CN100468750C - 薄膜晶体管基板及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种薄膜晶体管基板，包括一玻璃基板、一薄膜晶体管、一电极垫及一导电凸块。薄膜晶体管及电极垫都形成于玻璃基板上，电极垫用以与薄膜晶体管电性连接。导电凸块包括数个绝缘凸块及一导电层，此些绝缘凸块相互隔开地形成于电极垫上。导电层覆盖此些绝缘凸块的顶面、此些绝缘凸块的内侧表面和此些绝缘凸块之间的部分的电极垫，用以与电极垫电性连接，此些绝缘凸块的外围侧面暴露于导电层之外。
Description
本申请是申请日为2004年3月3日，申请号为200410028643.3的分案申请。
技术领域
本发明是有关于一种薄膜晶体管基板及制造方法，且特别是有关于一种具有导电凸块的薄膜晶体管基板及制造方法。
背景技术
一些现有的电子装置中，组件及主体电路间的连接是透过异方性导电膜(anisotropic conductive film，ACF)来进行，例如驱动芯片就是利用异方性导电膜与显示面板电性连接。其中，异方性导电膜是以非导电性的合成树脂及导电颗粒(particle)混合而成，而导电颗粒的中央部分为聚合物，且聚合物的外表包覆一层金属导体，如金、镍、锡等。异方性导电膜常被用于平面显示器的制程中，而驱动芯片与液晶显示面板的接合技术至少包括玻璃黏晶技术(chip on glass，COG)及薄膜黏晶技术(chip on film)。玻璃黏晶技术是将驱动芯片直接与显示面板的玻璃基板接合，且薄膜黏晶技术是先将驱动芯片接合至一载具上，再以此具有驱动芯片的载具与玻璃基板接合。
请参照图1A，其绘示的是传统上以玻璃黏晶技术所完成的半导体结构的剖面图。在图1A中，半导体结构10包括一玻璃基板11、一芯片12及一异方性导电膜16，玻璃基板11具有一基板表面11a，基板表面11a具有数个金属电极垫(electrode pad)13。芯片12具有一芯片表面12a，芯片表面12a上具有数个铝焊垫14，各铝焊垫14上具有一金凸块(gold bump)15。异方性导电膜16是黏接部分的基板表面11a及部分的芯片表面12a，异方性导电膜16具有数个导电颗粒17，部分的导电颗粒17用以电性连接金属电极垫13及金凸块15。
在铝焊垫14之间的间距(pitch)日趋缩小的时势潮流下，金凸块15之间的间距也跟着缩小。当导电颗粒17聚集于金凸块15之间时，容易致使相邻的二金凸块15产生电性连接的效果，造成所谓的电性短路现象，又如图1A所示。如此一来，影响半导体结构10的电性品质甚巨。
请参照图1B，其绘示了美国专利第5,393,697号所揭示的位于基板或芯片上的复合凸块的剖面图。在图1B中，在此以复合凸块31形成于芯片30上为例。芯片30具有一芯片表面30a，芯片表面30a上具有一铝焊垫26。护层(passivationlayer)28是覆盖部分的芯片表面30a及铝焊垫26的周围部分，并暴露铝焊垫26的中央部分。复合凸块31包括聚合物凸块32及金属导电层36，聚合物凸块32系形成于铝焊垫26的中央部分上。聚合物凸块32及护层28之间具有一空隙，用以暴露铝焊垫26的部分区域。金属导电层36是覆盖聚合物凸块32、铝焊垫26的部分区域及部分的护层28，用以与铝焊垫26电性连接。
当具有数个复合凸块31的芯片30藉由异方性导电膜与一玻璃基板的数个电极垫电性连接时，异方性导电膜的导电颗粒电性容易聚集于相邻的二复合凸块31之间，导致相邻的二复合凸块31产生电性连接的现象，仍然无法解决电性短路的问题。此外，经由传统的凸块制程所形成于芯片30上的复合凸块31的高度无法被控制得很好，容易产生复合凸块31不等高的现象，使得芯片30与基板组合时产生电性接触非共平面的缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)基板及制造方法。其以导电层覆盖数个绝缘凸块的顶面及内侧表面并与电极垫电性连接的设计，可以在玻璃基板藉由异方性导电膜与芯片电性连接时降低电性短路的机会。此外，在光间隔物制程中同步形成此些绝缘凸块的设计，可以得到较佳的凸块平整度，避免产生凸块不等高的问题。另外，导电凸块是在TFT制程中被完成的设计，无需在芯片上进行凸块制程，减少芯片上形成凸块时所需的材料费用。
根据本发明的目的，提出一种薄膜晶体管基板，包括一玻璃基板、一薄膜晶体管、一电极垫及一导电凸块。薄膜晶体管及电极垫皆形成于玻璃基板上，电极垫用以与薄膜晶体管电性连接。导电凸块包括数个绝缘凸块及一导电层，此些绝缘凸块是相互隔开地形成于电极垫上。导电层覆盖此些绝缘凸块的顶面、此些绝缘凸块的内侧表面和此些绝缘凸块之间的部分的电极垫，用以与电极垫电性连接，此些绝缘凸块的外围侧面暴露于导电层之外。
根据本发明的再一目的，提出一种薄膜晶体管基板的制造方法。在此方法中，首先，提供一玻璃基板。接着，形成第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管及一电极垫于玻璃基板上，电极垫是与第一薄膜晶体管及第二薄膜晶体管电性连接。然后，分别形成第一彩色滤光片及第二彩色滤光片于第一薄膜晶体管及第二薄膜晶体管之上。接着，分别形成第一象素电极及第二象素电极于部分的第一彩色滤光片及第二彩色滤光片上，第一象素电极及第二象素电极分别与第一薄膜晶体管及第二薄膜晶体管电性连接。第一象素电极及第二象素电极相互隔开，使得第一彩色滤光片及第二彩色滤光片的表面交界处被暴露于第一象素电极及第二象素电极之外。然后，分别形成第一光间隔物及数个第二光间隔物于第一彩色滤光片及第二彩色滤光片的表面交界处及电极垫上，此些第二光间隔物系相互隔开。接着，形成一导电层，以覆盖此些第二光间隔物的顶面、此些第二光间隔物的内侧表面和此些第二光间隔物之间的部分的电极垫，导电层是与电极垫电性连接，且此些第二光间隔物的外围侧面暴露于导电层之外。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
附图说明
图1A绘示了传统上以玻璃黏晶技术所完成的半导体结构的剖面图。
图1B绘示了美国专利第5,393,697号所揭示的位于基板或芯片上的复合凸块的剖面图。
图2绘示了乃本发明的薄膜晶体管基板的部分剖面图。
图3A绘示了图2的电极垫及具有二绝缘凸块的导电凸块的放大俯视图。
图3B绘示了图2的电极垫及具有四绝缘凸块的导电凸块的放大俯视图。
图4A～4F绘示了依照本发明的实施例一的薄膜晶体管基板的制造方法的流程剖面图。
图5A～5F绘示了依照本发明的实施例二的薄膜晶体管基板的制造方法的流程剖面图。
图6A～6F绘示了依照本发明的实施例三的薄膜晶体管基板的制造方法的流程剖面图。
具体实施方式
请参照图2，其绘示了本发明的薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)基板的部分剖面图。在图2中，薄膜晶体管基板100包括一玻璃基板(glasssubstrate)101、电极垫(electrode pad)109、薄膜晶体管101a、101b及101c、彩色滤光片(color filter)106a、106b及106c、象素电极(pixelelectrode)107a、107b及107c、光间隔物(photo spacer)108和一导电凸块(bump)102。薄膜晶体管101a～101c及电极垫109相互隔开地形成于玻璃基板101上，电极垫109是与薄膜晶体管101a～101c电性连接。薄膜晶体管101a具有栅极103a、源极104a及漏极105a，薄膜晶体管101b具有栅极103b、源极104b及漏极105b，薄膜晶体管101c具有栅极103c、源极104c及漏极105c。依照彩色滤光片在数组上(color filter on array，COA)的制程，彩色滤光片106a～106c分别形成于薄膜晶体管101a～101c之上。象素电极107a～107c相互隔开地形成于部分的彩色滤光片106a～106c上，使得彩色滤光片106a及106b的表面交界处和彩色滤光片106b及106c的表面交界处被暴露于象素电极107a～107c之外。此外，象素电极107a～107c分别与薄膜晶体管101a～101c电性连接，光间隔物108形成于彩色滤光片106b及106c的表面交界处上。
如图3A及图3B所示，导电凸块102包括数个绝缘凸块110及一导电层111，此些绝缘凸块110相互隔开地形成于电极垫109上。导电层111覆盖此些绝缘凸块110的顶面110c、此些绝缘凸块110的内侧表面110a和此些绝缘凸块110之间的部分的电极垫109，用以与电极垫109电性连接，且此些绝缘凸块110的外围侧面110b系暴露于导电层111之外。
然熟悉本技术领域者亦可以明了本发明的技术并不局限在此，例如，电极垫109的材质为一金属或一金属合金。此外，电极垫109包括二金属层，此二金属层是依序形成于玻璃基板101上。另外，绝缘凸块110的材质为光间隔物材料，导电层111的材质为至少一金属或一金属合金。当然，本发明的导电凸块亦可形成于芯片或其它类型的基板上。需要注意的是，TFT101a～101c可以是三个非晶硅(a-Si)TFT或三个低温多晶硅(low temperature polysilicon，LTPS)TFT。至于本发明的薄膜晶体管基板的制造方法将以数个实施例附图说明如下。
实施例一
请参照图4A～4F，其绘示了依照本发明的实施例一的薄膜晶体管基板的制造方法的流程剖面图。请同时参考图2，首先，如图4A所示，提供一玻璃基板101，并形成第一金属层于一玻璃基板101上。去除部分的第一金属层，以形成栅极103a～103c及电极垫109。接着，如图4B所示，分别形成源极104a及漏极105a、源极104b及漏极105b和源极104c及漏极105c于栅极103a～103c之上，使得栅极103a～103c、源极104a～104c和漏极105a～105c搭配地构成薄膜晶体管101a～101c。其中，电极垫109与薄膜晶体管101a～101c电性连接。然后，如图4C所示，分别形成彩色滤光片106a～106c于薄膜晶体管101a～101c之上。接着，图4D所示，分别形成象素电极107a～107c于部分的彩色滤光片106a～106c上，象素电极107a～107c分别与薄膜晶体管101a～101c电性连接。象素电极107a～107c是彼此相互隔开，使得彩色滤光片106a及106b的表面交界处和彩色滤光片106b及106c的表面交界处被暴露于象素电极107a～107c之外。
然后，如图4E所示，以光间隔物材料形成一光间隔物108及另外数个为绝缘凸块110的光间隔物于彩色滤光片106b及106c的表面交界处及电极垫109上，此些以光间隔物材料为材质的绝缘凸块110是相互隔开。接着，如图4F所示，以一导电层111覆盖此些绝缘凸块110的顶面110c、此些绝缘凸块110的内侧表面110a和此些绝缘凸块110的之间的部分的电极垫109，导电层111用以与电极垫109电性连接，此些绝缘凸块110的外围侧面110b是暴露于导电层111之外，导电凸块102在此被完成。
实施例二
请参照图5A～5F，其绘示了依照本发明的实施例二的薄膜晶体管基板的制造方法的流程剖面图。请同时参考图2，首先，如图5A所示，提供一玻璃基板101，形成第一金属层于一玻璃基板101上。去除部分的第一金属层，以形成栅极103a～103c。接着，如图5B所示，形成第二金属层于玻璃基板101之上，并覆盖栅极103～103c。去除部分的第二金属层，以形成源极104a～104c、漏极105a～105c和电极垫109。此外，源极104a及漏极105a、源极105a及漏极105b和源极104c及漏极105c于栅极103a～103c之上，栅极103a～103c、源极104a及104c和漏极105a～105c搭配地构成薄膜晶体管101a～101c，电极垫109与薄膜晶体管101a～101c电性连接。然后，如图5C所示，分别形成彩色滤光片106a～106c于薄膜晶体管101a～101c之上。接着，图5D所示，分别形成象素电极107a～107c于部分的彩色滤光片106a～106c上，象素电极107a～107c分别与薄膜晶体管101a～101c电性连接。象素电极107a～107c彼此相互隔开，使得彩色滤光片106a及106b的表面交界处和彩色滤光片106b及106c的表面交界处被暴露于象素电极107a～107c之外。
然后，如图5E所示，以光间隔物材料形成一光间隔物108及另外数个为绝缘凸块110的光间隔物于彩色滤光片106b及106c的表面交界处及电极垫109上，此些以光间隔物材料为材质的绝缘凸块110是相互隔开。接着，如图5F所示，以一导电层111覆盖此些绝缘凸块110的顶面110c、此些绝缘凸块110的内侧表面110a和此些绝缘凸块110之间的部分的电极垫109，导电层111用以与电极垫109电性连接，此些绝缘凸块110的外围侧面110b暴露于导电层111之外，导电凸块102在此被完成。
实施例三
请参照图6A～6F，其绘示了依照本发明的实施例三的薄膜晶体管基板的制造方法的流程剖面图。请同时参考图2，首先，如图6A所示，提供一玻璃基板101，并形成第一金属层于一玻璃基板101上。，去除部分的第一金属层，以形成栅极103a～103c及电极垫底层109a。接着，如图6B所示，形成第二金属层于玻璃基板101之上，并覆盖栅极103～103c及电极垫底层109a。去除部分的第二金属层，以形成源极104a～104c、漏极105a～105c和电极垫顶层109b。此外，源极104a及漏极105a、源极105a及漏极105b和源极104c及漏极105c于栅极103a～103c之上，栅极103a～103c、源极104a及104c和漏极105a～105c搭配地构成薄膜晶体管101a～101c。电极垫底层109a及电极垫顶层109b构成电极垫109，且电极垫109与薄膜晶体管101a～101c电性连接。然后，如图6C所示，分别形成彩色滤光片106a～106c于薄膜晶体管101a～101c之上。接着，图6D所示，分别形成象素电极107a～107c于部分的彩色滤光片106a～106c上，象素电极107a～107c分别与薄膜晶体管101a～101c电性连接。象素电极107a～107c彼此相互隔开，使得彩色滤光片106a及106b的表面交界处和彩色滤光片106b及106c的表面交界处被暴露于象素电极107a～107c之外。
然后，如图6E所示，以光间隔物材料形成一光间隔物108及另外数个为绝缘凸块110的光间隔物于彩色滤光片106b及106c的表面交界处及电极垫109上，此些以光间隔物材料为材质的绝缘凸块110相互隔开。接着，如图6F所示，以一导电层111覆盖此些绝缘凸块110的顶面110c、此些绝缘凸块110的内侧表面110a和此些绝缘凸块110之间的部分的电极垫109，导电层111用以与电极垫109电性连接，此些绝缘凸块110的外围侧面110b暴露于导电层111之外，导电凸块102在此被完成。
然熟悉本技术领域者亦可以明了本发明的技术并不局限在此，例如，在本发明的一实施例中，首先，形成至少一电极垫及至少一TFT的栅极于玻璃基板上。接着，形成至少二相互隔开的绝缘凸块于此电极垫上。然后，形成一导电层和此TFT的源极及漏极于玻璃基板之上。
本发明上述实施例所揭示的薄膜晶体管基板及制造方法，其以导电层覆盖数个绝缘凸块的顶面及内侧表面并与电极垫电性连接的设计，可以在玻璃基板藉由异方性导电膜与芯片电性连接时降低电性短路的机会。此外，在光间隔物制程中同步形成此些绝缘凸块的设计，可以得到较佳的凸块平整度，避免产生凸块不等高的问题。另外，导电凸块是在TFT制程中被完成的设计，无需在芯片上进行凸块制程，减少芯片上形成凸块时所需的材料费用。
Claims (21)
1.一种薄膜晶体管基板，至少包括：
一玻璃基板；
一薄膜晶体管，形成于该玻璃基板上；
一电极垫，形成于该玻璃基板上，用以与该薄膜晶体管电性连接；以及
一导电凸块，包括：
多个绝缘凸块，相互隔开地形成于该电极垫上；及
一导电层，覆盖所述绝缘凸块的顶面、所述绝缘凸块的内侧表面和所述绝缘凸块之间的部分的该电极垫，用以与该电极垫电性连接，所述绝缘凸块的外围侧面暴露于该导电层之外。
2.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，该电极垫的材质为金属或金属合金。
3.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，该电极垫包括：
第一金属层，形成于该玻璃基板上；以及
第二金属层，形成于该第一金属层上。
4.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板，其特征在，所述绝缘凸块的材质皆为光间隔物材料。
5.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，该导电层的材质为金属或金属合金。
6.一种导电凸块的制造方法，包括：
提供一基板或一芯片，该基板或该芯片上具有一电极垫；
形成多个绝缘凸块于该电极垫上，所述绝缘凸块相互隔开，且完全直接接触电极垫；以及
形成一导电层，以覆盖所述绝缘凸块的顶面、所述绝缘凸块的内侧表面和所述绝缘凸块之间的部分的该电极垫，该导电层与该电极垫电性连接，且所述绝缘凸块的外围侧面暴露于该导电层之外。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该电极垫的材质为金属或金属合金。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该电极垫包括：
第一金属层，形成于该基板或该芯片上；以及
第二金属层，形成于该第一金属层上。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述绝缘凸块的材质都为光间隔物材料。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该导电层的材质为金属或金属合金。
11.一种薄膜晶体管基板的制造方法，包括：
提供一玻璃基板；
形成第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管及一电极垫于玻璃基板上，该电极垫与该第一薄膜晶体管及该第二薄膜晶体管电性连接；
分别形成第一彩色滤光片及第二彩色滤光片于该第一薄膜晶体管及该第二薄膜晶体管之上；
分别形成第一象素电极及第二象素电极于部分的该第一彩色滤光片及该第二彩色滤光片上，该第一象素电极及该第二象素电极分别与该第一薄膜晶体管及该第二薄膜晶体管电性连接，该第一象素电极及该第二象素电极相互隔开，使得该第一彩色滤光片与该第二彩色滤光片的表面交界处被暴露于该第一象素电极及该第二象素电极之外；
分别形成第一光间隔物及多个第二光间隔物于该第一彩色滤光片及该第二彩色滤光片的表面交界处和该电极垫上，所述第二光间隔物相互隔开；以及
形成一导电层，以覆盖所述第二光间隔物的顶面、所述第二光间隔物的内侧表面和所述第二光间隔物之间的部分的该电极垫，该导电层与该电极垫电性连接，所述第二光间隔物的外围侧面暴露于该导电层之外。
12.如权利要求11所述的方法，其特征于，该方法于该形成第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管及一电极垫于玻璃基板上的步骤中还包括：
形成一金属层于该玻璃基板上；以及
去除部分的该金属层，以形成该第一薄膜晶体管的栅极、该第二薄膜晶体管的栅极及该电极垫。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法于该形成第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管及一电极垫于玻璃基板上的步骤中还包括：
形成第一金属层于该玻璃基板上；
去除部分的该第一金属层，以形成该第一薄膜晶体管的栅极、该第二薄膜晶体管的栅极和该电极垫的底层；
形成第二金属层于该玻璃基板之上，并覆盖该第一薄膜晶体管的栅极、该第二薄膜晶体管的栅极和该电极垫的底层；以及
去除部分的该第二金属层，以形成该第一薄膜晶体管的源极及漏极、该第二薄膜晶体管的源极及漏极和该电极垫的顶层。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法在该形成第一薄膜晶体管、一第二薄膜晶体管及一电极垫于玻璃基板上的步骤中还包括：
形成第一金属层于该玻璃基板上；
去除部分的该第一金属层，以形成该第一薄膜晶体管的栅极及该第二薄膜晶体管的栅极；
形成第二金属层于该玻璃基板之上，并覆盖该第一薄膜晶体管的栅极及该第二薄膜晶体管的栅极；以及
去除部分的该第二金属层，以形成该第一薄膜晶体管的源极及漏极、该第二薄膜晶体管的源极及漏极和该电极垫。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该导电层的材质为金属或金属合金。
16.一种导电凸块，设置于一基板或一芯片上的一电极垫上，该导电凸块包括：
多个绝缘凸块，相互隔开地形成于该电极垫上；
一导电层，覆盖所述绝缘凸块的顶面、所述绝缘凸块的内侧表面和所述绝缘凸块之间的部分的该电极垫，用以与该电极垫电性连接，所述绝缘凸块的外围侧面暴露于该导电层之外。
17.如权利要求16所述的导电凸块，其特征在于，该电极垫的材质为金属或金属合金。
18.如权利要求16所述的导电凸块，其特征在于，该电极垫包括：
第一金属层，形成于该基板或该芯片上；以及
第二金属层，形成于该第一金属层上。
19.如权利要求16所述的导电凸块，其特征在于，所述绝缘凸块的材质都为光间隔物材料。
20.如权利要求16所述的导电凸块，其特征在于，该导电层的材质为金属或金属合金。
21.如权利要求16所述的导电凸块，其特征在于，所述多个绝缘凸块包括四个绝缘凸块，位于所述导电层的四个角之上。
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