專利名稱：液晶顯示器陣列基板及其制造方法、液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示技術(shù)，尤其涉及一種液晶顯示器陣列基板及其制造方法、液晶顯示器
背景技術(shù)：
近年來隨著液晶顯示器尺寸不斷地增大，驅(qū)動電路的頻率不斷地提高，現(xiàn)有的非晶硅薄膜晶體管的遷移率很難滿足需求。非晶硅薄膜晶體管的遷移率一般在0. 5cm2/vs左右，液晶顯示器尺寸超過80英寸，其驅(qū)動頻率為120Hz時需要IcmVVS以上的遷移率，顯然現(xiàn)在非晶硅的遷移率很難滿足需求。目前，金屬氧化物薄膜晶體管，如非晶IGZ0，以其遷移率高、均一性好、透明、制作工藝簡單、且能滿足大尺寸液晶顯示器和有源有機電致發(fā)光的需求而備受人們的關(guān)注。但金屬氧化物薄膜晶體管如非晶IGZO TFT在制造過程中，因刻蝕源漏金屬電極一般采用酸液，這種刻蝕液對IGZO的選擇比差，在刻蝕的過程中會同時刻蝕掉非晶IGZ0，這樣會直接影響非晶IGZO TFT的性能，對顯示效果非常不利。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供一種制造過程簡單，效率高且性能好的液晶顯示器陣列基板及其制造方法、液晶顯示器。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的液晶顯示器陣列基板，包括基板、形成在基板上的柵極掃描線和數(shù)據(jù)線以及由柵極掃描線和數(shù)據(jù)線交叉形成的呈矩陣形式排列的像素區(qū)域，每一像素區(qū)域至少包括一個薄膜晶體管器件和像素電極；所述薄膜晶體管器件，包括柵電極、金屬氧化物半導(dǎo)體層、保護層、源電極和漏電極，所述柵電極與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層之間設(shè)置有柵極絕緣層，所述金屬氧化物半導(dǎo)體層上設(shè)有保護層，所述源電極和所述漏電極分別經(jīng)設(shè)置在所述保護層上的過孔與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層連接。進一步地，所述薄膜晶體管器件的源電極和金屬氧化物半導(dǎo)體層之間還設(shè)有透明導(dǎo)電層，和/或所述薄膜晶體管器件的漏電極和金屬氧化物半導(dǎo)體層之間還設(shè)有透明導(dǎo)電層。較優(yōu)地，所述液晶顯示器陣列基板，包括基板，該基板上由下至上依次設(shè)有處于同一金屬層電氣連接的柵電極和柵極掃描線、柵極絕緣層、設(shè)置在所述柵電極正上方的金屬氧化物半導(dǎo)體層、在所述金屬氧化物半導(dǎo)體層的正上方設(shè)有兩個過孔的保護層、像素電極以及處于同一金屬層的源電極、漏電極和數(shù)據(jù)線；所述源電極與數(shù)據(jù)線電氣連接，所述漏電極與像素電極電氣連接，所述源電極和所述漏電極均通過相應(yīng)過孔與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層連接；所述柵極掃描線與所述數(shù)據(jù)線交叉形成呈矩陣形式排列的像素區(qū)域；所述像素電極處于該像素區(qū)域內(nèi)。特別地，所述金屬氧化物半導(dǎo)體層為非晶IGZO層。
特別地，所述的透明導(dǎo)電層為ITO層或IZO層。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述液晶顯示器陣列基板的制造方法，包括步驟I、在基板上沉積柵金屬膜，并通過光刻工藝形成包括柵電極和柵極掃描線；步驟2、在完成步驟I的所述基板上依次沉積柵絕緣層，金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜，并通過光刻工藝形成金屬氧化物半導(dǎo)體層圖案；步驟3、在完成步驟2的所述基板上沉積保護層，并通過光刻工藝形成過孔；
步驟4、在完成步驟3的所述基板上連續(xù)沉積透明導(dǎo)電層和源漏金屬層，并通過光刻工藝形成數(shù)據(jù)線、源電極、漏電極和像素電極的圖案，所述源電極與數(shù)據(jù)線電氣連接，所述漏電極與像素電極電氣連接，所述源電極和所述漏電極均通過相應(yīng)過孔與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層連接。進一步地，步驟4中，通過光刻工藝形成數(shù)據(jù)線、源電極、漏電極和像素電極的圖案，具體為米用灰色調(diào)或半色調(diào)掩模板執(zhí)行光刻工藝，在第一次刻蝕時刻蝕掉光刻膠完全去除區(qū)域?qū)?yīng)的源漏金屬層和透明導(dǎo)電層；在第二次刻蝕時形成源電極、漏電極和像素電極。進一步地，采用灰色調(diào)或半色調(diào)掩模板執(zhí)行光刻工藝，在第一次刻蝕時刻蝕掉光刻膠完全去除區(qū)域?qū)?yīng)的源漏金屬層和透明導(dǎo)電層；在第二次刻蝕時形成源電極、漏電極和像素電極；具體為在所述源漏金屬層上涂覆光刻膠；采用灰色調(diào)或半色調(diào)掩模板對所述光刻膠進行曝光顯影，使光刻膠形成完全去除區(qū)域、部分保留區(qū)域和完全保留區(qū)域；光刻膠部分保留區(qū)域?qū)?yīng)于像素電極區(qū)域，光刻膠完全保留區(qū)域?qū)?yīng)于源電極、漏電極區(qū)域；光刻膠完全去除區(qū)域?qū)?yīng)于其他區(qū)域；通過第一次刻蝕完全刻蝕掉光刻膠完全去除區(qū)域?qū)?yīng)的源漏金屬層和透明導(dǎo)電層；通過光刻灰化工藝去除掉部分保留區(qū)域的光刻膠；通過第二次刻蝕去除光刻膠部分保留區(qū)域的對應(yīng)的源漏金屬層，形成像素電極，源電極和漏電極的圖案。通過剝離工序去除掉剩余的光刻膠。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述液晶顯示器，包括陣列基板，該陣列基板為上述任意一所述的液晶顯示器陣列基板。本發(fā)明通過在源漏電極與金屬氧化物半導(dǎo)體層之間設(shè)置一層保護層，這樣即可以在不增加光刻工藝前提下，在源漏電極與金屬氧化物半導(dǎo)體層之間形成阻隔金屬層，從根本上避免形成源漏電極時對金屬氧化物半導(dǎo)體層(特別是非晶IGZ0)的破壞，還能較現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的金屬氧化物薄膜晶體管器件減少一次光刻工藝，無需增加設(shè)備投入，生產(chǎn)率提高；另夕卜，本發(fā)明由于在形成金屬氧化物半導(dǎo)體層之后馬上形成保護層，有效地改善金屬氧化物半導(dǎo)體層與保護層的界面，從而有利于提高TFT的性能。
圖I是本發(fā)明所述液晶顯示器陣列基板結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的A-A向視圖3是本發(fā)明經(jīng)第一次光刻工藝后形成的平面示意圖；圖4是圖3 的B-B向視圖；圖5是本發(fā)明經(jīng)第二次光刻工藝后形成的平面示意圖；圖6是圖5的C-C向視圖；圖7是本發(fā)明經(jīng)第三次光刻工藝后形成的平面示意圖；圖8是圖7的D-D向視圖；圖9是本發(fā)明經(jīng)第四次光刻工藝后形成的平面示意圖；圖10是圖9的E-E向視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進一步的描述。如圖I和圖2所示、本發(fā)明所述液晶顯示器陣列基板，包括基板I、形成在基板I上的柵極掃描線11和數(shù)據(jù)線12以及由柵極掃描線11和數(shù)據(jù)線12交叉形成的呈矩陣形式排列的像素區(qū)域，每一像素區(qū)域至少包括一個薄膜晶體管器件和像素電極10 ;所述薄膜晶體管器件，包括柵電極2、金屬氧化物半導(dǎo)體層4、保護層5、源電極6和漏電極7。其中，所述柵電極2與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層4之間設(shè)置有柵極絕緣層3，所述金屬氧化物半導(dǎo)體層4上設(shè)有保護層5，所述保護層5上設(shè)有兩個過孔，分別是源電極接觸過孔8和漏電極接觸過孔9。在源電極接觸過孔8處，所述源電極6(或經(jīng)透明電極層13)與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層4連接；在漏電極接觸過孔9處，所述漏電極7 (或經(jīng)透明電極層13)與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層4連接；處于所述保護層5上方的像素電極經(jīng)透明電極層13與漏電極7連接。于具體實施例中，所述金屬氧化物半導(dǎo)體層4可以為非晶IGZO層；所述的透明導(dǎo)電層13可以為ITO層(Indium Tin Oxides，銦錫氧化物半導(dǎo)體)或IZO層(銦鋅氧化物半導(dǎo)體)；所述柵極絕緣層3的材料為氧化物、氮化物或氧氮化合物；所述的源電極6和漏電極7可以為Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al或Cu的單層膜，或者為Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al或Cu之一或任意組合所構(gòu)成的復(fù)合膜。本發(fā)明所述液晶顯示器陣列基板的制造方法，包括步驟I、在基板上沉積柵金屬膜，并通過光刻工藝形成包括柵電極和柵極掃描線；步驟2、在完成步驟I的所述基板上依次沉積柵絕緣層，金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜，并通過光刻工藝形成金屬氧化物半導(dǎo)體層圖案；步驟3、在完成步驟2的所述基板上沉積保護層，并通過光刻工藝形成過孔；步驟4、在完成步驟3的所述基板上連續(xù)沉積透明導(dǎo)電層和源漏金屬層，并通過光刻工藝形成數(shù)據(jù)線、源電極、漏電極和像素電極的圖案，所述源電極與數(shù)據(jù)線電氣連接，所述漏電極與像素電極電氣連接，所述源電極和所述漏電極均通過相應(yīng)過孔與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層連接。其中，步驟4中，通過光刻工藝形成數(shù)據(jù)線、源電極、漏電極和像素電極的圖案，具體為米用灰色調(diào)或半色調(diào)掩模板執(zhí)行光刻工藝，在第一次刻蝕時刻蝕掉光刻膠完全去除區(qū)域?qū)?yīng)的源漏金屬層和透明導(dǎo)電層；在第二次刻蝕時形成源電極、漏電極和像素電極。
光刻工藝具體包括光刻膠涂覆、曝光顯影、刻蝕和剝離工序。因此上述上述采用灰色調(diào)或半色調(diào)掩模板執(zhí)行光刻工藝，在第一次刻蝕時刻蝕掉光刻膠完全去除區(qū)域?qū)?yīng)的源漏金屬層和透明導(dǎo)電層；在第二次刻蝕時形成源電極、漏電極和像素電極；進一步具體為在所述源漏金屬層上涂覆光刻膠；采用灰色調(diào)或半色調(diào)掩模板對所述光刻膠進行曝光顯影，使光刻膠形成完全去除區(qū)域、部分保留區(qū)域和完全保留區(qū)域；光刻膠部分保留區(qū)域?qū)?yīng)于像素電極區(qū)域，光刻膠完全保留區(qū)域?qū)?yīng)于源電極、漏電極區(qū)域；光刻膠完全去除區(qū)域?qū)?yīng)于其他區(qū)域；通過第一次刻蝕完全刻蝕掉光刻膠完全去除區(qū)域?qū)?yīng)的源漏金屬層和透明導(dǎo)電層；通過光刻灰化工藝去除掉部分保留區(qū)域的光刻膠； 通過第二次刻蝕去除光刻膠部分保留區(qū)域的對應(yīng)的源漏金屬層，形成像素電極，源電極和漏電極的圖案。通過剝離工序去除掉剩余的光刻膠。圖3至圖10示出了本發(fā)明在不增加光刻工藝的前提下制造TFT陣列基板的制備工藝較佳的實施例。步驟1，在透明玻璃基板或者石英基板I上，采用濺射或熱蒸發(fā)的方法沉積上厚度為4000 ~ 15000A的柵金屬膜。柵金屬膜可以選用Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al或Cu等的單層膜，也可以選用Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al或Cu之一或任意組合所構(gòu)成的多層復(fù)合膜。通過第一次光刻工藝形成柵電極2和柵極掃描線11，其平面圖和截面圖分別如圖3和圖4所示。步驟2，在完成步驟I的基板上通過等離子增強化學(xué)氣相沉積法(PECVD)沉積厚度為2000 ~ 5000 A的柵絕緣層3，柵絕緣層3可以選用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，對應(yīng)的反應(yīng)氣體可以為由SiH4, NH3和N2構(gòu)成的混合氣體或由SiH2Cl2, NH3和N2構(gòu)成的混合氣體；然后，通過濺射方法沉積厚度為50 -1000 A金屬氧化物半導(dǎo)體層4，金屬氧化物半導(dǎo)體層4可以是非晶IGZ0，也可以是其他金屬氧化物半導(dǎo)體層；通過第二次光刻工藝形成金屬氧化物半導(dǎo)體層圖案，其平面圖和截面圖分別如圖5和圖6所示。步驟3、在完成步驟2的基板上通過PECVD方法沉積厚度為1000 ~ 3000 A的保護層5，保護層5可以選用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，對應(yīng)的反應(yīng)氣體可以為由SiH4, NH3和N2構(gòu)成的混合氣體或由SiH2Cl2, NH3和N2構(gòu)成的混合氣體，通過第三次光刻工藝形成源電極接觸過孔8和漏電極的接觸過孔9，完成的平面圖和截面圖分別如圖7和圖8所示。步驟4、在完成步驟3的基板上通過濺射或熱蒸發(fā)的方法連續(xù)沉積上厚度約為300 ~ 1500 A的透明導(dǎo)電層和2000 ~ 4000 A源/漏金屬層，透明導(dǎo)電層可以是ITO或者IZ0，或者其他的透明金屬氧化物；源/漏金屬可以可以選用Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al或Cu等的單層膜，也可以選用Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al或Cu之一或任意組合所構(gòu)成的多層復(fù)合膜。然后，在所述源漏金屬層上涂覆光刻膠，采用灰色調(diào)或半色調(diào)掩模板對所述光刻膠進行曝光顯影，使光刻膠形成刻蝕圖案。隨后，通過第一次刻蝕完全刻蝕掉完全透光區(qū)域的源漏金屬層和透明導(dǎo)電層，之后，接著進行一次光刻灰化工藝去除掉部分透光區(qū)域的光刻膠。最后，通過第二次刻蝕形成像素電極10，源電極6和漏電極7的圖案，即完成四次光刻工藝，完成的平面圖和截面圖分別如圖9和圖10所示。
采用上述步驟制成的液晶顯示器陣列基板，如圖9和圖10所示，其基板上由下至上依次設(shè)有處于同一金屬層電氣連接的柵電極2和柵極掃描線11、柵極絕緣層3、設(shè)置在所述柵電極2正上方的金屬氧化物半導(dǎo)體層4、在所述金屬氧化物半導(dǎo)體層4的正上方設(shè)有兩個過孔8和9的保護層5、像素電極10以及處于同一金屬層的源電極6、漏電極7和數(shù)據(jù)線12 ;所述源電極6與數(shù)據(jù)線12電氣連接，所述漏電極7與像素電極10電氣連接，所述源電極6和所述漏電極7分別通過過孔8和9與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層4連接；所述柵極掃描線11與所述數(shù)據(jù)線12交叉形成呈矩陣形式排列的像素區(qū)域；所述像素電極10處于該像素區(qū)域內(nèi)。另外，所述源電極和金屬氧化物半導(dǎo)體層之間還設(shè)有透明導(dǎo)電層(該透明導(dǎo)電層即為形成像素電極時所沉積的的透明導(dǎo)電層)；同樣，所述漏電極和金屬氧化物半導(dǎo)體層之間也可以設(shè)有透明導(dǎo)電層。 本發(fā)明所述的液晶顯示器，包括陣列基板，該陣列基板為上述任意一所述的液晶顯示器陣列基板。以上，僅為本發(fā)明的較佳實施例，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器陣列基板，包括基板、形成在基板上的柵極掃描線和數(shù)據(jù)線以及由柵極掃描線和數(shù)據(jù)線交叉形成的呈矩陣形式排列的像素區(qū)域，每一像素區(qū)域至少包括一個薄膜晶體管器件和像素電極；其特征在于 所述薄膜晶體管器件，包括柵電極、金屬氧化物半導(dǎo)體層、保護層、源電極和漏電極，所述柵電極與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層之間設(shè)置有柵極絕緣層，所述金屬氧化物半導(dǎo)體層上設(shè)有保護層，所述源電極和所述漏電極分別經(jīng)設(shè)置在所述保護層上的過孔與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述液晶顯示器陣列基板，其特征在于，所述薄膜晶體管器件的源電極和金屬氧化物半導(dǎo)體層之間還設(shè)有透明導(dǎo)電層，和/或所述薄膜晶體管器件的漏電極和金屬氧化物半導(dǎo)體層之間還設(shè)有透明導(dǎo)電層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述液晶顯示器陣列基板，其特征在于，包括基板，該基板上由下至上依次設(shè)有處于同一金屬層電氣連接的柵電極和柵極掃描線、柵極絕緣層、設(shè)置在所述柵電極正上方的金屬氧化物半導(dǎo)體層、在所述金屬氧化物半導(dǎo)體層的正上方設(shè)有兩個過孔的保護層、像素電極以及處于同一金屬層的源電極、漏電極和數(shù)據(jù)線；所述源電極與數(shù)據(jù)線電氣連接，所述漏電極與像素電極電氣連接，所述源電極和所述漏電極均通過相應(yīng)過孔與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層連接；所述柵極掃描線與所述數(shù)據(jù)線交叉形成呈矩陣形式排列的像素區(qū)域；所述像素電極處于該像素區(qū)域內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述液晶顯示器陣列基板，其特征在于，所述金屬氧化物半導(dǎo)體層為非晶IGZO層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述液晶顯示器陣列基板，其特征在于，所述的透明導(dǎo)電層為ITO層或IZO層。
6.一種液晶顯示器陣列基板的制造方法，其特征在于，包括 步驟I、在基板上沉積柵金屬膜，并通過光刻工藝形成包括柵電極和柵極掃描線； 步驟2、在完成步驟I的所述基板上依次沉積柵絕緣層，金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜，并通過光刻工藝形成金屬氧化物半導(dǎo)體層圖案； 步驟3、在完成步驟2的所述基板上沉積保護層，并通過光刻工藝形成過孔； 步驟4、在完成步驟3的所述基板上連續(xù)沉積透明導(dǎo)電層和源漏金屬層，并通過光刻工藝形成數(shù)據(jù)線、源電極、漏電極和像素電極的圖案，所述源電極與數(shù)據(jù)線電氣連接，所述漏電極與像素電極電氣連接，所述源電極和所述漏電極均通過相應(yīng)過孔與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述液晶顯示器陣列基板制造方法，其特征在于，步驟4中，通過光刻工藝形成數(shù)據(jù)線、源電極、漏電極和像素電極的圖案，具體為 采用灰色調(diào)或半色調(diào)掩模板執(zhí)行光刻工藝，在第一次刻蝕時刻蝕掉光刻膠完全去除區(qū)域?qū)?yīng)的源漏金屬層和透明導(dǎo)電層；在第二次刻蝕時形成源電極、漏電極和像素電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述液晶顯示器陣列基板制造方法，其特征在于，采用灰色調(diào)或半色調(diào)掩模板執(zhí)行光刻工藝，在第一次刻蝕時刻蝕掉光刻膠完全去除區(qū)域?qū)?yīng)的源漏金屬層和透明導(dǎo)電層；在第二次刻蝕時形成源電極、漏電極和像素電極；具體為 在所述源漏金屬層上涂覆光刻膠； 采用灰色調(diào)或半色調(diào)掩模板對所述光刻膠進行曝光顯影，使光刻膠形成完全去除區(qū)域、部分保留區(qū)域和完全保留區(qū)域；光刻膠部分保留區(qū)域?qū)?yīng)于像素電極區(qū)域，光刻膠完全保留區(qū)域?qū)?yīng)于源電極、漏電極區(qū)域；光刻膠完全去除區(qū)域?qū)?yīng)于其他區(qū)域； 通過第一次刻蝕完全刻蝕掉光刻膠完全去除區(qū)域?qū)?yīng)的源漏金屬層和透明導(dǎo)電層； 通過光刻灰化工藝去除掉部分保留區(qū)域的光刻膠； 通過第二次刻蝕去除光刻膠部分保留區(qū)域的對應(yīng)的源漏金屬層，形成像素電極，源電極和漏電極的圖案。
通過剝離工序去除掉剩余的光刻膠。
9.一種液晶顯示器，包括陣列基板，其特征在于，所述陣列基板為權(quán)利要求I至5中任意一所述的液晶顯示器陣列基板。
全文摘要
本發(fā)明公開一種液晶顯示器陣列基板及其制造方法、液晶顯示器，主要針對現(xiàn)有陣列基板制造過程復(fù)雜，生產(chǎn)效率低而設(shè)計。本發(fā)明所述陣列基板包括基板、形成在基板上的柵極掃描線和數(shù)據(jù)線以及由柵極掃描線和數(shù)據(jù)線交叉形成的呈矩陣形式排列的像素區(qū)域，每一像素區(qū)域至少包括一個薄膜晶體管器件和像素電極；所述薄膜晶體管器件，包括柵電極、金屬氧化物半導(dǎo)體層、保護層、源電極和漏電極，柵電極與金屬氧化物半導(dǎo)體層之間設(shè)置有柵極絕緣層，金屬氧化物半導(dǎo)體層上設(shè)有保護層，源電極和漏電極分別經(jīng)設(shè)置在保護層上的過孔與金屬氧化物半導(dǎo)體層連接。本發(fā)明所述陣列基板制造過程簡單，生產(chǎn)效率高且避免了形成源漏電極時對金屬氧化物半導(dǎo)體層的破壞。
文檔編號G03F7/00GK102654698SQ201110160928
公開日2012年9月5日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者劉翔, 薛建設(shè) 申請人:京東方科技集團股份有限公司