[发明专利]具有金属氧化物半导体的薄膜晶体管基板及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于边缘场型平板显示器的具有金属氧化物半导体的薄膜晶体管(或称“TFT”)基板及其制造方法。具体来说，本申请涉及一种用于平板显示器的薄膜晶体管基板及其制造方法，在所述薄膜晶体管基板中，通过对制造掩模工艺进行简化，将氧化物半导体材料应用于有源层、源极-漏极以及像素电极。

背景技术

现今，随着信息社会的发展，对用于呈现信息的显示器的需求日益增加。因此，为了克服阴极射线管(或称“CRT”)的诸如重量重和体积大诸多缺陷，开发了各种平板显示器(或称“FPD”)。这种平板显示装置包括液晶显示装置(或称“LCD”)，场发射显示器(或称“FED”)，等离子显示板(或称“PDP”)，有机发光显示装置(或称“OLED”)以及电泳显示装置(或称“ED”)。

平板显示器的显示板可以包括具有设置于按照矩阵方式排列的每个像素区域内的薄膜晶体管的薄膜晶体管基板。例如，液晶显示装置通过用电场来控制液晶层的透光率来呈现视频数据。根据所述电场的方向，可将LCD分为两个主要类型；一种是垂直电场型，另一种是水平电场型。

对于垂直电场型LCD，形成在上基板上的公共电极和形成在下基板上的像素电极彼此面对，以形成方向与所述基板表面垂直的电场。由所述垂直电场驱动设置在上基板与下基板之间的扭转向列(TN)液晶层。垂直电场型LCD具有较高的孔径比的优点，同时也具有约90度的较窄视角的缺点。

对于水平电场型LCD，公共电极和像素电极平行形成在同一基板上。设置于上基板与下基板之间的液晶层由与基板表面平行的电场以面内切换(或称“IPS”)模式驱动。水平电场型LCD与垂直电场型LCD相比，具有超过160度的较广的视角和较快的响应速度的优点。然而，水平电场型LCD会具有诸如低的孔径比和背光透射率的缺点。

在IPS模式LCD中，例如，为了形成面内电场，公共电极与像素电极之间的间隙可以大于上基板与下基板之间的间隙(或“单元间隙”)，并且为了获得足够的电场强度，公共电极和像素电极可以具有特定宽度的条状图案。在IPS模式LCD的像素电极与公共电极之间形成与基板平行的电场。然而，只要超出像素电极和公共电极就没有电场。换言之，只要超出像素电极和公共电极设置的液晶分子就不被驱动而保持初始状态(初始排列方向)。由于在初始状态下的液晶分子不能适当地控制透光率，因此会降低孔径比和亮度。

为了解决IPS模式LCD的这些缺点，已经提出了一种由边缘电场驱动的边缘场切换(或称“FFS”)型LCD。FFS型LCD包括中间有绝缘层的公共电极和像素电极，并且像素电极和公共电极之间的间隙被设置得比上基板与下基板之间的间隙窄。如此一来，在公共电极与像素电极之间以及超出这些电极的空间内形成具有抛物线形状的边缘电场。因此，设置在上基板与下基板之间的大部分液晶分子可被该边缘场驱动。由此，能够加强孔径比和正面发光。

对于边缘场型液晶显示器，公共电极和像素电极彼此靠近或者以交叠方式设置，由此在所述公共电极与像素电极之间形成存储器。因此，边缘场型液晶显示器具有在像素区域内无需用于形成存储器的额外空间的优点。然而，当以边缘场型方式制造大面积显示器时，像素区域将变大，并且存储器也随之变大。在此情况下，薄膜晶体管应该也具有更大的大小，以在短时间周期内对增大的存储器进行驱动/充电。

为了解决此问题，应用了具有金属氧化物半导体材料的薄膜晶体管，因为这种薄膜晶体管在不增大薄膜晶体管的大小的情况下具有高电流控制特性。图1是例示出根据相关技术的包括在边缘场型液晶显示器中的具有氧化物半导体层的薄膜晶体管基板的平面图。图2是例示出通过沿着线I-I'切割而获得的图1的根据相关技术的薄膜晶体管基板的结构的截面图。

在图1和图2中示出的具有金属氧化物半导体层的薄膜晶体管基板包括：在下基板SUB上的彼此交叉、中间有栅绝缘层GI的选通线GL和数据线DL，和在每个交叉部分处的薄膜晶体管T。像素区域由选通线GL和数据线DL的交叉结构限定。

薄膜晶体管T包括：从选通线GL分支出(或者突出的)栅极G；从数据线DL分支出的源极S；与源极S面对且连接到像素电极PXL的漏极D；以及在栅绝缘层GI上与栅极G交叠以形成源极S与漏极D之间的沟道的半导体层A。