CN100444383C - 薄膜晶体管、像素结构及像素结构之修补方法 - Google Patents

Abstract

一种像素结构，其包括扫描线、栅极图案、第一介电层、沟道层、源极、漏极、数据线、第二介电层、像素电极与延伸线。其中，栅极图案与扫描线电连接，且栅极图案中形成有开口，而第一介电层覆盖扫描线与栅极图案并填满开口。此外，沟道层设置于第一介电层上，而源极与漏极设置在沟道层上。其中，漏极位于开口的上方。另外，源极与数据线电连接，且像素电极与漏极电连接。该延伸线与该数据线电连接，且其延伸至该栅极图案的上方。因此，在本发明中，具有开口之栅极图案与漏极之间的重叠区域面积大小可维持不变，因而使栅极-漏极寄生电容保持不变，进而提高液晶显示器的显示质量，且本发明之像素结构的修补方法，可使有缺陷的像素修补成暗点。

Description

薄膜晶体管、像素结构及像素结构之修补方法

技术领域

本发明涉及一种像素结构，且特别涉及一种像素结构的修补方法与像素结构中的薄膜晶体管结构。

背景技术

现今社会多媒体技术相当发达，多半受益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、无辐射等优越特性之薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid CrystalDisplay，TFT-LCD)已逐渐成为市场之主流。

一般的薄膜晶体管液晶显示器主要是由薄膜晶体管阵列基板、对向基板以及夹于前述两个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、阵列排列于基板上之薄膜晶体管、像素电极(PixelElectrode)、扫描线(Scan line)与数据线(Date line)所构成。一般而言，扫描线与数据线可将信号传输至对应之像素结构，以达到显示之目的。

图1为公知像素结构局部示意图，而图2为图1中对应于A-A’剖面线之剖面示意图。请同时参照图1与图2，公知之像素结构120主要包括薄膜晶体管122、像素电极124、扫描线126与数据线128。薄膜晶体管122电连接于像素电极124。具体而言，如图2所示，位于基板110上的薄膜晶体管122主要包括栅极122a、沟道层122b、源极122c与漏极122d。此薄膜晶体管122属于底栅极(Bottom Gate)之结构，且薄膜晶体管122之漏极122d与像素电极124电连接。由图1可知，扫描线126与数据线128可将适当电压传输至薄膜晶体管122，并通过薄膜晶体管122将电压传送至像素电极124进而达到显示之目的。

值得留意的是，通常栅极122a与漏极122d上下重叠之区域10会形成栅极-漏极寄生电容(Cgd)效应。此栅极-漏极寄生电容之值与重叠区域10之面积大小成正比。而一般在制造薄膜晶体管时，由于光刻掩膜对位上的误差或机台震动等其它因素，往往会导致栅极122a与漏极122d上下重叠区域10之面积大小发生变化，导致栅极-漏极寄生电容值产生改变。然而，像素回授电压(Feed-Through Voltage)会随着栅极-漏极寄生电容值而改变。而像素回授电压的改变会使薄膜晶体管液晶显示器之显示质量受到影响。

此外，因制造工艺上的误差，有时会导致部分的像素结构产生缺陷，而对于有缺陷的像素结构通常会对其作修补动作。举例而言，当薄膜晶体管液晶显示器为常态白画面(normally white)之模式，一般来说，修补像素结构120之方法是使漏极122d与扫描线126电连接，使得扫描线126通过漏极122d而与像素电极124电连接，进而使具有缺陷之像素结构120修补成暗点。但实际上，由于扫描线126(像素电极124)与对向基板上的电极之间的电压差值过大，因此往往导致液晶显示面板内的液晶分子过度扭转，而使得有缺陷的像素会呈现灰点，因此无法将有缺陷的像素修补成暗点。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的就是提供一种像素结构，其具有稳定之质量。

本发明的再一目的就是提供一种修补方法，其可修补本发明之像素结构，以提高产品合格率。

本发明的又一目的就是提供一种薄膜晶体管，其可保持固定之栅极-漏极寄生电容值。

本发明提出一种像素结构，其包括扫描线、栅极图案、第一介电层、沟道层、源极、漏极、数据线、第二介电层与像素电极。其中，栅极图案与扫描线电连接，且栅极图案中形成有开口，而第一介电层覆盖扫描线与栅极图案并填满开口。此外，沟道层设置于栅极图案上方的第一介电层上，而源极与漏极设置在沟道层上。其中，漏极位于开口的上方。另外，数据线设置在第一介电层上，且源极与数据线电连接，而第二介电层覆盖源极、漏极与数据线。另一方面，像素电极设置于第二介电层上，且像素电极与漏极电连接。该像素结构还包括延伸线，其与数据线电连接，且延伸线会延伸至栅极图案的上方。

本发明之较佳实施例所述之像素结构，还包括欧姆接触层，其设置于沟道层与源极及漏极之间。

本发明之较佳实施例所述之像素结构，其中沟道层之材料例如是包括非晶硅。

本发明之较佳实施例所述之像素结构，其中第一介电层之材料例如是包括氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。

本发明之较佳实施所例述之像素结构，其中第二介电层之材料例如是包括氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。

本发明之较佳实施例所述之像素结构，其中像素电极之材料例如是包括铟锡氧化物。

本发明提出一种像素修补方法，其适于修补如上所述之像素结构，本发明之像素修补方法包括，首先，将位于开口周围且位于漏极与延伸线两侧的栅极图案切断，以于漏极与延伸线底下形成浮置图案。接着，使延伸线与浮置图案电连接。最后，使漏极与浮置图案电连接。

本发明之较佳实施例所述之修补方法，其中将位于开口周围且位于漏极与延伸线两侧的栅极图案切断之方法包括激光切割。

本发明之较佳实施例所述之修补方法，其中使延伸线与浮置图案电连接以及使漏极与浮置图案电连接之方法包括激光熔接。

为让本发明之上述和其它目的、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为公知像素结构局部示意图。

图2为图1中对应于A-A’剖面线之剖面示意图。

图3为本发明之较佳实施例之像素结构局部示意图。

图4为图3中对应于B-B’剖面线之剖面示意图。

图5A～图5B为本发明较佳实施例之像素结构修补流程示意图。

图6为图5B中对应于C-C’剖面线之剖面示意图。

主要元件标记说明

10、30、40、50：区域

20：开口

110、210：基板

120、220：像素结构

122、222：薄膜晶体管

122a：栅极

122b、222b：沟道层

122c、222c：源极

122d、222d：漏极

124、224：像素电极

126、226：扫描线

128、228：数据线

222a：栅极图案

222e：欧姆接触层

222f：第一介电层

222g：第二介电层

228a：延伸线

P：浮置图案

V、H：接触窗

具体实施方式

图3为本发明之较佳实施例之像素结构局部示意图，而图4为图3中对应于B-B’剖面线之剖面示意图。请同时参照图3与图4，本发明之像素结构220主要包括薄膜晶体管222、像素电极224、扫描线226与数据线228。

更详细地说，如图4所示，位于基板210上之薄膜晶体管222电连接于像素电极224，且薄膜晶体管222包括栅极图案222a、沟道层222b、源极222c、漏极222d、第一介电层222f与第二介电层222g。其中，栅极图案222a会与该扫描线226电连接，且栅极图案222a具有开口20。上述之栅极图案222a例如是在形成扫描线226时一起制作而成，且开口20亦同时于此制作过程中同时定义出。

此外，第一介电层222f之材质为电绝缘材料，其例如是氮化硅、氧化硅或氮氧化硅，且第一介电层222f覆盖扫描线226与栅极图案222a并填满开口20。上述沟道层222b之材质例如是非晶硅，而沟道层222b设置于栅极图案222a上方之第一介电层222f上。为了降低沟道层222b之阻抗，还可在沟道层222b以及源极222c与漏极222d之间形成欧姆接触层222e。

换言之，源极222c与漏极222d设置于欧姆接触层222e上，而漏极222d位于开口20的上方，也就是位于开口20上方的第一介电层222f上。在此，漏极222d之形状例如是T形，而栅极图案222a与漏极222d上下重叠处(区域30、40与50)，会产生栅极-漏极寄生电容效应。

此外，上述之漏极222d因跨于开口20上方，因此在制作漏极222d的过程中，因光刻掩膜对位的误差或机台的震动，造成形成的T形漏极222d之位置，在纵向或横向上有些许对位上的误差，但重叠区域30、40、50的面积之总和不会改变。换言之，栅极-漏极寄生电容之值仍可维持一固定值，进而维持像素回授电压之稳定，以确保薄膜晶体管液晶显示器所显示之画面质量。

值得注意的是，本实施例与附图中是以矩形之开口20与T形之漏极222d为例来说明，但本发明并非限制开口20与漏极222d之形状。也就是说，开口20与漏极222d之形状亦可以是其它形状，例如是开口可以是圆形、多边形等等，而漏极亦可以是矩形或其它形状。

前述之数据线228是设置在第一介电层222f上，且源极222c与数据线228电连接。在另一实施例中，数据线228还包括延伸线228a，其与数据线228电连接。上述之源极222c、数据线228与延伸线228a例如是一起形成，其中延伸线228a会延伸至栅极图案222a的上方。主要目的，为辅助激光修补之用，将在稍后作详细介绍。

另外，第二介电层222g之材质例如是氮化硅、氧化硅或氮氧化硅，且第二介电层222g覆盖源极222c、漏极222d与数据线228。本实施例之像素电极224设置于第二介电层222g上，且像素电极224通过接触窗V与漏极222d电连接。

倘若因制造工艺或静电破坏等因素使得图3之像素结构220产生缺陷，则对图3之像素结构220修补的方法如下所述。请参照图3，首先，将位于开口20周围且位于漏极222d与延伸线228a两侧的栅极图案222a切断，使漏极222d与延伸线228a下方之部分栅极图案222a形成浮置图案P，如图5A所示。上述切断栅极图案222a之方法例如是以激光切割方式切断。此浮置图案P已与栅极图案222a电隔离。

接着，将延伸线228a与浮置图案P电连接以及将漏极222d与浮置图案P电连接，如图5B所示。上述电连接之方法例如是激光熔接。如此一来，数据线228便可通过延伸线228a以及浮置图案P而与漏极222d电连接。请参照图6，其为图5B中对应于C-C’剖面线之剖面示意图，延伸线228a借着浮置图案P电连接，进而可使像素电极224与数据线228电连接。

一般而言，由于对向基板上的电极与数据线228间的电压差值小于对向基板上的电极与扫描线226间的电压差值。因此，通过激光熔接以使像素电极224与数据线228电连接的方式来修补像素，可使像素电极224与对向基板电极间之电压差不会太高，其是与公知通过像素电极与扫描线电连接而达到修补的方法相比较而言。如此一来，便可避免该像素之液晶分子过度扭转。因此，若液晶显示面板为常态白画面之模式，在对其具有瑕疵之像素结构220进行修补后，可使其所显示之区域形成暗点，如此一来便可达到修补像素结构之目的。

综上所述，本发明之像素结构及其修补方法至少具有下列优点：

一、由于本发明像素结构中的薄膜晶体管，其栅极图案具有开口，且漏极位于栅极图案之开口上，因而可以使栅极-漏极寄生电容维持不变。

二、利用本发明之像素结构之修补方法，可使有缺陷的像素修补成暗点。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (9)

1.一种像素结构，其特征是包括：

扫描线；

栅极图案，其中该栅极图案与该扫描线电连接，且该栅极图案中形成有开口；

第一介电层，覆盖该扫描线与该栅极图案并填满该开口；

沟道层，设置于该栅极图案上方的该第一介电层上；

源极与漏极，设置在该沟道层上，其中该漏极位于该开口的上方；

数据线，设置在该第一介电层上，且该源极与该数据线电连接；

第二介电层，覆盖该源极、该漏极与该数据线；

像素电极，设置于该第二介电层上，且该像素电极与该漏极电连接；以及

延伸线，其与该数据线电连接，且该延伸线延伸至该栅极图案的上方。

2.根据权利要求1所述之像素结构，其特征是还包括欧姆接触层，设置于该沟道层与该源极及该漏极之间。

3.根据权利要求1所述之像素结构，其特征是该沟道层之材料包括非晶硅。

4.根据权利要求1所述之像素结构，其特征是该第一介电层由氮化硅、氧化硅与氮氧化硅中的任意一种材料所制成。

5.根据权利要求1所述之像素结构，其特征是该第二介电层由氮化硅、氧化硅与氮氧化硅中的任意一种材料所制成。

6.根据权利要求1所述之像素结构，其特征是该像素电极之材料包括铟锡氧化物。

7.一种像素修补方法，其适于修补如权利要求1所述之像素结构，其特征是该方法包括：

将位于该开口周围且位于该漏极与该延伸线两侧的该栅极图案切断，以于该漏极与该延伸线底下形成浮置图案；

使该延伸线与该浮置图案电连接；以及

使该漏极与该浮置图案电连接。

8.根据权利要求7所述之修补方法，其特征是将位于该开口周围且位于该漏极与该延伸线两侧的该栅极图案切断之方法包括激光切割。

9.根据权利要求7所述之修补方法，其特征是使该延伸线与该浮置图案电连接以及使该漏极与该浮置图案电连接之方法包括激光熔接。

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