专利名称：一种显示装置、薄膜晶体管、阵列基板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种显示装置、薄膜晶体管、阵列基板及其制造方法。
背景技术：
薄膜晶体管液晶显示器(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中占据了主导地位。由于非晶硅(a-Si)易于在低温下大面积制备，技术成熟，成为在TFT-LCD中最广泛使用的有源层材料。但非晶硅材料带隙只有I. 7V，对可见光不透明，并且在可见光范围内具有光敏性，需要增加黑矩阵来阻挡光线，这增加了 TFT-LCD的工艺复杂性，提高了成本，降低了可靠性和开口率。另外，随着液晶显示器尺寸的不断增大，驱动电路的频率在不断提高，由于非晶硅薄膜晶体管的迁移率一般在0. 5cm2/vs左右，而液晶显示器尺寸超过SOin时，驱动频率超过120Hz，需要IcmVVS以上的迁移率，现有的非晶硅薄膜晶体管迁移率很难满足需求。氧化物半导体薄膜晶体管以其诸多优势受到研究人员的青睐，最近几年发展迅速。它迁移率高，均一性好，透明，可以更好地满足大尺寸液晶显示器和OLED的需求。但现有氧化物半导体薄膜晶体管，利用底栅型至少需要四次构图工艺完成，并且需要阻挡层(ESL)及保护层(PVX)多层保护才能保证薄膜晶体性能的稳定，其工艺复杂，制造成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种显示装置、薄膜晶体管、阵列基板及其制造方法，采用三次构图工艺实现阵列基板的制造，从而缩短生产时间，提高生产效率，降低生产成本。为了实现上述目的，本发明提供一种阵列基板的制造方法，包括步骤A、形成源电极、漏电极、数据线和像素电极的图形；步骤B、形成有源层和栅绝缘层，以及用于数据线与外部电路连接的过孔；步骤C、形成栅电极、栅线和公共电极线的图形，或者，形成栅电极、栅线和公共电极的图形。上述的制造方法，其中所述步骤A包括在基板上形成第一层透明导电薄膜，通过构图工艺形成源电极、漏电极、数据线和像素电极的图形；所述步骤B包括形成有源层和栅绝缘层，通过构图工艺形成用于数据线与外部电路连接的过孔；所述步骤C包括形成第二层透明导电薄膜，通过构图工艺形成栅电极、栅线和公共电极线的图形，或者，通过构图工艺形成栅电极、栅线和公共电极的图形。上述的制造方法，其中，所述通过构图工艺形成源电极、漏电极、数据线和像素电极的图形，包括在第一层透明导电薄膜上形成一层光刻胶；
采用灰色调或半色调掩模板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域、光刻胶部分保留区域和光刻胶保留区域；进行显影处理；刻蚀掉光刻胶未保留区域的第一层透明导电薄膜，形成源电极、漏电极和数据线的图形；通过灰化工艺去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留光刻胶保留区域的光刻胶；对光刻胶部分保留区域的第一层透明导电薄膜进行刻蚀，使得该部分的第一层透明导电薄膜变薄，形成像素电极的图形；剥离剩余的光刻胶。上述的制造方法，其中，所述通过构图工艺形成用于数据线与外部电路连接的过孔，包括在栅绝缘层上形成一层光刻胶；采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶保留区域和光刻胶未保留区域；进行显影处理；刻蚀掉光刻胶未保留区域的栅绝缘层和有源层，形成过孔的图形；剥离剩余的光刻胶。上述的制造方法，其中，所述通过构图工艺形成栅电极、栅线和公共电极线的图形，包括在第二层透明导电薄膜上形成一层光刻胶；采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶保留区域和光刻胶未保留区域；进行显影处理；刻蚀掉光刻胶未保留区域的第二层透明导电薄膜，形成栅电极、栅线和公共电极线的图形；剥离剩余的光刻胶。上述的制造方法，其中，所述通过构图工艺形成栅电极、栅线和公共电极的图形，包括在第二层透明导电薄膜上形成一层光刻胶；采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶保留区域和光刻胶未保留区域；进行显影处理；刻蚀掉光刻胶未保留区域的第二层透明导电薄膜，形成栅电极、栅线和公共电极的图形；剥离剩余的光刻胶。上述的制造方法，其中，所述公共电极为狭缝状。 上述的制造方法，其中，所述有源层的材料为氧化物。一种薄膜晶体管，包括
透明导电薄膜，形成在基板上，作为源电极与漏电极，所述源电极和所述漏电极之间形成有沟道区；氧化物作为有源层，形成在源电极、漏电极和沟道区上；依次形成在有源层上的栅绝缘层和栅电极，所述栅电极的材料为透明导电薄膜。—种阵列基板,包括形成在基板上的源电极、漏电极、数据线和像素电极，所述源电极和所述漏电极之 间形成有沟道区，所述漏电极和所述像素电极电性连接，所述数据线通过过孔与外部电路连接，所述像素电极的形状覆盖整个像素区；形成在源电极、漏电极、数据线和像素电极上的有源层；形成在有源层上的栅绝缘层；形成在栅绝缘层上的栅电极、栅线和公共电极线，或者，形成在栅绝缘层上的栅电极、栅线和公共电极，所述公共电极为狭缝状。上述的阵列基板，其中，所述有源层的材料为氧化物。一种显示装置，包括上述的阵列基板。本发明提供的上述技术方案，利用顶栅型薄膜晶体管简化了工艺，采用三次构图工艺实现了阵列基板的制造，从而能够缩短生产时间，提高生产效率，降低生产成本。
图I为本发明实施例的阵列基板的截面图；图2为本发明实施例的阵列基板的制造方法流程图；图3为本发明实施例在形成第一层导电薄膜后的截面图；图4为本发明实施例在第一次构图工艺中经过灰色调或半色调掩模板曝光显影后的截面图；图5为本发明实施例在完成第一次构图工艺后的截面图；图6为本发明实施例在完成第二次构图工艺后的截面图；图7为本发明实施例在形成第二层导电薄膜后的截面图；图8为本发明另一实施例的阵列基板的截面图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。图I为本发明实施例的阵列基板的截面图，参照图1，该阵列基板包括形成在基板I上的源电极21、漏电极22、数据线和像素电极3，所述源电极21和所述漏电极22之间形成有沟通区，所述漏电极22和所述像素电极3电性连接，所述数据线通过过孔与外部电路连接，所述外部电路是指对阵列基板进行驱动的电路；形成在源电极21、漏电极22、数据线和像素电极3上的有源层4 ；形成在有源层4上的栅绝缘层5 ；形成在栅绝缘层5上的栅电极6、栅线和公共电极线7。氧化物薄膜晶体管的迁移率高、均一性好、透明，可以更好地满足大尺寸液晶显示器和有源有机电致发光的需求。因此，作为一个优选方案，本发明实施例的上述阵列基板中的所述有源层4的材料为氧化物，例如，IGZO、IZO, ZnO, ln203、InZO等。采用氧化物作为有源层，使得该阵列基板能够在大尺寸TFT-LCD中得到广泛的应用，并同时具备高开口率、高迁移率和宽视角等优点。其中，所述有源层4可以为一层氧化物构成的单层结构，也可以是包括至少两层氧化物的多层结构。特别地，可以采用非晶氧化物IGZ0，Zn0或IZO作为有源层，迁移率高，并且制作IGZO TFT与现有的IXD生产线匹配性好，容易转型。形成上述阵列基板各层图形的方法可以为先进行金属的沉积，然后采用包括掩膜、刻蚀等的构图工艺来实现，还可以为不进 行金属的沉积而直接进行丝网印刷、打印等常用构图工艺来实现。本领域技术人员可以根据具体的需求进行选择。另外，对于此种顶栅结构的阵列基板，栅绝缘层可以对有源层进行保护，因此能够省略保护层与阻挡层，这样通过三次构图工艺就能实现阵列基板的制造，如此，能够简化阵列基板的制造工艺，降低生产成本。图2为本发明实施例的阵列基板的制造方法流程图，参照图2，该制造方法包括如下步骤步骤100 :在基板上形成第一层导电薄膜，通过第一次构图工艺形成源电极、漏电极、数据线和像素电极的图形；首先提供一基板，并将其清洗干净，基板可以选用玻璃基板或者石英基板；然后，采用磁控溅射、热蒸发或其它成膜方法在基板上形成厚度为150nm-250nm的第一层导电薄膜8(如图3所示)，第一层导电薄膜8优选为透明的ITO(Indium Tin Oxides，氧化铟锡)薄膜，透过率高，导电性好；最后，通过第一次构图工艺形成源电极、漏电极、数据线和像素电极的图形(如图5所示)。步骤200 :在完成步骤100的基板上形成有源层和栅绝缘层，通过第二次构图工艺形成用于数据线与外部电路连接的过孔；首先，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或磁控溅射方法，在完成步骤100的基板上依次形成厚度为40nm-60nm的有源层和厚度为300nm-500nm的栅绝缘层，其中，有源层的材料优选为氧化物，所述氧化物可以为IGZ0、Zn0、In203、InZ0或IZO等，栅绝缘层的材料可以选用氧化物或者氮化物，例如Si02、Al2O3或AlN等；然后，通过第二次构图工艺形成过孔的图形(如图6所示)。步骤300 :在完成步骤200的基板上形成第二层导电薄膜，通过第三次构图工艺形成栅电极、栅线和公共电极线的图形。然后，采用磁控溅射、热蒸发或其它成膜方法在基板上形成厚度为150nm-250nm的第二层导电薄膜10，第二层导电薄膜10优选为透明的ITO薄膜(如图7所示)，这样透过率高，导电性好；然后，通过第三次构图工艺形成栅电极、栅线和公共电极线的图形(如图I所示)。其中，像素电极与公共电极线之间形成了储存电容。以下给出上述制造方法中构图工艺的详细流程。在步骤100中，所述通过第一次构图工艺形成源电极、漏电极、数据线和像素电极的图形，具体包括步骤Sll :在第一层导电薄膜上形成一层光刻胶9 ；步骤S12 :采用灰色调或半色调掩模板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域、光刻胶部分保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于源电极、漏电极和数据线的图形所在区域，光刻胶部分保留区域对应于像素电极的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应于上述图形以外的区域；步骤S13 :进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶部分保留区域的光刻胶厚度变薄，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；显影得到的图形如图4所示，图中，WP为光刻胶未保留区域，HP为光刻胶部分保留区域，NP为光刻胶保留区域。步骤S14:刻蚀掉光刻胶未保留区域的第一层导电薄膜，形成源漏电极和数据线的图形；步骤S15 :通过灰化工艺去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留光刻胶保留区域的光刻胶；步骤S16 :对光刻胶部分保留区域的第一层导电薄膜进行刻蚀，使得该部分的第一层导电薄膜变薄，形成像素电极的图形；假设第一层导电薄膜的厚度为200nm，本步骤中可以将其刻蚀掉150nm，剩余50nm,得到的像素电极的厚度即为50nm。步骤S17 :剥离剩余的光刻胶。在步骤200中，所述通过第二次构图工艺形成用于数据线与外部电路连接的过孔，具体包括步骤S21 :在栅绝缘层上形成一层光刻胶；步骤S22 :采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶保留区域和光刻胶未保留区域，其中，光刻胶未保留区域对应于过孔的图形所在区域，光刻胶保留区域对应于上述图形以外的区域；步骤S23 :进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；步骤S24 :刻蚀掉光刻胶未保留区域的栅绝缘层和有源层，形成过孔的图形；步骤S25 :剥离剩余的光刻胶。在步骤300中，所述通过第三次构图工艺形成栅电极、栅线和公共电极线的图形，具体包括步骤S31 :在第二层导电薄膜上涂敷一层光刻胶；步骤S32 :采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶保留区域和光刻胶未保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于栅电极、栅线和公共电极线的图形所在区域，光刻胶保留区域对应于上述图形以外的区域；步骤S33 :进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；步骤S34 :刻蚀掉光刻胶未保留区域的第二层导电薄膜，形成栅电极、栅线和公共电极线的图形；
步骤S35 :剥离剩余的光刻胶。本发明的另一个实施例的薄膜晶体管、阵列基板的结构及制作方法和上述实施例类似。所不同的地方在于步骤300中，原来的通过第三次构图工艺形成栅电极、栅线和公共电极线的图形，现在变为通过第三次构图工艺形成栅电极、栅线和公共电极11的图形。这样采用不同的掩模板，即可在一次构图工艺中，制备出栅电极、栅线和公共电极11的图形，所述公共电极11为狭缝状。阵列基板上采用如下结构阵列基板上设置有像素电极和公共电极11，像素电极和所述公共电极设置在阵列基板的不同层，像素电极和公共电极之间设置有栅绝缘层，公共电极为狭缝状，像素电极的形状覆盖整个像素区。如图8所示。通过同一平面内狭缝状的公共电极边缘所产生的电场以及公共电极层与像素电极层间产生的电场形成多维电场，使液晶盒内狭缝电极间、电极正上方所有取向液晶分子都能够产生旋转，从而提高了液晶工作效率并增大了透光效率。这种结构可以提高TFT-IXD产品的画面品质，具有高分辨率 、高透过率、低功耗、宽视角、高开口率、低色差、无挤压水波纹(pushMura)等优点。进一步地，本发明实施例还提供包含上述任一种类的阵列基板的显示装置。所述显示装置可以包括液晶面板、电视、液晶显示器件、OLED显示器件、数码相框、电子纸、手机等等终端产品。综上所述，本发明实施例采用三次构图工艺制备出氧化物薄膜晶体管以及包含这种氧化物薄膜晶体管的阵列基板，利用顶栅型很好的简化了工艺，减少了曝光工艺和保护层的沉积，降低了成本，大大缩短了 TFT制造时间、显著的提高了 TFT的特性，解决了开口率的问题。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种阵列基板的制造方法，其特征在于，包括 步骤A、形成源电极、漏电极、数据线和像素电极的图形； 步骤B、形成有源层和栅绝缘层，以及用于数据线与外部电路连接的过孔； 步骤C、形成栅电极、栅线和公共电极线的图形，或者，形成栅电极、栅线和公共电极的图形。
2.如权利要求I所述的制造方法，其特征在干 所述步骤A包括在基板上形成第一层透明导电薄膜，通过构图エ艺形成源电极、漏电极、数据线和像素电极的图形； 所述步骤B包括形成有源层和栅绝缘层，通过构图エ艺形成用于数据线与外部电路连接的过孔； 所述步骤C包括形成第二层透明导电薄膜，通过构图エ艺形成栅电极、栅线和公共电极线的图形，或者，通过构图エ艺形成栅电极、栅线和公共电极的图形。
3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在干，所述通过构图エ艺形成源电极、漏电极、数据线和像素电极的图形，包括 在第一层透明导电薄膜上形成ー层光刻胶； 采用灰色调或半色调掩模板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域、光刻胶部分保留区域和光刻胶保留区域； 进行显影处理； 刻蚀掉光刻胶未保留区域的第一层透明导电薄膜，形成源电极、漏电极和数据线的图形； 通过灰化工艺去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留光刻胶保留区域的光刻胶； 对光刻胶部分保留区域的第一层透明导电薄膜进行刻蚀，使得该部分的第一层透明导电薄膜变薄，形成像素电极的图形； 剥离剩余的光刻胶。
4.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述通过构图エ艺形成用于数据线与外部电路连接的过孔，包括 在栅绝缘层上形成ー层光刻胶； 采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶保留区域和光刻胶未保留区域； 进行显影处理； 刻蚀掉光刻胶未保留区域的栅绝缘层和有源层，形成过孔的图形； 剥离剩余的光刻胶。
5.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述通过构图エ艺形成栅电极、栅线和公共电极线的图形，包括 在第二层透明导电薄膜上形成ー层光刻胶； 采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶保留区域和光刻胶未保留区域； 进行显影处理； 刻蚀掉光刻胶未保留区域的第二层透明导电薄膜，形成栅电极、栅线和公共电极线的图形； 剥离剩余的光刻胶。
6.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述通过构图エ艺形成栅电极、栅线和公共电极的图形，包括 在第二层透明导电薄膜上形成ー层光刻胶； 采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶保留区域和光刻胶未保留区域； 进行显影处理； 刻蚀掉光刻胶未保留区域的第二层透明导电薄膜，形成栅电极、栅线和公共电极的图形； 剥离剩余的光刻胶。
7.如权利要求I所述的制造方法，其特征在于 所述公共电极为狭缝状。
8.如权利要求I至7中任一项所述的制造方法，其特征在于 所述有源层的材料为氧化物。
9.ー种薄膜晶体管，其特征在于，包括 透明导电薄膜，形成在基板上，作为源电极与漏电极，所述源电极和所述漏电极之间形成有沟道区； 氧化物作为有源层，形成在源电极、漏电极和沟道区上； 依次形成在有源层上的栅绝缘层和栅电极，所述栅电极的材料为透明导电薄膜。
10.一种阵列基板，其特征在于，包括 形成在基板上的源电极、漏电极、数据线和像素电极，所述源电极和所述漏电极之间形成有沟道区，所述漏电极和所述像素电极电性连接，所述数据线通过过孔与外部电路连接，所述像素电极的形状覆盖整个像素区； 形成在源电极、漏电极、数据线和像素电极上的有源层； 形成在有源层上的栅绝缘层； 形成在栅绝缘层上的栅电极、栅线和公共电极线，或者，形成在栅绝缘层上的栅电扱、栅线和公共电极，所述公共电极为狭缝状。
11.如权利要求10所述的阵列基板，其特征在干 所述有源层的材料为氧化物。
12.—种显示装置，其特征在于，包括如权利要求10或11所述的阵列基板。
全文摘要
本发明提供一种显示装置、薄膜晶体管、阵列基板及其制造方法。所述制造方法包括步骤A、形成源电极、漏电极、数据线和像素电极的图形；步骤B、形成有源层和栅绝缘层，以及用于数据线与外部电路连接的过孔；步骤C、形成栅电极、栅线和公共电极线的图形，或者，形成栅电极、栅线和公共电极的图形。本发明采用三次构图工艺实现了阵列基板的制造，从而能够缩短生产时间，提高生产效率，降低生产成本。
文档编号H01L21/77GK102629585SQ20111036651
公开日2012年8月8日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者宁策, 张学辉, 杨静 申请人:京东方科技集团股份有限公司