专利名称：薄膜晶体管基板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及薄膜晶体管基板和薄膜晶体管基板的制造方法，涉及一种适合利用纳米线来提高薄膜晶体管基板成品率的薄膜晶体管基板制造方法，以及使用该方法制造的薄膜晶体管基板。
背景技术：
通常，液晶显示(LCD)器件通过用电场控制液晶的透光率而显示图像。
图1和图2分别为现有技术中液晶显示板的平面透视图和截面图。
参照图1和图2，液晶显示板包括薄膜晶体管(以下称之为“TFT”)基板70和滤色片基板80，两个基板彼此相对且两基板之间设有液晶16。
滤色片基板80包括黑矩阵18，黑矩阵18形成在上基板11上而且其位置对应于彼此交叉限定单元区域的栅线2和数据线4；在由黑矩阵18限定的单元区域上形成的滤色片层12；和与像素电极22一起形成垂直电场的公共电极14。
液晶显示板的TFT基板70包括在下基板1上形成的彼此交叉的栅线2和数据线4，所述栅线和数据线之间设有栅绝缘膜6；在相应的栅线2和数据线4的每个交叉部分上形成的TFT 30；在每个单元区域上形成的像素电极22，所述单元区域在栅线2和数据线4的交叉结构提供。
对于每个TFT而言，TFT30响应相应栅线2的栅信号向相应的像素电极22施加相应数据线4的像素信号。为此，TFT30包括与栅线2相连的栅极32，与数据线4相连的源极34，通过接触孔48与像素电极22相连的漏极36，和覆盖栅极32并在源极34和漏极36之间形成沟道的有源层38。在有源层38上形成与源极34和漏极36欧姆接触的欧姆接触层40。
按照现有技术，液晶显示板TFT基板80中的多个薄膜“或”TFT30主要是通过采用掩模的光刻工艺形成的。然而，目前也正在研究用纳米线形成TFT30有源层38的技术。
图3所示为现有技术LCD板中TFT基板另一实施例的截面图。
参照图3，现有技术的TFT基板包括用如图4所示纳米线39形成的TFT有源层38。除了用纳米线39形成TFT的有源层38之外，图3的TFT基板与图2的TFT基板相同。因此，下面将省略对相同部件的说明。
形成如图3所示TFT有源层38的纳米线39具有图4中所示的结构，该结构是用无机和有机绝缘体39b包覆半导体材料39a。
如图5A和图5B所示，当在形成有栅极32和栅绝缘膜6的下基板1上随机散布纳米线39之后，便在布设了栅绝缘膜6的栅极32的上方，特别是在要形成TFT有源层38的位置上，形成由散布的纳米线39构成的图3中的有源层38。
然而，用纳米线39形成TFT有源层38的缺点是，为了形成TFT的有源层38而随机地将纳米线39散布在下基板1上，由此不能将纳米线39精确地设置到应当形成有源层38的正确位置上，因此而降低了TFT基板的成品率。例如，如图5A和图5B所示，出现的问题是，由于纳米线39散布并且设置在任意位置(A)而不是TFT有源层38应该形成的位置上，所以浪费了纳米线39。而且，如图5B中的“B”所示，纳米线39未与栅极对齐。因此，由于下基板上包含了散布在除应该形成TFT有源层38的位置之外区域上的纳米线39，所以出现了下基板1无法使用的问题。
为了克服这些问题，而提出了一种方法，即，利用喷墨法仅在下基板1中需形成TFT有源层38的区域上散布纳米线39。在这种方法中，将纳米线39溶解在例如乙醇、甲醇等醇系溶剂中之后，利用喷墨法将纳米线39散布到下基板1上要形成TFT有源层38的区域上。然而，在这种情况下，溶解纳米线39的醇系溶剂存在的问题是，由于其特性而导致溶剂散布的区域不是纳米线39应当散布的区域(即，该区域不是应当形成TFT有源层38的区域)。由于这一特性而带来的问题是，因为TFT的有源层38的构图缺陷，所以用现有技术方法形成的TFT基板成品率较低。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够提高使用纳米线的薄膜晶体管基板的成品率的制造薄膜晶体管基板的方法以及用所述方法制造的薄膜晶体管基板。
本发明的另一目的是提供一种LCD器件的薄膜晶体管基板和形成所述薄膜晶体管基板的方法，所述基板及其制造方法克服了现有技术的局限性和缺点。
为了实现本发明的这些和其他目的，按照本发明一个方面，所述制造薄膜晶体管基板的方法包括在基板上形成栅极；在栅极上形成栅绝缘膜，所述栅绝缘膜在对应于要形成薄膜晶体管有源层的区域上具有凹槽；用纳米线在栅绝缘膜的凹槽中形成薄膜晶体管的有源层；以及在有源层上形成源极和漏极。
按照本发明的另一方面，提供一种薄膜晶体管基板，包括基板；位于基板上的栅极；位于栅极上的栅绝缘膜，所述栅绝缘膜在对应于要形成薄膜晶体管有源层的区域上具有凹槽；用纳米线在栅绝缘膜的凹槽中形成薄膜晶体管有源层；以及位于有源层上的源极和漏极。
按照本发明的另一方面，提供一种形成液晶显示(LCD)器件薄膜晶体管的方法，所述方法包括在基板上形成栅极；在栅极上形成栅绝缘膜，所述栅绝缘膜在对应于要形成薄膜晶体管有源层的区域上具有凹槽；通过在栅绝缘膜的凹槽中设置纳米线而形成薄膜晶体管的有源层；以及在有源层上形成薄膜晶体管的源极和漏极。
按照本发明的另一方面，提供一种液晶显示(LCD)器件，包括第一和第二基板；以及位于第一和第二基板之间的液晶层，其中第一或第二基板包括多个薄膜晶体管(TFT)，每个TFT包括位于基础基板上的栅极；位于栅极上的栅绝缘膜，所述绝缘膜在对应于要形成相应TFT有源层的区域上具有凹槽，由纳米线形成并设置在栅绝缘膜凹槽中的有源层，以及在有源层上的源极和漏极。
通过以下对本发明进行的详细描述，将使本申请的这些和其他目的变得更加清晰。然而，很显然，由于本领域的普通技术人员根据以下的详细说明可以在本发明构思的范围内做出各种变化和改进，所以尽管附图中示出了本发明的优选实施方式，但是这些详细说明和具体实施例仅仅是解释性的。
通过以下参照附图对本发明实施例进行的详细说明，将使本发明的这些和其他目的变得更得清晰，其中图1所示为现有技术中液晶显示板的平面透视图；图2所示为图1所示现有技术液晶显示板的截面图；图3所示为现有技术的LCD板中薄膜晶体管基板的另一实施例的截面图；图4所示为形成图3所示有源层的纳米线的平面透视图；图5A所示为解释用现有技术的纳米线形成薄膜晶体管基板有源层的平面图；图5B所示为沿图5A中线I-I’的截面图；图6所示为按照本发明实施方式LCD器件中薄膜晶体管基板的截面图；图7A到7E所示为按照本发明实施方式图6所示薄膜晶体管基板制造方法的截面图；图8A到8D所示为按照本发明实施方式用纳米线在图6所示薄膜晶体管基板中形成薄膜晶体管有源层的截面图；图9所示为按照本发明另一实施方式LCD器件的薄膜晶体管基板的截面图；以及图10所示为按照本发明的一实施例用于形成图6和图9所示有源层的纳米线的实施例的平面透视图。
具体实施例方式
下面将参照附图中所示的实施例，对本发明的优选实施方式进行详细说明。
下面将参照图6到图10说明本发明的实施方式。以下说明主要针对LCD器件的TFT基板，然而，本发明的LCD器件还包括现有技术中公知的其他部件，例如滤色片基板、液晶层、驱动电路等。TFT基板和LCD器件的所有部件都是有效连接和有效设置的。
图6是表示按照本发明实施方式LCD器件中TFT基板的截面图。
参照图6，按照本发明实施方式的TFT基板包括彼此交叉形成在下基板101上的栅线和数据线，在所述栅线和数据线之间设置有栅绝缘膜106；设置在栅线和数据线每个交叉部分上的TFT130；和设置在单元区域上的像素电极122，所述单元区域形成在栅线和数据线的每个交叉结构中。
对于每个TFT而言，TFT130响应相应栅线的栅信号向相应的像素电极122施加相应数据线的像素信号。为此，每个TFT130包括与栅线相连的栅极132、与数据线相连的源极134、与像素电极122相连的漏极136、和形成在栅极132上方的有源层138，所述有源层138形成源极134和漏极136之间的沟道。
用纳米线139(例如，如图10所示)形成按照本发明实施方式TFT130的有源层138。具体地说，在栅绝缘膜106上，在对应于要形成TFT130有源层138的区域上形成凹槽107，以便将纳米线139容纳在其中。
下面将参照图7A到7E说明按照本发明实施方式制造图6所示TFT基板的方法。图7A到图7E表示的是形成两个TFT，然而本发明涵盖形成任何数量的TFT。按照本发明LCD器件的TFT基板包括多个这种TFT。
参照图7A，利用例如第一掩模工序在下基板101上形成栅线(未示出)和栅极132。更详细地说就是，通过沉积法例如溅射在下基板101上形成栅金属层。接着，利用掩模并借助光刻工艺和蚀刻工艺构图栅金属层，从而形成栅线和栅极132。在此，可以用包括铝、铝/钕(Al/Nd)等在内的铝系金属作为栅金属层材料。
参照图7B，通过在形成有栅线和栅极132的下基板101上借助于采用软模或硬模的构图工序和采用喷墨的散布工序，形成具有位于对应于要形成TFT有源层138的区域的凹槽107的栅绝缘膜106，并在凹槽107中形成TFT的有源层138。
更详细地说就是，在形成有栅线和栅极132的下基板101的整个表面上散布有机或无机混合绝缘材料之后，把具有位于对应于要形成TFT有源层138的区域的突出部分和在其它区域的凹槽的软模或硬模对准，并使得软模或硬模与无机或有机混合绝缘材料接触，从而形成带有位于与要形成TFT有源层138的区域对应的区域上的凹槽107的栅绝缘膜106。接着，利用喷墨或类似方法把纳米线139(见图10)散布到栅绝缘膜106的凹槽107中，由此在每个凹槽107中形成TFT有源层138。在此，为了用喷墨法进行散布，纳米线139是以溶解在溶剂或溶解在诸如乙醇和甲醇等醇系溶剂中的形式利用喷墨等方式散布到栅绝缘膜106的凹槽107中的。
然后，如图7C所示，利用例如第二掩模在形成有TFT有源层138的下基板101上形成源极134和漏极136。
更详细地说就是，用例如PECVD、溅射等沉积法在形成有TFT有源层138的下基板101上形成源/漏金属层。然后，在源/漏金属层上形成光刻胶并用第二掩模在下基板101上形成光刻胶图案。
用光刻胶图案作为掩模借助蚀刻工序对源/漏金属层进行构图，从而形成与相应数据线相连的漏极136和源极134。而且，通过蚀刻工艺除去与TFT沟道部分对应的那部分源极134和漏极136，由此形成使TFT的有源层138暴露的TFT沟道。在此可以用例如钼(Mo)、铜(Cu)等金属作为源/漏金属层材料。
接下来，如图7D所示，在形成有源极134和漏极136的下基板101上利用例如第三掩模形成钝化膜150。
更详细地说就是，在下基板101的整个表面上散布无机或有机绝缘材料和光刻胶膜并利用第三掩模形成光刻胶图案。用光刻胶图案作为掩模借助蚀刻工序构图无机或有机绝缘材料，由此形成暴露出一部分漏极136的接触孔148。
此后，如图7E所示，利用例如第四掩模在形成有钝化膜150的下基板101上形成像素电极122。像素电极122通过接触孔148与暴露的那部分漏极136相接触。在此，可以用氧化铟锡ITO、氧化锡TO、氧化铟锡锌ITZO和氧化铟锌IZO中的任何一种作为像素电极122的材料。
按照本发明的实施方式，利用喷墨法将纳米线139散布到栅绝缘膜106的凹槽107中，在栅绝缘膜106中凹槽107形成在与要形成TFT有源层138的区域相对应的区域中。因此，由于减少或消除了如图5B所示现有技术在形成TFT有源层时产生的构图缺陷/未对准，所以按照本发明所述的TFT基板能有效地提高液晶显示板的成品率。
此外，由于按照本发明实施方式的TFT基板是利用纳米线而不是光刻工序来形成包含有源层在内的半导体层，所以能够降低液晶显示板的制造成本。
下面将参照图8A到8D更详细地说明按照本发明实施方式用纳米线139形成TFT有源层138的方法。
参照图8A，在形成有栅线和栅极132的下基板101的整个表面上散布无机或有机混合绝缘材料106A。
接着，参照图8B，把具有位于对应于要形成TFT有源层138的区域的突出部分170b和位于另一区域的凹槽170a的软模170与整个表面上散布了无机或有机混合绝缘材料106A的下基板101对齐。使得软模170与散布在下基板101上的无机或有机混合绝缘材料106A相接触，由此形成具有位于对应于要形成TFT有源层138的区域的凹槽107的栅绝缘膜106。
在此，软模170可以是由本发明的申请人在先申请的第10-2003-0098122号韩国专利申请中提出的软模。可以用具有高弹性的橡胶材料，例如，二甲基硅氧烷PDMS，聚亚安酯，交联酚酫清漆树脂等制作软模170。
在该工艺中，使软模170中突出的部分170b与无机或有机混合绝缘材料106A相接触，并用软模自身的重量对混合绝缘材料施压例如约30秒-10分钟的预定的时间，从而在要形成TFT有源层138的位置上形成栅绝缘膜106的凹槽107。此外，同时或几乎同时，在约130°或更低的温度下烘烤下基板101，以便通过紫外线等对栅绝缘膜106进行软固化。然后，借助于由软模170和下基板101之间的压力产生的毛细管力和软模170与无机或有机混合绝缘材料160A之间产生的排斥力，无机或有机混合绝缘材料106A移到软模170的凹槽170a中。因此，如图8B所示，在栅绝缘膜106与软模170的突出部分170b对应的区域上形成凹槽107。
此后，如图8C所示，利用喷墨或类似方法把溶解在例如乙醇、甲醇等醇系溶剂(或类似物)137中的纳米线139分散到栅绝缘膜106的凹槽107中。接着，如图8D所示，使得例如乙醇、甲醇等醇系溶剂137蒸发，由此利用栅绝缘膜106的凹槽107中的纳米线139形成TFT的有源层138。此时，为了形成有源层138，对形成的TFT有源层138的每一端，即，与源极134和漏极136接触的那一部分纳米线139进行热处理，由此可防止TFT有源层138产生氧化。
按照本发明的TFT基板可以利用这种方式，在用纳米线139形成TFT有源层138的时候，在栅绝缘膜106中对应于需形成TFT有源层138的区域上形成凹槽107，并且通过使用喷墨法将纳米线139散布到栅绝缘膜106上形成的凹槽107中，由此能够防止现有技术中TFT有源层的图案缺陷问题。
此外，通过在栅绝缘膜106上形成凹槽107，可以在用喷墨法散布纳米线时，避免因将纳米线溶解在例如乙醇、甲醇等醇系溶剂中常常产生的因溶剂特性而导致的纳米线散布。这样可以提高TFT基板的成品率。
图9是表示按照本发明另一个实施方式LCD器件的TFT基板的截面图。根据本发明该实施方式的TFT基板，除了所述TFT基板进一步包括用于将纳米线139(其形成有源层138)固定到栅绝缘膜106的凹槽107中的高分子绝缘膜110之外，具有与图6中所示TFT基板相同的部件。因此将省略对相同部件的说明。
参照图9，在TFT的有源层138上形成高分子绝缘膜110，其中将用纳米线139制成的有源层138设置在栅绝缘膜106的凹槽107中。这一过程可以用例如沉积和构图工序等公知技术实现。然后，在凹槽107中和在高分子绝缘膜110上形成源极134和漏极136。接着，形成钝化层150和像素电极122。可以用与图6所示TFT基板中相应部件相同的或相似的方式形成源极134、漏极136、钝化层150和像素电极122。
在图9中，形成高分子绝缘膜110，使得纳米线139(其形成有源层138)不会与栅绝缘膜106的凹槽107分离并使纳米线139的位置固定。由此，可以防止因制造工艺中失误而使纳米线139与栅绝缘膜106分离的问题，从而能进一步提高TFT基板的成品率。而且，为了形成TFT的沟道，高分子绝缘膜110并不形成在源极134和漏极136与纳米线139接触的区域中。
按照本发明的实施方式，虽然上面的讨论集中在使用软模形成栅绝缘膜凹槽的情况，但是用硬模同样可形成栅绝缘膜的凹槽。例如，与软模不同的是，本发明可以在使散布在基板上的无机或有机混合绝缘材料的溶剂成分挥发的情况下，即，在对无机或有机混合绝缘材料进行压印的情况下，使用例如用硅或石英制成的硬模制成栅绝缘膜的图案。
而且，硬模是通过从外部施压和高温加热来制作无机或有机混合绝缘材料的图案，这一点与用软模制作绝缘膜凹槽图案的方式不同。软模使得软模突出部分的表面与无机或有机混合绝缘材料接触从而用其自身的重量施加压力，由此形成栅绝缘膜的凹槽图案。
图10中示出了形成TFT有源层38的纳米线139的结构。在该实施例中，纳米线139包括包覆例如Si、ZnO、CNT(碳纳管)等半导体材料139a的无机和/或无机绝缘体139b。在此，绝缘体139b为多个相互连接的多边形管139c的形式，每个管内具有半导体材料139a。然而，可以将纳米线139设置成具有任何形状和/或尺寸的任何数量的管。
尽管上面讨论了LCD器件的TFT基板，但是本发明也适用于其他器件，例如其他显示器件的TFT基板。
如上所述，按照本发明实施方式制造TFT基板的方法和用该方法制造的TFT基板，是在用纳米线形成TFT有源层的时候，在栅绝缘膜中要形成TFT有源层的位置形成凹槽，并且利用喷墨法或类似方法将纳米线散布到在栅绝缘膜上形成的凹槽中，由此能够防止现有技术中因任意分散纳米线而导致的TFT有源层的构图缺陷。
此外，通过在栅绝缘膜上形成凹槽，可以防止当用喷墨法散布纳米线时，因将纳米线溶解在乙醇、甲醇等醇系溶剂中而产生的由于溶剂特性而导致的纳米线散布，因此能够提高TFT基板的成品率。
尽管通过上述附图中示出的实施方式对本发明进行了说明，但是对于本领域的普通技术人员来说很显然，本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离本发明构思的情况下可以对本发明做出各种改进和变型。
权利要求
1.一种制造薄膜晶体管基板的方法，该方法包括在基板上形成栅极；在所述栅极上形成栅绝缘膜，所述栅绝缘膜在对应于要形成薄膜晶体管有源层的区域上具有凹槽；用纳米线在所述栅绝缘膜的凹槽中形成所述薄膜晶体管的有源层；以及在所述有源层上形成源极和漏极。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，还包括形成具有接触孔的钝化膜，所述接触孔暴露出一部分漏极；以及形成通过所述接触孔与所述漏极相连的像素电极。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述形成栅绝缘膜的步骤包括将具有突出部分的软模或硬模与要形成所述薄膜晶体管有源层的区域对准；使所述软模或硬模与在所述基板上散布的栅绝缘材料相接触；以及通过向所述软模或硬模施加压力在所述栅绝缘材料上形成凹槽。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述栅绝缘膜用无机或有机混合绝缘材料制成。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述形成薄膜晶体管有源层的步骤包括利用喷墨法将所述纳米线散布到所述栅绝缘膜的凹槽中。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，将所述纳米线溶解在醇系溶剂中，以便通过喷墨法进行散布。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述形成薄膜晶体管有源层的步骤包括对与所述源极和漏极相连的纳米线的端部进行热处理。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，还包括在所述薄膜晶体管的有源层上形成高分子绝缘膜，以便将所述纳米线的位置固定在所述栅绝缘膜的凹槽中。
9.一种薄膜晶体管基板，包括基板；位于所述基板上的栅极；位于所述栅极上的栅绝缘膜，所述栅绝缘膜在对应于要形成薄膜晶体管有源层的区域上具有凹槽；用纳米线在所述栅绝缘膜的凹槽中形成所述薄膜晶体管有源层；以及位于所述有源层上的源极和漏极。
10.根据权利要求9所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，所述栅绝缘膜由无机或有机混合绝缘材料制成。
11.根据权利要求9所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，将所述纳米线溶解在醇系溶剂中，以便通过喷墨法散布到所述栅绝缘膜的凹槽中。
12.根据权利要求9所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，还包括位于所述薄膜晶体管有源层上的高分子绝缘膜，所述高分子绝缘膜用于将纳米线的位置固定在所述栅绝缘膜的凹槽中。
13.一种形成液晶显示器件薄膜晶体管的方法，所述方法包括在基板上形成栅极；在所述栅极上形成栅绝缘膜，所述栅绝缘膜在对应于要形成薄膜晶体管有源层的区域上具有凹槽；通过在所述栅绝缘膜的凹槽中设置纳米线而形成所述薄膜晶体管的有源层；以及在所述有源层上形成薄膜晶体管的源极和漏极。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述形成栅绝缘膜的步骤包括将具有突出部分的模与要形成薄膜晶体管有源层的区域对准；使所述模与散布在基板上的栅绝缘材料接触；以及通过向所述模施加压力在所述栅绝缘材料中形成凹槽。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述形成薄膜晶体管有源层的步骤包括利用喷墨法将所述纳米线散布到所述栅绝缘膜的凹槽中。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，将所述纳米线溶解在醇系溶剂中，以便通过喷墨法进行散布。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述形成薄膜晶体管有源层的步骤包括对与所述源极和漏极相连的纳米线的端部进行热处理。
18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括在所述薄膜晶体管有源层上形成高分子绝缘膜，所述高分子绝缘膜用于将所述纳米线的位置固定在所述栅绝缘膜的凹槽中。
19.一种液晶显示器件，包括第一和第二基板；以及位于所述第一和第二基板之间的液晶层，其中所述第一或第二基板包括多个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管包括位于基础基板上的栅极，位于栅极上的栅绝缘膜，所述绝缘膜在对应于要形成相应薄膜晶体管有源层的区域上具有凹槽，由纳米线形成并且设置在所述栅绝缘膜凹槽中的有源层，以及位于所述有源层上的源极和漏极。
20.根据权利要求19所述的液晶显示器件，其特征在于，还包括位于所述有源层上的高分子绝缘膜，所述高分子绝缘膜用于将所述纳米线的位置固定在所述栅绝缘膜的凹槽中。
全文摘要
本发明涉及一种薄膜晶体管基板及其制造方法。按照实施方式，所述薄膜晶体管基板的制造方法包括在基板上形成栅极；在栅极上形成栅绝缘膜，所述栅绝缘膜在对应于要形成薄膜晶体管有源层的区域上具有凹槽；用纳米线在栅绝缘膜的凹槽中形成薄膜晶体管的有源层；以及在有源层上形成源极和漏极。
文档编号H01L21/84GK1885509SQ20051013500
公开日2006年12月27日 申请日期2005年12月23日 优先权日2005年6月21日
发明者蔡基成, 朴美暻 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社