專利名稱：Tft-lcd陣列基板制造方法及其陣列基板和相關器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示器技術領域，特別涉及一種TFT-IXD陣列基板制造方法及其陣列基板和相關器件。
背景技術：
薄膜晶體管液晶顯不器(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display,簡稱TFT-LCD)具有體積小、功耗低、無輻射等特點，近年來得到了迅速地發展，在當前的平板顯 示器市場中占據了主導地位。TFT-LCD在各種大中小尺寸的產品上得到了廣泛的應用，幾乎涵蓋了當今信息社會的主要電子產品，如液晶電視、高清晰度數字電視、電腦(臺式和筆記本)、手機、PDA、GPS、車載顯示、投影顯示、攝像機、數碼相機、電子手表、計算器、電子儀器、儀表、公共顯示和虛幻顯示等，是目前任何一種平板顯示和CRT無法企及的。TFT-IXD —般由液晶面板、驅動電路以及下面的背光源組成，其中液晶面板是TFT-LCD中最重要的部分，它是在彩色濾光片(Color Filter, CF)和TFT陣列基板之間注入液晶，并在外分別貼敷偏振方向相互垂直的偏振片構成。其中彩色濾光片由紅、綠、藍(R、G、B)三原色濾光片構成像素，并在彩色濾色片上鍍上透明的共用電極；而陣列基板上面鍍有大量矩陣式排列的薄膜晶體管以及一些周邊電路。對于TFT-IXD來說，TFT陣列基板以及制造工藝決定了其產品性能、成品率和價格，而TFT陣列基板的制作主要是通過一組薄膜的沉積和光刻工藝形成圖案來完成的。其中一次光刻工藝需使用一個掩膜(Mask)板，因為掩膜板的設計工藝復雜成本極高,一個TFT陣列基板制備過程中使用的掩膜板數目就成了衡量制造工藝繁簡程度的重要標準。也因此，減少TFT陣列基板制造過程中使用的掩膜次數成了改進制造工藝的關鍵問題。目前，TFT-IXD陣列基板的制造工藝已逐步得到簡化，從開始的七次掩膜(7Mask)工藝已經發展到基于狹縫光刻技術的四次掩膜(4Mask)工藝，目前三次掩膜(3Mask)工藝正處在研究階段。中國專利公開文獻CN1987622A公開了一種新型的TFT-IXD陣列基板，其中的透明像素電極10和TFT漏極7的電連接是通過像素電極10直接覆蓋在TFT漏極7上表面形成全接觸的結構實現的(如圖I所示)。該文獻還同時提出了一種3Mask實現方式，將PVX (鈍化層)孔及ITO像素電極用同一張Mask完成，如圖2所示，通過離地剝離工藝，利用垂直的光刻膠側壁16和內凹的鈍化層薄膜側壁17結構，使用不含腐蝕其他材料成分的普通光刻膠剝離液，僅對光刻膠進行剝離，使光刻膠上的透明導電薄膜9隨光刻膠的剝離而被去除，從而形成透明像素電極10。上述3Mask技術的關鍵在于透明導電薄膜(如ΙΤ0)在光刻膠邊緣處的完全斷裂，在該文獻中需要控制工藝條件使光刻膠側壁16形成垂直形貌，并且需要在刻蝕時控制刻蝕條件使鈍化層薄膜形成內凹形貌，此外還需要離地剝離步驟才能得到最終產品。這些都無形中增加了工藝的復雜度和生產時間，同時工藝條件的控制難度較大，成品質量難以保證。此外，中國專利公開文獻CN101630640A公開了在構圖工藝中形成光刻膠毛刺邊緣的方法，使得沉積的透明導電薄膜在毛刺邊緣發生斷裂，從而可以有效保證離地剝離工藝的質量，但該方法也無法省略離地剝離操作。
發明內容
(一 )要解決的技術問題針對上述缺點，本發明為了解決現有技術中TFT-IXD陣列基板制造過程中形成像素電極圖案的工藝復雜的問題，提供了一種TFT-LCD陣列基板制造方法及其陣列基板，利用PVX孔刻蝕時發生的底部凹陷現象，改進了相關掩膜工藝，省略了離地剝離等操作，節約時間和成本。( 二 )技術方案
為了解決上述技術問題，本發明具體采用如下方案進行一方面，本發明首先提供一種TFT-IXD陣列基板制造方法，所述方法包括步驟SI，形成柵電極層圖案；S2，形成有源層圖案及源漏極層圖案；S3，形成鈍化層圖案，將像素電極區域的鈍化層去除，采用底部鉆刻工藝在保留的鈍化層的邊緣產生底部凹陷；進行透明導電層的沉積形成像素電極圖案。優選地，所述步驟SI具體為在透明玻璃或者石英的基板上采用濺射或熱蒸發的方法沉積柵電極層，涂覆光刻膠，采用掩膜板曝光顯影，刻蝕柵電極層并去除光刻膠得到包含柵電極和柵掃描線的所述柵電極層圖案。優選地，所述步驟SI具體為在透明玻璃或者石英的基板上涂覆光刻膠，采用掩膜板曝光顯影，形成光刻膠圖案，在已形成的光刻膠圖案上沉積柵電極層，采用離地剝離工藝得到包含柵電極和柵掃描線的所述柵電極層圖案。優選地，所述步驟S2具體為通過濺射、熱蒸發或氣相沉積法連續沉積柵絕緣層、有源層及源漏極層；涂覆光刻膠，采用半色調掩膜板曝光顯影，對源漏極層刻蝕得到包含源極、漏極和數據掃描線的所述源漏極層圖案；去除所述源漏極層圖案之上的光刻膠后再進行有源層的刻蝕，隨后完全去除光刻膠得到所述有源層圖案。優選地,所述步驟S2具體為通過氣相沉積法連續沉積柵絕緣層、有源層；涂覆光刻膠，采用掩膜板曝光顯影，對所述有源層刻蝕并去除光刻膠得到所述有源層圖案；采用濺射或熱蒸發的方法沉積源漏極層；涂覆光刻膠，采用掩膜板曝光顯影，對源漏極層刻蝕并去除光刻膠得到包含源極、漏極和數據掃描線的所述源漏極層圖案。優選地，所述步驟S3具體為涂覆鈍化層和光刻膠，采用掩膜板曝光顯影，對鈍化層進行過刻蝕的底部鉆刻工藝，使得保留的鈍化層的邊緣產生底部凹陷；將鈍化層表面的光刻膠完全去除；采用濺射或熱蒸發的方法沉積透明導電層直接形成像素電極圖案。另一方面，本發明還同時提供一種陣列基板，其特征在于，包括在基板上依次設置的柵電極層、柵絕緣層、有源層、源漏極層以及鈍化層，其中，在像素電極區域處的鈍化層被去除，并且保留的所述鈍化層的邊緣具有底部凹陷；在整個陣列基板表面上設置有透明導電層，所述透明導電層在所述鈍化層的邊緣處自然斷裂形成像素電極的圖案。
優選地，所述鈍化層為透明絕緣層。優選地，所述透明導電層為ITO或IZO薄膜。再一方面，本發明還提供一種液晶面板，包括如上所述的陣列基板。再一方面，本發明還提供一種TFT-IXD顯示裝置，包括如上所述的液晶面板。(三)有益效果本發明中通過底部凹陷現象直接在鈍化層上沉積得到像素電極圖案，無需再進行現有技術中相關掩膜工藝里的離地剝離處理；此外，由于本發明中透明導電層是在去除光刻膠后沉積的，也無需考慮在高溫光刻膠上沉積ITO等的工藝處理，大大節省了工藝時間和成本。
圖I為常見的TFT-IXD陣列基板中一個像素區域的平面結構示意圖；圖2為現有技術中三次掩膜的TFT-IXD陣列基板制造過程中離地剝離工藝的層次結構示意圖；圖3為過刻蝕時出現的底部凹陷現象的顯微照片；圖4為本發明中三次掩膜工藝的TFT-IXD陣列基板制造方法流程圖；圖5為本發明中過刻蝕鈍化層產生底部凹陷時的層次結構示意圖；圖6為本發明沉積透明導電層得到像素電極的層次結構示意圖。其中，圖2、5、6均為沿圖I中AB方向所得截面圖；1 :柵極掃描線，2 :柵電極，3 :有源層，4 :柵絕緣層，5 :數據掃描線，6 :源電極，7 :漏電極，8 :鈍化層，9 :光刻膠上的透明導電薄膜，10 :像素電極，12 :有光刻膠覆蓋的鈍化層部分，16 :光刻膠側壁，17 :鈍化層薄膜側壁。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。本發明中，主要利用了鈍化層PVX孔刻蝕時發生的底部凹陷現象，實現了透明導電薄膜(一般為ITO層)沉積時在相關位置的斷裂，從而可直接在鈍化層上得到像素電極圖案，省略了后續的離地剝離等相關操作。其中，如圖3所示，底部凹陷是實際的基板加工過程中發現的一種不良現象，主要是在對PVX孔(或其他有機層)進行刻蝕時，一旦刻蝕時間過長(尤其是濕法刻蝕時)，在光刻膠保護下的被刻蝕層的邊緣除了會出現一定的傾角夕卜，其底部還會向內形成一定的凹陷，該凹陷與傾角一起使得被刻蝕層的邊緣相對于其下層有一個相對獨立的小突起；當在該被刻蝕層上再進行其它層的沉積時，由于該突起的存在，沉積層在該被刻蝕層的邊緣會發生斷裂，無法得到連續的沉積層，進而導致產品報廢。該現象在加工過程中本來是需要盡量避免的，也因此進行刻蝕時要控制刻蝕時間避免過刻蝕。而本發明中，利用過刻蝕的底部鉆刻工藝產生的這種現象，使得透明導電薄膜沉積時在鈍化層的邊緣自然斷開，從而直接得到透明像素電極圖案，實現了三次掩膜并省略了后續的離地剝離等操作。具體地，本發明中三次掩膜工藝的TFT-IXD陣列基板制造方法如圖4所示，所述方法包括步驟SI，第一次掩膜工藝形成柵電極層圖案；S2，第二次掩膜工藝采用Halftone(半色調)技術形成TFT溝道(即有源層)層圖案及SD (源漏極)層圖案；S3，第三次掩膜工藝形成PVX Pattern (鈍化層圖案)，將像素電極區域的PVX層(鈍化層)去除，采取底部鉆刻工藝在PVX邊緣產生底部凹陷，去除掉光刻膠之后進行ITO沉積時則會在PVX邊緣處斷開，從而直接形成像素電極圖案。更進一步地，步驟SI中，柵電極層是在透明玻璃或者石英基板上采用濺射或熱蒸發的方法沉積的，柵電極層的金屬可以選用Cr、W、Ti、Ta、Mo等金屬或其合金，由多層金屬層或合金層組成的柵電極層也能滿足需要。第一次掩膜工藝時，涂覆光刻膠后，采用掩膜板曝光顯影，刻蝕柵電極層并去除光刻膠，得到包含柵電極2和柵掃描線3的柵電極層圖案。同時，也可以先在基板上涂覆光刻膠，對所述光刻膠進行曝光顯影處理，形成光刻膠圖案，然后在已形成的光刻膠圖案上沉積柵金屬薄膜，采用離地剝離工藝形成柵電極2和柵掃描線3的圖形。其次，步驟S2中，在得到柵電極層圖案后的基板上通過濺射、熱蒸發或PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,等離子體增強化學氣相沉積)方法連續沉積柵絕緣層4、有源層3(非晶硅或多晶硅等的半導體層以及歐姆接觸層)及源漏極層。第二次掩膜工藝時，涂覆光刻膠后，采用半色調掩膜板曝光顯影，對源漏極層刻蝕得到源極6、漏極7和數據掃描線5的源漏極層圖案；去除所述源漏極層圖案之上的光刻膠后再對有源層(也稱為溝道層)進行刻蝕，隨后完全去除光刻膠得到有源層圖案。其中，源漏極層金屬可以選用Cr、W、Ti、Ta、Mo等金屬或其合金，由多層金屬層或合金層組成的源漏極層也能滿足需要。此外，在本步驟中，如果是采用通常的4mask工藝進行，則分別采用兩次普通的掩膜工藝(指相對于半色調掩膜工藝而言的，現有技術所更常用的掩膜工藝)依次得到有源層圖案和源漏極層圖案即可，在此不再贅述。隨后，步驟S3中，在上述處理后的基板上涂敷鈍化層8，鈍化層8為透明絕緣層，如氮化硅、環氧樹脂等形成的保護膜層；第三次掩膜工藝時(4mask工藝時則為第四次)，涂覆光刻膠后，采用掩膜板曝光顯影處理，在一定的工藝條件下，對鈍化層進行過刻蝕的底部鉆刻工藝，使得保留的鈍化層的邊緣產生底部凹陷，再將鈍化層表面的光刻膠完全去除，此時具體的層次結構如圖5所示。最后，采用濺射或熱蒸發的方法沉積透明導電層，該透明導電層一般為ΙΤΟ、ΙΖ0,也可以是其它的金屬及金屬氧化物，由于之前產生的底部凹陷，此時沉積的透明導電層會在保留的鈍化層的邊緣處自然斷開，從而直接形成像素電極10的圖案。此時得到的即是本發明中的陣列基板，其層次結構如圖6所示所述陣列基板由 在玻璃或石英基板(或稱為襯底)的一側上依次形成的柵電極層(包括柵極2和柵掃描線I)、柵絕緣層4、有源層3 (非晶硅或多晶硅等的半導體層以及歐姆接觸層)、源漏極層(包括源極6和漏極7)、鈍化層8以及透明導電層；其中，在像素電極10區域處的鈍化層被刻蝕掉，并且保留的所述鈍化層8的邊緣具有因過刻蝕而產生的底部凹陷，沉積在整個陣列基板表面的所述透明導電層在所述鈍化層8的邊緣處自然斷裂而直接形成所述像素電極10的圖案。基于本發明的陣列基板而形成的液晶面板可應用于各類TFT-LCD顯示裝置中。本發明的技術方案無需再進行現有技術中三次掩膜工藝中的離地剝離處理；此夕卜，由于本發明中透明導電薄膜是在去除光刻膠后沉積的，也無需考慮在高溫光刻膠上沉積ITO等的工藝處理。
本發明中采用的底部鉆刻工藝，由于利用了底部凹陷現象，只需在對鈍化層進行刻蝕時適當延長刻蝕時間即可實現，其操作簡便，工藝條件無苛刻要求，相對于現有的三次掩膜技術，由于省略了離地剝離及在高溫光刻膠上沉積ITO等的工藝處理，大大縮短了工藝時間，節約了成本。同時本發明的方法無需對現有的TFT陣列基板制造設備進行改動，采用通常的4mask甚至7mask設備也可實施,也大大節約了設備成本。以上實施方式僅用于說明本發明，而并非對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發明的范疇，本發明的實際保護范圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種TFT-IXD陣列基板制造方法，其特征在于，所述方法包括步驟 SI，形成柵電極層圖案； S2，形成有源層圖案及源漏極層圖案； S3，形成鈍化層圖案，將像素電極區域的鈍化層去除，采用底部鉆刻工藝在保留的鈍化層的邊緣產生底部凹陷；進行透明導電層的沉積形成像素電極圖案。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟SI具體為在透明玻璃或者石英的基板上采用濺射或熱蒸發的方法沉積柵電極層，涂覆光刻膠，采用掩膜板曝光顯影，刻蝕柵電極層并去除光刻膠得到包含柵電極和柵掃描線的所述柵電極層圖案。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟S2具體為通過濺射、熱蒸發或氣相沉積法連續沉積柵絕緣層、有源層及源漏極層；涂覆光刻膠，采用半色調掩膜板曝光顯影，對源漏極層刻蝕得到包含源極、漏極和數據掃描線的所述源漏極層圖案；去除所述源漏極層圖案之上的光刻膠后再進行有源層的刻蝕，隨后完全剝離光刻膠得到所述有源層圖案。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟S2具體為 通過氣相沉積法連續沉積柵絕緣層、有源層； 涂覆光刻膠，采用掩膜板曝光顯影，對所述有源層刻蝕并去除光刻膠得到所述有源層圖案； 采用濺射或熱蒸發的方法沉積源漏極層； 涂覆光刻膠，采用掩膜板曝光顯影，對源漏極層刻蝕并去除光刻膠得到包含源極、漏極和數據掃描線的所述源漏極層圖案。
5.根據權利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟S3具體為涂覆鈍化層和光刻膠，采用掩膜板曝光顯影，對鈍化層進行過刻蝕的底部鉆刻工藝，使得保留的鈍化層的邊緣產生底部凹陷； 將鈍化層表面的光刻膠完全去除； 采用濺射或熱蒸發的方法沉積透明導電層直接形成像素電極圖案。
6.—種陣列基板,其特征在于,包括 在基板上依次設置的柵電極層、柵絕緣層、有源層、源漏極層以及鈍化層，其中，在像素電極區域處的鈍化層被去除，并且保留的所述鈍化層的邊緣具有底部凹陷； 在整個陣列基板表面上設置有透明導電層，所述透明導電層在所述鈍化層的邊緣處自然斷裂形成像素電極的圖案。
7.根據權利要求6所述的陣列基板，其特征在于，所述鈍化層為透明絕緣層。
8.根據權利要求6所述的陣列基板，其特征在于，所述透明導電層為ITO或IZO薄膜。
9.一種液晶面板，其特征在于，包括如權利要求6-8任一項所述的陣列基板。
10.一種TFT-IXD顯示裝置，其特征在于，包括如權利要求9所述的液晶面板。
全文摘要
本發明涉及液晶顯示器技術領域，提供了一種TFT-LCD陣列基板制造方法及其陣列基板和相關器件。本發明的方案中，采用底部鉆刻工藝產生的底部凹陷，直接在鈍化層上沉積透明導電層即得到像素電極圖案。本發明的底部鉆刻工藝，由于利用了底部凹陷現象，只需在對鈍化層進行刻蝕時適當延長刻蝕時間即可實現，其操作簡便，工藝條件無苛刻要求，相對于現有的三次掩膜技術，由于省略了離地剝離及在高溫光刻膠上沉積ITO等的工藝處理，大大縮短了工藝時間，節約了成本。
文檔編號H01L27/12GK102655114SQ20111024925
公開日2012年9月5日 申請日期2011年8月26日 優先權日2011年8月26日
發明者張智欽, 王本蓮, 白峰 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 成都京東方光電科技有限公司