TFT阵列基板及其制作方法与流程

tft阵列基板及其制作方法
技术领域
1.本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种tft阵列基板及其制作方法。


背景技术：

2.随着科技的不断发展，显示技术也得到了快速的发展，薄膜晶体管tft(thin film transistor)技术由原来的a
‑
si(非晶硅)薄膜晶体管发展到现在的ltps(低温多晶硅)薄膜晶体管、oxide(金属氧化物)薄膜晶体管等。
3.如图1所示的现有技术中tft阵列基板的截面示意图，该tft阵列基板包括衬底基板41、栅极42、栅极绝缘层43、有源层44、源极461、漏极462、第一钝化层47、平坦层48、公共电极49、公共电极线491、第二钝化层400和像素电极401；该tft阵列基板各部分的制作顺序一般为：衬底基板41
→
栅极42
→
栅极绝缘层43
→
有源层44
→
源极461和漏极462
→
第一钝化层47
→
平坦层48
→
公共电极49
→
公共电极线491
→
第二钝化层400
→
像素电极401。
4.上述的tft阵列基板在制作过程中至少需要使用八道光罩制程(在制作栅极42、有源层44、源极461/漏极462、平坦层48、公共电极49、公共电极线491、第二钝化层400和像素电极401时各需使用一道光罩制程)，且目前大多数面内旋转显示模式的液晶显示器件，其使用的光罩数量都在六道以上，这极大地增加了制造成本。
5.同时，现有的tft阵列基板为了追求更加稳定和高质量的显示效果，通常采用公共电极线491(一般为金属材料)与公共电极49(一般为导电金属氧化物材料)连接的方式，即公共电极49通过公共电极线491与外部电路实现电连接，从而增强公共电极49的稳定性(相较于直接利用公共电极49材料制作形成公共电极线491的方式，由于金属材料的导电性能优于导电金属氧化物材料的导电性能，故金属材料的公共电极线491的导电性能优于导电金属氧化物材料的公共电极线491的导电性能，从而提高公共电极49电连接的稳定性)。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本发明提出一种tft阵列基板及其制作方法，该tft阵列基板的公共电极、公共电极线、扫描线和栅极通过同一道光罩制成，节省了光罩及制造成本，降低了工艺复杂度。
7.本发明提供一种tft阵列基板的制作方法，所述制作方法包括：
8.提供衬底基板；
9.在所述衬底基板上形成第一氧化物导电薄膜，所述第一氧化物导电薄膜用于形成氧化物导电层，所述氧化物导电层包括公共电极；
10.在所述第一氧化物导电薄膜上形成第一金属薄膜，所述第一金属薄膜用于形成第一金属层，所述第一金属层包括公共电极线、扫描线、栅极和透明区域；
11.在所述第一金属薄膜上涂布光阻，利用半色调掩膜对所述光阻进行曝光、显影，完全保留所述公共电极线、所述扫描线和所述栅极上方区域的光阻，部分保留所述透明区域上方区域的光阻，完全去除其它区域的光阻；
12.利用留下的光阻对所述第一金属薄膜和所述第一氧化物导电薄膜进行蚀刻，去除所述公共电极线、所述扫描线、所述栅极和所述透明区域对应区域以外的第一金属薄膜和第一氧化物导电薄膜，所述透明区域和所述公共电极线下方区域的第一氧化物导电薄膜形成所述公共电极；
13.对留下的光阻进行灰化处理，保留所述公共电极线、所述扫描线和所述栅极上方区域的光阻，完全去除其它区域的光阻，使对应于所述透明区域的第一金属薄膜暴露出来；
14.对所述暴露出来的第一金属薄膜进行透明化处理，使所述暴露出来的第一金属薄膜形成所述透明区域，未暴露出来的所述第一金属薄膜分别形成所述公共电极线、所述扫描线和所述栅极；其中所述透明区域和所述公共电极线均对应位于所述公共电极上方，且所述公共电极线与所述公共电极电性连接，所述栅极与所述扫描线相连，且所述栅极和所述扫描线均与所述公共电极相互间隔；
15.去除所述公共电极线、所述扫描线和所述栅极上方区域的光阻。
16.进一步地，所述制作方法还包括：
17.在所述衬底基板上形成覆盖所述公共电极线、所述透明区域、所述扫描线和所述栅极的栅极绝缘层；
18.在所述栅极绝缘层上形成有源层薄膜，对所述有源层薄膜进行蚀刻制作有源层；
19.在所述栅极绝缘层上形成第二金属薄膜，对所述第二金属薄膜进行蚀刻制作第二金属层，所述第二金属层包括源极、漏极和数据线，所述源极和所述漏极分别与所述有源层连接，所述源极与所述数据线连接。
20.进一步地，所述制作方法还包括：
21.在所述栅极绝缘层上形成覆盖所述源极、所述漏极和所述数据线的钝化层；
22.对所述漏极的上方区域通过蚀刻形成通孔，在所述钝化层上形成第二氧化物导电薄膜，对所述第二氧化物导电薄膜进行蚀刻制作像素电极，所述像素电极填入所述通孔内并与所述漏极连接。
23.进一步地，对所述暴露出来的第一金属薄膜进行透明化处理，使所述暴露出来的第一金属薄膜形成所述透明区域，具体包括：
24.对所述暴露出来的第一金属薄膜进行氧化处理，使所述暴露出来的第一金属薄膜氧化形成透明的金属氧化物。
25.进一步地，所述第一金属薄膜的材质为ta或hf，所述金属氧化物为ta2o5或hfo2。
26.本发明还提供一种tft阵列基板，包括：
27.衬底基板；
28.形成在所述衬底基板上的氧化物导电层，所述氧化物导电层包括公共电极；
29.形成在所述氧化物导电层上的第一金属层，所述第一金属层包括公共电极线、扫描线、栅极和透明区域，所述透明区域由所述第一金属层通过透明化处理形成，所述透明区域和所述公共电极线均对应位于所述公共电极上方，且所述公共电极线与所述公共电极电性连接，所述栅极与所述扫描线相连，且所述栅极和所述扫描线均与所述公共电极相互间隔。
30.进一步地，所述tft阵列基板还包括：
31.形成在所述衬底基板上且覆盖所述公共电极线、所述透明区域、所述扫描线和所
述栅极的栅极绝缘层；
32.形成在所述栅极绝缘层上的有源层；
33.形成在所述栅极绝缘层上的第二金属层，所述第二金属层包括源极、漏极和数据线，所述源极和所述漏极分别与所述有源层连接，所述源极与所述数据线连接。
34.进一步地，所述tft阵列基板还包括：
35.形成在所述栅极绝缘层上且覆盖所述源极、所述漏极和所述数据线的钝化层；
36.形成在所述钝化层上的像素电极，所述漏极的上方区域设有通孔，所述通孔贯穿所述钝化层，所述像素电极填入所述通孔内并与所述漏极连接。
37.进一步地，所述公共电极线、所述扫描线和所述栅极的材质均为ta或hf，所述透明区域的材质为ta2o5或hfo2。
38.进一步地，所述公共电极为面状结构，所述像素电极为具有狭缝的梳状结构。
39.本发明提供的tft阵列基板及其制作方法，利用半色调掩膜对涂布在第一金属薄膜上的光阻的各部分进行区别处理，利用留下的光阻对第一金属薄膜和第一氧化物导电薄膜进行蚀刻，以得到公共电极、公共电极线、扫描线和栅极，即该tft阵列基板的公共电极、公共电极线、扫描线和栅极通过同一道光罩制程制成，不仅节省了光罩及制造成本，而且降低了工艺复杂度；同时利用留下的光阻对第一金属薄膜的特定区域进行透明化处理，使公共电极上方区域的第一金属薄膜形成透明区域，该透明区域不影响开口率(透光效果)，故无需对公共电极上方区域的第一金属薄膜进行蚀刻，节省了光罩成本。同时公共电极线与公共电极电性连接，即公共电极通过公共电极线与外部电路实现电连接，增强了公共电极的稳定性。
附图说明
40.图1为现有技术中tft阵列基板的截面示意图。
41.图2为本发明实施例中tft阵列基板的截面示意图。
42.图3为本发明实施例中tft阵列基板的平面结构示意图。
43.图4至图17为本发明实施例中tft阵列基板的制造过程示意图。
具体实施方式
44.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
45.本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
46.本发明的说明书和权利要求书中所涉及的上、下、左、右、前、后、顶、底等(如果存在)方位词是以附图中的结构位于图中的位置以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。
47.如图2及图3所示，本发明实施例提供一种tft(薄膜晶体管)阵列基板，该tft阵列基板的结构包括：
48.衬底基板11；
49.形成在衬底基板11上的氧化物导电层，氧化物导电层包括公共电极121；
50.形成在氧化物导电层上的第一金属层，第一金属层包括公共电极线131、扫描线132、栅极133和透明区域134，透明区域134由第一金属层通过透明化处理形成，透明区域134和公共电极线131均对应位于公共电极121上方，且公共电极线131与公共电极121电性连接，栅极133与扫描线132相连，且栅极133和扫描线132均与公共电极121相互间隔(即栅极133和扫描线132下方区域的氧化物导电层与公共电极121相互间隔)。
51.具体地，公共电极线131(一般为金属材料)用于公共电极121(一般为导电金属氧化物材料，例如ito、izo等)与外部电路的电连接，即公共电极121通过公共电极线131与外部电路电连接，从而增强公共电极121的稳定性(相较于直接利用公共电极121材料制作形成公共电极线131的方式，由于金属材料的导电性能优于导电金属氧化物材料的导电性能，故金属材料的公共电极线131的导电性能优于导电金属氧化物材料的公共电极线131的导电性能，从而提高公共电极121电连接的稳定性)。
52.进一步地，如图2及图3所示，在本实施例中，该tft阵列基板的结构还包括：
53.形成在衬底基板11上且覆盖公共电极线131、透明区域134、扫描线132和栅极133的栅极绝缘层14；
54.形成在栅极绝缘层14上的有源层15；
55.形成在栅极绝缘层14上的第二金属层16，第二金属层16包括源极161、漏极162和数据线163，源极161和漏极162分别与有源层15连接，源极161与数据线163连接。
56.进一步地，如图2及图3所示，在本实施例中，该tft阵列基板的结构还包括：
57.形成在栅极绝缘层14上且覆盖源极161、漏极162和数据线163的钝化层17；
58.形成在钝化层17上的像素电极18，漏极162的上方区域设有通孔171，通孔171贯穿钝化层17，像素电极18填入通孔171内并与漏极162连接。
59.具体地，在本实施例中，公共电极线131、扫描线132和栅极133的材质均为ta(钽)或hf(铪)，透明区域134的材质为ta2o5(五氧化二钽)或hfo2(二氧化铪)。即第一金属层原本的材质为ta或hf，在对第一金属层于对应透明区域134的位置进行透明化处理(具体指利用氧气的离子处理的方式)后，第一金属层于对应透明区域134位置的材质成为透明的ta2o5或hfo2，该透明的ta2o5或hfo2具有透明绝缘层的作用。
60.进一步地，如图3所示，在本实施例中，公共电极121为面状结构，像素电极18为具有狭缝的梳状结构，即本实施例的tft阵列基板为利用水平电场驱动液晶分子偏转，从而实现显示面板的明暗变化。
61.具体地，该tft阵列基板的制作方法包括以下步骤：
62.提供衬底基板11；
63.在衬底基板11上形成第一氧化物导电薄膜12，第一氧化物导电薄膜12用于形成氧化物导电层，氧化物导电层包括公共电极121；
64.在第一氧化物导电薄膜12上形成第一金属薄膜13，第一金属薄膜13用于形成第一金属层，第一金属层包括公共电极线131、扫描线132、栅极133和透明区域134；
65.在第一金属薄膜13上涂布光阻2，利用半色调掩膜3(ht mask，half tone mask)对光阻2进行曝光、显影，完全保留公共电极线131、扫描线132和栅极133上方区域的光阻2，部分保留透明区域134上方区域的光阻2，完全去除其它区域的光阻2；
66.利用留下的光阻2对第一金属薄膜13和第一氧化物导电薄膜12进行蚀刻，去除公
共电极线131、扫描线132、栅极133和透明区域134对应区域以外的第一金属薄膜13和第一氧化物导电薄膜12，透明区域134和公共电极线131下方区域的第一氧化物导电薄膜12形成公共电极121；
67.对留下的光阻2进行灰化处理，保留公共电极线131、扫描线132和栅极133上方区域的光阻2，完全去除其它区域的光阻2，使对应于透明区域134的第一金属薄膜13暴露出来；
68.对暴露出来的第一金属薄膜13进行透明化处理，使暴露出来的第一金属薄膜13形成透明区域134，该透明区域134为绝缘状态，未暴露出来的第一金属薄膜13分别形成公共电极线131、扫描线132和栅极133；其中透明区域134和公共电极线131均对应位于公共电极121上方，且公共电极线131与公共电极121电性连接，栅极133与扫描线132相连，且栅极133和扫描线132均与公共电极121相互间隔；
69.去除公共电极线131、扫描线132和栅极133上方区域的光阻2。
70.进一步地，该制作方法还包括：
71.在衬底基板11上形成覆盖公共电极线131、透明区域134、扫描线132和栅极133的栅极绝缘层14；
72.在栅极绝缘层14上形成有源层薄膜，对有源层薄膜进行蚀刻制作有源层15；
73.在栅极绝缘层14上形成第二金属薄膜，对第二金属薄膜进行蚀刻制作第二金属层16，第二金属层16包括源极161、漏极162和数据线163，源极161和漏极162分别与有源层15连接，源极161与数据线163连接。
74.进一步地，该制作方法还包括：
75.在栅极绝缘层14上形成覆盖源极161、漏极162和数据线163的钝化层17；
76.对漏极162的上方区域通过蚀刻形成通孔171，在钝化层17上形成第二氧化物导电薄膜，对第二氧化物导电薄膜进行蚀刻制作像素电极18，像素电极18填入通孔171内并与漏极162连接。
77.具体地，上述对暴露出来的第一金属薄膜13进行透明化处理，使暴露出来的第一金属薄膜13形成透明区域134，具体包括：
78.对暴露出来的第一金属薄膜13进行氧化处理，使暴露出来的第一金属薄膜13氧化形成透明的金属氧化物，即透明区域134的材质为该透明的金属氧化物。
79.进一步地，在本实施例中，第一金属薄膜13的材质为ta或hf，金属氧化物为ta2o5或hfo2。
80.以下对上述的tft阵列基板的制作方法进行详细描述：
81.1、如图4及图5所示，先在衬底基板11上形成第一氧化物导电薄膜12，然后在第一氧化物导电薄膜12上形成第一金属薄膜13，第一氧化物导电薄膜12和第一金属薄膜13可以为连续成膜。
82.具体地，衬底基板11可以为玻璃、塑料等透明材质；第一氧化物导电薄膜12的材质可以为透明导电材质，例如氧化铟锡(ito)、氧化铟锌(izo)或氧化铝锌等；第一金属薄膜13的材质可以为ta或hf。
83.2、如图6至图8所示，并结合图2及图3，在第一金属薄膜13上涂布光阻2，利用半色调掩膜3对光阻2进行曝光、显影，完全保留公共电极线131、扫描线132和栅极133上方区域
的光阻2，部分保留透明区域134上方区域的光阻2，完全去除其它区域的光阻2。
84.具体地，如图7及图8所示，并结合图2及图3，半色调掩膜3包括不透光区31、半透光区32和透光区33，不透光区31与公共电极线131、扫描线132和栅极133相对应，半透光区32与透明区域134相对应，透光区33与第一金属薄膜13的其它区域相对应。光线在经过半色调掩膜3时，在不透光区31被完全遮挡，部分穿过半透光区32，完全穿过透光区33，使得光阻2在曝光、显影后，光阻2在对应公共电极线131、扫描线132和栅极133的位置厚度最厚，光阻2在对应透明区域134的位置厚度较薄，其它位置处的光阻2被完全去除。
85.3、如图9所示，并结合图2及图3，利用留下的光阻2对第一金属薄膜13和第一氧化物导电薄膜12进行蚀刻，去除公共电极线131、扫描线132、栅极133和透明区域134对应区域以外的第一金属薄膜13和第一氧化物导电薄膜12，透明区域134和公共电极线131下方区域的第一氧化物导电薄膜12形成公共电极121。
86.4、如图10所示，并结合图2及图3，对留下的光阻2进行灰化(ashing)处理，保留公共电极线131、扫描线132和栅极133上方区域的光阻2，完全去除其它区域的光阻2，使对应于透明区域134的第一金属薄膜13暴露出来。
87.具体地，对光阻2进行灰化处理(微量蚀刻)，使光阻2的整体厚度减小，从而使对应于公共电极线131、扫描线132和栅极133位置的光阻2部分保留而其它区域的光阻2被去除，该保留下来的光阻2能够在后制程中对第一金属薄膜13进行透明化处理时，保护对应于公共电极线131、扫描线132和栅极133位置的第一金属薄膜13不被透明化。
88.5、如图11所示，并结合图2及图3，对暴露出来的第一金属薄膜13进行透明化处理，使暴露出来的第一金属薄膜13形成透明区域134，未暴露出来的第一金属薄膜13分别形成公共电极线131、扫描线132和栅极133；其中透明区域134和公共电极线131均对应位于公共电极121上方，且公共电极线131与公共电极121电性连接，栅极133与扫描线132相连，且栅极133和扫描线132均与公共电极121相互间隔。
89.具体地，上述对暴露出来的第一金属薄膜13进行透明化处理，使暴露出来的第一金属薄膜13形成透明区域134，具体为：对暴露出来的第一金属薄膜13进行氧化处理，使暴露出来的第一金属薄膜13氧化形成透明的金属氧化物，即透明区域134在氧化处理前的材质为ta或hf，透明区域134在氧化处理后的材质为ta2o5或hfo2。同时，由于在对第一金属薄膜13进行氧化处理时，公共电极线131、扫描线132和栅极133被光阻2遮盖，故能够避免公共电极线131、扫描线132和栅极133被氧化，从而保持其原有的电导通性能(ta2o5或hfo2为绝缘材料)。
90.6、如图12所示，并结合图2及图3，在对暴露出来的第一金属薄膜13进行透明化处理后，去除公共电极线131、扫描线132和栅极133上方区域的光阻2，同时对公共电极121进行退火(anneal)处理，以提高公共电极121的稳定性，并降低公共电极121的阻抗。
91.7、如图13至图15所示，并结合图2及图3，在衬底基板11上形成覆盖公共电极线131、透明区域134、扫描线132和栅极133的栅极绝缘层14；在栅极绝缘层14上形成有源层薄膜，对有源层薄膜进行蚀刻制作有源层15(包括光阻涂布、曝光、显影、蚀刻、去光阻等步骤，在此不赘述)；在栅极绝缘层14上形成第二金属薄膜，对第二金属薄膜进行蚀刻制作第二金属层16(包括光阻涂布、曝光、显影、蚀刻、去光阻等步骤，在此不赘述)，第二金属层16包括源极161、漏极162和数据线163，源极161和漏极162分别与有源层15连接，源极161与数据线
163连接。
92.具体地，栅极绝缘层14的材质可以为氮化硅或氧化硅等。有源层15的材质可以为a
‑
si(非晶硅)、ltps(低温多晶硅)等，也可以为igzo(铟镓锌氧化物)、igzto(铟镓锌锡氧化物)、ln
‑
izo(镧系稀土
‑
铟锌氧化物)或itzo(铟锡锌氧化物)等金属氧化物半导体材料。第二金属层16的材质可以为cr、w、ti、ta、mo、al、cu等金属或合金，也可以为多层金属薄膜构成的复合薄膜。
93.8、如图16及图17所示，并结合图2及图3，在栅极绝缘层14上形成覆盖源极161、漏极162和数据线163的钝化层17；对漏极162的上方区域通过蚀刻形成通孔171(包括光阻涂布、曝光、显影、蚀刻、去光阻等步骤，在此不赘述)，通孔171上下贯穿钝化层17；在钝化层17上形成第二氧化物导电薄膜，对第二氧化物导电薄膜进行蚀刻制作像素电极18(包括光阻涂布、曝光、显影、蚀刻、去光阻等步骤，在此不赘述)，像素电极18填入通孔171内并与漏极162连接。
94.具体地，钝化层17的材质可以为氮化硅或氧化硅等；像素电极18的材质可以为透明导电材质，例如氧化铟锡(ito)、氧化铟锌(izo)或氧化铝锌等。
95.上述tft阵列基板在制作过程中，只使用了五道光罩(在制作公共电极121/第一金属层、有源层15、第二金属层16、通孔171和像素电极18时各使用一道光罩)，相较于目前大多数面内旋转显示模式的液晶显示器件，大大减少了光罩使用数量，从而节省了制造成本。
96.本发明实施例提供的tft阵列基板及其制作方法的好处在于：
97.1、利用半色调掩膜3对涂布在第一金属薄膜13上的光阻2的各部分进行区别处理，利用留下的光阻2对第一金属薄膜13和第一氧化物导电薄膜12进行蚀刻，以得到公共电极121、公共电极线131、扫描线132和栅极133，即该tft阵列基板的公共电极121、公共电极线131、扫描线132和栅极133通过同一道光罩制程制作形成，不仅节省了光罩及制造成本，而且降低了工艺复杂度，缩短了生产周期；
98.2、利用留下的光阻2对第一金属薄膜13的特定区域进行透明化处理，使公共电极121上方区域的第一金属薄膜13形成透明区域134，该透明区域134不影响开口率(透光效果)，故无需对公共电极121上方区域的第一金属薄膜13进行蚀刻，节省了光罩成本(若不对公共电极121上方区域的第一金属薄膜13进行透明化处理，则第一金属薄膜13会影响透光效果；同时，若是对公共电极121上方区域的第一金属薄膜13进行蚀刻处理，则势必会增加一道光罩制程)；
99.3、利用公共电极线131(一般为金属材料)与公共电极121(一般为导电金属氧化物材料)电性连接，即公共电极121通过公共电极线131与外部电路电连接，从而增强公共电极121的稳定性(相较于直接利用公共电极121材料制作形成公共电极线131的方式，由于金属材料的导电性能优于导电金属氧化物材料的导电性能，故金属材料的公共电极线131的导电性能优于导电金属氧化物材料的公共电极线131的导电性能，从而提高公共电极121电连接的稳定性)。
100.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。