陣列基板及其制作方法
【專利摘要】本發明提供一種陣列基板及其制作方法，該方法在氧化物半導體層薄膜上覆蓋還原金屬層，通過一道光罩制程圖案化氧化物半導體層薄膜和還原金屬層，同時形成源極圖案、漏極圖案、像素電極圖案、及氧化物半導體層，再利用鐳射退火將源極圖案、漏極圖案、與像素電極圖案還原成導體，同時形成源極、漏極、與像素電極，整個制作過程最多僅需要三次光罩制程，相比現有技術，能夠有效減少光罩制程的數量，簡化制作工藝，降低生產成本，提升TFT的性能，增大陣列基板的開口率。
【專利說明】
陣列基板及其制作方法
技術領域
[0001] 本發明涉及顯示技術領域，尤其涉及一種陣列基板及其制作方法。
【背景技術】
[0002] 隨著顯示技術的發展，薄膜晶體管液晶顯示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)等平面顯示裝置因具有高畫質、省電、機身薄及應用范圍廣等 優點，而被廣泛的應用于手機、電視、個人數字助理、數字相機、筆記本電腦、臺式計算機等 各種消費性電子產品，成為顯示裝置中的主流。
[0003] 現有市場上的液晶顯示裝置大部分為背光型液晶顯示器，其包括液晶顯示面板及 背光模組(backlight module)。液晶顯示面板的工作原理是在兩片平行的玻璃基板當中放 置液晶分子，兩片玻璃基板中間有許多垂直和水平的細小電線，通過通電與否來控制液晶 分子改變方向，將背光模組的光線折射出來產生畫面。
[0004] 按照液晶的取向方式不同，目前主流市場上的液晶顯示面板可以分為以下幾種類 型分別是扭曲向列（Twisted Nematic，TN)或超扭曲向列（Super Twisted Nematic，STN) 型，面內轉換（In-Plane Switching，IPS)型、邊緣場開關(Fringe Field Switching，FFS) 型、及垂直配向（Vertical Alignment，VA)型。其中IPS型和FFS型液晶顯示面板以其觀看視 角廣以及開口率高等特點受到廣大用戶的喜愛。
[0005] 請參閱圖1，圖1為一種現有的適用于小尺寸顯示產品的IPS型陣列基板的結構圖， 該IPS型液晶顯示面板包括:基板100、設于所述基板100上的第一金屬層200、設于所述第一 金屬層200上的柵極絕緣層300、設于所述柵極絕緣層300上的有源層400、設于所述有源層 400、及柵極絕緣層300上的第二金屬層600及像素電極500、設于所述第二金屬層600、像素 電極500、及柵極絕緣層300上的層間絕緣層700、以及設于所述層間絕緣層700上的公共電 極800;其中第一金屬層200包括:TFT的柵極及公共電極連接線，第二金屬層600包括:數據 線、TFT的源極、及TFT的漏極，所述像素電極500與所述TFT的漏極相接觸，所述公共電極800 通過貫穿所述層間絕緣層700和柵極絕緣層300的過孔與所述公共電極連接線相接觸，其中 所述公共電極800為圖案化的電極，包括多個平行間隔排列的條狀電極，而所述像素電極 500為一整塊的平面電極。請參閱圖2,圖2為一種現有的適用于大尺寸顯示產品的IPS型陣 列基板的結構圖，該IPS型液晶顯示面板包括:基板100'、設于所述基板100'上的公共電極 800 '、設于所述基板100 '和公共電極800 '上的第一金屬層200 '、設于所述第一金屬層200 ' 上的柵極絕緣層300'、設于所述柵極絕緣層300 '上的有源層400'、設于所述有源層400 '及 柵極絕緣層300 '上的第二金屬層600 '、設于所述第二金屬層600 '和柵極絕緣層300 '上的層 間絕緣層700'、以及設于所述層間絕緣層700'上的像素電極500'；其中，所述第一金屬層 200 '包括:設于所述公共電極800 '上的公共電極連接線、以及設于所述基板100 '上的TFT的 柵極，所述第二金屬層600'包括:數據線、TFT的源極、以及TFT的漏極，所述像素電極500'通 過貫穿所述層間絕緣層700'的過孔與所述TFT的漏極相接觸;所述像素電極500'為圖案化 的電極，包括多個平行間隔排列的條狀電極，而所述公共電極800'為一整塊的平面電極。上 述兩種IPS型陣列基板在制作時均包括第一金屬層的圖案化、有源層的圖案化、第二金屬層 的圖案化、像素電極或公共電極的圖案化、及層間絕緣層及柵極絕緣層的圖案化等5至6道 光罩制程，制造工藝復雜，生產成本高，生產效率低。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種陣列基板的制作方法，能夠簡化陣列基板的制作工 藝，減少光罩數量，提高TFT性能，增加開口率。
[0007] 本發明的目的還在于提供一種陣列基板，能夠提升陣列基板的性能和開口率。
[0008] 為實現上述目的，本發明提供一種陣列基板的制作方法，包括如下步驟：
[0009] 步驟1、提供一基板，在所述基板上沉積公共電極薄膜，在所述公共電極薄膜上沉 積第一金屬層；
[0010]步驟2、通過第一次光罩制程圖案化所述公共電極薄膜及第一金屬層，形成公共電 極、及位于所述公共電極上的柵極和公共電極連接線；
[0011] 步驟3、在所述基板、公共電極、柵極、及公共電極連接線上自下而上依次沉積柵極 絕緣層、氧化物半導體層薄膜、以及還原金屬層；
[0012] 步驟4、通過第二次光罩制程圖案化所述氧化物半導體層薄膜及還原金屬層，形成 待還原的源極圖案、漏極圖案、像素電極圖案、及氧化物半導體層；
[0013] 所述氧化物半導體層位于所述柵極的上方，所述源極圖案與漏極圖案間隔分布于 所述氧化物半導體層的兩端并與所述氧化物半導體層相接觸，所述漏極圖案與所述像素電 極圖案相接觸，所述待還原的源極圖案、漏極圖案、及像素電極圖案均包括自下而上層疊設 置的氧化物半導體層薄膜、及還原金屬層；
[0014] 步驟5、對所述待還原的源極圖案、漏極圖案、及像素電極圖案進行鐳射退火，將所 述源極圖案、漏極圖案、及像素電極圖案還原成導體，形成源極、漏極、以及像素電極；
[0015] 步驟6、在所述源極、漏極、像素電極、氧化物半導體層、及柵極絕緣層上沉積鈍化 層，完成陣列基板的制作。
[0016] 所述還原金屬層的材料為錳、或鋁。
[0017]所述還原金屬層的厚度小于
[0018] 所述氧化物半導體層薄膜的材料為IGZ0。
[0019] 所述步驟1中第一次光罩制程與所述步驟4中第二次光罩制程均采用半色調掩膜 板。
[0020] 所述陣列基板的制作方法應用于制作IPS型陣列基板、或FFS型陣列基板。
[0021] 所述步驟5還包括:在所述源極、漏極、像素電極、氧化物半導體層、及柵極絕緣層 上沉積第二金屬層；
[0022]并通過第三次光罩制程圖案化所述第二金屬層，形成位于所述源極上的源極輔助 金屬；
[0023] 且在所述步驟6中鈍化層覆蓋所述源極輔助金屬。
[0024] 本發明還提供一種陣列基板，包括:基板、設于所述基板上的公共電極、設于所述 公共電極上的柵極和公共電極連接線、覆蓋于所述基板、公共電極、柵極、及公共電極連接 線上的柵極絕緣層、設于所述柵極上的柵極絕緣層上的氧化物半導體層、設于所述柵極絕 緣層上的源極、漏極與像素電極、以及設于所述源極、漏極、像素電極、氧化物半導體層、及 柵極絕緣層上的鈍化層；
[0025] 所述源極與漏極間隔分布于所述氧化物半導體層的兩端并與所述氧化物半導體 層相接觸，所述漏極與所述像素電極相接觸。
[0026] 還包括設于所述源極上的源極輔助金屬，所述鈍化層覆蓋所述源極輔助金屬。
[0027] 所述源極、漏極、及像素電極通過還原金屬還原氧化物半導體材料制得。
[0028] 本發明的有益效果:本發明提供的陣列基板的制作方法，在氧化物半導體層薄膜 上覆蓋還原金屬層，通過一道光罩制程圖案化氧化物半導體層薄膜和還原金屬層，同時形 成源極圖案、漏極圖案、像素電極圖案、及氧化物半導體層，再利用鐳射退火將源極圖案、漏 極圖案、與像素電極圖案還原成導體，同時形成源極、漏極、與像素電極，整個制作過程最多 僅需要三次光罩制程，相比現有技術，能夠有效減少光罩制程的數量，簡化制作工藝，降低 生產成本，提升TFT的性能，增大陣列基板的開□率。本發明還提供一種陣列基板，具有高性 能和高開口率。
【附圖說明】
[0029]為了能更進一步了解本發明的特征以及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細 說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制。
[0030] 附圖中，
[0031]圖1為一種現有的適用于小尺寸顯示產品的IPS型陣列基板的結構示意圖；
[0032]圖2為一種現有的適用于大尺寸顯示產品的IPS型陣列基板的結構示意圖；
[0033] 圖3為本發明的陣列基板的制作方法的步驟1的示意圖；
[0034] 圖4為本發明的陣列基板的制作方法的步驟2的示意圖；
[0035] 圖5為本發明的陣列基板的制作方法的步驟3的示意圖；
[0036] 圖6為本發明的陣列基板的制作方法的步驟4的示意圖；
[0037] 圖7為本發明的陣列基板的制作方法的步驟5的示意圖；
[0038] 圖8為本發明的陣列基板的制作方法的步驟6的示意圖；
[0039] 圖9為本發明的陣列基板的制作方法的步驟7的示意圖；
[0040] 圖10為本發明的陣列基板的制作方法的步驟8的示意圖暨本發明的陣列基板的結 構圖；
[0041] 圖11為本發明的陣列基板的制作方法的優選實施例的流程圖；
[0042] 圖12為本發明的陣列基板的制作方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0043] 為更進一步闡述本發明所采取的技術手段及其效果，以下結合本發明的優選實施 例及其附圖進行詳細描述。
[0044] 請參閱圖11，本發明提供一種陣列基板的制作方法，該制作方法主要應用于IPS型 陣列基板、或FFS型陣列基板的制作，以簡化IPS型陣列基板、或FFS型陣列基板的制作工藝， 包括如下步驟：
[0045] 步驟1、請參閱圖3，提供一基板1，在所述基板1上沉積公共電極薄膜2 '，在所述公 共電極薄膜2'上沉積第一金屬層3'。
[0046] 具體地，所述基板1為透明基板，優選玻璃基板，所述公共電極薄膜2'的材料為透 明導電氧化物(Transparent conductive oxide，TC0)材料，所述第一金屬層3 '的材料為鉬 (Mo)〇
[0047] 步驟2、請參閱圖4,通過第一次光罩制程圖案化所述公共電極薄膜2'及第一金屬 層3'，形成公共電極2、及位于所述公共電極2上的柵極31和公共電極連接線32。
[0048]具體地，所述步驟2中采用半色調（Half Tone)掩膜板進行第一次光罩制程，從而 在一部分區域去除全部的公共電極薄膜2'及第一金屬層3'，另一部分區域僅去除第一金屬 層3'，所述公共電極2為一整塊的平面電極，所述設于公共電極2上的公共電極連接線32能 夠增強陣列基板的導電性，提升陣列基板的信號傳輸速度。
[0049] 步驟3、請參閱圖5,在所述基板1、公共電極2、柵極31、及公共電極連接線32上自下 而上依次沉積柵極絕緣層4、氧化物半導體層薄膜5'、以及還原金屬層6'。
[0050] 具體地，所述柵極絕緣層4的材料為氧化硅(SiOx)與氮化硅(SiNx)中的一種或多種 的堆棧組合，所述氧化物半導體層薄膜5'的材料為透明材料，優選銦鎵鋅氧化物（Indium Gallium Zinc 0xide，IGZ0)，所述還原金屬層6'的材料為具有強還原性的金屬材料，優選 鋁(A1)、或錳(Μη)。
[0051] 步驟4、請參閱圖6,通過第二次光罩制程圖案化所述氧化物半導體層薄膜5'及還 原金屬層6'，形成待還原的源極圖案61'、漏極圖案62'、像素電極圖案63'、及氧化物半導體 層5;
[0052] 所述氧化物半導體層5位于所述柵極31的上方，所述源極圖案61'與漏極圖案62' 間隔分布于所述氧化物半導體層5的兩端并與所述氧化物半導體層5相接觸，所述漏極圖案 62'與所述像素電極圖案63'相接觸，所述待還原的源極圖案61'、漏極圖案62'、及像素電極 圖案63 '均包括自下而上層疊設置的氧化物半導體層薄膜5 '、及還原金屬層6 '。
[0053]具體地，所述步驟4中采用半色調掩膜板進行第二次光罩制程，從而在一部分區域 去除全部的氧化物半導體層薄膜5'及還原金屬層6'，以形成所述源極圖案61'、漏極圖案 62'、像素電極圖案63'，在另一部分區域僅去除還原金屬層6'以形成氧化物半導體層5,相 比于現有技術，該步驟4中將源極、漏極、和像素電極的光罩制程合并在一起，從而減小光罩 數量，簡化制程工藝。
[0054]特別地，所述還原金屬層6 '的厚度極小（小于10Q A )，不形成薄膜，不會影響陣列 基板的透光性，并能夠在經過處理后將與其接觸的氧化物半導體薄膜5'還原成導體。
[0055]步驟5、請參閱圖7,對所述待還原的源極圖案61'、漏極圖案62'、及像素電極圖63' 進行鐳射退火，將所述源極圖案61'、漏極圖案62'、及像素電極圖案63'還原成導體，形成源 極61、漏極62、以及像素電極63。
[0056]具體地，所述像素電極63為圖案化的電極，包括多個平行間隔分布的條狀電極，從 而與所述公共電極2配合形成橫向電場，所述源極61、與漏極62直接由氧化物半導體層薄膜 5'還原得到，能夠提升TFT的性能，增大陣列基板的開口率。
[0057]步驟6、請參閱圖8,在所述源極61、漏極62、像素電極63、氧化物半導體層5、及柵極 絕緣層4上沉積第二金屬層7' ；
[0058]具體地，所述第二金屬層7'的材料為鉬，所述第二金屬層7'可通過物理氣相沉積 工藝制備。
[0059] 步驟7、請參閱圖9,通過第三次光罩制程圖案化所述第二金屬層7'，形成位于所述 源極61上的源極輔助金屬7。
[0060] 具體地，該源極輔助金屬7用于降低源極61的電阻，提升源極61的導電性能，以便 于信號的長距離傳輸，在大尺寸的顯示面板中其作用尤為突出。
[0061 ]步驟8、請參閱圖10，在所述源極61、漏極62、像素電極63、氧化物半導體層5、源極 輔助金屬7、及柵極絕緣層4上沉積鈍化層8,完成陣列基板的制作。
[0062]具體地，所述鈍化層8的材料為氧化硅與氮化硅中的一種或多種的堆棧組合。
[0063] 可以理解的是，請參閱圖12,在本發明的其他實施方式中，還可以不包括上述步驟 6與步驟7,也即不形成源極輔助金屬，本發明的前述實施方式為優選實施方式，并不用于限 制本發明。
[0064] 此外，請參閱圖10,基于上述陣列基板的制作方法，本發明還提供一種陣列基板， 包括:基板1、設于所述基板1上的公共電極2、設于所述公共電極2上的柵極31和公共電極連 接線32、覆蓋所述基板1、公共電極2、柵極31、及公共電極連接線32的柵極絕緣層4、設于所 述柵極31上方的柵極絕緣層4上的氧化物半導體層5、設于所述柵極絕緣層4上的源極62、漏 極63與像素電極63、以及覆蓋所述源極61、漏極62、像素電極63、氧化物半導體層5、及柵極 絕緣層4上的鈍化層8;
[0065] 所述源極61與漏極62間隔分布于所述氧化物半導體層5的兩端并與所述氧化物半 導體層5相接觸，所述漏極62與所述像素電極63相接觸。
[0066] 進一步地，所述陣列基板還包括設于所述源極61上的源極輔助金屬7,所述鈍化層 8覆蓋所述源極輔助金屬7。該源極輔助金屬7用于降低源極61的電阻，提升源極61的導電性 能，以便于信號的長距離傳輸，在大尺寸的顯示面板中其作用尤為突出
[0067]需要說明的是，所述源極61、漏極62、及像素電極63通過還原金屬還原氧化物半導 體材料制得，能夠提升TFT的性能，增大陣列基板的開口率。而且所述像素電極63為圖案化 的電極，包括多個平行間隔分布的條狀電極，可以與所述公共電極2配合形成橫向電場。也 即上述陣列基板可以為IPS型陣列基板、或FFS型陣列基板。
[0068]所述氧化物半導體層的材料、以及用于還原形成源極61、漏極62、及像素電極63的 氧化物半導體材料均可選擇IGZ0。
[0069] 綜上所述，本發明的陣列基板的制作方法，在氧化物半導體層薄膜上覆蓋還原金 屬層，通過一道光罩制程圖案化氧化物半導體層薄膜和還原金屬層，同時形成源極圖案、漏 極圖案、像素電極圖案、及氧化物半導體層，再利用鐳射退火將源極圖案、漏極圖案、與像素 電極圖案還原成導體，同時形成源極、漏極、與像素電極，整個制作過程最多僅需要三次光 罩制程，相比現有技術，能夠有效減少光罩制程的數量，簡化制作工藝，降低生產成本，提升 TFT的性能，增大陣列基板的開口率。本發明還提供一種陣列基板，具有高性能和高開口率。
[0070] 以上所述，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案和技術 構思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬于本發明權利要求的 保護范圍。
【主權項】
1. 一種陣列基板的制作方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1、提供一基板（1)，在所述基板（1)上沉積公共電極薄膜(2'），在所述公共電極薄 膜(2'）上沉積第一金屬層(3'）； 步驟2、通過第一次光罩制程圖案化所述公共電極薄膜(2'）及第一金屬層(3'），形成公 共電極(2)、及位于所述公共電極(2)上的柵極(31)和公共電極連接線(32); 步驟3、在所述基板（1)、公共電極(2)、柵極(31)、及公共電極連接線(32)上自下而上依 次沉積柵極絕緣層(4)、氧化物半導體層薄膜(5'）、以及還原金屬層(6'）； 步驟4、通過第二次光罩制程圖案化所述氧化物半導體層薄膜(5'）及還原金屬層(6'）， 形成待還原的源極圖案（6Γ)、漏極圖案(62'）、像素電極圖案（63'）、及氧化物半導體層 (5)； 所述氧化物半導體層（5)位于所述柵極（31)的上方，所述源極圖案(6Γ)與漏極圖案 (62'）間隔分布于所述氧化物半導體層(5)的兩端并與所述氧化物半導體層(5)相接觸，所 述漏極圖案(62'）與所述像素電極圖案(63'）相接觸，所述待還原的源極圖案(6Γ)、漏極圖 案(62'）、及像素電極圖案(63'）均包括自下而上層疊設置的氧化物半導體層薄膜(5'）和還 原金屬層(6'）； 步驟5、對所述待還原的源極圖案(6Γ)、漏極圖案(62'）、及像素電極圖案(63'）進行鐳 射退火，將所述源極圖案(6Γ)、漏極圖案(62'）、及像素電極圖案(63'）還原成導體，形成源 極(61)、漏極(62)、以及像素電極(63); 步驟6、在所述源極(61)、漏極(62)、像素電極(63)、氧化物半導體層(5)、及柵極絕緣層 (4)上沉積鈍化層(8 )，完成陣列基板的制作。2. 如權利要求1所述的陣列基板的制作方法，其特征在于，所述還原金屬層(6'）的材料 為錳、或鋁。3. 如權利要求1所述的陣列基板的制作方法，其特征在于，所述還原金屬層(6'）的厚度 小于loo At4. 如權利要求1所述的陣列基板的制作方法，其特征在于，所述氧化物半導體層薄膜 (5'）的材料為IGZ0。5. 如權利要求1所述的陣列基板的制作方法，其特征在于，所述步驟1中第一次光罩制 程與所述步驟4中第二次光罩制程均采用半色調掩膜板。6. 如權利要求1所述的陣列基板的制作方法，其特征在于，所述陣列基板的制作方法應 用于制作IPS型陣列基板、或FFS型陣列基板。7. 如權利要求1所述的陣列基板的制作方法，其特征在于，所述步驟5還包括:在所述源 極(61)、漏極(62)、像素電極(63)、氧化物半導體層(5)、及柵極絕緣層(4)上沉積第二金屬 層(7，）； 并通過第三次光罩制程圖案化所述第二金屬層(7'），形成位于所述源極(61)上的源極 輔助金屬(7); 且在所述步驟6中鈍化層(8)覆蓋所述源極輔助金屬(7)。8. -種陣列基板，其特征在于，包括:基板（1)、設于所述基板（1)上的公共電極(2)、設 于所述公共電極（2)上的柵極（31)和公共電極連接線（32)、覆蓋所述基板（1)、公共電極 (2)、柵極(31)、及公共電極連接線(32)的柵極絕緣層(4)、設于所述柵極(31)上方的柵極絕 緣層(4)上的氧化物半導體層(5)、設于所述柵極絕緣層(4)上的源極(62)、漏極(63)與像素 電極(63)、以及覆蓋所述源極(61)、漏極(62)、像素電極(63)、氧化物半導體層(5)、及柵極 絕緣層(4)上的鈍化層(8); 所述源極(61)與漏極(62)間隔分布于所述氧化物半導體層(5)的兩端并與所述氧化物 半導體層(5)相接觸，所述漏極(62)與所述像素電極(63)相接觸。9. 如權利要求8所述的陣列基板，其特征在于，還包括設于所述源極(61)上的源極輔助 金屬(7)，所述鈍化層(8)覆蓋所述源極輔助金屬(7)。10. 如權利要求8所述的陣列基板，其特征在于，所述源極(61)、漏極(62)、及像素電極 (63)通過還原金屬還原氧化物半導體材料制得。
【文檔編號】H01L21/027GK106024706SQ201610459122
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月22日
【發明人】鄧永
【申請人】深圳市華星光電技術有限公司