專利名稱：Tft-lcd陣列基板結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示領(lǐng)域，特別是涉及一種在薄膜晶體管液晶顯示器陣列基 板結(jié)構(gòu)及其制備方法。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管液晶顯示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display,簡(jiǎn)稱TFT-LCD)具有體積小、功耗低、無(wú)輻射等特點(diǎn)，在當(dāng)前的 平板顯示器市場(chǎng)占據(jù)了主導(dǎo)地位。對(duì)于TFT-LCD而言，TFT-LCD的色彩顯示 性能是影響TFT-LCD整體性能的重要因素之一。
在TFT-LCD實(shí)現(xiàn)彩色顯示過(guò)程中，如果背光源光線或外界光線射入薄膜 晶體管(Thin Film Transistor,簡(jiǎn)稱TFT )器件或從其它非像素區(qū)域泄漏 (即漏光現(xiàn)象)，將會(huì)對(duì)TFT-LCD的顯示效果產(chǎn)生不利的影響。例如TFT 器件中的有源層通常為光敏感材料(如a-Si),外界光線很容易照射到作 為導(dǎo)電溝道的a-Si材料上，從而引起TFT器件關(guān)態(tài)特性的劣化，影響液晶的 保持特性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生圖像閃爍或灰度級(jí)的變化等。
因此，為了防止光線射入TFT器件或光線從非像素區(qū)域泄漏，在TFT-LCD 制備過(guò)程中，通常采用制備黑矩陣(BlackMatrics，簡(jiǎn)稱BM)的方式將非 像素區(qū)域覆蓋起來(lái)，從而起到防止光泄漏、提高液晶顯示對(duì)比度、防止混色 和增加色純度的效果。
目前，黑矩陣的制備通常在彩膜(Color Filter;簡(jiǎn)稱CF)基板的制 備工藝中完成。在彩膜基板制備過(guò)程中，首先在基板上沉積黑矩陣層，通過(guò) 構(gòu)圖工藝形成黑矩陣圖形；在形成黑矩陣圖形后的基板上，依次沉積紅(R)、 綠(G)、藍(lán)(B)濾光層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成R、 G、 B濾光單元圖形；在形成R、 G、 B濾光單元圖形的基板上，再沉積上覆層(Overcoat)和透明電極 層(如IT0)，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成上覆層和透明電極層圖形，即可完成彩膜 基板的制備。
制備好的彩膜基板，需要與陣列基板進(jìn)行精確對(duì)位，使得彩膜基板上的 黑矩陣部分對(duì)應(yīng)著陣列基板上的非像素區(qū)域，而R、 G、 B濾光單元對(duì)應(yīng)著陣 列基板上的像素區(qū)域。彩膜基板上增加了黑矩陣層后，對(duì)液晶顯示面板的對(duì) 盒精確提出了更高的要求。為了保證彩膜基板上的黑矩陣部分能夠有效地遮 擋住陣列基板上的非像素區(qū)域，降低液晶顯示面板精確對(duì)盒的難度，通常將 位于彩膜基板上的黑矩陣部分與位于陣列基板的像素電極重疊區(qū)域設(shè)計(jì)較 大，但這將導(dǎo)致TFT-LCD的開口率(Aper ture Rat io )的降低。此外，從TFT-LCD 制備的成本角度考慮，彩膜基板成本在TFT-LCD成本中占據(jù)的比重很大，在 彩膜基板上增加黑矩陣層后，由于增加了彩膜基板制備工藝的復(fù)雜性以及提 高了液晶顯示面板的對(duì)盒精度的要求，因此進(jìn)一步提高了彩膜基板的制備成 本，使得彩膜基板的成本居高不下，從而導(dǎo)致了 TFT-LCD的成本難以降低。
為了降低TFT-LCD的成本，減小增加黑矩陣層后對(duì)液晶顯示面板對(duì)盒精 度的要求，現(xiàn)有技術(shù)中在制備好的陣列基板上繼續(xù)制備彩膜基板，通過(guò)一套 工藝完成陣列基板和彩膜基板的制備。釆用該方法制備的TFT-LCD,由于陣 列基板和彩膜基板通過(guò)一套工藝完成，黑矩陣層通過(guò)構(gòu)圖工藝直接形成在非 像素區(qū)上，因此明顯減小了液晶顯示面板對(duì)盒精度的要求，也不會(huì)對(duì)TFT-LCD 的開口率造成影響。但是，采用該方法制備黑矩陣層，通常只是簡(jiǎn)單地把彩
膜基板的制備工藝轉(zhuǎn)嫁到陣列基板上，對(duì)陣列基板和彩膜基板的整體工藝并 無(wú)便捷之處；并且該方法產(chǎn)生的缺陷也很明顯由于在一套工藝中完成制備 陣列基板和彩膜基板，增加了陣列基板工藝或彩膜基板工藝步驟，因此對(duì)陣 列基板的良品率帶來(lái)很大的影響
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)及其制備方法，通過(guò)利 用3次掩膜(即3mask)工藝將黑矩陣圖形形成在陣列基板上，明顯降低 LCD對(duì)盒精度要求，提高TFT-LCD的開口率。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明第一方面提供了 一種TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)， 包括形成在基板上的柵線、數(shù)據(jù)線和像素電極圖形，所述柵線和數(shù)據(jù)線的 交叉處形成薄膜晶體管，所述像素電極形成在柵絕緣層上并搭接在所述薄膜 晶體管的漏電極上方，所述像素電極圖形以外區(qū)域上形成有黑矩陣圖形。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述黑矩陣可具有鈍化層作用，可選為無(wú)環(huán) 感旋光性樹脂或聚亞胺非感旋光樹脂，或上述樹脂的組合；可具有鈍化層作 用的所述黑矩陣還可為鉻氧化物或鉬氧化物，或上述氧化物的組合。所述黑 矩陣圖形下還可形成有厚度為70nm 600腿的鈍化層，此時(shí)，黑矩陣還可為 碳黑著色劑、鉻或鉬之一或任意組合。所述黑矩陣的厚度為100nm 300腦。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明第二方面提供了一種TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu) 的制備方法，包括
步驟IO、通過(guò)構(gòu)圖工藝在基板上依次形成柵電極和柵線、柵絕緣層、有 源層、源漏電極和數(shù)據(jù)線圖形；
步驟20、在完成步驟10的基板上沉積透明導(dǎo)電層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成 像素電極圖形，并保留所述像素電極上的光刻膠；
步驟30、在完成步驟20的基板上沉積黑矩陣層；
步驟40、在完成步驟30的基板上通過(guò)光刻膠剝離工藝，去除位于光刻 膠上的黑矩陣層，在所述像素電極的以外區(qū)域上形成黑矩陣圖形。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述步驟10可具體包括
步驟IOI、采用濺射或熱蒸發(fā)的方法，在基板上沉積厚度為50nm~ 500nm 的柵金屬層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成柵電極和柵線圖形；
步驟102、在完成步驟101的基板上通過(guò)PECVD方法，連續(xù)沉積厚度 100nm~ 6Q0nm為的柵絕緣層和厚度為100nm~ 4Q0nm的有源層；步驟103、在完成步驟102的基板上通過(guò)賊射或熱蒸發(fā)的方法，沉積厚
度為50nm~ 450nm的源漏金屬層；
步驟104、在完成步驟103的基板上涂覆一層光刻膠；
步驟105、在完成步驟104的基板上采用狹縫掩模板或灰色調(diào)掩模板，
通過(guò)曝光和顯影工藝，在所述光刻膠上形成完全曝光區(qū)域、部分曝光區(qū)域和
未曝光區(qū)域；
步驟106、通過(guò)刻蝕工藝連續(xù)刻蝕掉完全曝光區(qū)域的源漏金屬層和有源 層，形成源漏電極、數(shù)據(jù)線和有源層圖形；
步驟107、對(duì)光刻膠進(jìn)行灰化處理，去除部分曝光區(qū)域的光刻膠；
步驟108、通過(guò)刻蝕工藝連續(xù)刻蝕掉部分曝光區(qū)域的源漏金屬層和有源 層中的摻雜半導(dǎo)體層，形成TFT溝道。
所述步驟20可具體為在完成步驟10的基板上采用'減射或熱蒸發(fā)的方 法，沉積厚度為3 0腿~ 7 0腿的透明導(dǎo)電層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成像素電極圖形， 并保留所述像素電極上的光刻膠。
所述步驟30可具體為在完成步驟20的基板上沉積厚度為100鍾~ 300鍾具有鈍化層作用的黑矩陣層。
所述步驟30還可為在完成步驟20的基板上沉積厚度均為70腿~ 600nm 鈍化層和黑矩陣層；所述步驟40可具體為在完成步驟30的基板上，通過(guò) 光刻膠剝離，去除光刻膠上面的鈍化層和黑矩陣層。
本發(fā)明提供的一種TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)及其制備方法，通過(guò)將黑矩陣 制備在TFT-LCD陣列基板上，明顯減小了液晶顯示面板對(duì)盒精度的要求，黑 矩陣形成區(qū)域與像素電極形成區(qū)域沒(méi)有重疊，因此在不會(huì)對(duì)TFT-LCD的開口 率造成影響，同時(shí)還避免了像素電極以外的區(qū)域產(chǎn)生"漏光現(xiàn)象"，有利于 提高TFT-LCD顯示性能。同時(shí)，本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的制備方法只 通過(guò)三次掩模即可獲得黑矩陣圖形，完成TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的制備，明 顯簡(jiǎn)化陣列基板制備工藝，提高陣列基板良品率，降低成本。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖la為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的平面圖lb為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖lc為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖2a為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第 一實(shí)施例第 一次掩模工藝后的平
面圖2b為圖2a中B-B向截面圖3a為本發(fā)明第二次掩模工藝中形成源漏電極和數(shù)據(jù)線后的平面圖； 圖3b為圖3a中C-C向截面圖3c為本發(fā)明第二次掩模工藝中形成TFT溝道后的平面圖； 圖3d為圖3a中D-D向截面圖4 a為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第 一 實(shí)施例第三次掩模工藝中形成 像素電極后的平面圖4b為圖4a中E-E向截面圖4c為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例在圖4b上沉積黑矩陣 層的示意圖4d為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例在圖仆上沉積鈍化層 和黑矩陣層的示意圖5為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)制備方法的流程圖； 圖6為圖5中步驟10的具體實(shí)施流程圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
l一基板； 21 —柵電極； 22 —柵線；
3 —柵絕緣層； 41一半導(dǎo)體層； 42 —摻雜半導(dǎo)體層；43 —TFT溝道； 51 —漏電極； 52—源電極；
53—數(shù)據(jù)線； 6—像素電極； 7 —黑矩陣層;
71 —具有鈍化層作用的黑矩陣層； 8 —鈍化層； 9一光刻膠。
具體實(shí)施例方式
圖la為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的平面圖。如圖la所示，TFT-LCD 陣列基板結(jié)構(gòu)包括柵線22、數(shù)據(jù)線53和像素電極6,柵線22和數(shù)據(jù)線53限 定了像素區(qū)域，并在交叉處形成TFT， TFT包括與柵線22連接的柵電極21、 TFT溝道43、漏電極51和源電極52，其中，源電極52與數(shù)據(jù)線53連接， 漏電極51與像素電極6搭接，像素電極6以外區(qū)域上形成有黑矩陣7。
圖lb為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，為圖 la中A-A向截面圖。如圖lb所示，TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)包括基板1、柵電 極21、柵絕緣層3、由半導(dǎo)體層41和摻雜半導(dǎo)體層(歐姆接觸層)42組成 的有源層、由漏電極51和源電極52組成的源漏電極。其中，柵電極21形成 在基板1上；柵絕緣層3形成在具有柵電極圖形的基板上；半導(dǎo)體層41和摻 雜半導(dǎo)體層42依次形成在柵絕緣層3上，并位于柵電極21的上方；漏電極 51和源電極52位于摻雜半導(dǎo)體層42上，并在漏電極51和源電極52之間形 成TFT溝道；像素電極6形成在柵電極21 —側(cè)的柵絕緣層3上，并與漏電極 51搭接；具有鈍化層作用的黑矩陣層71形成在像素電極6以外的區(qū)域上。 其中，具有鈍化層作用的黑矩陣層即為黑矩陣層具有鈍化層的絕緣作用。
圖lc為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，為圖 la中A-A向截面圖。如圖lc所示，本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第二實(shí)施 例與本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例的區(qū)別在于，在像素電極6以 外的區(qū)域上形成有鈍化層8和黑矩陣層7，該黑矩陣層7可具有或不具有鈍 化層作用。圖2a~圖4d為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的制造示意圖，下面通過(guò) TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的二個(gè)制造工藝過(guò)程進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
圖2a為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例第一次掩模工藝后的平 面圖，圖2b為圖2a中B-B向截面圖。采用濺射或熱蒸發(fā)的方法，在基板1 (如玻璃基板或石英基板)上沉積一層厚度為5Unm ~ 5t)0歷(優(yōu)選厚度范圍 為50nm 100nm，優(yōu)選厚度為270咖)的柵金屬層。柵金屬層可以使用Cr、 W、 Ti、 Ta、 Mo、 Al、 Cu等金屬及其合金，柵金屬層也可以由多層金屬薄膜 組成。通過(guò)第一次掩模工藝可在基板1上形成柵電極21和柵線22,如圖2a、 圖2b所示。
圖3a為本發(fā)明第二次掩模工藝中形成源漏電極和數(shù)據(jù)線后的平面圖；圖 3b為圖3a中C-C向截面圖。圖3c為本發(fā)明第二次掩模工藝中形成TFT溝道 后的平面圖；圖3d為圖3a中D-D向截面圖。在完成柵電極和柵線圖形的基 板上通過(guò)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(筒稱P E C V D)方法連續(xù)沉積厚度為 100nm 600nm (優(yōu)選厚度范圍為100nra 400nm，優(yōu)選厚度為350nrn)的 柵絕緣層3、厚度為70nm~ 340腿(優(yōu)選厚度為250誦)半導(dǎo)體層41厚度為 30腿~60咖(優(yōu)選厚度為45nm)摻雜半導(dǎo)體層42,其中半導(dǎo)體層41和摻雜 半導(dǎo)體層42形成有源層。其中，柵絕緣層3可以選用氧化物、氮化物或者氧 氮化合物，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)氣體可以為SiH4、 NH3、 N2的混合氣體或SiH2C12、 NH3、 N2的混合氣體。半導(dǎo)體層41(如非晶硅層)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)氣體可為SiH4、 H2的混合氣體或SiH2C12、 H2的混合氣體。摻雜半導(dǎo)體層42 (如摻雜非晶 硅層)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)氣體可為SiH4、 H2、 PH3的混合氣體或SiH2C12、 H2、 PH3 的混合氣體。之后，在摻雜半導(dǎo)體層42上通過(guò)濺射或熱蒸發(fā)的方法，沉積厚 度為50腿-450nm (優(yōu)選厚度范圍為50nm 250nm,優(yōu)選厚度為250nm)的 源漏金屬層，源漏金屬層由漏金屬層和源金屬層組成。源漏金屬層可以選用 Cr、 W、 Ti、 Ta、 Mo、 Al、 Cu等金屬及其合金。上述各層沉積完成后，進(jìn)行 第二次掩模工藝。首先在沉積上述各層的基板上涂敷厚度為1000nm "00腿光刻膠，采用狹縫掩模板或灰色調(diào)掩模板，通過(guò)曝光和顯影工藝，使基板上 的光刻膠形成完全曝光區(qū)域、部分曝光區(qū)域和未曝光區(qū)域，未曝光區(qū)域上的 光刻膠厚度大于部分曝光區(qū)域的光刻膠厚度。通過(guò)刻蝕工藝連續(xù)刻蝕掉完全
曝光區(qū)域下方的源漏金屬層、摻雜半導(dǎo)體層42、半導(dǎo)體層41，形成漏電極 51、源電極52、數(shù)據(jù)線53和有源層圖形，如圖3a、圖3b所示。接著對(duì)光刻 膠部分曝光區(qū)域進(jìn)行灰化處理，通過(guò)刻蝕工藝連續(xù)刻蝕掉部分曝光區(qū)域下方 的源漏金屬層和有源層中的摻雜半導(dǎo)體層42,并刻蝕少部分的半導(dǎo)體層41， 形成TFT溝道43,去除未曝光區(qū)域上方的光刻膠如圖3c、圖3d所示。
圖4a為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例第三次掩模工藝中形成 像素電極后的平面圖，圖4b為圖4a中E-E向截面圖，圖4c為本發(fā)明TFT-LCD 陣列基板結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例在圖4b上沉積黑矩陣層的示意圖。通過(guò)濺射或熱蒸 發(fā)的方法，沉積厚度為30nm~ 70nm(優(yōu)選厚度范圍為30nm 60nm,優(yōu)選厚 度為50nm)的透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層用于形成像素電極6,透明導(dǎo)電層可 以具體為氧化銦錫(Indium Tin Oxide，簡(jiǎn)稱ITO )或氧化銦鋅(Indium Zinc-Oxide,簡(jiǎn)稱IZO)。通過(guò)第三次掩模工藝形成像素電極6，像素電極6 與漏電極51連接，如圖4a和圖4b所示。其中像素電極6通過(guò)常規(guī)光刻膠的 光刻工藝形成后，保留像素電極6上的光刻膠9。如圖4c所示，在圖4b形 成的基板上，通過(guò)成膜工藝形成厚度為100nm 300腿的具有鈍化層作用的黑 矩陣層71，具有鈍化層作用的黑矩陣層71可以選用無(wú)環(huán)(Acrylic)感旋光 性樹脂、聚亞胺(Poly-imido)非感旋光樹脂或上述樹脂的組合；或者鉻氧 化物或鉬氧化物之一或上述氧化物的組合。具有鈍化層作用的黑矩陣層71 形成后，進(jìn)行光刻膠9剝離，這樣沉積在光刻膠上面的具有鈍化層作用的黑 矩陣層71也同時(shí)被去除，如圖la、圖lb所示。
在光刻膠剝離時(shí)，由于光刻膠9的厚度為1000艦 2500nm,具有鈍化層 作用的黑矩陣層71的厚度為100nm 300nm,因此，位于像素電極6上的光 刻膠9涂層與位于漏電極51上的具有鈍化層作用的黑矩陣層71形成一個(gè)層系斷面，使光刻膠剝離液從層系斷面(側(cè)面)中進(jìn)入，由于每個(gè)像素電極的 寬度很小，剝離液易貫穿像素區(qū)，因此能夠有效的剝離光刻膠9，在剝離光
刻膠9的同時(shí)剝離光刻膠9上具有鈍化層作用的黑矩陣層71。這即為本發(fā)明 采用半導(dǎo)體工藝中的帶膠剝離工藝(Lift-0ff工藝)進(jìn)行光刻膠的剝離，該 工藝是一項(xiàng)4艮成熟的4支術(shù)，在該工藝中，腐蝕液會(huì)完全溶解光刻月交9, 1'吏光 刻膠9上方的具有鈍化層作用的黑矩陣層71同時(shí)被去除，制備得本發(fā)明 TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例。
圖4d為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例在圖4b上沉積鈍化層 和黑矩陣層的示意圖。本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例與本發(fā)明 TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例的區(qū)別在于，該實(shí)施例中在像素電極以外 的區(qū)域上形成有鈍化層和黑矩陣層圖形，因此，該實(shí)施例形成像素電極并保 留像素電極上的光刻膠之前的制備工藝，與本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第 一實(shí)施例相同，具體可參見本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例相關(guān)部 分的文字描述及圖2a~圖4b的記載，不再贅述。如圖4d所示，制備本發(fā)明 TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例中，在保留了像素電極的光刻膠后的工藝， 與本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例不同。通過(guò)PECVD方法形成厚度 為70rnn 600nni的鈍化層8,并通過(guò)PECVD方法、賊射方法、熱蒸發(fā)方法或 旋涂工藝在形成有鈍化層8的基板上形成黑矩陣層7。其中，鈍化層8可以 選用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)氣體可以為SiH4、 NH3、 N2 的混合氣體或SiH2Cl2、 NH3、 &的混合氣體；黑矩陣層7可以選用深色吸光材 料，其材料的選"t奪非常的靈活，如無(wú)環(huán)感旋光性樹脂、聚亞胺非感旋光樹 脂或其組合、碳黑著色劑、鉻、鉬、鉻氧化物或鉬氧化物之一或任意組合等。 鈍化層8和黑矩陣層7形成后，進(jìn)行光刻膠9剝離，這樣沉積在光刻膠上面 的鈍化層8和黑矩陣層7也同時(shí)被去除，如圖la、圖lc所示。在光刻膠剝 離時(shí)，由于光刻膠9的厚度為1000nm 2500nm,鈍化層8的厚度為70腿~ 600腿(優(yōu)選厚度范圍為70nm 300nm,優(yōu)選厚度為3Q0腿)，黑矩陣層的厚度為100nm~ 300nm,因此，位于像素電極6上的光刻膠9涂層與位于漏電 極51上的鈍化層8和黑矩陣層7形成一個(gè)層系斷面，使光刻膠剝離液從層系 斷面(側(cè)面)中進(jìn)入，由于每個(gè)像素電極的寬度很小，剝離液很容易貫穿像 素區(qū)，因此能夠有效的剝離光刻膠9，在剝離光刻膠9的同時(shí)剝離光刻膠9 上的鈍化層8和黑矩陣層7。此外，也可采用半導(dǎo)體工藝中的帶膠剝離工藝 (Lift-Off工藝)，剝離光刻膠9后形成鈍化層8和黑矩陣層7圖形，制備 得本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例。
由上述本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的制備過(guò)程可以看出，本發(fā)明只采 用了三次掩模工藝完成TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的制備，并在像素電極以外的 區(qū)域上形成有黑矩陣圖形，明顯簡(jiǎn)化了制備工藝，降低TFT-LCD陣列基板的 制備成本。本發(fā)明在同一次掩模工藝中，通過(guò)保留像素電極上的光刻膠，在 保留的光刻膠上繼續(xù)沉積具有鈍化層作用的黑矩陣或連續(xù)沉積鈍化層和黑矩 陣層，通過(guò)光刻膠剝離工藝，在剝離光刻膠過(guò)程中同時(shí)剝離沉積在光刻膠上 的黑矩陣和/或鈍化層，形成黑矩陣圖形和/或鈍化層圖形。由于黑矩陣是制 備在TFT-LCD陣列基板上，明顯減小了液晶顯示面板對(duì)盒精度的要求，黑矩 陣形成區(qū)域與像素電極形成區(qū)域沒(méi)有重疊，因此在不會(huì)對(duì)TFT-LCD的開口率 造成影響，同時(shí)還避免了像素電極以外的區(qū)域產(chǎn)生"漏光現(xiàn)象"，有利于提 高TFT-LCD顯示性能。
圖5為本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)制備方法的流程圖，包括
步驟IO、通過(guò)構(gòu)圖工藝在基板上依次形成柵電極和柵線、柵絕緣層、有 源層、源漏電極和數(shù)據(jù)線圖形；
步驟20、在完成步驟10的基板上沉積透明導(dǎo)電層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成 像素電極圖形，并保留所述像素電極上的光刻膠；
步驟3Q、在完成步驟20的基板上沉積黑矩陣層；
步驟40、在完成步驟30的基板上通過(guò)光刻膠剝離工藝，去除位于光刻 膠上的黑矩陣層，在像素電極的以外區(qū)域上形成黑矩陣圖形。其中，步驟10中可包含二次掩模工藝(第一次掩模工藝和第二次掩模工
藝)，形成柵電極和柵線、柵絕緣層、有源層、源漏電極和數(shù)據(jù)線圖形；步 驟20~步驟40通過(guò)一次掩模工藝(第三次掩模工藝)，形成像素電極以及 黑矩陣圖形。
圖6為圖5中步驟10的具體實(shí)施流程圖，步驟10具體包括
步驟IOI、采用濺射或熱蒸發(fā)的方法，在基板上沉積厚度為S0nm 500誦 (優(yōu)選厚度范圍為50歷 100nm，優(yōu)選厚度為270腿)的4冊(cè)金屬層，通過(guò) 構(gòu)圖工藝形成柵電極和柵線圖形；
柵金屬層可以使用Cr、 W、 Ti、 Ta、 Mo、 Al、 Cu等金屬及其合金，柵金 屬層也可以由多層金屬薄膜組成。
步驟102、在完成步驟101的基板上通過(guò)PECVD方法，連續(xù)沉積厚度為 100腿~ 600nm (優(yōu)選厚度范圍為IOO腿~ 440nm,優(yōu)選厚度為350腿)的柵 絕緣層和厚度為100nm 400腿的有源層；
有源層包括厚度為70腿~ 34 Onm半導(dǎo)體層厚度為30腿~ 60腿纟參雜半導(dǎo)體 層。柵絕緣層可以選用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)氣體可 以為SiH4、 NH3、 &的混合氣體或SiH2Cl2、 NH3、 ^的混合氣體。半導(dǎo)體層(如 非晶硅層)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)氣體可為SiH4、 &的混合氣體或SiH2Cl2、 &的混合氣 體。摻雜半導(dǎo)體層(如摻雜非晶硅層)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)氣體可為SiH4、 H2, PH3 的混合氣體或SiH2Cl2、 H2, PH3的混合氣體。
步驟103、在完成步驟102的基板上通過(guò)濺射或熱蒸發(fā)的方法，沉積厚 度為50nm~ 450nm (優(yōu)選厚度范圍為50nm~ 250nm,優(yōu)選厚度為250nm) 的源漏金屬層；
源漏金屬層可以選用Cr、 W、 Ti、 Ta、 Mo、 Al、 Cu等金屬及其合金。上 述各層沉積完成后，進(jìn)行第二次構(gòu)圖工藝。
步驟104、在完成步驟103的基板上涂覆一層厚度為1000nm "00nm光 刻膠；步驟105、在完成步驟104的基板上釆用狹縫掩模板或灰色調(diào)掩模板，
通過(guò)曝光和顯影工藝，在光刻膠上形成完全曝光區(qū)域、部分曝光區(qū)域和未曝
光區(qū)域；
步驟106、通過(guò)刻蝕工藝連續(xù)刻蝕掉完全曝光區(qū)域的源漏金屬層和有源 層，形成源漏電才及、婆j居線和有源層圖形；
步驟107、對(duì)光刻膠進(jìn)行灰化處理，去除部分曝光區(qū)域上的光刻膠；
步驟108、通過(guò)刻蝕工藝連續(xù)刻蝕掉部分曝光區(qū)域的源漏金屬層和有源 層中的摻雜半導(dǎo)體層，形成TFT溝道。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟20可具體為在完成步驟10的基板上 采用濺射或熱蒸發(fā)的方法，沉積厚度為30腿 70nm(優(yōu)選厚度范圍為30nm~ 60nm,優(yōu)選厚度為50nm)的透明導(dǎo)電層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成像素電極圖形， 并保留所述像素電極上的光刻膠。
步驟可30具體為在完成步驟20的基板上沉積厚度為100nm 300腿具 有鈍化層作用的黑矩陣層，其中，黑矩陣層可選用為具有鈍化層作用的深色 吸光材料，具體可選用選用無(wú)環(huán)(Acrylic)感旋光性樹脂、聚亞胺 (Poly-imido)非感旋光樹脂或上述樹脂的組合；或者鉻氧化物或鉬氧化物 之一或上述氧化物的組合。
此外，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟30具體還可為步驟301:在完成 步驟20的基板上連續(xù)沉積厚度為70nm~ 600nm的飩化層(優(yōu)選厚度范圍為 70nm 300nm)和厚度為IOO腿~ 300nm的黑矩陣層。該鈍化層可以采用氧化 物、氮化物或者氧氮化合物，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)氣體可以為SiH4、 NH3、 N2的混合 氣體或SiH2C12、 NH3、 N2的混合氣體；黑矩陣層材料選取非常靈活，為深色 吸光材料，具體可選用無(wú)環(huán)感旋光性樹脂或聚亞胺非感旋光樹脂，或上述樹 脂的組合、碳黑著色劑、鉻、鉬、鉻氧化物或鉬氧化物之一或任意組合等。 步驟40具體還可為步驟401:在完成步驟301的基板上通過(guò)光刻膠剝離工藝， 去除位于光刻膠上的黑矩陣層，在像素電極的以外區(qū)域上形成黑矩陣圖形。優(yōu)選的，在進(jìn)行TFT-LCD陣列基板各功能層厚度設(shè)計(jì)時(shí)，黑矩陣層和/ 或鈍化層的厚度應(yīng)大于或等于源漏金屬層和摻雜半導(dǎo)體層的厚度之和，使得 沉積在TFT溝道上的具有鈍化層作用的黑矩陣層或鈍化層和黑矩陣層能夠覆 蓋住暴露在TFT溝道的源漏金屬層以及摻雜半導(dǎo)體層的剖面，起到保護(hù)TFT 溝道暴露出的剖面的作用。從上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)制備方法，通過(guò)保 留像素電極上的光刻膠，在保留的光刻膠上繼續(xù)沉積具有鈍化層作用的黑矩 陣或連續(xù)沉積鈍化層和黑矩陣層，通過(guò)光刻膠剝離工藝，在剝離光刻膠過(guò)程 中同時(shí)剝離沉積在光刻膠上的黑矩陣層和/或鈍化層，形成黑矩陣圖形和/或 鈍化層圖形。本發(fā)明不增加現(xiàn)有陣列基板制備過(guò)程中所需的掩模次數(shù)的基礎(chǔ) 上，只通過(guò)三次掩模，同時(shí)獲得黑矩陣圖形，完成TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的 制備。本發(fā)明TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的制備方法明顯簡(jiǎn)化陣列基板制備工藝， 提高陣列基板良品率，降低成本。由于在陣列基板上制備黑矩陣，明顯減小 了液晶顯示面板對(duì)盒精度的要求，黑矩陣形成區(qū)域與像素電極形成區(qū)域沒(méi)有 重疊，不會(huì)對(duì)TFT-LCD的開口率造成影響，同時(shí)還避免了像素電極以外的區(qū) 域產(chǎn)生"漏光現(xiàn)象"，有利于提高TFT-LCD顯示性能。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其進(jìn) 行限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換， 而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本發(fā)明技術(shù)方案的 精神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)，包括形成在基板上的柵線、數(shù)據(jù)線和像素電極圖形，所述柵線和數(shù)據(jù)線的交叉處形成薄膜晶體管，其特征在于，所述像素電極形成在柵絕緣層上并搭接在所述薄膜晶體管的漏電極上方，所述像素電極圖形以外區(qū)域上形成有黑矩陣圖形。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述黑 矩陣為無(wú)環(huán)感旋光性樹脂或聚亞胺非感旋光樹脂，或上述樹脂的組合；或者， 所述黑矩陣層為鉻氧化物或鉬氧化物，或上述氧化物的組合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述黑 矩陣圖形下還形成有厚度為70nm 60()mn的鈍化層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述黑 矩陣為碳黑著色劑、鉻或鉬之一或任意組合。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 4所述的任一 TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述黑矩陣的厚度為100nm 300nm。
6、 一種TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括 步驟IO、通過(guò)構(gòu)圖工藝在基板上依次形成柵電極和柵線、柵絕緣層、有源層、源漏電極和數(shù)據(jù)線圖形；步驟20、在完成步驟10的基板上沉積透明導(dǎo)電層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成 像素電極圖形，并保留所述像素電極上的光刻膠；步驟30、在完成步驟20的基板上沉積黑矩陣層；步驟40、在完成步驟3Q的基板上通過(guò)光刻膠剝離工藝，去除位于光刻 膠上的黑矩陣層，在所述像素電極的以外區(qū)域上形成黑矩陣圖形。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在 于，所述步驟10具體為步驟IOI、采用濺射或熱蒸發(fā)的方法，在基板上沉積厚度為50nm~ 500nm 的柵金屬層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成柵電極和柵線圖形；步驟102、在完成步驟101的基板上通過(guò)PECVD方法，連續(xù)沉積厚度為 100腿~ 600nm的柵絕緣層和厚度為100腿~ 400nm的有源層；步驟103、在完成步驟102的基板上通過(guò)濺射或熱蒸發(fā)的方法，沉積厚 度為50nm 450nm的源漏金屬層；步驟104、在完成步驟103的基板上涂覆一層光刻膠；步驟105、在完成步驟104的基板上采用狹縫掩模板或灰色調(diào)掩模板，、2 、丄n貧 < ct 一樸 > ti乙'丄'，k 口a l tiz _1-、 &人aS 'k nr iJt iir /"vn艮ik r3"丄*. UilX^H添兀7f口亞^-丄乙,i^70及'J/J義丄7l)力X^;TLr王-4 ^7ULi"乂、 一。"刀-H j 7U A "人々^未曝光區(qū)域；步驟106、通過(guò)刻蝕工藝連續(xù)刻蝕掉完全曝光區(qū)域的源漏金屬層和有源層，形成源漏電極、數(shù)據(jù)線和有源層圖形；步驟107、對(duì)光刻膠進(jìn)行灰化處理，去除部分曝光區(qū)域上的光刻膠； 步驟108、通過(guò)刻蝕工藝連續(xù)刻蝕掉部分曝光區(qū)域的源漏金屬層和有源層中的摻雜半導(dǎo)體層，形成TFT溝道。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在 于，所述步驟20具體為在完成步驟10的基板上采用濺射或熱蒸發(fā)的方法，沉積厚度為30nm~ 70nm的透明導(dǎo)電層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成像素電極圖形，并保留所述像素電極 上的光刻膠。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6 ~ 8所述的任一 TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的制備方法， 其特征在于，所述步驟30具體為在完成步驟20的基板上沉積厚度為100腿~ 300腿具有鈍化層作用的黑 矩陣層。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6 ~ 8所述的任一 TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的制備方法， 其特征在于，所述步驟30具體為在完成步驟20的基板上連續(xù)沉積厚度為70nm~ 600nm的鈍化層和厚度為 100nm~ 300nm的黑矩陣層。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征 在于，所述步驟40具體為在完成步驟30的基板上，通過(guò)光刻膠剝離，去除光刻膠上面的鈍化層和 黑矩陣層。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)及其制備方法。該基板結(jié)構(gòu)包括形成在基板上的柵線、數(shù)據(jù)線和像素電極圖形，所述柵線和數(shù)據(jù)線的交叉處形成薄膜晶體管，所述像素電極形成在柵絕緣層上并搭接在所述薄膜晶體管的漏電極上方，所述像素電極圖形以外區(qū)域上形成有黑矩陣圖形。本發(fā)明只通過(guò)三次掩模工藝，制備得包含黑矩陣圖形的TFT-LCD陣列基板結(jié)構(gòu)，明顯簡(jiǎn)化陣列基板制備工藝，提高陣列基板良品率，降低成本。此外，由于黑矩陣是制備在TFT-LCD陣列基板上，明顯減小了液晶顯示面板對(duì)盒精度的要求，不會(huì)對(duì)TFT-LCD的開口率造成影響，有利于提高TFT-LCD顯示性能。
文檔編號(hào)H01L21/70GK101533191SQ20081010190
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者郝金剛 申請(qǐng)人:北京京東方光電科技有限公司