CN101067705A - 液晶显示器的像素结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示器的像素结构及其制造方法，在此像素结构中，由金属层/介电层/重掺杂硅层构成储存电容器的下电极/电容介电层/上电极，以增加其电容量。同时，在薄膜晶体管的底部形成金属遮光层以减少光漏电流的发生。采用本发明，在储存电容器的部分，其下电极是由金属所构成，其上电极由重掺杂的硅层所构成。因此，与由非掺杂硅层、栅介电层与金属层所构成的现有技术的储存电容器相较下，可大幅增加储存电容器的电容量。此外，薄膜晶体管的下方也多一层金属遮光层，以阻断光漏电流的产生。

Description

液晶显示器的像素结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器及其制造方法，且尤其涉及一种液晶显示器的像素结构及其制造方法。

背景技术

在现有液晶显示器的像素结构中，若其薄膜晶体管为顶栅极(top gate)的结构，则其储存电容器的下电极与薄膜晶体管的硅岛通常由同一层硅层所构成，而储存电容器的上电极与薄膜晶体管的栅极通常由同一层金属层所构成。造成在以栅极与上电极为掩膜来对上述硅层进行离子掺杂时，由于储存电容器的上电极将下电极遮盖住，因此无法对下电极进行有效的离子掺杂，造成无法有效增加储存电容器的储存电容量。而薄膜晶体管也容易因照光产生漏电流。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种适用于液晶显示器的像素结构及其制造方法。

为实现上述目的，本发明提供一种像素结构，适用于一液晶显示器，该像素结构至少包括：一薄膜晶体管，位于一基板的一主动区上，该薄膜晶体管包括：一主动堆栈，该主动堆栈由下至上依序具有一金属遮光层、一介电层与一硅岛，该硅岛的两端具有重掺杂的一源极区与一漏极区；一栅介电层，位于该主动堆栈之上；以及至少一栅极，位于该主动堆栈上方的该栅介电层上；一储存电容器，位于该基板的一电容区上，该储存电容器由下至上依序具有一第一电极、一电容介电层与一第二电极，其中该第一电极与该金属遮光层由不连续的一第一金属层所构成，该电容介电层与该介电层由不连续的一第一介电层所构成，该第二电极与该硅岛由不连续的一硅层所构成，该第二电极为重掺杂且与该漏极区电性相接；以及一像素电极，与该第二电极电性相接。

而且，为实现上述目的，本发明提供一种显示器像素结构的制造方法，首先，在基板上依序形成第一金属层、第一介电层与硅层，然后图案化该一金属层、第一介电层与硅层，分别在基板的主动区与电容区上形成主动堆栈与电容堆栈，以及形成与电容堆栈连接的电容线。接着，在基板、主动堆栈、电容堆栈与电容线的上依序形成栅介电层与第二金属层，再图案化第二金属层，以在主动堆栈上方形成至少一栅极，以及与栅极相连的扫描线。以栅极与扫描线为掺杂掩膜，对主动堆栈、电容堆栈与电容线的硅层进行重掺杂工艺以形成多个重掺杂区。其中，主动堆栈的硅层两端的重掺杂区分别为源极区与漏极区，而电容堆栈的第一金属层与重掺杂区分别为构成储存电容器的第一电极与第二电极。

接着，在栅介电层、栅极与扫描线的上形成第二介电层，再图案化第二介电层，以形成第一开口、第二开口与第三开口分别暴露出源极区、漏极区与第二电极。然后，形成第三金属层覆盖于第二介电层之上，再图案化第三金属层，形成数据线、电性连接数据线与源极区的第一导线以及电性连接漏极区与第二电极的第二导线。然后，在第二介电层、数据线、第一导线与第二导线之上形成平坦层，然后图案化平坦层，形成第四开口以暴露出第二导线。然后，在平坦层之上与第四开口之中形成透明导电层，再图案化透明导电层，形成与第二导线电性相接的像素电极。

采用本发明，在储存电容器的部分，其下电极(也即第一电极105b)是由金属所构成，其上电极(也即第二电极130c)由重掺杂的硅层所构成。因此，与由非掺杂硅层、栅介电层与金属层所构成的现有技术的储存电容器相较下，可大幅增加储存电容器的电容量。此外，薄膜晶体管的下方也多一层金属遮光层，以阻断光漏电流的产生。

附图说明

为让本发明之上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：

请参照图1A-图6B，其绘示依照本发明单栅极实施例的一种液晶显示器的像素结构的制造流程示意图。

请参照图7A-图7B，其绘示依照本发明双栅极实施例的一种液晶显示器的像素结构的示意图。

其中，附图标记：

100：基板                     105a：金属遮光层

105b：第一电极                105c：第一端子

110b：电容介电层              110a：第一介电层

110d：第一介电层              110c：第一介电层

115b：硅层                    115a：硅岛

115d：硅层                    115c：硅层

118b：电容堆栈                118a：主动堆栈

118d：电容线                  118c：端子堆栈

125a：栅极                    120：栅介电层

125c：第二端子                125b：扫描线

130b：漏极区                  130a：源极区

130d：重掺杂区                130c：第二电极

130f：重掺杂区                130e：重掺杂区

140：第二介电层               135：淡掺杂区

145b：第二开口                145a：第一开口

145d：第四开口                145c：第三开口

150b：数据线                  150a：第一导线

150d：第三端子                150c：第二导线

160a：第五开口                155：平坦层

165a：像素电极                160b：第六开口

165b：保护层

具体实施方式

单栅极实施例：

请参照图1A-图6B，其绘示依照本发明单栅极实施例的一种液晶显示器的像素结构的制造流程示意图。

请先参照图1A-图1B，图1A为俯视图，图1B为图1A的AA’、BB’、CC’剖面结构示意图。先在基板100上依序形成第一金属层、第一介电层与硅层，然后图案化第一金属层、第一介电层与硅层，分别在主动区(剖面线AA’)、电容区(剖面线BB’)与端子区(剖面线CC’)分别形成主动堆栈118a、电容堆栈118b与端子堆栈118c，以及与电容堆栈118b和端子堆栈118c连接的电容线118d。上述的硅层的材料例如可为多晶硅或非晶硅，第一介电层的材料例如可为氧化硅。

上述的主动堆栈118a由金属遮光层105a、第一介电层110a与硅岛115a堆栈而成，其中金属遮光层105a由第一金属层构成，硅岛115a由硅层所构成。电容堆栈118b由第一电极105b、电容介电层110b与硅层115b堆栈而成，其中第一电极105b由第一金属层构成，电容介电层110b由第一介电层所构成。端子堆栈118c由第一端子105c、第一介电层110c与硅层115c堆栈而成，第一端子105c由第一金属层构成。而上述的电容线118d(图1A)，其由第一金属层、第一介电层与硅层堆栈而成，在第1A图只能看到最上层的硅层115d。

请先参照图2A-图2B，图2A为俯视图，图2B为图2A的AA’、BB’、CC’剖面结构示意图。先在基板100、主动堆栈118a、电容堆栈118b、端子堆栈118c与电容线118d之上依序形成栅介电层120与第二金属层，然后图案化第二金属层，以在主动堆栈118a上形成栅极125a以及与栅极125a相连的扫描线125b与第二端子125c。接着，以栅极125a为掺杂掩膜对硅岛115a以及硅层115b、115c、115d进行重掺杂工艺，以形成重掺杂区。其中位于硅岛115a中的重掺杂区分别作为源极区130a与漏极区130b，重掺杂的硅层115b作为第二电极130c，以及位于硅层115d中的重掺杂区130e。此外，还有位在硅层115c中的重掺杂区130d。上述的第一电极105b与第二电极130c组成储存电容器。上述的栅介电层120例如可为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

此外，也可选择性地进一步等向性蚀刻栅极125a(以及扫描线125b)，再以栅极125a为掺杂掩膜对硅岛115a进行淡掺杂工艺，形成淡掺杂区135。

请参照图3，先在栅介电层120、栅极125a与扫描线125b与第二端子125c之上形成第二介电层140。接着，图案化第二介电层140，在第二介电层140之中形成第一开口145a、第二开口145b、第三开口145c与第四开口145d以分别暴露出源极区130a、漏极区130b、第二电极130c以及重掺杂区130d。上述的第二介电层140的材料例如可为氧化硅。

请先参照图4A-图4B，图4A为俯视图，图4B为图4A的AA’、BB’、CC’剖面结构示意图。先在第二介电层140之上以及第一开口145a、第二开口145b、第三开口145c与第四开口145d之中形成第三金属层。然后，图案化第三金属层，以形成数据线150b、数据线150b末端的第三端子150d、连接数据线150b与源极区130a的第一导线150a(经由第一开口145a)以及连接漏极区130b与第二电极130c的第二导线150c(经由第二开口145b与第三开口145c)。同时，也将第四开口145d内的第二金属层以及暴露出的重掺杂区130d移除之，暴露出第一介电层110c。

请参照图5，接着在在第二介电层140、数据线150b、第一导线150a、第二导线150c、第三端子150d之上以及第四开口145d之中形成平坦层155。然后，图案化平坦层155，在平坦层155中形成第五开口160a与第六开口160b。其中，第五开口160a暴露出第二导线150c，而第六开口160b则暴露出第一端子105c。

请先参照图6A-图6B，图6A为俯视图，图6B为图6A的AA’、BB’、CC’剖面结构示意图。接着，在平坦层155之上以及第五开口160a、第六开口160b的内形成透明导电层。再图案化透明导电层，以形成像素电极165a以及第一端子105c的保护层165b。上述的透明导电层的材料例如可为氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。

双栅极实施例：

请参照图7A-图7B，其绘示依照本发明双栅极实施例的一种液晶显示器的像素结构的示意图。图7A为俯视图，图7B为图7A的AA’、BB’、CC’剖面结构示意图。

基本上，除了晶体管的结构由单栅极改为双栅极之外(显示于剖面线AA’)，其它基本结构相同(如剖面线BB’与剖面线CC’)。因此相同结构的部分，都采用相同的元件标号，不再赘述。此外，由于双栅极实施例与单栅极实施例的制造流程也基本上相同，因此也不再赘述。以下仅就薄膜晶体管结构的部分加以叙述。

在图7A中，薄膜晶体管结构的主动堆栈118a的形状为弯曲的，以与栅极125a与扫描线125b部分重迭，让重迭的部分形成双栅极结构(125a、125b)。在图7B中的剖面AA’部分，栅极125a与作为栅极的部分扫描线125b、源极区130a、漏极区130b与重掺杂区130f构成双栅极薄膜晶体管。此外，也可在制造过程中，选择在栅极125a与作为栅极的部分扫描线125b的两侧硅层中分别制造淡掺杂区135。

由上述可知，在储存电容器的部分，其下电极(也即第一电极105b)是由金属所构成，其上电极(也即第二电极130c)由重掺杂的硅层所构成。因此，与由非掺杂硅层、栅介电层与金属层所构成的现有技术的储存电容器相较下，可大幅增加储存电容器的电容量。此外，薄膜晶体管的下方也多一层金属遮光层，以阻断光漏电流的产生。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (29)

1.一种像素结构的制造方法，适用于一液晶显示器，其特征在于，该制造方法包括：

依序形成一第一金属层、一第一介电层与一硅层于一基板上；

图案化该第一金属层、该第一介电层与该硅层，分别在该基板的一主动区与一电容区上形成一主动堆栈与一电容堆栈，以及形成与该电容堆栈连接的一电容线；

依序形成一栅介电层与一第二金属层于该基板、该主动堆栈、该电容堆栈与该电容线之上；

图案化该第二金属层，以在该主动堆栈上方形成至少一栅极，以及与该栅极相连的一扫描线；

以该栅极与该扫描线为掺杂掩膜，对该主动堆栈、该电容堆栈与该电容线的该硅层进行一重掺杂工艺以形成多个重掺杂区，其中该主动堆栈的该硅层两端的该二重掺杂区分别为一源极区与一漏极区，而该电容堆栈的该第一金属层与该重掺杂区分别为构成一储存电容器的一第一电极与一第二电极；

形成一第二介电层于该栅介电层、该栅极与该扫描线之上；

图案化该第二介电层，以形成一第一开口、一第二开口与一第三开口分别暴露出该源极区、该漏极区与该第二电极；

形成一第三金属层覆盖于该第二介电层之上以及该第一开口、该第二开口与该第三开口中；

图案化该第三金属层，形成一数据线、电性连接该数据线与该源极区的一第一导线以及电性连接该漏极区与该第二电极的一第二导线；

形成一平坦层于该第二介电层、该数据线、该第一导线与该第二导线之上；

图案化该平坦层，形成一第四开口以暴露出该第二导线；

形成一透明导电层于该平坦层之上与该第四开口之中；以及

图案化该透明导电层，形成与该第二导线电性相接的一像素电极。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行该重掺杂工艺与形成该第二介电层的步骤之间还包括：

等向性蚀刻该栅极，以缩减该栅极的尺寸；以及

以蚀刻后的该栅极为掺杂掩膜，对该主动堆栈的该硅层进行一淡掺杂工艺，以在该源极区与该漏极区的内侧分别形成一淡掺杂区。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在该电容线的末端形成一第一端子，该第一端子的形成方法包括：

在图案化该第一金属层、该第一介电层与该硅层的步骤中，形成连接该电容线末端的一端子堆栈；

在图案化该第二介电层的步骤中，形成一第五开口于该第二介电层中暴露出该端子堆栈的该硅层；

在图案化该第三金属层的步骤中，除去该端子堆栈上的该第三金属层与该硅层；

在图案化该平坦层的步骤中，除去该端子堆栈上的该平坦层与该第一介电层以暴露出该第一金属层，该端子堆栈的该第一金属层构成该第一端子；以及

在图案化该透明导电层的步骤中，形成一保护层于暴露出的该第一端子之上。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，图案化该第二金属层的步骤中还包括形成一第二端子，电性连接于该扫描线的末端。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该图案化该第三金属层的步骤中还包括形成一第三端子，电性连接于该数据线的末端。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，部分的该扫描线位于该主动堆栈之上。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该硅层的材料包括多晶硅或非晶硅。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该第一介电层与该第二介电层的材料包括氧化硅。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该栅介电层的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该透明导电层的材料包括氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。

11.一种像素结构，适用于一液晶显示器，其特征在于，该像素结构至少包括：

一薄膜晶体管，位于一基板的一主动区上，该薄膜晶体管包括：

一主动堆栈，该主动堆栈由下至上依序具有一金属遮光层、一介电层与一硅岛，该硅岛的两端具有重掺杂的一源极区与一漏极区；

一栅介电层，位于该主动堆栈之上；以及

至少一栅极，位于该主动堆栈上方的该栅介电层上；

一储存电容器，位于该基板的一电容区上，该储存电容器由下至上依序具有一第一电极、一电容介电层与一第二电极，其中该第一电极与该金属遮光层由不连续的一第一金属层所构成，该电容介电层与该介电层由不连续的一第一介电层所构成，该第二电极与该硅岛由不连续的一硅层所构成，该第二电极为重掺杂且与该漏极区电性相接；以及

一像素电极，与该第二电极电性相接。

12.根据权利要求11所述的像素结构，其特征在于，还包括二淡掺杂区于该源极区与该漏极区的内侧。

13.根据权利要求11所述的像素结构，其特征在于，还包括：

一扫描线，电性连接于该至少一栅极；

一第二介电层，位于该栅介电层、该至少一栅极与该扫描线之上；

一数据线，位于该第二介电层上；

一第一导线，位于该第二介电层上，电性连接该数据线与该源极区；以及

一第二导线，位于该第二介电层上，电性连接该漏极区、该第二电极和该像素电极。

14.根据权利要求13所述的像素结构，其特征在于，还包括：

一电容线，电性连接于该储存电容器，该电容线的结构由下至上与该储存电容器相同；以及

一第一端子位于该电容线的末端，该第一端子由该第一金属层所构成，该第一端子之上具有一保护层，该保护层与该像素电极由同一透明导电层所构成。

15.根据权利要求14所述的像素结构，其特征在于，还包括一第二端子位于该扫描线的末端，以及一第三端子位于该数据线的末端。

16.根据权利要求15所述的像素结构，其特征在于，该扫描线、该至少一栅极与该第二端子由一第二金属层所构成，以及该数据线、该第一导线、该第二导线与该第三端子由一第三金属层所构成。

17.根据权利要求13所述的像素结构，其特征在于，部分的该扫描线位于该主动堆栈上方的该栅介电层上。

18.根据权利要求11所述的像素结构，其特征在于，该硅层的材料包括多晶硅或非晶硅。

19.根据权利要求11所述的像素结构，其特征在于，该栅介电层的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

20.根据权利要求11所述的像素结构，其特征在于，该像素电极的材料包括氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。

21.一种像素结构，适用于一液晶显示器，其特征在于，该像素结构包括：

一薄膜晶体管，位于一基板的一主动区上，该薄膜晶体管包括：

一主动堆栈，该主动堆栈由下至上依序具有一金属遮光层、一介电层与一硅岛，该金属遮光层、该介电层与该硅岛具有相同的图案，且该硅岛的两端具有重掺杂的一源极区与一漏极区；

一栅介电层，位于该主动堆栈之上；以及

至少一栅极，位于该主动堆栈上方的该栅介电层上；

一储存电容器，位于该基板的一电容区上，该储存电容器由下至上依序具有一第一电极、一电容介电层与一第二电极，其中该第二电极为重掺杂的一硅层且与该漏极区电性相接；以及

一扫描线，电性连接于该至少一栅极；

一第二介电层，位于该栅介电层、该至少一栅极与该扫描线之上；

一数据线，位于该第二介电层上；

一第一导线，位于该第二介电层上，电性连接该数据线与该源极区；

一第二导线，位于该第二介电层上，电性连接该漏极区与该第二电极；以及

一像素电极，电性连接该第二导线。

22.根据权利要求21所述的像素结构，其特征在于，还包括二淡掺杂区于该源极区与该漏极区的内侧。

23.根据权利要求21所述的像素结构，其特征在于，还包括：

一电容线，电性连接于该储存电容器，该电容线的结构由下至上与该储存电容器相同；以及

一第一端子位于该电容线的末端，该第一端子由该第一金属层所构成，该第一端子之上具有一保护层，该保护层与该像素电极由同一透明导电层所构成。

24.根据权利要求23所述的像素结构，其特征在于，还包括一第二端子位于该扫描线的末端，以及一第三端子位于该数据线的末端。

25.根据权利要求24所述的像素结构，其特征在于，该扫描线、该至少一栅极与该第二端子由一第二金属层所构成，以及该数据线、该第一导线、该第二导线与该第三端子由一第三金属层所构成。

26.根据权利要求21所述的像素结构，其特征在于，部分的该扫描线位于该主动堆栈上方的该栅介电层上。

27.根据权利要求21所述的像素结构，其特征在于，该硅层的材料包括多晶硅或非晶硅。

28.根据权利要求21所述的像素结构，其特征在于，该栅介电层的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

29.根据权利要求21所述的像素结构，其特征在于，该像素电极的材料包括氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。

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