CN100485531C - 像素结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种像素结构的制造方法。在一基板上依序形成一金属层、一栅极绝缘层与一半导体材料层。提供具有一不透光区与一部分透光区的一光罩，并利用此光罩在半导体材料层上形成一图案化光阻层。以图案化光阻层为遮罩移除部分金属层、部分栅极绝缘层与部分半导体材料层，以形成一栅极、一下电极、一图案化栅极绝缘层与一半导体层。移除部分图案化光阻层，以暴露出下电极上方的半导体层。以图案化光阻层为遮罩移除下电极上方的图案化栅极绝缘层与半导体层。移除图案化光阻层。在半导体层上形成一源极与一漏极。在基板上依序形成一图案化保护层与一像素电极。

Description

像素结构及其制造方法

技术领域

本发明是有关于一种像素结构及其制造方法，且特别是有关于一种使用四道光罩所形成的像素结构及其制造方法。

背景技术

现今社会多媒体技术相当发达，多半受惠于半导体元件或显示装置的进步。就显示器而言，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(thin film transistor liquid crystaldisplay，TFT-LCD)已逐渐成为市场的主流。

一般的薄膜晶体管液晶显示器主要是由一薄膜晶体管阵列基板、一对向基板以及一夹于两基板之间的液晶层所构成。其中，薄膜晶体管阵列基板主要包括基板、阵列排列于基板上的薄膜晶体管、像素电极(pixel electrode)、扫描线(scan line)与资料线(date line)所构成。一般而言，扫描线与资料线可将讯号传输至对应的像素结构。

图1附图为现有技术一种像素结构的剖面图。请参考图1，现有的像素结构100包括一基板110、一栅极120、一下电极130、一栅极绝缘层140、一半导体层150、一源极160a、一漏极160b、一图案化保护层170与一像素电极180，其中栅极120与下电极130配置于基板110上。栅极绝缘层140配置于基板110上，并覆盖栅极120与下电极130。半导体层150配置于栅极绝缘层140上，并位于栅极120上方。源极160a与漏极160b配置于半导体层150上，而图案化保护层170配置于栅极绝缘层140上，并覆盖下电极130。此外，图案化保护层170具有一接触窗170a，其暴露出部分漏极160b。像素电极180配置于图案化保护层170上，而像素电极180经由接触窗170a与漏极160b电性连接，且像素电极180与下电极130耦合成一储存电容Cst。

这种现有的像素结构100需要五道光罩才能形成，然而光罩数越多，成本也就相对增加。此外，像素电极180与下电极130之间的栅极绝缘层140与图案化保护层170的总厚度通常决定储存电容Cst的电容值的因素之一。简单而言，像素电极180与下电极130之间的距离越短，则储存电容Cst的电容值也就越大。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的是提供一种像素结构的制造方法，以减少光罩数。

此外，本发明的另一目的是提供一种像素结构，以提高储存电容值。

为达上述或是其他目的，本发明提出一种像素结构的制造方法，其包括下列步骤。首先，在一基板上依序形成一金属层、一栅极绝缘层与一半导体材料层。提供一光罩，而此光罩具有一不透光区与一部分透光区，并利用此光罩在半导体材料层上形成一图案化光阻层。以图案化光阻层为遮罩移除部分金属层、部分栅极绝缘层与部分半导体材料层，以形成一栅极、一下电极、一图案化栅极绝缘层与一半导体层。移除部分图案化光阻层，以暴露出下电极上方的半导体层。以图案化光阻层为遮罩移除下电极上方的图案化栅极绝缘层与半导体层。移除图案化光阻层。在半导体层上形成一源极与一漏极。在基板上形成一图案化保护层，其中图案化保护层具有一接触窗，暴露出部分漏极。在图案化保护层上形成一像素电极，其中像素电极经由接触窗与漏极电性连接，且像素电极与下电极耦合成一储存电容。

在本发明的一实施例中，光罩包括一半色调光罩或一灰阶光罩。

在本发明的一实施例中，移除部分图案化光阻层的方法包括等离子灰化步骤。

在本发明的一实施例中，在形成栅极、下电极、图案化栅极绝缘层与半导体层之后，栅极上方的图案化光阻层的厚度大于下电极上方的图案化光阻层的厚度。

在本发明的一实施例中，在形成半导体材料层之后，还包括在半导体材料层上形成一欧姆接触材料层。

在本发明的一实施例中，在形成源极与漏极之后，还包括以源极与漏极为遮罩进行背通道蚀刻(back channel etching，BCE)步骤。

为达上述或是其他目的，本发明提出一种像素结构，其包括一基板、一栅极、一下电极、一图案化栅极绝缘层、一半导体层、一源极、一漏极、一图案化保护层与一像素电极，其中栅极与下电极配置于基板上，且栅极与下电极电性绝缘。图案化栅极绝缘层配置于栅极上。半导体层配置于图案化栅极绝缘层上，且栅极、图案化栅极绝缘层与半导体层具有相同的图案。源极与漏极配置于半导体层上，而图案化保护层配置于基板上，并覆盖下电极。此外，图案化保护层具有一接触窗，其暴露出部分漏极。像素电极配置于图案化保护层上，而像素电极经由接触窗与漏极电性连接，且像素电极与下电极耦合成一储存电容。

在本发明的一实施例中，像素电极与下电极之间的距离小于图案化栅极绝缘层与图案化保护层的厚度总和。

在本发明的一实施例中，像素结构还包括一欧姆接触层，其配置于半导体层与源极之间，以及半导体层与漏极之间。

综上所述，由于本发明采用半色调光罩或灰阶光罩，以同时定义出栅极、图案化栅极绝缘层与半导体层，因此本发明只需使用四道光罩，以简化步骤并降低生产成本。此外，本发明采用半色调光罩或灰阶光罩移除下电极上方的图案化栅极绝缘层，因此相较于现有技术，本发明的储存电容具有较高的储存电容值。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1附图为现有技术一种像素结构的剖面图。

图2A至图2G附图为本发明的一实施例的一种像素结构的制造方法的示意图。

主要元件符号说明如下：

100：现有技术像素结构

110：基板

120：栅极

130：下电极

140：栅极绝缘层

150：半导体层

160a：源极

160b：漏极

170：图案化保护层

180：像素电极

200：像素结构

210：基板

220：金属层

222：栅极

224：下电极

230：栅极绝缘层

232：图案化栅极绝缘层

240：半导体材料层

242：半导体层

250：欧姆接触材料层

252：欧姆接触层

260a：源极

260b：漏极

270：图案化保护层

270a：接触窗

280：像素电极

310：光罩

310a：不透光区

310b：部分透光区

310c：完全透光区

312：透明基板

314：半透过膜

316：遮光层

320：图案化光阻层

具体实施方式

图2A至图2G附图为本发明的一实施例的一种像素结构的制造方法的示意图。请参考图2A，本实施例的像素结构的制造方法包括下列步骤。首先，提供一基板210，并在基板210上依序形成一金属层220、一栅极绝缘层230与一半导体材料层240。此外，为了提高元件的电性品质，在半导体材料层240上也可以形成一欧姆接触材料层250。

然后，提供一光罩310，而光罩310例如是半色调光罩。此外，光罩310包括一透明基板312、一半透过膜314与一遮光层316。其中，半透过膜314配置于透明基板312上，而遮光层316配置于半透过膜314上，因此此光罩310可以区分为不透光区310a、部分透光区310b与完全透光区310c，而部分透光区310b的透光率介于不透光区310a与完全透光区310c之间。

值得注意的是，本实施例虽然以光罩310为半色调光罩为例进行说明，然而光罩310也可以是灰阶光罩或其他具有不透光区与部分透光区的光罩。简单而言，灰阶光罩乃是具有多条狭缝而形成部分透光区。

请继续参考图2A，利用此光罩310在欧姆接触材料层250上形成一图案化光阻层320。此外，对应于不透光区310a图案化光阻层320的厚度大于对应于部分透光区310b的图案化光阻层320的厚度。

请参考图2B，以图案化光阻层320为遮罩移除部分金属层220、部分栅极绝缘层230、部分半导体材料层240与部分欧姆接触材料层250，以形成一栅极222、一下电极224、一图案化栅极绝缘层232、一半导体层242与一欧姆接触层252，其中下电极224可为储存电极。此时，栅极222上方的图案化光阻层320的厚度大于下电极224上方的图案化光阻层的厚度320。

请参考图2C，在形成栅极222与下电极224之后，移除部分图案化光阻层320，以暴露出下电极224上方的欧姆接触层252。此外，移除部分图案化光阻层320的方法例如是等离子灰化(plasma ashing)步骤。

请参考图2D，以图案化光阻层320为遮罩移除下电极224上方的图案化栅极绝缘层232、半导体层242与欧姆接触层252。然后，移除剩余的图案化光阻层320。

请参考图2E，在欧姆接触层252上形成一源极/漏极260。更详细而言，在基板210上先形成一金属层(图中未示)，然后对于此金属层进行微影步骤与蚀刻步骤，以形成源极260a与漏极260b。此外，在本实施例中，已经形成有欧姆接触层252，因此在形成源极260a与漏极260b之后，便以源极260a与漏极260b为遮罩对于欧姆接触层252进行背通道蚀刻(back channeletching，BCE)步骤。

请参考图2F，在基板210上形成一图案化保护层270，其中图案化保护层270具有一接触窗270a，暴露出部分漏极260b。值得注意的是，图案化保护层270覆盖下电极224。

请参考图2G，在图案化保护层270上形成一像素电极280，其中像素电极280经由接触窗270a与漏极260b电性连接，且像素电极280与下电极242耦合成一储存电容Cst。至此，大致完成本实施例的像素结构200的制作，而有关于此像素结构200的结构部分将详述如后。

请继续参考图2G，本实施例的像素结构200包括一基板210、一栅极222、一下电极224、一图案化栅极绝缘层232、一半导体层242、一欧姆接触层252、一源极260a、一漏极260b、一图案化保护层270与一像素电极280，其中栅极222与下电极224配置于基板210上，且栅极222与下电极224电性绝缘。图案化栅极绝缘层232配置于栅极222上。值得注意的是，图案化栅极绝缘层232并未覆盖下电极224。半导体层242配置于图案化栅极绝缘层232上，且栅极222、图案化栅极绝缘层232与半导体层242具有相同的图案。源极260a与漏极260b配置于半导体层242上方，且欧姆接触层252配置于半导体层242与源极260a和漏极260b之间。

图案化保护层270配置于基板210上，并覆盖下电极224。此外，图案化保护层270具有一接触窗270a，其暴露出部分漏极260b。另外，像素电极280配置于图案化保护层270上，而像素电极280经由接触窗270a与漏极260b电性连接，且像素电极280与下电极224耦合成一储存电容Cst。更详细而言，由于本实施例的像素电极280与下电极224未配置有图案化栅极绝缘层232，因此相较于现有技术，本实施例的储存电容Cst具有较高的储存电容值。换言之，像素电极280与下电极224之间的距离小于图案化栅极绝缘层232与图案化保护层270的厚度总和。

由于本发明采用半色调光罩或灰阶光罩，以同时定义出栅极、图案化栅极绝缘层与半导体层，因此相较于现有技术所采用的五道光罩，本发明只需使用四道光罩，以简化步骤并降低生产成本。此外，本发明在定义出栅极、下电极、图案化栅极绝缘层与半导体层之后，亦可移除下电极上方的图案化栅极绝缘层，因此相较于现有技术，本发明的储存电容具有较高的储存电容值。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与修饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (9)

1.一种像素结构的制造方法，包括：

在一基板上依序形成一第一金属层、一栅极绝缘层与一半导体材料层；

提供一光罩，该光罩具有一不透光区与一部分透光区，并利用该光罩在该半导体材料层上形成一图案化光阻层；

以该图案化光阻层为遮罩移除部分该第一金属层、部分该栅极绝缘层与部分该半导体材料层，以形成一栅极、一下电极、一图案化栅极绝缘层与一半导体层；

移除部分该图案化光阻层，以暴露出该下电极上方的该半导体层；

以该图案化光阻层为遮罩移除该下电极上方的该图案化栅极绝缘层与该半导体层；

移除该图案化光阻层；

在该半导体层上形成一源极与一漏极；

在该基板上形成一图案化保护层，其中该图案化保护层具有一接触窗，暴露出部分该漏极；以及

在该图案化保护层上形成一像素电极，其中该像素电极经由该接触窗与该漏极电性连接，且该像素电极与该下电极耦合成一储存电容。

2.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其特征在于，该光罩包括一半色调光罩或一灰阶光罩。

3.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其特征在于，移除部分该图案化光阻层的方法包括等离子灰化步骤。

4.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其特征在于，在形成该栅极、该下电极、该图案化栅极绝缘层与该半导体层之后，该栅极上方的该图案化光阻层的厚度大于该下电极上方的该图案化光阻层的厚度。

5.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其特征在于，在形成该半导体材料层之后，还包括在该半导体材料层上形成一欧姆接触材料层。

6.如权利要求5所述的像素结构的制造方法，其特征在于，在形成该源极与该漏极之后，还包括以该源极与该漏极为遮罩进行背通道蚀刻步骤。

7.一种像素结构，包括：

一基板；

一栅极，配置于该基板上；

一下电极，配置于该基板上，并与该栅极电性绝缘；

一图案化栅极绝缘层，配置于该栅极上；

一半导体层，配置于该图案化栅极绝缘层上，且该栅极、该图案化栅极绝缘层与该半导体层具有相同的图案；

一源极与一漏极，配置于该半导体层上；

一图案化保护层，配置于该基板上，并覆盖该下电极，且该图案化保护层具有一接触窗，暴露出部分该漏极；以及

一像素电极，配置于该图案化保护层上，而该像素电极经由该接触窗与该漏极电性连接，且该像素电极与该下电极耦合成一储存电容。

8.如权利要求7所述的像素结构，其特征在于，该像素电极与该下电极之间的距离小于该图案化栅极绝缘层与该图案化保护层的厚度总和。

9.如权利要求7所述的像素结构，其特征在于，还包括一欧姆接触层，配置于该半导体层与该源极之间以及该半导体层与该漏极之间。

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