采用水平電場的薄膜晶體管基板及其制造方法

專利名稱：采用水平電場的薄膜晶體管基板及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種液晶顯示器，具體涉及一種采用水平電場的薄膜晶體管基板及其制造方法。
背景技術：
液晶顯示(LCD)器件一般用電場控制液晶的光透射比來顯示圖像。液晶顯示器根據驅動液晶的電場方向大致被劃分成垂直電場型和水平電場型。垂直電場型用形成在彼此面對設置在上、下基板上的像素電極和公共電極之間的垂直電場按扭曲向列(TN)模式驅動液晶。垂直電場型具有孔徑比大的優點，而缺點是視角比較窄只有90°。水平電場型用形成在彼此平行設置在下基板上的像素電極和公共電極之間的水平電場按平面開關(IPS)模式驅動液晶。水平電場型的優點是視角可以寬達160°。以下詳細解釋水平電場型液晶顯示器。
水平電場型包括彼此面對并且粘接的薄膜晶體管陣列基板(即下基板)和濾色片基板(即上基板)。位于兩基板之間的襯墊料在兩基板之間保持均勻的盒間隙。液晶材料填充兩基板之間的間隙。薄膜晶體管陣列基板包括在每一像素中形成水平電場的多條信號線，多個薄膜晶體管，以及排列液晶的定向膜。濾色片基板包括實現色彩的濾色片，防止漏光的黑矩陣，以及排列液晶的定向膜。
在水平電場型液晶顯示器中，薄膜晶體管的復雜制造工藝因包括多輪掩模工序而成為液晶顯示面板制造中的主要成本因素。例如，一輪掩模工序包括許多子工序，例如薄膜淀積、清洗、光刻、蝕刻、光刻膠剝離和檢測等工序。為了解決這一問題而開發了能夠按少數掩模工序制造的薄膜晶體管基板。近來已經開發出從標準的五輪掩模工序中省去一輪掩模工序的四輪掩模工序。
圖1的平面圖表示用現有技術的四輪掩模工序制造的水平電場型液晶顯示器中一薄膜晶體管基板的結構。圖2表示圖1中沿I-I’和II-II’線提取的薄膜晶體管的截面圖。如圖1和圖2所示，薄膜晶體管基板包括按照彼此交叉并且二者之間有一柵極絕緣膜46的方式設置在下基板45上的柵極線2和數據線4。薄膜晶體管6在各交叉點附近。在像素區上設有像素電極14和公共電極18，像素區由柵極線2和數據線4限定以形成水平電場。公共線16連接到公共電極18。薄膜晶體管基板還包括設置在像素電極14與公共線16的重疊部分上的存儲電容20。柵極焊盤24連接到柵極線2，數據焊盤連接到數據線4，公共焊盤36連接到公共線16。柵極線2為像素區提供柵極信號，數據線4為像素區提供數據信號。公共線16為驅動液晶提供一參考電壓，并且設置在像素區的一側，與像素區另一側上的柵極線2平行。
薄膜晶體管6響應柵極線2的柵極信號將數據線4的像素信號充入并保持在像素電極14中。薄膜晶體管6包括連接到柵極線2的柵極8，連接到數據線4的源極10，和連接到像素電極14的漏極12。薄膜晶體管6還包括在源極10和漏極12之間限定一溝道的有源層48。有源層48與柵極8上的柵極絕緣膜46重疊。
有源層48還與數據線4、下數據焊盤電極32和上存儲電極22重疊。在有源層48上設有與數據線4形成歐姆接觸的歐姆接觸層50。源極10、漏極12、下數據焊盤電極32和上存儲電極22也設置在有源層48上。
像素電極14通過貫穿保護膜52的第一接觸孔13連接到薄膜晶體管6的漏極12，并且設置在像素區內。像素電極14包括連接到漏極12并且與相鄰的柵極線2平行設置的第一水平部分14A、與公共線16重疊的第二水平部分14B以及平行設置在第一和第二水平部分14A和14B之間的指狀部分14C。
公共電極18連接到公共線16并且設置在像素區內。具體地說，公共電極18與像素電極14的指狀部分14C平行地設置在像素區內。這樣，在通過薄膜晶體管6獲得像素信號的像素電極14與通過公共線16獲得參考電壓的公共電極18之間形成水平電場。結果，在像素電極14的指狀部分14C與公共電極18之間形成水平電場。在薄膜晶體管基板和濾色片基板之間按水平方向設置的液晶分子因介電各向異性被這一水平電場旋轉。透過像素區的光的透射比隨著液晶分子的旋轉程度而有所不同，從而獲得一定的灰度等級。
存儲電容20包括與公共線16重疊的上存儲電極22，中間是柵極絕緣膜46、有源層48和歐姆接觸層50。存儲電容20還包括通過設置在保護膜52內的第二接觸孔21連接到上存儲電極22的像素電極14。存儲電容20能夠將充入像素電極14的像素信號穩定保持到充入下一像素信號。
柵極線2通過柵極焊盤24連接到柵極驅動器(未示出)。柵極焊盤24由從柵極線2延伸的下柵極焊盤電極26以及通過貫穿柵極絕緣膜46和保護膜52的第三接觸孔27連接到下柵極焊盤電極26的上柵極焊盤電極28組成。數據線4通過數據焊盤30連接到數據驅動器(未示出)。數據焊盤30由從數據線4延伸的下數據焊盤電極32以及通過貫穿保護膜52的第四接觸孔33連接到下數據焊盤電極32的上數據焊盤電極34組成。公共線16通過公共焊盤36從外部參考電壓源(未示出)接收參考電壓。公共焊盤36包括從公共線16延伸的下公共焊盤電極38以及通過貫穿柵極絕緣膜46和保護膜52的第五接觸孔39連接到下公共焊盤電極38的上公共焊盤電極40。
以下參照圖3A到3D描述用四輪掩模工藝制造具有上述結構的薄膜晶體管基板的一種方法。參見圖3A，在下基板45上用第一掩模工序形成包括柵極線2、柵極8和下柵極焊盤電極26、公共線16、公共電極18以及下公共焊盤電極38的柵極金屬圖案組。
形成柵極金屬圖案組首先在上基板45上用濺射等淀積技術形成一柵極金屬層。然后用第一掩模通過光刻和蝕刻工序對柵極金屬層構圖，形成包括柵極線2、柵極8、下柵極焊盤電極26、公共線16、公共電極18以及下公共焊盤電極38的柵極金屬圖案組。柵極金屬層用諸如鋁合金、鉻(Cr)或鉬(Mo)等金屬制成。
參見圖3B，在設有柵極金屬圖案組的下基板45上涂覆柵極絕緣膜46。進而在柵極絕緣膜46上用第二掩模工序形成包括有源層48和歐姆接觸層50的半導體圖案，以及包括數據線4、源極10、漏極12、下數據焊盤電極32和上存儲電極22的源極/漏極金屬圖案組。具體地說，在具有柵極金屬圖案組的下基板45上用諸如等離子體增強型化學汽相淀積(PECVD)和/或濺射等適當的淀積技術依次形成柵極絕緣膜46、非晶硅層、n+非晶硅層和源極/漏極金屬層。柵極絕緣膜46用諸如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)等無機絕緣材料形成。源極/漏極金屬由鉬(Mo)，鈦(Ti)，鉭(Ta)或是鉬合金形成。
用第二掩模通過光刻在源極/漏極金屬層上形成光刻膠圖案。在這種情況下使用的第二掩模是一種在對應于薄膜晶體管的溝道部分具有衍射曝光部分的衍射曝光掩模，這樣能使溝道部分的光刻膠圖案的高度低于其它圖案部分。
隨后用光刻膠圖案按濕蝕刻法對源極/漏極金屬層構圖，由此限定的源極/漏極金屬圖案組包括數據線4、源極10、與源極10一體的漏極12以及上存儲電極22。
接著用灰化工藝從溝道部分上去除高度比較低的光刻膠圖案，然后用于蝕刻法蝕刻源極/漏極金屬圖案和溝道部分的歐姆接觸層50。這樣，暴露出溝道部分的有源層48，將源極10與漏極12斷開。然后用剝離工藝去除剩余在源極/漏極金屬圖案組上的光刻膠圖案。
參見圖3C，保護膜52包括用第三掩模工序在柵極絕緣膜46內形成的第一到第五接觸孔13，21，27，33和39。具體地說，在源極/漏極金屬圖案組的整個表面上用諸如等離子體增強型化學汽相淀積(PECVD)等淀積技術淀積保護膜52。用第三掩模按照光刻和蝕刻工序對保護膜52構圖，從而限定第一到第五接觸孔13，21，27，33和39。第一接觸孔13貫穿保護膜52暴露出漏極12。第二接觸孔21貫穿保護膜52暴露出上存儲電極22。第三接觸孔27貫穿保護膜52和柵極絕緣膜46暴露出下柵極焊盤電極26。第四接觸孔33貫穿保護膜52暴露出下數據焊盤電極32。第五接觸孔39貫穿保護膜52和柵極絕緣膜48暴露出下公共焊盤電極38。如果源極/漏極金屬用具有高的干蝕刻比的金屬例如是鉬(Mo)形成，第一，第二和第四接觸孔13，21和33會各自貫穿漏極12、上存儲電極22和下數據焊盤電極32以暴露出這些電極的側面。保護膜50用與柵極絕緣膜46相同的無機材料制成，或是采用具有低介電常數的有機材料，例如是丙烯酸有機化合物，BCB(苯并環丁烯)或PFCB(全氟環丁烷)。
參見圖3D，用第四掩模工序在保護膜52上形成包括像素電極14、上柵極焊盤電極28、上數據焊盤電極34和上公共焊盤電極40的透明導電膜圖案組。具體地說，在保護膜52上用諸如濺射等淀積技術涂覆一透明導電膜。然后用第四掩模按照光刻和蝕刻工藝對透明導電膜構圖，形成包括像素電極14、上柵極焊盤電極28、上數據焊盤電極34和上公共焊盤電極40的透明導電圖案組。像素電極14通過第一接觸孔13電連接到漏極12，還通過第二接觸孔21電連接到上存儲電極22。上柵極焊盤電極28通過第三接觸孔27電連接到下柵極焊盤電極26。上數據焊盤電極34通過第四接觸孔33電連接到下數據焊盤電極32。上公共焊盤電極40通過第五接觸孔39電連接到下公共焊盤電極38。透明導電膜用氧化銦錫(ITO)、氧化錫(TO)或氧化銦鋅(IZO)形成。
如上所述的現有技術的水平電場型薄膜晶體管基板及其制造方法是采用四輪掩模工序，與采用五輪掩模工序的方法相比能夠減少制造工序并因此降低制造成本。然而，由于四輪掩模工序仍然是一種復雜的制造工藝，降低成本是有限的。還需要繼續簡化制造工藝并降低制造成本。

發明內容
本發明涉及一種采用水平電場的薄膜晶體管基板及其制造方法，能夠基本上克服由于現有技術的局限和缺點而產生的一個和多個問題。
本發明的目的是提供一種采用水平電場的薄膜晶體管基板及其制造方法，能夠簡化制造工藝。
本發明的另一目的是提供一種采用水平電場的薄膜晶體管基板及其制造方法，具有改善的掀離性能。
以下要說明本發明的附加特征和優點，有些內容可以從說明書中看出，或者是通過對本發明的實踐來學習。采用說明書及其權利要求書和附圖中具體描述的結構能實現并達到本發明的目的和其他優點。
為了按照本發明的目的并實現上述目的和其他優點，以下具體和廣泛地說明，一種采用水平電場的薄膜晶體管基板結構包括一基板；由基板上的第一導電層彼此平行地形成的柵極線和公共線；在基板，柵極線和公共線上形成的柵極絕緣膜；由柵極絕緣膜上的第二導電層形成的數據線，數據線與柵極線和公共線交叉限定一個像素區；連接到柵極線和數據線的薄膜晶體管；覆蓋數據線和薄膜晶體管的保護膜；由第三導電層形成的連接到公共線的公共電極，公共電極被設置在貫穿保護膜和柵極絕緣膜的第一孔內；以及連接到薄膜晶體管并且由第三導電層形成的像素電極，像素電極被設置在貫穿像素區上的保護膜和柵極絕緣膜的第二孔內，所設置的像素電極和公共電極限定一個水平電場。
按照另一方面，采用水平電場的薄膜晶體管基板結構的一種制造方法包括以下工序，對基板上的導電層構圖，形成柵極線，連接到柵極線的柵極，以及與柵極線平行的公共線；在基板，柵極線，柵極和公共線上覆蓋一層柵極絕緣膜；在柵極絕緣膜的一個部位形成半導體圖案；對第二導電層構圖，形成與柵極線和公共線交叉限定一個像素區的數據線，連接到數據線的源極，以及面對源極設置在半導體圖案上的漏極；在數據線，公共線，源極和漏極上覆蓋一層保護膜；對保護膜和柵極絕緣膜構圖，在像素區上提供暴露出一部分公共線的第一孔和暴露出一部分漏極的第二孔；并且對第三導電層構圖，形成通過第一孔連接到公共線的公共電極和通過第二孔連接到漏極的像素電極，公共電極設置在第一孔內，像素電極設置在第二孔內，由公共電極和像素電極的設置來限定一個水平電場。
按照另一方面，采用水平電場的薄膜晶體管基板結構的一種制造方法包括第一掩模工序，對基板上的導電層構圖，形成柵極線，連接到柵極線的柵極，以及與柵極線平行的公共線；在基板，柵極線，柵極和公共線上覆蓋一層柵極絕緣膜；第二掩模工序，在柵極絕緣膜的一個部位形成半導體圖案；對第二導電層構圖，形成與柵極線和公共線交叉限定一個像素區的數據線，連接到數據線的源極，以及面對源極設置在半導體圖案上的漏極；在數據線，公共線，源極和漏極上覆蓋一層保護膜；第三掩模工序，對保護膜和柵極絕緣膜構圖，形成第一孔和第二孔，并且對第三導電層構圖，形成通過第一孔連接到公共線的公共電極和通過第二孔連接到漏極的像素電極，公共電極設置在第一孔內，像素電極設置在第二孔內，由公共電極和像素電極的設置來限定一個水平電場。
應該意識到以上對本發明的概述和下文的詳細說明都是解釋性的描述，都是為了進一步解釋所要求保護的發明。


所包括的用來便于理解本發明并且作為本說明書一部分的附圖表示了本發明的實施例，連同說明書一起可用來解釋本發明的原理。在附圖中圖1的平面圖表示現有技術中采用水平電場的液晶顯示器中薄膜晶體管的結構；圖2表示圖1中沿I-I’和II-II’線提取的薄膜晶體管的截面圖；3A到3D的截面圖表示圖2的薄膜晶體管基板的一種制造方法；
圖4的平面圖表示按照本發明一具體實施例的水平電場型薄膜晶體管基板的結構；圖5表示圖4中沿III-III’，V-V，VI-VI，VII-VII’和VII-VII’線提取的薄膜晶體管的截面圖；圖6A和6B的平面圖和截面圖分別用來解釋按照本發明一具體實施例的薄膜晶體管基板制造方法中的第一掩模工序；圖7A和7B的平面圖和截面圖分別用來解釋按照本發明一具體實施例的薄膜晶體管基板制造方法中的第二掩模工序；圖8A到8D的截面圖具體用來解釋按照本發明一具體實施例的薄膜晶體管基板制造方法中的第二掩模工序；圖9A和9B的平面圖和截面圖分別用來解釋按照本發明一具體實施例的薄膜晶體管基板制造方法中的第三掩模工序；以及圖10A到圖10D的截面圖具體用來解釋按照本發明一具體實施例的薄膜晶體管基板制造方法中的第三掩模工序。
具體實施例方式
以下要具體描述在附圖中例舉的本發明的實施例。
以下要參照圖4到10D具體描述本發明的實施例。
圖4的平面圖表示按照本發明一具體實施例的水平電場型薄膜晶體管基板的結構。圖5表示圖4中沿III-III’，IV-IV’，V-V，VI-VI’，和VII-VII’線提取的薄膜晶體管的截面圖。
參見圖4和圖5，薄膜晶體管基板包括彼此交叉設置在下基板145上且中間是柵極絕緣膜146的柵極線102和數據線104，設置在各交叉點上上的薄膜晶體管106，在交叉點限定的像素區內形成水平電場的像素電極114和公共電極118，以及連接到公共電極118的公共線116。薄膜晶體管基板還包括設在與前級柵極線102、公共線116、公共電極118和上存儲電極122重疊部分的存儲電容120，連接到柵極線102的柵極焊盤125，連接到數據線104的數據焊盤131，以及連接到公共線116的公共焊盤135。
提供有柵極信號的柵極線102和提供有數據信號的數據線104彼此交叉設置以限定像素區。這里，柵極線102由第一導電層(即柵極金屬層)形成，數據線104由第二導電層(即源極/漏極金屬層)形成。
公共線116和公共電極118提供參考電壓以驅動液晶。公共線116包括與柵極線102平行設置在顯示區的內公共線116A，以及在非顯示區共同連接到內公共線116A的外公共線116B。公共線116由第一導電層形成。
在像素區形成要連接到內公共線116A的指狀公共電極118。具體地說，公共電極118由第三導電層(即透明層或鈦)形成，并且孔165內的保護膜152相接觸，使得公共電極118貫穿保護膜152和柵極絕緣膜146。公共電極118連接到具有由用于公共電極的孔165局部暴露出來的內公共線116A。
薄膜晶體管106響應柵極線102的柵極信號將數據線104的像素信號充入并保持在像素電極114。為此，薄膜晶體管106包括連接到柵極線102的柵極108，連接到數據線104的源極110，面對源極110的漏極112，與柵極108重疊且中間是柵極絕緣膜146的有源層148，以在源極110和漏極112之間限定一溝道，以及設置在溝道之外的有源層148上的歐姆接觸層150，以與源極110和漏極112形成歐姆接觸。
有源層148和歐姆接觸層150還與連同源極110和漏極112由第二導電層形成的數據線104、下數據焊盤電極130和上存儲電極122重疊。
像素電極114被連接到薄膜晶體管106的漏極112，并且連同公共電極118在像素區形成水平電場。為此，像素電極114包括與柵極線102平行并且連接到漏極112的水平部分114A，以及從水平部分114A延伸到像素區并與公共電極118平行的指狀部分114B。像素電極114由孔164內的第三導電層(例如透明導電層或Ti)形成，使得像素電極在像素區貫穿保護膜152和柵極絕緣膜146。這樣可以去除像素電極114與公共電極118之間的階梯覆層。像素電極114的水平部分114A連接到由像素電極的孔164暴露出的部分漏極112。這樣，在通過薄膜晶體管106獲得像素信號的像素電極114與通過公共線116獲得參考電壓的公共電極118之間形成水平電場。具體地說，水平電場在像素電極114的指狀部分114B和公共電極118之間形成。這一水平電場使按水平方向排列在薄膜晶體管基板和濾色片基板之間的液晶分子因介電各向異性而旋轉。透過像素區的光透射比隨著液晶分子的旋轉程度而有所不同，從而獲得一定的灰度級。如果用鈦(Ti)等不透明金屬作為第三導電層，可以防止在像素區通過公共電極118和像素電極114的漏光。
存儲電容包括作為第一下存儲電極的部分前級柵極線102，以及與作為第二下存儲電極的內公共線116A部分重疊的上存儲電極122，中間是柵極線102和內公共線116A上面的有源層148和歐姆接觸層150。上存儲電極122由第二導電層形成。上存儲電極122延伸進入被孔164部分暴露的像素電極114的指狀部分114B。這樣，將上存儲電極122連接到像素電極114的指狀部分114B。存儲電容能夠將充入像素電極114的像素信號穩定保持到充入下一像素信號。
柵極線102通過柵極焊盤125連接到柵極驅動器(未示出)。柵極焊盤125包括從柵極線102延伸的下柵極焊盤電極124，以及通過貫穿柵極絕緣膜146和保護膜152的第一接觸孔166連接到下柵極焊盤電極124的上柵極焊盤電極128。
公共線116通過公共焊盤135從外部參考電壓源(未示出)接收一參考電壓。公共焊盤135包括從公共線116延伸的下公共焊盤電極136，以及通過貫穿柵極絕緣膜146和保護膜152的第二接觸孔170連接到下公共焊盤電極136的上公共焊盤電極140。
數據線104通過數據焊盤131連接到數據驅動器(未示出)。數據焊盤131包括從數據線104延伸的下數據焊盤電極130，以及通過貫穿保護膜152的第三接觸孔168連接到下數據焊盤電極130的上數據焊盤電極134。
在這種薄膜晶體管基板中，上柵極焊盤電極128、上數據焊盤電極134和上公共焊盤電極140連同公共電極114由第三導電層形成。利用去除用來對保護膜152和柵極絕緣膜146構圖的光刻膠圖案的掀離工序對第三導電層構圖。這樣構圖的第三導電層與保護膜152相接觸。按照本發明該實施例的薄膜晶體管基板能夠利用掀離工序減少對第三導電層構圖的一輪掩模工序。在這種情況下，用于公共電極的孔165、用于像素電極的孔164以及第一到第三接觸孔166、170和168用作剝離劑滲透路徑，提高光刻膠圖案的掀離性能。
以下詳細解釋具有上述結構的本發明一具體實施例的薄膜晶體管基板的制造方法。
圖6A和6B的平面圖和截面圖分別用來解釋按照本發明一具體實施例采用水平電場的薄膜晶體管基板制造方法中的第一掩模工序。
如圖6A和圖6B所示，在下基板145上用第一掩模工序形成包括柵極線102、柵極108、下柵極焊盤電極124、公共線116和下公共焊盤電極136的第一導電圖案組。具體地說，在下基板145上用濺射等淀積技術形成第一導電層。然后用第一掩模按光刻和蝕刻工序對第一導電層構圖，形成包括柵極線102、柵極108、下柵極焊盤電極124、公共線116和下公共焊盤電極136的第一導電圖案組。第一導電層由Cr、MoW、Cr/Al、Cu、Al(Nd)、Mo/Al、Mo/Al(Nd)或Cr/Al(Nd)等形成。
圖7A和7B的平面圖和截面圖分別用來解釋按照本發明一具體實施例采用水平電場的薄膜晶體管基板制造方法中的第二掩模工序。
首先，在具有柵極金屬圖案組的下基板145上用諸如等離子體增強型化學汽相淀積(PECVD)、濺射等技術形成柵極絕緣膜146。柵極絕緣膜146由諸如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)等無機絕緣材料形成。
如圖7A和圖7B所示，在柵極絕緣膜146上設置包括有源層148和歐姆接觸層150的半導體圖案；并且用第二掩模工序形成包括數據線104、源極110、漏極電極112、像素電極114、下數據焊盤電極130和上存儲電極122的第二導電圖案組。
具體地說，如圖8A所示，在柵極絕緣膜146上用諸如等離子體增強型化學汽相淀積(PECVD)、濺射等技術依次形成非晶硅層148A、n+非晶硅層150A和第二導電層156。第二導電層156由Cr、MoW、Cr/Al、Cu、Al(Nd)、Mo/Al、Mo/Al(Nd)或Cr/Al(Nd)或是其它合適的材料形成。
接著，在第二導電層156上完全涂覆光刻膠膜，然后，如圖8A所示，使用具有部分曝光掩模的第二掩模通過光刻和蝕刻工序在其上形成具有階梯覆層的光刻膠圖案158。在這種情況下，在需要形成薄膜晶體管溝道部分具有衍射曝光部分(或是半透射或透射反射部分)的部分曝光掩模用作第二掩模。這樣，對應于第二掩模的衍射曝光部分(或半透射部分)的光刻膠圖案158的高度比對應于第二掩模的透射部分(或屏蔽部分)的光刻膠圖案要低。換句話說，在溝道部分的光刻膠圖案158的高度比處在其它源極/漏極金屬圖案組部分的光刻膠圖案158低。
接著，如圖8B所示，用光刻膠圖案158按濕蝕刻法對第二導電層156構圖，以蝕刻包括數據線104、薄膜晶體管的源極110、與源極110一體的漏極112、下數據焊盤電極130和上存儲電極122的第二導電圖案組。形成的上存儲電極122與部分柵極線102和內公共線116A重疊。同時用同一光刻膠圖案158按干蝕刻法對n+非晶硅層150A和非晶硅層148A構圖，如圖8B所示，形成沿著第二導電圖案組形成的歐姆接觸層150和有源層148。
接著，如圖8C所示，用氧(O2)等離子體按灰化工序去除高度比較低的溝道部位上的光刻膠圖案158，同時降低處在其它第二導電圖案組部分的光刻膠圖案158的高度。如圖8C所示，從形成溝道的部分用按照這種方式留下的光刻膠圖案158按干蝕刻法蝕刻第二導電層和歐姆接觸層150，將源極110與漏極112斷開并且暴露出有源層148。這樣，在源極110與漏極112之間用有源層148形成一溝道。
然后，如圖8D所示，用剝離工序完全去除留在第二導電圖案組部分的光刻膠圖案158。
圖9A和9B的平面圖和截面圖分別用來解釋按照本發明實施例采用水平電場的薄膜晶體管基板制造方法中的第三掩模工序。圖10A到圖10D的截面圖用來具體解釋第二掩模工序。
如圖9A和圖9B所示，用第三掩模工序對保護膜152和柵極絕緣膜146構圖。由此形成包括公共電極118、像素電極114、上柵極焊盤電極128、上數據焊盤電極134和上公共焊盤電極140的第三導電圖案組。第三導電圖案組與構圖的保護膜152相接觸，但沒有任何重疊部分。
具體地說，如圖10A所示，在具有第二導電圖案組的柵極絕緣膜146上整體形成保護膜152。此處用類似于柵極絕緣膜146的無機絕緣材料或有機絕緣材料形成保護膜152。進而如圖10A所示，用第三掩模按照光刻技術在一定有保護膜152的部分形成光刻膠圖案160。
接著，用光刻膠圖案160按干蝕刻法對保護膜152和柵極絕緣膜146構圖，形成貫穿保護膜152(或保護膜152和柵極絕緣膜146)的公共電極孔165、像素電極孔164以及第一到第三接觸孔166、170和168。公共電極孔165設置在要形成公共電極的部分，并且暴露出部分內公共線116A。像素電極孔164設置在要形成像素電極的部分，并且暴露出部分漏極112和上存儲電極122的凸起。第一到第三接觸孔166，170和168分別暴露出下柵極焊盤電極124、下公共焊盤電極136和下數據焊盤電極130。
接著，如圖10C所示，用諸如濺射等淀積技術在具有光刻膠圖案160的薄膜晶體管基板上整體形成第三導電層172。第三導電層172由包括氧化銦錫(ITO)、氧化錫(TO)、氧化銦鋅(IZO)或SnO2等的透明導電材料形成。或由具有高耐腐蝕性和高強度的金屬層例如是鈦(Ti)或鎢(W)等形成第三導電層172。
用掀離工序去除光刻膠圖案160連同其上的第三導電層172，完成對第三導電層172的構圖。這樣，如圖10D所示，分別在公共電極孔165、像素電極孔164以及第一到第三接觸孔166、170和168中形成公共電極118、像素電極114、上柵極焊盤電極128、上公共焊盤電極140和上數據焊盤電極134。
在這種情況下，公共電極孔165、像素電極孔164以及第一到第三接觸孔166、170和168設置在沒有光刻膠圖案160的部分。這些孔被用作剝離劑滲透路徑，供大量的剝離器A滲入光刻膠圖案160與保護膜152之間的接觸面。這樣就便于用剝離劑A將覆蓋有第三導電層172的光刻膠圖案160與保護膜152分離。這是因為光刻膠圖案160的邊沿由于對保護膜152的過度蝕刻比已經形成了公共電極孔164以及第一到第三接觸孔166，170和168的部位上的保護膜152的邊沿具有更加突出的形狀(未示出)。進而在光刻膠圖案160的邊沿和保護膜152的邊沿之間按線性淀積的第三導電層172具有開口，或是因光刻膠圖案160的突出邊沿淀積得比較薄，以便于剝離劑滲入。
如上所述，連同光刻膠圖案160用掀離工序去除第三導電層172的不必要部分，形成與保護膜152相接觸的第三導電圖案組。具體地說，公共電極118形成在有待連接到暴露的內部公共線116A的公共電極孔165內，而像素電極114形成在有待連接到暴露的漏極112和上存儲電極122的像素電極孔164內。上柵極焊盤電極128、上公共焊盤電極140和上數據焊盤電極134分別形成在有待連接到下柵極焊盤電極124、下公共焊盤電極136和下數據焊盤電極130的相應接觸孔166，170和168內。
如果用鈦(Ti)作為第三導電層172，就能避免通過公共電極118和像素電極114的漏光。還能防止焊盤部分受到電化學腐蝕、斷裂等。這樣就能確保可靠性。
如上所述，按照本發明采用掀離工序減少第三導電層的掩模工序。這樣就能用三輪掩模工序制造薄膜晶體管基板，從而簡化制造工藝，降低制造成本并且提高產量。
顯然，本領域的技術人員無需脫離本發明的原理和范圍還能對本發明采用水平電場的薄膜晶體管基板及其制造方法作出各種各樣的修改和變更。因此，本發明的意圖是要覆蓋權利要求書及其等效物范圍內的修改和變更。
權利要求
1.一種采用水平電場的薄膜晶體管基板結構，包括基板；在基板上由第一導電層彼此平行地形成的柵極線和公共線；在基板、柵極線和公共線上形成的柵極絕緣膜；由柵極絕緣膜上的第二導電層形成的數據線，該數據線與柵極線和公共線交叉限定一像素區；連接到該柵極線和數據線的薄膜晶體管；覆蓋該數據線和薄膜晶體管的保護膜；由第三導電層形成的連接到公共線的公共電極，該公共電極設置在貫穿保護膜和柵極絕緣膜的第一孔內；以及連接到薄膜晶體管并且由第三導電層形成的像素電極，該像素電極設置在像素區貫穿保護膜和柵極絕緣膜的第二孔內，所設置的像素電極和公共電極限定一水平電場。
2.按照權利要求1所述的薄膜晶體管基板結構，還進一步包括柵極焊盤，具有從柵極線延伸的下柵極焊盤電極，以及由第三導電層形成并且通過貫穿保護膜和柵極絕緣膜的第一接觸孔連接到下柵極焊盤電極的上柵極焊盤電極。
3.按照權利要求2所述的薄膜晶體管基板結構，還進一步包括公共焊盤，具有從公共線延伸的下公共焊盤電極，以及由第三導電層形成并且通過貫穿保護膜和柵極絕緣膜的第二接觸孔連接到下公共焊盤電極的上公共焊盤電極。
4.按照權利要求3所述的薄膜晶體管基板結構，還進一步包括數據焊盤，具有從數據線延伸的下數據焊盤電極，以及由第三導電層形成并且通過貫穿保護膜的第三接觸孔連接到下數據焊盤電極的上數據焊盤電極，其中半導體圖案也與下數據焊盤電極重疊。
5.按照權利要求1所述的薄膜晶體管基板結構，還進一步包括由限定第一下存儲電極的部分公共線、與柵極線相鄰并限定第二下存儲電極的部分公共線、連接到漏極的上存儲電極，以及位于第一和第二下存儲電極與上存儲電極之間的部分柵極絕緣膜所限定的存儲電容。
6.按照權利要求5所述的薄膜晶體管基板結構，其特征在于，所述像素電極連接到薄膜晶體管的部分漏極和第二孔處的部分上存儲電極。
7.按照權利要求1所述的薄膜晶體管基板結構，其特征在于，所述公共電極連接到第一孔處的部分公共線。
8.按照權利要求4所述的薄膜晶體管基板結構，其特征在于，所述公共電極、像素電極、上柵極焊盤電極、上公共焊盤電極和上數據焊盤電極在各自的第一和第二孔以及第一、第二和第三接觸孔內與保護膜相接觸。
9.按照權利要求5所述的薄膜晶體管基板結構，其特征在于，所述薄膜晶體管的半導體層與數據線、下數據焊盤電極和上存儲電極之一重疊。
10.一種采用水平電場的薄膜晶體管基板結構的制造方法，包括以下步驟對基板上的導電層構圖，形成柵極線、連接到柵極線的柵極以及與柵極線平行的公共線；在基板、柵極線、柵極和公共線上涂覆柵極絕緣膜；在部分柵極絕緣膜上形成半導體圖案；對第二導電層構圖，形成與柵極線和公共線交叉以限定一像素區的數據線、連接到數據線的源極以及面對源極設置在半導體圖案上的漏極；在該數據線、公共線、源極和漏極上涂覆保護膜；對保護膜和柵極絕緣膜構圖，在像素區提供暴露出部分公共線的第一孔和暴露出部分漏極的第二孔；并且對第三導電層構圖，形成通過第一孔連接到公共線的公共電極和通過第二孔連接到漏極的像素電極，公共電極設置在第一孔內，像素電極設置在第二孔內，設置公共電極和像素電極以限定水平電場。
11.按照權利要求10所述的方法，其特征在于，對保護膜和柵極絕緣膜構圖的步驟包括用掩模在保護膜上形成光刻膠圖案；并且蝕刻由光刻膠圖案暴露出的部分保護膜和柵極絕緣膜。
12.按照權利要求11所述的方法，其特征在于，對第三導電層構圖的步驟包括在剩余在構圖的保護膜上的光刻膠圖案上形成第三導電層；并且去除由第三導電層覆蓋的光刻膠圖案。
13.按照權利要求10所述的方法，還進一步包括以下步驟由第一導電層形成從柵極線延伸的下柵極焊盤電極；形成貫穿保護膜和柵極絕緣膜的第一接觸孔，暴露出部分下柵極焊盤電極；并且由第三導電層在第一接觸孔內形成上柵極焊盤電極。
14.按照權利要求13所述的方法，還進一步包括以下步驟由第一導電層形成從公共線延伸的下公共焊盤電極；形成貫穿保護膜和柵極絕緣膜的第二接觸孔，暴露出部分下公共焊盤電極；并且由第三導電層在第二接觸孔內形成上公共焊盤電極。
15.按照權利要求14所述的方法，還進一步包括以下步驟由第二導電層形成從數據線上延伸以與半導體圖案重疊的下數據焊盤電極；形成貫穿保護膜的第三接觸孔，暴露出部分下數據焊盤電極；并且由第三導電層在第三接觸孔內形成上數據焊盤電極。
16.按照權利要求10所述的方法，還進一步包括以下步驟由第二導電層形成與部分公共電極重疊的上存儲電極，二者之間設置有部分公共線、柵極絕緣膜和半導體圖案，該上存儲電極連接到像素電極。
17.一種采用水平電場的薄膜晶體管基板結構的制造方法包括以下步驟第一掩模工序，對基板上的導電層構圖，形成柵極線、連接到柵極線的柵極以及與柵極線平行的公共線，在基板、柵極線、柵極和公共線上涂覆柵極絕緣膜；第二掩模工序，在部分柵極絕緣膜上形成半導體圖案，并對第二導電層構圖，形成與柵極線和公共線交叉以限定像素區的數據線、連接到數據線的源極以及面對源極設置在半導體圖案上的漏極，在數據線、公共線、源極和漏極上涂覆保護膜；第三掩模工序，對保護膜和柵極絕緣膜構圖，形成第一孔和第二孔，并且對第三導電層構圖，形成通過第一孔連接到公共線的公共電極和通過第二孔連接到漏極的像素電極，公共電極設置在第一孔內，像素電極設置在第二孔內，由公共電極和像素電極的設置限定一水平電場。
18.按照權利要求17所述的方法，其特征在于，所述第三掩模工序包括以下步驟用掩模在保護膜上形成光刻膠圖案；對通過光刻膠圖案暴露出的保護膜和柵極絕緣膜構圖；在剩余在構圖的保護膜上的光刻膠圖案上形成第三導電層；以及去除由第三導電層覆蓋的光刻膠圖案以對第三導電層構圖。
19.按照權利要求18所述的方法，其特征在于，所述第一掩模工序還包括由第一導電層形成從柵極線延伸的下柵極焊盤電極，并且第三掩模工序還包括形成貫穿保護膜和柵極絕緣膜的第一接觸孔，以暴露出部分下柵極焊盤電極，并且由第三導電層在第一接觸孔內形成上柵極焊盤電極。
20.按照權利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一掩模工序還包括由第一導電層形成從公共線延伸的下公共焊盤電極，并且第三掩模工序還包括形成貫穿保護膜和柵極絕緣膜的第二接觸孔，以暴露出部分下公共焊盤電極，并且由第三導電層在第二接觸孔內形成上公共焊盤電極。
21.按照權利要求20所述的方法，其特征在于，所述第二掩模工序還包括由第二導電層形成從數據線延伸并且與半導體圖案重疊的下數據焊盤電極，并且第三掩模工序還包括形成貫穿保護膜的第三接觸孔，以暴露出部分下數據焊盤電極，并且由第三導電層在第三接觸孔內形成上數據焊盤電極。
22.按照權利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二掩模工序還包括由第二導電層形成與柵極線部分重疊的上存儲電極，二者之間設有與柵極線相鄰的部分公共線、柵極絕緣膜和半導體圖案，該上存儲電極連接到像素電極。
23.按照權利要求17所述的方法，其特征在于，所述上存儲電極延伸到由第二接觸孔暴露的像素電極并且該上存儲電極連接到像素電極。
24.按照權利要求17所述的方法，其特征在于，所述第三導電層包括透明導電材料、鈦和鎢中的一種。
25.按照權利要求21所述的方法，其特征在于，所述公共電極、像素電極、上柵極焊盤電極、上公共焊盤電極和上數據焊盤電極在各自的第一孔、第二孔、第一接觸孔、第二接觸孔和第三接觸孔內與保護膜相接觸。
26.按照權利要求21所述的方法，其特征在于，所述第一孔、第二孔、第一接觸孔、第二接觸孔和第三接觸孔各自用作剝離劑滲透路徑，以去除對保護膜構圖的光刻膠圖案。
全文摘要
本發明公開了一種采用水平電場的薄膜晶體管基板結構，該結構包括一基板；在基板上由第一導電層彼此平行地形成的柵極線和公共線；在基板、柵極線和公共線上形成的柵極絕緣膜；由第二導電層在柵極絕緣膜上形成的數據線，該數據線與柵極線和公共線交叉以限定一像素區；連接到柵極線和數據線的薄膜晶體管；覆蓋數據線和薄膜晶體管的保護膜；由第三導電層形成的連接到公共線的公共電極，該公共電極設置在貫穿保護膜和柵極絕緣膜的第一孔內；以及連接到薄膜晶體管并且由第三導電層形成的像素電極，該像素電極設置在像素區貫穿保護膜和柵極絕緣膜的第二孔內，所設置的像素電極和公共電極限定一水平電場。
文檔編號G02F1/1362GK1614742SQ20041008881
公開日2005年5月11日 申請日期2004年11月4日 優先權日2003年11月4日
發明者柳洵城, 趙興烈 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社