[发明专利]一种TFT矩阵结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管(TFT)矩阵结构及其制造方法，特别涉及一种由四次光刻制备的TFT矩阵结构及其制造方法。

背景技术

液晶显示方式是目前平板显示的主流，而有源驱动TFT LCD(薄膜晶体管液晶显示器)则是液晶显示领域中的主导显示方式。TFT LCD的制造工艺与传统的IC电路相兼容，显示品质优异，功耗低、重量轻、无辐射，是一种非常友好的人机交流界面，其主要应用领域有笔记本电脑、台式计算机监视器、工作站、工业监视器、全球卫星定位系统(GPS)、个人数据处理、游戏机、可视电话、便携式VCD、DVD及其它一些便携装置。

为了有效地降低TFT LCD的价格和提高其成品率，有源驱动薄膜晶体管(TFT)矩阵的制造工艺逐步得到简化，从开始的七次或六次光刻到现在普遍采用的五次光刻。近来，  基于灰色调掩模版光刻“Gray Tone Mask”技术的四次光刻工艺开始涉足TFT LCD的制造领域并逐步得到应用，其核心工艺就是用源漏电极(S/D)Gray Tone Mask代替传统五次光刻工艺中的有源层光刻(Active Mask)和源漏电极光刻(S/D Mask)。其具体工艺过程如下：首先，由第一次光刻形成栅电极，接着在栅电极上连续沉积一层栅绝缘层、有源层、欧姆接触层和源漏金属层。接着在第二次光刻后通过S/D湿法刻蚀、多步刻蚀(有源层刻蚀→灰化(Ashing)→Mo干法刻蚀→n+刻蚀)形成数据线、有源区、源漏电极和TFT沟道图形。然后沉积一层钝化层，由第三次光刻在钝化层上形成连接孔。最后沉积一层透明的像素电极层并由第四次光刻形成像素电极。

该四次光刻工艺相对于传统五次光刻工艺尽管取得了一些进步，但仍存在几个主要的缺点：一是多步刻蚀工艺复杂，开发难度大，而且不可避免地会产生一些缺陷，如金属Mo残留、沟道表面粗糙等。二是在Mo干法刻蚀中产生的侧向刻蚀将影响沟道的宽长比，导致TFT电学特性的改变，如开态电流偏低等。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提出了一种由四次光刻制备有源驱动TFT矩阵结构及其制造方法，从而缩短了TFT矩阵的生产周期，降低了其生产成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种TFT矩阵结构，其中包括：

一基板；

一栅线和与其一体的栅电极，形成在所述基板上，栅线和栅电极的上方依次覆盖有第一层绝缘层、半导体层、欧姆接触层；

一薄膜晶体管沟道形成在所述栅电极上的欧姆接触层上；

一第二层绝缘层，形成在所述欧姆接触层上；

一源漏电极过孔，形成在所述薄膜晶体管沟道两侧的第二层绝缘层上；

一数据线及与其一体的源电极，形成在所述第二层绝缘层的上方，并通过所述源漏电极过孔与所述栅电极上的欧姆接触层连接；

一漏电极，形成在所述第二层绝缘层的上方，并通过所述源漏电极过孔与所述栅电极上的欧姆接触层连接；

一钝化层，形成在所述数据线、源电极及漏电极的上方；

一像素电极，形成在所述第二绝缘层上，并与所述漏电极部分搭接；

一凹槽，形成在所述数据线之间的栅线上，所述凹槽截断栅线上方的欧姆接触层并露出第一层绝缘层，所述凹槽露出第一绝缘层的上方覆盖一层像素电极材料层。

上述方案中，所述栅线、栅电极、源电极、数据线或漏电极为Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al或Cu的单层膜，或者为Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al或Cu之一或任意组合所构成的复合膜。所述第一层绝缘层、第二层栅绝缘层或钝化层为氧化物、氮化物或者氧氮化合物。

为了实现上述目的，本发明同时提供一种TFT矩阵结构的制造方法，其中包括：

步骤1，在基板上，依次沉积栅金属层、第一层绝缘层、半导体层和欧姆接触层，采用第一块掩模版，进行掩模、曝光和刻蚀，形成栅线、栅电极和薄膜晶体管沟道部分；

步骤2，在完成步骤1的基板上沉积第二层栅绝缘层，采用第二块掩模版，进行掩模、曝光和刻蚀后，将栅电极上方的欧姆接触层上的部分第二层栅绝缘层刻蚀掉，形成源漏电极过孔；同时将相邻像素间栅线上的部分第二层绝缘层刻蚀掉，形成一凹处；

步骤3，在完成步骤2的基板上沉积源漏金属层，采用第三块掩模版，进行掩模、曝光和刻蚀后形成源电极和漏电极，其中源电极和漏电极分别通过源漏电极过孔同欧姆接触层连接；