nm,第二曝光区域T2的光刻胶厚度减小，厚度为1. 3|am~ 1.6 mm,优选为1.5jum，第三曝光区域T3的光刻胶最薄，厚度为0. 4jam~ 0. 6 优选为0. 5 )im。图5为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第一实施例 中灰化工艺后的示意图，经过灰化工艺，未曝光的第一曝光区域T1的光刻胶 厚度减小，并形成尖峰状的毛刺边缘，少量曝光的第二曝光区域T2的光刻胶 厚度进一步减小，大量曝光的第三曝光区域T3的光刻胶被完全去除，如图5 所示。当涂敷的光刻胶厚度为1. 8pm 2. 2jiim、优选厚度为2pm时，灰化 工艺后第二曝光区域T2的光刻胶厚度为0.9jum~l. lum，优选为lnm,第 三曝光区域T3没有光刻胶。
图6为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第二实施例的流程图，具体包括
步骤220、在衬底上涂敷一层光刻胶；
步骤221、使用普通掩模板进行曝光和显影处理，使光刻胶形成完全保 留区域和完全去除区域，其中完全保留区域对应于不需要形成结构图形的区 域，完全去除区域的光刻胶被完全去除，对应于将要形成结构图形的区域；
步骤222、采用双频等离子体模式对所述光刻胶进行干法刻蚀，通过调整高频和低频功率、刻蚀气体的流量、气体压力和刻蚀腔各壁的温度，使所 述光刻胶的中间刻蚀速度快、两侧边缘刻蚀速度慢，在所述光刻胶的边缘形 成尖峰状的毛刺边缘。
图7~图9为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第二实施例的示意图，以 正性光刻胶为例。图7为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第二实施例中光刻 胶涂敷后的示意图，在完成结构图形的衬底15上涂敷一层光刻胶10,如图7 所示。图8为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第二实施例中曝光显影后的示 意图，使用普通掩模板进行曝光，使光刻胶形成未曝光区域(光刻胶完全保 留区域)和完全曝光区域(光刻胶完全去除区域)，其中未曝光区域对应于 不需要形成结构图形的区域，完全曝光区域对应于将要形成结构图形的区域。 以形成像素电极图形为例，未曝光区域对应于没有像素电极图形的区域，完 全曝光区域对应于形成像素电极图形的区域。之后通过显影处理，去除完全 曝光区域的光刻胶，如图8所示。图9为本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第 二实施例中刻蚀后的示意图，经过干法刻蚀工艺，通过^L置刻蚀工艺参数使 光刻胶的边缘形成尖峰状的毛刺边缘，如图9所示。本实施例中，采用双频 等离子体模式对所述光刻胶进行干法刻蚀，通过调整高频和低频功率、刻蚀
气体的流量、气体压力和刻蚀腔各壁的温度，使所述光刻胶的中间刻蚀速度 快、两侧边缘刻蚀速度慢，在所述光刻胶的边缘形成尖峰状的毛刺边缘。
通过上述实施例，可以在光刻胶的一定区域形成尖峰状的毛刺边缘，该 毛刺边缘的凸起结构将使后续沉积的结构层在凸起部分发生断裂，即毛刺边 缘两侧的结构层都不连接，在进一步的光刻胶离地剥离工艺中，剩余的光刻 胶被剥离，同时沉积在光刻胶上的结构层也一同被去除，只有光刻胶以外区 域沉积的结构层保留下来，形成结构图形。
本发明提供了 一种光刻胶毛刺边缘形成方法，通过在光刻胶上形成尖峰 状的毛刺边缘，使后续沉积的结构层在该毛刺边缘处发生断裂，结合后续的 剥离工艺即可形成所需的结构图形，是一种新型的有效保证离地剥离工艺质量的构图方法。
在实际使用中，本发明光刻胶毛刺边缘形成方法不仅可以应用于现有制 备各结构图形的离地剥离工艺中，也可以直接应用于形成任一结构图形，具 有广泛的适用性。本发明结构图形形成方法具体包括涂敷光刻胶，在光刻胶
上形成尖峰状的毛刺边缘；沉积一层结构层；采用离地剥离工艺形成结构图 形。其中结构图形可以为槺线和栅电极图形，也可以为数据线、源电极、漏 电极和TFT沟道区域图形，还可以为^f象素电^L图形。
例如，当用于形成栅线和栅电极图形时的过程具体为在基板上涂敷一 层光刻胶，采用本发明光刻胶毛刺边缘形成方法在光刻胶上形成尖峰状的毛 刺边缘，将要形成栅线和栅电极图形的区域没有光刻胶，保留有光刻胶区域 的边缘为尖峰状的毛刺边缘，之后沉积一层栅金属薄膜，采用离地剥离工艺 去除光刻胶，光刻胶上的栅金属薄膜同时被去除，在基板上形成栅线和栅电 极图形。又如，当用于形成数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域图形时 的过程具体为在已经形成栅线和栅电极图形并依次沉积了栅绝缘层、半导 体层和掺杂半导体层的基板上涂敷一层光刻胶，采用本发明光刻胶毛刺边缘 形成方法在光刻胶上形成尖峰状的毛刺边缘，将要形成数据线、源电极、漏 电极和TFT沟道区域图形的区域没有光刻胶，保留有光刻胶区域的边缘为尖 峰状的毛刺边缘，之后沉积一层源漏金属薄膜，采用离地剥离工艺去除光刻 胶，光刻胶上的源漏金属薄膜同时被去除，在基板上形成数据线、源电极、 漏电极和TFT沟道区域图形。再如，当用于形成像素电极图形时的过程具体 为在已经形成栅电极、源电极、漏电极和钝化层的基板上涂敷一层光刻胶， 采用本发明光刻胶毛刺边缘形成方法在光刻胶上形成尖峰状的毛刺边缘，将 要形成像素电极图形的区域没有光刻胶，保留有光刻胶区域的边缘为尖峰状 的毛刺边缘，之后沉积一层透明导电薄膜，采用离地剥离工艺去除光刻胶， 光刻胶上的透明导电薄膜同时被去除，在基板上 成像素电极图形。此外， 形成钝化层过孔图形也可以采用本发明结构图形形成方法，不再赘述。图10为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法的流程图，具体包括 步骤l、在基板上形成栅线和栅电极图形；
步骤2、在完成步骤1的基板上形成数据线、源电极、漏电极和TFT沟 道区域图形，保留光刻胶，沉积一层钝化层，通过离地剥离工艺去除光刻胶 以及其上的钝化层；
步骤3、在完成步骤2的基板上涂敷光刻胶，在光刻胶上形成尖峰状的 毛刺边缘，沉积一层透明导电薄膜，通过离地剥离工艺形成像素电极图形， 像素电极直接与漏电极连接。
图11为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第一实施例的流程图，具体包
括
步骤ll、在基板上沉积一层栅金属薄膜，使用普通掩模板通过第一次构 图工艺形成栅线和栅电极图形；
步骤12、在完成步骤11的基板上依次沉积栅绝缘层、半导体层、掺杂 半导体层和源漏金属薄膜，使用半色调或灰色调掩模板通过第二次构图工艺 形成数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域图形，之后保留源电极、漏电 极和数据线上的光刻胶，在基板上沉积一层钝化层，使钝化层覆盖TFT沟道 区域，通过离地剥离工艺去除光刻胶，同时去除附着在光刻胶上的钝化层， 暴露出源电极、漏电极和数据线；
步骤13、在完成步骤12的基板上涂敷一层光刻胶，在光刻胶上形成尖 峰状的毛刺边缘，沉积一层透明导电薄膜，使透明导电薄膜在毛刺边缘处发 生断裂，通过离地剥离工艺去除光刻胶，同时去除附着在光刻胶上的透明导 电薄膜，形成直接与漏电极连接的像素电极。
图12~图17为本发明TFT-LCD阵列a制造方法第一实施例的示意图， 所制备的TFT-LCD阵列基板为TN模式，下面通过本实施例TN模式TFT-LCD 阵列基板的制备过程进一步说明本实施例的技术方案，在以下说明中，本发 明所称的构图工艺包括光刻胶涂覆、掩模、曝光、刻蚀、剝离等工艺，其中光刻胶以正性光刻胶为例。
图12为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第 一实施例中第一次构图工艺 后的平面图，图13为图12中A-A向剖面图。采用》兹控溅射、热蒸发或其它 成膜方法，在基板1 (如玻璃基板或石英基板)上沉积一层栅金属薄膜，栅 金属薄膜的材料可以使用钼、铝、铝钕合金、钨、铬、铜等金属，或以上金 属组成的多层薄膜。使用普通掩模板通过第一次构图工艺对栅金属薄膜进行 构图，在基板上形成栅线11和栅电极2图形，如图12、图13所示。
图14为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第 一实施例中第二次构图工艺 后的平面图。在完成上述图形的基板上，首先釆用化学气相沉积或其它成膜 方法，依次沉积栅绝缘层3、半导体层4和掺杂半导体层(欧姆接触层)5， 其中半导体层4和掺杂半导体层5组成有源层；然后采用磁控溅射、热蒸发 或其它成膜方法，沉积一层源漏金属薄膜，源漏金属薄膜的材料可以使用钼、 铝、铝钕合金、钨、铬、铜等金属，或以上金属组成的多层薄膜。图15为本 发明TFT-LCD阵列基板制造方法第一实施例第二次构图工艺中形成数据线、 源电极、漏电4l和TFT沟道区域图形后的示意图，为图14中B-B向剖面图。
使用半色调或灰色调掩模板通过第二次构图工艺对半导体层、掺杂半导体层 和源漏金属薄膜进行构图，在基板上形成数据线12、源电极6、漏电极7和 TFT沟道区域图形，在栅电极2上形成有源层图形，其中源电极6和漏电极7 之间的掺杂半导体层被完全刻蚀掉，暴露出半导体层，其它区域暴露出栅绝 缘层3。如图14、图15所示，此时源电极6、漏电极7和数据线12上保留 有光刻胶IO。上述采用半色调或灰色调掩模板形成数据线、源电极、漏电极 和TFT沟道区域图形的工艺已广泛应用于目前四次掩才莫工艺中，这里不再赘 述。图16为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第一实施例第二次构图工艺中 沉积钝化层后的示意图，为图14中B-B向剖面图。保留源电极6、漏电极7 和数据线12上的光刻胶10,不进行剥离，采用化学气相沉积或其它成膜方 法直接沉积钝化层8,使钝化层8覆盖TFT沟道区域，如图16所示。图17为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第一实施例第二次构图工艺中剥离光刻 胶后的示意图，为图14中B-B向剖面图。通过离地剥离工艺去除光刻胶，同 时去除附着在光刻胶上的钝化层，使源电极、漏电极和数据线暴露出来，如 图17所示。此外，在沉积钝化层之前，也可以采用本发明光刻胶毛刺边缘形 成方法使光刻胶上形成的毛刺边缘，更有利于后续离地剥离工艺中去除附着 在光刻胶上的钝化层。
图18为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第一实施例中第三次构图工艺 后的平面图，图19为图18中C-C向剖面图。在完成上述图形的基板上涂敷 一层厚度为1. 8 ju m ~ 2. 2 ja m的光刻胶，光刻胶厚度优选为2 jli m。使用半色 调或灰色调掩模板进行曝光，使光刻胶形成第一曝光区域(光刻胶第一厚度 区域)、第二曝光区域(光刻胶第二厚度区域)和第三曝光区域(光刻胶第 三厚度区域)，其中第一曝光区域为未曝光区域，对应于光刻胶的毛刺边缘 区域；第二曝光区域为少量曝光区域，对应于没有像素电极的区域；第三曝 光区域为大量曝光区域，对应于像素电极的所在区域。对于半色调或灰色调 掩模板，未曝光区域的第一曝光区域对应于半色调或灰色调掩模板的不透明 区域，该区域的透光率为0%;少量曝光区域的第二曝光区域对应于半色调或 灰色调掩才莫;f反的少量透光区域，该区域的透光率为10%~40%;大量曝光区域 的第三曝光区域对应于半色调或灰色调掩模板的大量透光区域，该区域的透 光率为60%~90%。在^f吏用半色调或灰色调掩才莫板曝光形成三个曝光区域后， 通过显影处理，第一曝光区域的光刻胶最厚，厚度仍然为1.8nm~2. 2jam, 优选为2iam,第二曝光区域的光刻胶厚度减小，厚度为1.3nm~1.6|am,优 选为1. 5|im,第三曝光区域的光刻胶最薄，厚度为0.4|iffl~0. 6|am，优选为 0. 5jLim。之后经过灰化工艺，第一曝光区域的光刻胶形成尖峰状的毛刺边缘， 第二曝光区域保留厚度为0. 9jLim~l. ljum的光刻胶，优选为ljum，第三曝 光区域的光刻胶被完全去除。在形成上述光刻胶图形上沉积一层厚度为 300A 500A的透明导电薄膜，透明导电薄膜的材料可以使用氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZ0)或其他透明电极材料，厚度优选为400A。由于毛刺边缘的 凸起作用，使沉积在光刻胶毛刺边缘的透明导电薄膜在凸起部分发生断裂， 即毛刺边缘两侧的透明导电薄膜都不连接。最后，通过离地剥离工艺去除光 刻胶，附着在光刻胶上的透明导电薄膜随之一起被药液带走，在基板上形成 像素电极13图形，像素电极13直接与漏电极8连接，如图18和图19所示。
本实施例在第三次构图工艺中光刻胶形成毛刺边缘的方法釆用了图3 ~ 图5所示本发明光刻胶毛刺边缘形成方法第一实施例的方案，在实际使用中， 本实施例形成毛刺边缘的方法也可以采用图7~图9所示本发明光刻胶毛刺 边缘形成方法第二实施例的方案，不再赘述。进一步地，可以根据实际需要， 本实施例第 一次构图工艺或第二次构图工艺中也可以采用本发明光刻胶毛刺 边缘形成方法第一实施例或第二实施例的方案。
图20为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例的流程图，具体包
括
步骤21、在基板上依次沉积一层透明导电薄膜和栅金属薄膜，使用半色 调或灰色调掩模板通过第 一次构图工艺形成栅线、栅电极图形和透明公共电 极图形；
步骤22、在完成步骤21的基板上依次沉积栅绝缘层、半导体层、掺杂 半导体层和源漏金属薄膜，使用半色调或灰色调掩模板通过第二次构图工艺 形成数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域图形，之后保留源电极、漏电 极和数据线上的光刻胶，在基板上沉积一层钝化层，使钝化层覆盖TFT沟道 区域，通过离地剥离工艺去除光刻胶，同时去除附着在光刻胶上的钝化层， 暴露出源电极、漏电极和数据线；
步骤23、在完成步骤22的基板上涂敷一层光刻胶，在光刻胶上形成尖 峰状的毛刺边缘，沉积一层透明导电薄膜，使透明导电薄膜在毛刺边缘处发 生断裂，通过离地剥离工艺去除光刻胶，同时去除附着在光刻胶上的透明导 电薄膜随，形成直接与漏电极连接的像素电极。图21 ~图28为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例的示意图， 所制备的TFT-LCD阵列基板为FFS模式，下面通过本实施例FFS才莫式TFT-LCD 阵列基板的制备过程进一步说明本实施例的技术方案，以正性光刻胶为例。
图21为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例第一次构图工艺中 沉积透明导电薄膜和栅金属薄膜后的示意图。首先在基板1 (如玻璃基板或 石英基板)上沉积一层透明导电薄膜21和栅金属薄膜22,透明导电薄膜的 材料可以使用氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或其他透明电极材料，栅 金属薄膜的材料可以使用钼、铝、铝钕合金、钨、铬、铜等金属，或以上金 属组成的多层薄膜，如图21所示。图22为本发明TFT-LCD阵列基板制造方 法第二实施例第一次构图工艺中掩模、曝光和显影后的示意图。在完成上述 图形的基板上涂敷一层光刻胶IO,使用半色调或灰色调掩模板进行曝光，使 光刻胶形成第一曝光区域、第二曝光区域和第三曝光区域，其中第一曝光区 域为未曝光区域，对应于栅电极区域，第二曝光区域为部分曝光区域，对应 于透明公共电极区域，第三曝光区域为完全曝光区域，对应于栅线、栅电极 和透明公共电极以外区域。通过显影处理，各区域的光刻胶厚度发生变化， 未曝光的第 一曝光区域的光刻胶最厚，部分曝光的第二曝光区域的光刻胶厚 度减小，完全曝光的第三曝光区域的光刻胶被完全去除，如图22所示。图 23为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例第一次构图工艺中第一次 刻蚀后的示意图。通过第一次刻蚀将未被光刻胶覆盖区域的透明导电薄膜21 和栅金属薄膜22刻蚀掉，如图23所示。图24为本发明TFT-LCD阵列基板制 造方法第二实施例第一次构图工艺中灰化工艺后的示意图。通过灰化工艺， 部分曝光区域的光刻胶被完全去除，如图24所示。图25为本发明TFT-LCD 阵列基板制造方法第二实施例第 一次构图工艺中第二次刻蚀后的示意图。通 过第二次刻蚀将未被光刻胶覆盖的栅金属薄膜22刻蚀掉，形成透明公共电极 9图形，如图25所示。图26为本发明TFT-LCD阵列J4l制造方法第二实施 例第一次构图工艺中剥离工艺后的示意图。最后通过剥离工艺去除剩余的光刻胶，形成栅线和栅电极2图形，栅线和栅电极2位于透明导电薄膜上，如 图26所示。
图2 7为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例中第二次构图工艺 后的示意图。在完成上述图形的基板上，依次沉积栅绝缘层3、半导体层4、 掺杂半导体层(欧姆接触层)5和源漏金属薄膜，使用半色调或灰色调掩模 板通过第二次构图工艺对半导体层、掺杂半导体层和源漏金属薄膜进行构图， 在基板上形成数据线、源电极6、漏电极7和TFT沟道区域图形，在栅电极2 上形成有源层图形，其中源电极6和漏电极7之间的掺杂半导体层被完全刻 蚀掉，暴露出半导体层，其它区域暴露出栅绝缘层3。保留源电极6、漏电极 7和数据线上的光刻胶，不进行剥离，采用化学气相沉积或其它成膜方法直 接沉积钝化层8,使钝化层8覆盖TFT沟道区域，通过离地剥离工艺去除光 刻胶，同时去除附着在光刻胶上的钝化层，使源电极、漏电极和数据线暴露 出来，如图27所示。此外，在沉积钝化层之前，也可以采用本发明光刻胶毛 刺边缘形成方法使光刻胶上形成的毛刺边缘，更有利于后续离地剥离工艺中 去除附着在光刻胶上的钝化层。图28为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第 二实施例中第三次构图工艺后的示意图。通过涂敷光刻胶，形成光刻胶毛刺 边缘，在光刻胶图形上沉积一层透明导电薄膜，由于毛刺边缘的凸起作用， 沉积在光刻胶毛刺边缘的透明导电薄膜在凸起部分发生断裂，通过离地剥离 工艺去除光刻胶，附着在光刻胶上的透明导电薄膜随之一起被药液带走，在 基板上形成像素电极13图形，像素电极13直接与漏电极8连接，如图28所 示。本实施例第二次构图工艺与前述第一实施例中的第二次构图工艺相同， 第三次构图工艺与前述第 一实施例中的第三次构图工艺相同，不再赘述。
图29~图31为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法中剥离效果的示意图。 在本发明TFT-LCD阵列基板制造方法上述技术方案中，在第三次构图工艺形 成像素电极图形中，灰化工艺中的等离子刻蚀过程还可以更好地实现离地剥 离工艺。具体地，在形成具有毛刺边缘的光刻胶过程中，由于光刻胶的毛刺
21边缘消耗等离子，因此灰化工艺中的等离子刻蚀导致毛刺边缘下部的村底15 形成凹凸结构，如图29所示；在之后进行透明导电薄膜21沉积中，由于凹 凸结构作用，导致透明导电薄膜在凹凸处发生断裂，如图30所示，既有利于 光刻胶剥离液的渗透，也有利于光刻胶及其上透明导电薄膜的剥离，保证了 离地剥离工艺的质量，如图31所示。
本发明提供了一种TFT-LCD阵列基板制造方法，首先通过第一次构图工 艺形成栅线和栅电极图形，然后使用半色调或灰色调掩模板通过第二次构图 工艺形成数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域图形，但不剥离光刻胶， 待沉积钝化层后通过离地剥离工艺去除光刻胶，最后使用半色调或灰色调掩 模板或普通掩模板形成光刻胶毛刺边缘，利用毛刺边缘使透明导电薄膜断裂 的效应，形成完整的像素电极。本发明通过第三次构图工艺形成光刻胶毛刺 边缘，使沉积的透明导电薄膜在毛刺边缘发生断裂，既有利于光刻胶剥离液 的渗透，也有利于光刻胶及其上透明导电薄膜的剥离，有效保证了离地剥离 工艺的质量，制作工艺简单、可靠，容易在实际生产中实现，具有广泛的应 用前景。另外，本发明像素电极直接与漏电极连接提高了电接触，像素电极 覆盖相应电极可以有效保护电路，提高了良品率。
本发明还提供了一种TFT-LCD阵列基板，如图18和图19所示。TFT-LCD 阵列基板包括在基板1上形成的栅线11和数据线12,相互绝缘且垂直交叉 的栅线11和数据线12限定了数个像素区域，并在交叉处形成薄膜晶体管， 像素区域内形成有像素电极13，薄膜晶体管包括形成在基板1上的栅电极2, 位于栅电极2上并覆盖整个基板的栅绝缘层3，形成在栅绝缘层3上并位于 栅电极2之上的半导体层4和掺杂半导体层5，位于掺杂半导体层5上的源 电极6和漏电极7，源电极6和漏电极7之间的区域为TFT沟道区域，以及 形成在数据线12、源电极6和漏电极7以外区域的钝化层8，即钝化层8所 在区域不包括源电极6、漏电极7和数据线12表面，像素电极13与漏电极7 直接连接，此外，栅电极2与栅线11连接，源电极6与数据线12连接，形成本发明TN模式的TFT-LCD阵列基板。
在上述技术方案基础上，还可以包括形成在基板1上的透明公共电极9, 同时，栅电极2和栅线11下方形成有透明导电薄膜，形成本发明FFS模式的 TFT-LCD阵列基板。
本发明二种模式的TFT-LCD阵列基板分别采用本发明TFT-LCD阵列基板 制造方法第一实施例和第二实施例形成，其具体结构已详细说明，不再赘述。
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 理解，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。
权利要求
1.一种光刻胶毛刺边缘形成方法，其特征在于，包括步骤100、在衬底上涂敷一层光刻胶；步骤200、通过掩模曝光方式在光刻胶上形成使后续沉积的结构层发生断裂的毛刺边缘。
2. 根据权利要求1所述的光刻胶毛刺边缘形成方法，其特征在于，所述 步骤100具体包括在衬底上涂敷一层厚度为1. 8 |im~ 2. 2 jum的光刻胶。
3. 根据权利要求1或2所述的光刻胶毛刺边缘形成方法，其特征在于， 所述步骤200具体包括步骤211、使用半色调或灰色调掩模板进行曝光和显影处理，使光刻胶 形成第一厚度区域、第二厚度区域和第三厚度区域，其中第一厚度区域的光 刻胶形成山脊状，对应于要形成光刻胶毛刺边缘的区域，第二厚度区域对应 于不需要形成结构图形的区域，第三厚度区域对应于将要形成结构图形的区 域；步骤212、通过灰化工艺，使第一厚度区域的光刻胶形成尖峰状的毛刺边 缘，第二厚度区域保留光刻胶，第三厚度区域的光刻胶被完全去除。
4. 根据权利要求3所述的光刻胶毛刺边缘形成方法，其特征在于，所述 第一厚度区域对应于半色调或灰色调掩模板透光率为0%的区域，所述第二厚 度区域对应于半色调或灰色调掩模板透光率为10%~40°/。的区域，所述第三厚 度区域对应于半色调或灰色调掩模板透光率为60%~ 90%的区域。
5. 根据权利要求3所述的光刻胶毛刺边缘形成方法，其特征在于，所述 步骤211具体包括使用半色调或灰色调掩模板对所述光刻胶进行曝光和显 影处理，使光刻胶形成第一厚度区域、第二厚度区域和第三厚度区域，其中 第 一厚度区域的光刻胶形成山脊状，对应于要形成光刻胶毛刺边缘的区域， 该区域的光刻胶厚度为1.8jam~2. 2jLim,第二厚度区域对应于不需要形成结 构图形的区域，该区域的光刻胶厚度为1.3jLim 1. 6jam，第三厚度区域对应于将要形成结构图形的区域，该区域的光刻胶厚度为0. 4jam 0. 6ym。
6. 根据权利要求3所述的光刻胶毛刺边缘形成方法，其特征在于，所述 步骤212具体包括通过灰化工艺，使第一厚度区域的光刻胶形成尖峰状的 毛刺边缘，第二厚度区域保留光刻胶，该区域的光刻胶厚度为0. 9jim~l. 1 jam,第三厚度区域的光刻胶被完全去除。
7. 根据权利要求1或2所述的光刻胶毛刺边缘形成方法，其特征在于， 所述步骤200具体包括步骤221、使用普通掩模板进行曝光和显影处理，使光刻胶形成完全保 留区域和完全去除区域，其中完全保留区域对应于不需要形成结构图形的区 域，完全去除区域的光刻胶被完全去除，对应于将要形成结构图形的区域；步骤222、采用双频等离子体模式对所述光刻胶进行干法刻蚀，通过调 整高频和低频功率、刻蚀气体的流量、气体压力和刻蚀腔各壁的温度，使所 述光刻胶的中间刻蚀速度快、两侧边缘刻蚀速度慢，在所述光刻胶的边缘形 成尖峰状的毛刺边缘。
8. —种使用权利要求1~7中任一权利要求所述光刻胶毛刺边缘形成方 法的结构图形形成方法，其特征在于，包括涂敷光刻胶，在光刻胶上形成 尖峰状的毛刺边缘；沉积一层结构层；采用离地剥离工艺形成结构图形。
9. 根据权利要求8所述的结构图形形成方法，其特征在于，所述结构图 形为栅线和栅电极图形。
10. 根据权利要求8所述的结构图形形成方法，其特征在于，所述结构 图形为数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域图形。
11. 根据权利要求8所述的结构图形形成方法，其特征在于，所述结构 图形为像素电极图形。
12. —种使用权利要求1 ~ 7中任一权利垩求所述光刻胶毛刺边缘形成 方法的TFT-LCD阵列基板制造方法，其特征在于，包括步骤l、在基板上形成栅线和栅电极图形；步骤2、在完成步骤1的基板上形成数据线、源电极、漏电极和TFT沟 道区域图形，保留光刻胶，沉积一层钝化层，通过离地剥离工艺去除光刻胶 以及其上的钝化层；步骤3、在完成步骤2的基板上涂敷光刻胶，在光刻胶上形成尖峰状的 毛刺边缘，沉积一层透明导电薄膜，通过离地剥离工艺形成像素电极图形， 像素电极直接与漏电极连接。
13. 根据权利要求12所述的TFT-LCD阵列基板制造方法，其特征在于， 所述步骤1具体包括在基板上沉积一层栅金属薄膜，使用普通掩模板通过 第 一次构图工艺形成4册线和4册电极图形。
14. 根据权利要求12所述的TFT-LCD阵列基板制造方法，其特征在于， 所述步骤1具体包括在基板上沉积一层透明导电薄膜和栅金属薄膜，使用 半色调或灰色调掩模板通过第一次构图工艺形成栅线、栅电极和透明公共电 极图形。
15. 根据权利要求12 ~ 14中任一权利要求所述的TFT-LCD阵列基板制 造方法，其特征在于，所述步骤2具体包括在完成步骤1的基板上依次沉 积栅绝缘层、半导体层、掺杂半导体层和源漏金属薄膜，使用半色调或灰色 调掩模板通过第二次构图工艺形成数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域 图形，之后保留源电极、漏电极和数据线上的光刻胶，在基板上沉积一层钝 化层，使钝化层覆盖TFT沟道区域，通过离地剥离工艺去除光刻胶，同时去 除附着在光刻胶上的钝化层，暴露出源电极、漏电极和数据线。
16. 根据权利要求12 ~ 14中任一权利要求所述的TFT-LCD阵列基板制 造方法，其特征在于，所述步骤3具体包括步骤31、在完成步骤2的基板上涂敷一层光刻胶；步骤32、使用半色调或灰色调掩模板进行曝光和显影处理，使光刻胶形 成第一厚度区域、第二厚度区域和第三厚度区域，其中第一厚度区域的光刻 胶形成山脊状，对应于要形成光刻胶毛刺边缘的区域，第二厚度区域对应于没有像素电极的区域，第三厚度区域对应于像素电极的所在区域；步骤33、通过灰化工艺，使第一厚度区域的光刻胶形成尖峰状的毛刺边缘，第二厚度区域保留光刻胶，第三厚度区域的光刻胶被完全去除； 步骤34、沉积一层透明导电薄膜；步骤35、通过离地剥离工艺去除光刻胶及其上的透明导电薄膜，形成像 素电极图形，像素电极直接与漏电极连接。
17. —种TFT-LCD阵列基板，包括栅线、数据线、像素电极和薄膜晶体 管，所述像素电极设置在栅线和数据线限定的像素区域内，所述薄膜晶体管 形成在栅线和数据线的交叉处，其特征在于，所述薄膜晶体管包括形成在 基板上的栅电极，位于栅电极上并覆盖整个基板的栅绝缘层，形成在栅绝缘 层上并位于栅电极之上的半导体层和掺杂半导体层，位于掺杂半导体层上的 源电极和漏电极，源电极和漏电极之间的区域为TFT沟道区域，以及形成在 数据线、源电极和漏电极以外区域的钝化层，所述像素电极与漏电极直接连 接。
18. 根据权利要求17所述的TFT-LCD阵列基板，其特征在于，所述基 板上还形 成有透明公共电极，栅电极和栅线下方形成有透明导电薄膜。
全文摘要
本发明涉及一种光刻胶毛刺边缘形成方法和TFT-LCD阵列基板制造方法。TFT-LCD阵列基板制造方法包括在基板上形成栅线和栅电极图形；形成数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域图形，保留光刻胶，沉积一层钝化层，通过离地剥离工艺去除光刻胶以及其上的钝化层；涂敷光刻胶，在光刻胶上形成尖峰状的毛刺边缘，沉积一层透明导电薄膜，通过离地剥离工艺形成像素电极图形，像素电极直接与漏电极连接。本发明通过第三次构图工艺形成光刻胶毛刺边缘，使沉积的透明导电薄膜在毛刺边缘发生断裂，有效保证了离地剥离工艺的质量，制作工艺简单、可靠，容易在实际生产中实现，具有广泛的应用前景。
文档编号H01L21/027GK101630640SQ200810116879
公开日2010年1月20日 申请日期2008年7月18日 优先权日2008年7月18日
发明者智 侯, 刘祖宏, 李正勲, 郑云友, 郑载润 申请人:北京京东方光电科技有限公司