CN100456098C

CN100456098C - 像素结构及其制造方法

Info

Publication number: CN100456098C
Application number: CNB2006101373813A
Authority: CN
Inventors: 李奕纬; 朱庆云; 黄资峰
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2026-10-20
Also published as: CN1936662A

Abstract

一种像素结构，其包括一基板、一栅极、一介电层、一半导体层、多个半导体凸块、一源极、一漏极与一反射像素电极。其中，栅极配置于基板上，而介电层配置于基板上，并覆盖栅极。半导体层配置于栅极上方的介电层上，而半导体凸块配置于介电层上。源极与漏极配置于半导体层上。反射像素电极配置于介电层上，并覆盖半导体凸块，且反射像素电极与漏极电性连接。因此，此种像素结构具有较佳的可靠度。

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应用于液晶显示器的像素结构及其制造方法。

【背景技术】

一般薄膜晶体管液晶显示器可分为穿透式、反射式，以及半穿透半反射式三大类，其分类的依据在于光源的利用以及阵列基板(array)的差异。其中，穿透式的薄膜晶体管液晶显示器(transmissive TFT-LCD)主要以背光源(backlight)作为光源，其薄膜晶体管阵列基板上的像素电极为透明电极以利背光源所发出的光线穿透。此外，反射式薄膜晶体管液晶显示器(reflective TFT-LCD)主要以前光源(front-light)或是外界光源作为光源，其薄膜晶体管阵列基板上的像素电极为金属或其他具有良好反射特性材质的反射电极，适于将前光源或是外界光源反射。另外，半穿透半反射式薄膜晶体管液晶显示器则可视为穿透式薄膜晶体管液晶显示器与反射式薄膜晶体管液晶显示器的整合架构，其可以同时利用背光源以及前光源或外界光源以进行显示。

图1A至1D绘示为习知应用于半穿透半反射式液晶显示器的像素结构的制造流程示意图。请参考图1A，此种习知的像素结构包括下列步骤。首先，提供一基板110，然后在基板110依序形成一栅极120、一栅绝缘层130、一半导体层140、一源极150a与一漏极150b。其中，栅绝缘层130覆盖栅极120。半导体层140配置于栅绝缘层130上，并位于栅极120上方。此外，源极150a与漏极150b配置于半导体层140上。

请参考图1B，在基板上形成一保护层160以覆盖栅绝缘层130、50a与漏极150b等的各膜层，而保护层160具有一接触窗160a，其暴露出部分漏极150b。接着，在部份保护层160上形成多个凸块170。更详细而言，在保护层160上形成图案化光阻层(未绘示)，然后对于此图案化光阻层进行热回流(reflow)制作制作方法，以完成凸块170。

请参考图1C，在保护层160上依序形成一反射像素电极180a与一透明像素电极180b，其中反射像素电极180a覆盖凸块170，且反射像素电极180a经由接触窗160a与漏极150b电性连接。此外，透明像素电极180b覆盖反射像素电极180a，且透明像素电极180b经由反射像素电极180a与漏极150b电性连接。

由于反射像素电极180a覆盖于凸块170上，因此光线的反射率能够提高。然而，由于凸块170为光阻材料，而光阻材料含有溶剂，因此凸块170会造成可靠度(reliability)方面的问题。此外，凸块170也会造成成本的增加。

【发明内容】

有鉴于此，本发明的目的是提供一种像素结构，以提高可靠度。

此外，本发明的另一目的是提供一种像素结构的制造方法，以简化制作方法。

另外，本发明的再一目的是提供一种像素结构的制造方法，以减少所需的掩模数。

基于上述目的或其他目的，本发明提出一种像素结构，其包括一基板、一栅极、一第一介电层、一半导体层、多个半导体凸块、一源极、一漏极与一反射像素电极。其中，栅极配置于基板上，而第一介电层配置于基板上，并覆盖栅极。半导体层配置于栅极上方的第一介电层上，而半导体凸块配置于第一介电层上。源极与漏极配置于半导体层上。反射像素电极配置于第一介电层上，并覆盖半导体凸块，且反射像素电极与漏极电性连接。

在本发明一实施例中，像素结构还包括一第二介电层与一透明像素电极，其中该第二介电层配置于第一介电层上，并覆盖半导体层、源极、漏极与反射像素电极。此外，第二介电层具有一接触窗，其暴露出部分漏极。透明像素电极配置于第二介电层上，且透明像素电极经由接触窗与漏极电性连接。

在本发明一实施例中，像素结构还包括一第二介电层，其配置于第一介电层上，并覆盖半导体凸块。此外，第二介电层具有一接触窗，其暴露出部分漏极，且反射像素电极配置于第二介电层上，并经由接触窗与漏极电性连接。

在本发明一实施例中，像素结构还包括一透明像素电极，其配置于第二介电层与反射像素电极之间，且透明像素电极经由接触窗与漏极电性连接，而反射像素电极经由透明像素电极与漏极电性连接。

在本发明一实施例中，像素结构还包括一透明像素电极，其配置于反射像素电极上，且透明像素电极经由反射像素电极与漏极电性连接。

在本发明一实施例中，半导体层与半导体凸块可以是同一膜层。

在本发明一实施例中，像素结构还包括一欧姆接触层，其配置于半导体层源极、漏极与半导体凸块上。

基于上述目的或其他目的，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，提供一基板，并在基板上形成一栅极。在基板上形成一第一介电层，以覆盖栅极。然后，在第一介电层上形成一半导体层与多个半导体凸块，其中半导体层位于栅极上方的第一介电层上。再来，在第一介电层上形成一源极、一漏极与一反射像素电极，其中源极与漏极覆盖部分半导体层，而反射像素电极与漏极电性连接，且反射像素电极覆盖这些半导体凸块。

在本发明一实施例中，在形成源极、漏极与反射像素电极之后，此像素结构的制造方法还包括在基板上全面覆盖一第二介电层，而第二介电层具有一接触窗，其暴露出部分漏极。然后，在第二介电层上形成一透明像素电极，且透明像素电极经由接触窗与漏极电性连接。

在本发明一实施例中，形成半导体层与半导体凸块的步骤包括在第一介电层上形成一半导体材料层。然后，图案化此半导体材料层，以形成半导体层与半导体凸块。

在本发明一实施例中，在形成半导体材料层之后，此像素结构的制造方法还包括在半导体材料层上形成一欧姆接触材料层。

基于上述目的或其他目的，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，提供一基板，并在基板上形成一栅极。在基板上形成一第一介电层，以覆盖栅极。然后，在第一介电层上形成一半导体层与多个半导体凸块，其中半导体层位于栅极上方的第一介电层上。再来，在第一介电层上形成一源极与一漏极，其中源极与漏极覆盖部分半导体层。在基板上全面覆盖一第二介电层，而第二介电层具有一接触窗，其暴露出部分漏极，且第二介电层覆盖半导体凸块。然后，在第二介电层上形成一反射像素电极，且反射像素电极经由接触窗与漏极电性连接。

在本发明一实施例中，反射像素电极形成于半导体凸块上方的第二介电层上。

在本发明一实施例中，在第二介电层上形成反射像素电极之前，像素结构的制造方法还包括在第二介电层上形成一透明像素电极，其中透明像素电极经由接触窗与漏极电性连接，而反射像素电极经由透明像素电极与漏极电性连接。

在本发明一实施例中，在第二介电层上形成反射像素电极之后，像素结构的制造方法还包括在反射像素电极上形成一透明像素电极，而透明像素电极经由反射像素电极与漏极电性连接。

基于上述，由于本发明采用由半导体层所形成的凸块，因此相较于习知技术，本发明的工艺制作方法不仅较为简单，且所形成的像素结构也具有较佳的可靠度。

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1A至1D绘示为习知应用于半穿透半反射式液晶显示器的像素结构的制造流程示意图。

图2A至图2D是本发明第一实施例的一种像素结构的制造方法的示意图。

图3A至图3D是本发明第二实施例的一种像素结构的制造方法的示意图。

【具体实施方式】

【第一实施例】

图2A至图2D是本发明第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，然后在基板210上形成一栅极220。更详细而言，先在基板210上形成一第一导体层(未绘示)，然后对于第一导体层进行图案化制作方法，以形成一栅极220。然后，在基板210上形成一第一介电层230，以覆盖栅极220。此外，形成第一介电层230的方法例如是采用等离子体增强式化学蒸气沉积法，并以小于摄氏300度的温度下所形成。

请参考图2B，在第一介电层230上形成一半导体层242a与多个半导体凸块242b，其中半导体层242a位于栅极220上方的第一介电层230上。此外，这些半导体凸块242b可以是以乱数或一预定规格排列。更详细而言，在第一介电层230上形成一半导体材料层(未绘示)，然后对于此半导体材料层进行图案化制作方法，以形成半导体层242a与半导体凸块242b。此外，为了提升电性品质，在形成半导体材料层之后，在半导体材料层上形成一欧姆接触材料层(未绘示)。然后，对于半导体材料层与欧姆接触材料层进行图案化制作方法，以在半导体层242a上形成一欧姆接触层244a，以及在半导体凸块242b上形成一欧姆接触层244b。再者，图案化制作方法包括显影制作方法与蚀刻制作方法。

请参考图2C，在第一介电层230上形成一源极250a、一漏极250b与一反射像素电极250c，其中源极250a与漏极250b覆盖部分半导体层242a，而反射像素电极250c与漏极250b电性连接，且反射像素电极250c覆盖这些半导体凸块242b。更详细而言，先在第一介电层230上形成一第二导体层(未绘示)，然后对于第二导体层进行图案化制作方法，以形成源极250a、漏极250b与反射像素电极250c。此外，在形成源极250a与漏极250b之后，以源极250a与漏极250b为遮罩进行背通道蚀刻制作方法(back channel etching，BCE)，以移除源极250a与漏极250b之间的欧姆接触层244a。值得注意的是，上述制作方法所形成像素结构可以应用于反射式液晶显示器(reflective LCD)中，然而本实施例也可以再进行其他步骤，以形成出应用于半穿透半反射式液晶显示器(transflective LCD)中的像素结构，其详述如后。

请参考图2D，在基板210上全面覆盖一第二介电层260，而第二介电层260具有一接触窗260a，其暴露出部分漏极250b。此外，形成第二介电层260的方法例如是采用等离子体增强式化学蒸气沉积法，并以小于摄氏300度的温度下所形成。然后，在第二介电层260上形成一透明像素电极270，且透明像素电极270经由接触窗260a与漏极250b电性连接。至此，大致完成应用于半穿透半反射式液晶显示器的像素结构200的制造流程。以下就此像素结构200的结构部份进行说明。

请继续参考图2D，本实施例的像素结构200包括一基板210、一栅极220、一第一介电层230、一半导体层242a、多个半导体凸块242b、欧姆接触层244a、244b、一源极250a、一漏极250b、一反射像素电极250c、一第二介电层260与一透明像素电极270。其中，栅极220配置于基板210上。第一介电层230配置于基板210上，并覆盖栅极220。半导体层242a配置于栅极220上方的第一介电层230上，而半导体凸块242b配置于第一介电层230上。源极250a与漏极250b配置于半导体层242a上。反射像素电极250c配置于第一介电层230上，并覆盖半导体凸块242b，且反射像素电极250c与漏极250b电性连接。

此外，欧姆接触层244a配置于源极250a与漏极250b与半导体层242a之间，而欧姆接触层244b配置于半导体凸块242b上。另外，第二介电层260配置于第一介电层230上并覆盖半导体层242a、源极250a、漏极250b与反射像素电极250c，而第二介电层260具有一接触窗260a，其暴露出部分漏极250b。透明像素电极270配置于第二介电层260上，且透明像素电极270经由接触窗260a与漏极250b电性连接。

更详细而言，基板210可以是玻璃基板、石英基板或其他型态的基板。此外，栅极220、源极250a、漏极250b与反射像素电极250c的材质例如是铝(Al)、钼(M)、氮化钼(MoN)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、铬(Cr)、氮化铬(CrN)或其他导体材质。在本实施例中，栅极220、源极250a、漏极250b与反射像素电极250c的结构例如是铝/钛或铝/氮化钛。铝层的厚度例如是介于500至2000埃之间，而钛层或氮化钛层的厚度例如是介于300至1000埃之间。

另外，第一介电层230的材质例如是硅氮化物(SiN_X)、硅氧化物(SiO_X)、硅氧氮化物(SiO_XN_Y)或其他绝缘材质，而第一介电层230的厚度例如是介于1500至4000埃。半导体层242a与欧姆接触层244a的厚度总和例如是介于500至4000埃之间。半导体层242a与半导体凸块242b的材质例如是非晶硅或多晶硅，而欧姆接触层244a与244b的材质例如是掺杂非晶硅。

第二介电层260的材质例如是硅氮化物(SiN_X)、硅氧化物(SiO_X)、硅氧氮化物(SiO_XN_Y)或其他绝缘材质，而第二介电层260的厚度例如是介于500至4000埃。此外，透明像素电极270的材质例如是铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)、铟锌氧化物(indium zinc oxide，IZO)、锌铝氧化物(aluminum zinc oxide，AZO)或是其他透明导体材质。另外，透明像素电极270的厚度例如是介于500至3000埃。

值得注意的是，本实施例并不限定需形成欧姆接触层244a、244b。此外，本实施例的像素结构200乃是应用于半穿透半反射式液晶显示器中，然而不具有透明像素电极270的像素结构也可以应用于反射式液晶显示器中。

【第二实施例】

图3A至图3D是本发明第二实施例的一种像素结构的制造方法的示意图。请参考图3A与3B，图3A与图3B所示相似于图2A与图2B所示，在此不再赘述。

请参考图3C，在第一介电层230上形成一源极250a与一漏极250b，其中源极250a与漏极250b覆盖部分半导体层244a。在形成源极250a与漏极250b之后，以源极250a与漏极250b为遮罩进行背通道蚀刻制作方法，以移除源极250a与漏极250b之间的欧姆接触层244a。然后，在基板210上全面覆盖一第二介电层260，而第二介电层260具有一接触窗260a，其暴露出部分漏极250b。此外，第二介电层260覆盖这些半导体凸块242b。

请参考图3D，在第二介电层260上形成一透明像素电极270，其中透明像素电极270经由接触窗260a与漏极250b电性连接。然后，在透明像素电极270上形成一反射像素电极310，而反射像素电极310经由透明像素电极270与漏极250b电性连接。至此，大致完成应用于半穿透半反射式液晶显示器的像素结构300的制造流程。值得注意的是，本实施例虽然依序形成透明像素电极270与反射像素电极310，然而本实施例也可以依序形成反射像素电极310与透明像素电极270。以下就此像素结构300的结构部份进行说明。

请继续参考图3D，本实施例的像素结构300包括一基板210、一栅极220、一第一介电层230、一半导体层242a、多个半导体凸块242b、欧姆接触层244a、244b、一源极250a、一漏极250b、一第二介电层260、一透明像素电极270与一反射像素电极310。其中，栅极220配置于基板210上。第一介电层230配置于基板210上，并覆盖栅极220。半导体层242a配置于栅极220上方的第一介电层230上，而半导体凸块242b配置于第一介电层230上。源极250a与漏极250b配置于半导体层242a上。此外，欧姆接触层244a配置于源极250a与漏极250b与半导体层242a之间，而欧姆接触层244b配置于半导体凸块242b上。

第二介电层260配置于第一介电层230上并覆盖半导体层242a、半导体凸块242b、源极250a与漏极250b，而第二介电层260具有一接触窗260a，其暴露出部分漏极250b。此外，第二介电层260覆盖这些半导体凸块242b。透明像素电极270配置于第二介电层260上，且透明像素电极270经由接触窗260a与漏极250b电性连接。此外，反射像素电极310配置于透明像素电极270上，且反射像素电极310经由透明像素电极270与漏极250b电性连接。

综上所述，本发明的像素结构及其制造方法至少具有下列优点：

一、由于本发明在形成半导体层时，同时形成半导体凸块上，以形成凸块化表面(bumping surface)，因此相较于习知技术，本发明的像素结构的制造方法所需的掩模数较少能够减少。此外，相较于习知技术采用由光阻材料所形成的凸块，本发明采用半导体凸块，因此本发明的像素结构具有较佳的可靠度。

二、由于反射像素电极与源极、漏极为一同形成，因此相较于习知技术，本发明的像素结构的制造方法较为简单。

三、本发明的像素结构的制造方法与现有的制作方法相容无须增加额外的制作方法设备。

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，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书为准。

Claims

1.一种像素结构，包括：

一基板；

一栅极，配置于该基板上；

一第一介电层，配置于该基板上，并覆盖该栅极；

一半导体层，配置于该栅极上方的该第一介电层上；

多个半导体凸块，配置于该第一介电层上；

一源极与一漏极，配置于该半导体层上；以及

一反射像素电极，配置于该第一介电层上，并覆盖该些半导体凸块，且该反射像素电极与该漏极电性连接。

2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，进一步包括：

一第二介电层，配置于该第一介电层上，并覆盖该半导体层、该源极、该漏极与该反射像素电极，且该第二介电层具有一接触窗，暴露出部分该漏极；以及

一透明像素电极，配置于该第二介电层上，且该透明像素电极经由该接触窗与该漏极电性连接。

3.根据权利要求2所述的像素结构，其特征在于，进一步包括一第二介电层，配置于该第一介电层上，并覆盖该些半导体凸块，且该第二介电层具有一接触窗，暴露出部分该漏极，而该透明像素电极配置于该第二介电层上，并经由该接触窗与该漏极电性连接。

4.根据权利要求3所述的像素结构，其特征在于，进一步包括一透明像素电极，配置于该第二介电层与该反射像素电极之间，且该透明像素电极经由该接触窗与该漏极电性连接，而该反射像素电极经由该透明像素电极与该漏极电性连接。

5.根据权利要求3所述的像素结构，其特征在于，进一步包括一透明像素电极，配置于该反射像素电极上，且该透明像素电极经由该反射像素电极与该漏极电性连接。

6.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，其中该半导体层与该些半导体凸块为同一膜层。

7.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，进一步包括一欧姆接触层，配置于该半导体层与该些半导体凸块上。

8.一种像素结构的制造方法，包括：

提供一基板；

在该基板上形成一栅极；

在该基板上形成一第一介电层，以覆盖该栅极；

在该第一介电层上形成一半导体层与多个半导体凸块，其中该半导体层位于该栅极上方的该第一介电层上；以及

在该第一介电层上形成一源极、一漏极与一反射像素电极，其中该源极与该漏极覆盖部分该半导体层，而该反射像素电极与该漏极电性连接，且该反射像素电极覆盖该些半导体凸块。

9.根据权利要求8所述的像素结构的制造方法，其特征在于，其中在形成该源极、该漏极与该反射像素电极之后，还包括：

在该基板上全面覆盖一第二介电层，而该第二介电层具有一接触窗，暴露出部分该漏极；以及

在该第二介电层上形成一透明像素电极，而该透明像素电极经由该接触窗与该漏极电性连接。

10.根据权利要求8所述的像素结构的制造方法，其特征在于，其中形成该半导体层与该些半导体凸块的步骤包括：

在该第一介电层上形成一半导体材料层；以及

图案化该半导体材料层，以形成该半导体层与该些半导体凸块。

11.根据权利要求10所述的像素结构的制造方法，其特征在于，其中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。

12.一种像素结构的制造方法，包括：

提供一基板；

在该基板上形成一栅极；

在该基板上形成一第一介电层，以覆盖该栅极；

在该第一介电层上形成一半导体层与多个半导体凸块，其中该半导体层位于该栅极上方的该第一介电层上；

在该第一介电层上形成一源极与一漏极，其中该源极与该漏极覆盖部分该半导体层；

在该基板上全面覆盖一第二介电层，而该第二介电层具有一接触窗，暴露出部分该漏极，且该第二介电层覆盖该些半导体凸块；以及

在该第一介电层上形成一反射像素电极，其中该反射像素电极经由该接触窗与该漏极电性连接。

13.根据权利要求12所述的像素结构的制造方法，其特征在于，其中该反射像素电极系形成于该些半导体凸块上方的该第二介电层上。

14.根据权利要求12所述的像素结构的制造方法，其特征在于，其中在该第二介电层上形成一反射像素电极之前，还包括：

在该第二介电层上形成一透明像素电极，其中该透明像素电极经由该接触窗与该漏极电性连接，而该反射像素电极经由该透明像素电极与该漏极电性连接。

15.根据权利要求12所述的像素结构的制造方法，其特征在于，其中在该第二介电层上形成一反射像素电极之后，还包括：

在该反射像素电极上形成一透明像素电极，而该透明像素电极经由该反射像素电极与该漏极电性连接。

16.根据权利要求12所述的像素结构的制造方法，其特征在于，其中形成该半导体层与该些半导体凸块的步骤包括：

在该第一介电层上形成一半导体材料层；以及

17.根据权利要求16所述的像素结构的制造方法，其特征在于，其中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。