專利名稱：一種平坦化有源驅(qū)動tft矩陣結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有源驅(qū)動薄膜晶體管(TFT)矩陣結(jié)構(gòu)及其制造方法，特別涉及一種平坦化有源驅(qū)動TFT矩陣結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著液晶顯示屏幕的不斷增大，顯示像素的不斷增加，高電阻率的金屬材料已經(jīng)無法滿足TFT矩陣柵信號延遲的要求。因此，具有較低電阻率的金屬如Al、Cu等成為TFT柵金屬電極材料的首選。但純Al和純Cu作為電極材料還存在許多缺點，一是熱穩(wěn)定性差，如Al薄膜在高溫處理后其表面容易產(chǎn)生嚴重的小丘現(xiàn)象；二是化學穩(wěn)定性差，表面易氧化或腐蝕。為了克服這些缺點，在大屏幕、高分辨率液晶顯示屏中應用較多的電極材料是Al與耐熔金屬Cr、Mo等的雙層或多層結(jié)構(gòu)，但這種雙層或多層結(jié)構(gòu)大大增加了柵金屬電極的厚度，使透明基體表面上形成了明顯臺階。這種臺階將帶來兩個問題一是給后續(xù)柵絕緣層、有源層、源漏金屬層、鈍化層和像素電極層的沉積帶來困難，并使金屬線容易發(fā)生斷線，導致許多不良的出現(xiàn)。二是這種臺階將不可避免地使后續(xù)各膜層中產(chǎn)生大量應力，不利于TFT矩陣成品率的提高。為了消除臺階帶來的不利因素，各種不同的工藝方法如兩步濕法腐蝕法等被應用在TFT矩陣的制備上，但這些方法均為減小臺階的傾斜度，并不能完全消除臺階。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，在傳統(tǒng)的半導體制造工藝的基礎(chǔ)之上，提出了一種平坦化柵絕緣層表面的有源驅(qū)動TFT矩陣結(jié)構(gòu)及其制造方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種平坦化有源驅(qū)動TFT矩陣結(jié)構(gòu)，包括基板、柵線、柵電極及柵絕緣層，其特征在于所述柵線和柵電極被柵絕緣層包覆在基板上，柵絕緣層上表面呈水平狀，半導體層、源漏電極及像素電極均形成在柵絕緣層上。
其中，所述柵線和柵電極為Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al或Cu等金屬或其合金所構(gòu)成的單層、雙層或多層結(jié)構(gòu)。所述柵絕緣層為氧化物、氮化物或氧氮化合物。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種平坦化有源驅(qū)動TFT矩陣結(jié)構(gòu)的制備方法，包括步驟一，在基板上沉積柵金屬層，通過掩膜和刻蝕工藝，形成柵線和柵電極，并保留柵線和柵電極上的光刻膠；步驟二，在完成步驟一的基板上沉積厚度與柵金屬層厚度相當?shù)牡谝粚訓沤^緣層，其中柵線和柵電極上的第一層柵絕緣層沉積在其上的光刻膠上面；步驟三，采用光刻膠剝離工藝去掉光刻膠，使光刻膠上的第一層柵絕緣層也隨之剝離掉；步驟四，在完成步驟三的基板上沉積第二層柵絕緣層；步驟五，在完成步驟四的基板上完成有源驅(qū)動TFT矩陣結(jié)構(gòu)其他部分的制備。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了另外一種平坦化有源驅(qū)動TFT矩陣結(jié)構(gòu)的制備方法，包括步驟一，在基板上連續(xù)沉積柵金屬層和第一層柵絕緣層，通過掩膜和刻蝕工藝，形成柵線和柵電極，并保留柵線和柵電極上的光刻膠；步驟二，在完成步驟一的基板上沉積厚度與柵金屬層和第一層柵絕緣層總的厚度相當?shù)牡诙訓沤^緣層，其中柵線和柵電極上的第二層柵絕緣層沉積在其上的光刻膠上面；步驟三，在完成步驟二的基板上，采用光刻膠剝離工藝去掉光刻膠，使光刻膠上的第二層柵絕緣層也隨之剝離掉；步驟四，在完成步驟三的基板上完成有源驅(qū)動TFT矩陣的其他部分的制備。
與傳統(tǒng)的TFT矩陣結(jié)構(gòu)和制備方法相比，本發(fā)明有兩個明顯的優(yōu)點一是形成了平坦化的柵絕緣層表面，有利于后續(xù)有源層、源漏金屬層、鈍化層(該層在有的TFT矩陣結(jié)構(gòu)中可不要)和像素電極層的沉積，減少了各種金屬線斷線的發(fā)生；二是平坦化的柵絕緣層表面可減少柵絕緣層內(nèi)的應力形成，有利于成品率的提高。
下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。


圖1A為在透明基體上沉積柵金屬層并形成光刻膠圖形后的截面圖；圖1B為柵金屬層腐蝕后形成柵金屬電極的截面圖；圖1C為第一層柵絕緣層沉積后的截面圖；圖1D為光刻膠剝離后的截面圖；圖1E為第二層柵絕緣層沉積后的截面圖；圖2A為在透明基體上連續(xù)沉積柵金屬層和第一層柵絕緣層并形成光刻膠圖形后的截面圖；圖2B為柵金屬層和第一層柵絕緣層腐蝕后本發(fā)明的截面圖；圖2C為第二層柵絕緣層沉積后的截面圖；圖2D為光刻膠剝離后的截面圖。
圖中標記11、透明玻璃基板或者石英；12、柵金屬層；13、光刻膠；14、第一層柵絕緣層；15、第二層柵絕緣層；16、柵線和柵電極。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種平坦化有源驅(qū)動TFT矩陣結(jié)構(gòu)，包括基板、半導體層、原漏電極、像素電極等部分，這些部分與其它各種形式的有源驅(qū)動TFT矩陣結(jié)構(gòu)沒有區(qū)別，在附圖中沒有標示出來，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)最主要的區(qū)別特征在于本發(fā)明柵線和柵電極被柵絕緣層包覆在基板上，柵絕緣層的上表面呈層水平狀，矩陣結(jié)構(gòu)的其他部分形成在平坦的柵絕緣層上。
如圖1E所示，柵線和柵電極16的上面，有第二層柵絕緣層15，而在沒有柵線和柵電極16的區(qū)域，有第一層柵絕緣層14和第二層柵絕緣層15，這樣柵線和柵電極16就被柵絕緣層包覆在玻璃基板上。由于柵線和柵電極16的厚度與第一層柵絕緣層14的厚度相當，這樣第二層柵絕緣層15的表面基本呈水平狀。這樣的柵絕緣層表面，由于較為平坦，沒有臺階，所以有利于后續(xù)有源層、源漏金屬層、鈍化層(該層在有的TFT矩陣結(jié)構(gòu)中可不要)和像素電極層的沉積，減少了各種金屬線斷線的發(fā)生。此外，這樣平坦化的柵絕緣層表面可減少柵絕緣層內(nèi)的應力形成，有利于成品率的提高。
同樣，如圖2D所示，柵線和柵電極16的上面，僅有第一層柵絕緣層14，而在沒有柵線和柵電極16的區(qū)域，僅有第二層柵絕緣層15。此時的第二層柵絕緣層15的厚度與柵線及柵電極和第一層柵絕緣層14總的厚度相當，這樣整個柵絕緣層表面也基本呈水平狀。這樣的柵絕緣層表面，同樣由于較為平坦，沒有臺階，有利于后續(xù)有源層、源漏金屬層、鈍化層(該層在有的TFT矩陣結(jié)構(gòu)中可不要)和像素電極層的沉積，避免或減少了各種金屬線斷線的發(fā)生。同樣，這樣平坦化的柵絕緣層表面也可減少柵絕緣層內(nèi)的應力形成，有利于成品率的提高。
下面給出兩種制造上述平坦化結(jié)構(gòu)的具體實施方法。
具體實施例一圖1A-圖1E示出了本發(fā)明提出的制備平坦化TFT矩陣結(jié)構(gòu)的工藝方法首先，在透明玻璃基板或者石英11上，采用濺射或熱蒸發(fā)的方法沉積厚度約為100～3000的柵金屬層12。柵金屬層可采用單層、雙層或多層結(jié)構(gòu)，金屬可以選用Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al、Cu等金屬或其合金。柵金屬層沉積后，由傳統(tǒng)的光刻工藝形成光刻膠13圖形，其中光刻膠采用正性光刻膠，如圖1A。采用濕法或干法工藝腐蝕掉不需要的柵金屬層，形成柵線和柵電極16，并同時保留柵線和柵電極16上的光刻膠13，如圖1B。
其次，在透明玻璃基板或者石英11、光刻膠13上，通過等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)方法連續(xù)沉積厚度約為100～3000的第一層柵絕緣層14，并且其厚度與柵線和柵電極16的厚度相當，如圖1C。第一層柵絕緣層14可以選用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，對應的反應氣體可以為SiH4，NH3，N2或SiH2Cl2，NH3，N2。
接著，通過化學溶液將光刻膠13剝離，同時沉積在其上面的第一層柵絕緣層14也被去除，如圖1D。
然后，在第一層柵絕緣層14、柵金屬電極12上通過PECVD方法連續(xù)沉積厚度約為100～3000的第二層柵絕緣層15，如圖1E。第二層柵絕緣層15可以選用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，對應的反應氣體可以為SiH4，NH3，N2或SiH2Cl2，NH3，N2。這樣就完成了平坦的柵絕緣層的制作。
最后，再在平坦的柵絕緣層上完成有源驅(qū)動TFT矩陣的其他部分的制備。由于柵絕緣層表面呈水平狀，沒有臺階，有利于后續(xù)有源層、源漏金屬層、鈍化層(該層在有的TFT矩陣結(jié)構(gòu)中可不要)和像素電極層的沉積，避免或減少了各種金屬線斷線的發(fā)生，同時也減少柵絕緣層內(nèi)的應力形成，提高了成品率。
具體實施二圖2A-圖2D示出了本發(fā)明提出的制備平坦化TFT矩陣結(jié)構(gòu)的工藝方法二。
首先，在透明玻璃基板或者石英11上，連續(xù)沉積厚度約為100～3000的柵金屬層12和厚度約為100～3000的第一層柵絕緣層14。柵金屬層12可采用單層、雙層或多層結(jié)構(gòu)，金屬可以選用Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al、Cu等金屬或其合金。第一層柵絕緣層14可以選用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，對應的反應氣體可以為SiH4，NH3，N2或SiH2Cl2，NH3，N2。第一層柵絕緣層14沉積后，由傳統(tǒng)的光刻工藝形成光刻膠13圖形，光刻膠13采用正性光刻膠，如圖2A。采用濕法或干法工藝腐蝕掉不需要的柵金屬層12和第一層柵絕緣層14，形成柵線和柵電極16和其上的第一層柵絕緣層14，并保留其上的光刻膠13，如圖2B。
其次，在透明玻璃基板或者石英11、光刻膠13上，通過等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)方法連續(xù)沉積厚度約為200～6000的第二層柵絕緣層15，且使第二層柵絕緣層15的厚度與柵線和柵電極16和第一層柵絕緣層14總的厚度相當，如圖2C。第二層柵絕緣層15可以選用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，對應的反應氣體可以為SiH4，NH3，N2或SiH2Cl2，NH3，N2。
然后，通過化學溶液將光刻膠13剝離，同時沉積在其上面的第二層柵絕緣層15也被去除，如圖2D。這樣就完成了平坦的柵絕緣層的制作。
最后，再在平坦的柵絕緣層上完成有源驅(qū)動TFT矩陣結(jié)構(gòu)的其他部分的制備。由于柵絕緣層表面呈水平狀，沒有臺階，有利于后續(xù)有源層、源漏金屬層、鈍化層(該層在有的TFT矩陣結(jié)構(gòu)中可不要)和像素電極層的沉積，避免或減少了各種金屬線斷線的發(fā)生，同時也減少柵絕緣層內(nèi)應力的形成，提高了成品率。
以上所提出實施例為最佳實現(xiàn)方法，并非唯一實現(xiàn)方法。按照需要可使用不同材料，和設(shè)備實現(xiàn)之，如變化每次的沉積條件和沉積所用的材料，將正性光刻膠變化為負性光刻膠等等類似手段，另外，由于本發(fā)明結(jié)構(gòu)和本發(fā)明方法同現(xiàn)有技術(shù)相區(qū)別之處僅限于柵絕緣層形成之前的部分，故其能應用到各種有源驅(qū)動矩陣結(jié)構(gòu)和制造方法中去，如4Mask，5Mask等工藝方法和形成的結(jié)構(gòu)。
最后應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當按照需要可使用不同材料和設(shè)備實現(xiàn)之，即可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種平坦化有源驅(qū)動TFT矩陣結(jié)構(gòu)，包括基板、柵線、柵電極及柵絕緣層，其特征在于所述柵線和柵電極被柵絕緣層包覆在基板上，柵絕緣層上表面呈水平狀，半導體層、源漏電極及像素電極均形成在柵絕緣層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣結(jié)構(gòu)，其特征在于所述柵線和柵電極為由Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al或Cu金屬或其合金沉積所構(gòu)成的單層、雙層或多層結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述矩陣結(jié)構(gòu)，其特征在于所述柵絕緣層為氧化物、氮化物或氧氮化合物。
4.一種平坦化有源驅(qū)動TFT矩陣結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括步驟一，在基板上沉積柵金屬層，通過掩膜和刻蝕，形成柵線和柵電極，并保留柵線和柵電極上的光刻膠；步驟二，在完成步驟一的基板上沉積厚度與柵金屬層厚度相當?shù)牡谝粚訓沤^緣層，其中柵線和柵電極上的第一層柵絕緣層沉積在其上的光刻膠上面；步驟三，采用光刻膠剝離工藝去掉光刻膠，使光刻膠上的第一層柵絕緣層也隨之剝離掉；步驟四，在完成步驟三的基板上沉積第二層柵絕緣層；步驟五，在完成步驟四的基板上完成有源驅(qū)動TFT矩陣的制備。
5.一種平坦化有源驅(qū)動TFT矩陣結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括步驟一，在基板上連續(xù)沉積柵金屬層和第一層柵絕緣層，通過掩膜和刻蝕，形到柵線和柵電極，并保留柵線和柵電極上的光刻膠；步驟二，在完成步驟一的基板上沉積厚度與柵金屬層和第一層柵絕緣層總的厚度相當?shù)牡诙訓沤^緣層，其中柵線和柵電極上的第二層柵絕緣層沉積在其上的光刻膠上面；步驟三，在完成步驟二的基板上，采用光刻膠剝離工藝去掉光刻膠，使光刻膠上的第二層柵絕緣層也隨之剝離掉；步驟四，在完成步驟三的基板上完成有源驅(qū)動TFT矩陣的制備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種平坦化有源驅(qū)動TFT矩陣結(jié)構(gòu)，包括基板、柵線、柵電極及柵絕緣層，其特征在于所述的柵線和柵電極被柵絕緣層包覆在基板上，柵絕緣層上表面呈水平狀，半導體層、源漏電極及像素電極均形成在柵絕緣層上。本發(fā)明同時還公開了制造該平坦化有源驅(qū)動TFT矩陣結(jié)構(gòu)的方法。本發(fā)明形成的平坦化柵絕緣層表面，非常有利于后續(xù)有源層、源漏金屬層、鈍化層和像素電極層的沉積，減少了各種金屬線斷線的發(fā)生。同時，平坦化的柵絕緣層表面可減少柵絕緣層內(nèi)應力的形成，有利于成品率的提高。
文檔編號H01L21/84GK101064316SQ20061007655
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月30日
發(fā)明者王章濤, 邱海軍, 陳旭, 閔泰燁, 林承武 申請人:京東方科技集團股份有限公司