CN101825818B - 导线结构与其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导线结构与其制作方法。该导线结构包含有一基板、一导线层、一绝缘层、两接触孔、一重掺杂半导体层以及二透明电极。其中，重掺杂半导体层设置在导线层相对应的上方且两者之间设置有绝缘层，而两透明电极设置于绝缘层的两接触孔中借此使导线层与重掺杂半导体层以并联方式电性连接。本发明的导线结构可有效降低抗阻，以增加传输效率。

Description

导线结构与其制作方法

技术领域

本发明是提供一种导线结构与其制作方法，特别是指一种低抗阻的导线结构与其制作方法。

背景技术

液晶显示器(liquid crystal display，LCD)由于具有外型轻薄、耗电量少以及无辐射污染等优点，因此被广泛应用于各种信息产品上，从小型的可携式信息产品，如个人数字助理(PDA)、笔记型计算机(notebook)，到各种大尺寸的显示屏幕，都可以见到液晶显示器的踪影。

一般的薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)包含有一透明基板，其上具有许多排列成数组的薄膜晶体管、像素电极(pixel electrode)、互相垂直交错(orthogonal)的扫描线(scan or gate line)与信号线(data or signal line)、一滤光板(color filter)、以及填充于透明基板与滤光板之间的液晶材料，并配合以适当的电容、接触垫等电子组件，来驱动液晶像素，进而产生丰富亮丽的图像。但随着液晶显示器技术的进步和市场对大尺寸显示器的需求，不仅液晶显示器的尺寸越来越大，显示器的分辨率也越来越高，使得液晶显示器数组中导线的抗阻也跟着提高。导线抗阻的提高会使得显示器中信号延迟的问题越来越严重，也降低了显示器的显示质量。

公知降低显示器中导线抗阻的方法，除了开发低抗阻材料外，还可采用增加导线线宽的方式。增加线宽可增加导线的截面，因此可降低导线的抗阻而增加其导电度。但增加导线的宽度却会影响到整个像素显示的面积，因而降低显示器的开口率以及亮度。

因此，为了因应日益需求的大尺寸液晶屏幕，需要一种低抗阻导线的液晶显示器结构，以提升信号传递效率。

发明内容

本发明是提供一种导线结构与其制作方法，特别是指一种低抗阻的导线结构与其制作方法。

本发明提供一种低抗阻导线的结构，包含有一基板、一导线层、一绝缘层、两接触孔、一重掺杂半导体层以及二透明电极。其中，掺杂半导体层设置在导线层相对应的上方，两接触孔贯穿绝缘层并暴露出部分的导线层，两透明电极位于两接触孔中且电性连接导线层与重掺杂半导体层。

本发明还提供一种液晶显示器的制作方式，包含提供一基板，并于该基板上定义出一开关组件区、一导线区以及一像素区。接着于基板上形成一图案化的第一金属层，以分别在开关组件区形成一栅极，以及在导线区形成一第一导线。接着在基板上依序形成一绝缘层与一半导体层。然后在基板上形成一图案化的重掺杂半导体层，以在导线区形成一第二导线对应于第一导线之上。接着形成一图案化的第二金属层，以在开关组件区形成一源极与一漏极。于该基板上形成一保护层后，在于开关组件区的保护层中形成至少一第一接触孔，以暴露出部分的漏极，以及于导线区的保护层中形成至少两第二接触孔，以暴露出部分的第一导线。最后形成一图案化的透明电极于基板上，其包含一像素电极与至少两连接电极，其中像素电极在开关组件区内填入第一接触孔且与漏极电性连接并延伸至像素区，且各连接电极在导线区分别填入各第二接触孔以电性连接第一导线与第二导线。

本发明中提供一并联的导线结构，其抗阻值低于公知技术中单一导线的抗阻值，因此在液晶显示器中能有效降低抗阻以增加显示器的效能。

本发明还提供一种制作液晶显示器的方法，除了能形成低抗阻的导线结构外，还成功整合了公知薄膜晶体管的制程，因此维持了五道光罩与蚀刻的步骤，毋需增加额外的光罩制程，因此可节省相当的时间与费用。

附图说明

图1为本发明中液晶显示器布局的上视图；

图2为本发明中扫描线结构的剖面示意图；

图3至图10为本发明的扫描线结构的制造方法示意图。

【主要组件符号说明】

101    基板          309    重掺杂半导体层

103    薄膜晶体管    310    第二金属层

1031   栅极          311    透明电极

1032   源极          312    第一光阻层

1033   漏极          313    接触孔

105    像素电极      314    第二光阻层

107    扫描线        315    保护层

1071   第二扫描线    317    第一接触孔

109    数据线        318    第二接触孔

110    像素区域      320    透明电极

301    基板          321    像素电极

303    第一金属层    322    连接电极

304    导线层        400    第一半穿透式光罩

305    色缘层

307    半导体层

具体实施方式

在说明书及上述的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及上述的权利要求并不以名称的差异来作为区别组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及上述的权利要求当中所提及的「包含」是为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「电性连接」一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置电性连接于一第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地连接至该第二装置，在此容先叙明。

请参考图1，图1为本发明中液晶显示器数组布局的上视图，其中图1仅绘示出单一像素区域为代表，然本发明的液晶显示器数组实际上可包含复数像素区域。请参考图1，本发明的液晶显示器包含有一基板101，以及位于基板101上的复数个薄膜晶体管103、复数个像素电极105、复数条扫描线107以及复数条数据线109。其中，复数条扫瞄线107及数据线109两两相互交错，并在基板101上区分出复数个像素区域110，每个像素区域110皆包含有一薄膜晶体管103与一像素电极105。如图1所示，在像素区域110中，扫描线107电性连接薄膜晶体管103的栅极1031，且数据线109电性连接于薄膜晶体管103的源极1032，像素电极105则电性连接于薄膜晶体管103的漏极1033。因此，藉由施以适当电压于扫描线107上便可开启栅极1031，数据线109的信号即可通过薄膜晶体管103而导通于像素电极105，进而驱动位于像素区域110的液晶分子(未显示)，以改变光线的偏振状态。

随着面板尺寸的加大，在液晶显示器中的导线如扫描线107或数据线109的长度亦会增加，而造成其抗阻也会随之增加，容易影响显示器的质量。因此，本发明提供一低抗阻的导线结构，如图1左方或右方的扫描线107所示，在扫描线107的上方，还设置有一平行分支的第二扫描线1071，并使第二扫描线1071与其下方的扫描线107采并联方式连接，借此可有效降低其抗阻。

为了说明本发明的导线结构的特征及制作方法，以下将配合图示详细叙述。首先，请参考图2，图2为本发明中导线结构的剖面图。导线结构包含有一基板301、一导线层304、一绝缘层305、一半导体层307以及一重掺杂半导体层309。导线层304设置于基板301上，为一金属导电层，其材质可为铜、铝或其它导电材料。绝缘层305、半导体层307、重掺杂半导体层309则依序设置于导线层304上。绝缘层305可为一单一(single)绝缘层或一复合(composite)绝缘层，其材质可包含有氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNy)或氮氧化硅(SiON)等。而半导体层307例如是为一含氢的非晶硅层(amorphoussilicon)。

半导体层307上具有一重掺杂半导体层309，对应设置于导线层304的上方。重掺杂半导体层309的材质通常为N型半导体，例如掺杂磷(phosphor)的非晶硅，但也可以是P型半导体，例如掺杂硼(boron)的非晶硅。

本发明的导线结构还包含有两接触孔313与两透明电极311。两接触孔313设置于重掺杂半导体层309的两端，其贯穿半导体层307与绝缘层305而暴露出部分的导线层304。两透明电极311的材质例如为氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或其它透明导电材质，其设置于两接触孔313中，并使导线层304与重掺杂半导体层309以并联方式电性连接。导线结构另外还具有一保护层315，设置于重掺杂半导体层309的上方，以避免其因裸露而受损。

由图2可以了解，本发明的导线结构具有一导线层304与一重掺杂半导体层309，另外有两透明电极311将其上下相连，形成一「导线-导线分支」的并联结构。而根据简单的物理规则，并联后的等效抗阻值小于并联前的个别单一抗阻值。因此，本发明中具有并联导线的抗阻值，将小于公知个别单一导线之抗阻值，是以本导线结构能有效降低抗阻，而能增加显示器的效能。

本发明的另一优点在于，利用重掺杂半导体层309作为并联的导线结构。一般而言，重掺杂半导体层309是作为薄膜晶体管制程中不可或缺的组件之一。而本发明所公开的低抗阻导线制作方法，即是利用现有薄膜晶体管的材料组件，作为并联的导线结构，故能有效整合于薄膜晶体管的制程中，并毋须再引进其它制程。

关于本发明的导线结构的制造方法，请先参考图3至图10，图3至图10为图1中，沿着AA切线与EE切线的剖面示意图，其中左半部的AA区域代表薄膜晶体管103区域，右半部的EE区域代表扫描线107区域。值得注意的是，以下说明是以扫描线为其中一种低抗阻导线的实施方式，但应不限于扫描线，亦可能应用于液晶显示器上其它具有类似结构的导线。

首先请参考图3，在基板301上全面沈积一第一金属层303，接着进行一第一黄光暨蚀刻制程(PEP-1)，形成一图案化的第一金属层303。图案化的第一金属层303在AA区域形成薄膜晶体管103的栅极1031，而在EE区域形成扫描线107，请一并参考图1。

接着在基板301上依序沈积一绝缘层305、一半导体层307与一蚀刻停止层308。前述沈积步骤皆可利用连续的电浆增强化学气相沈积(PECVD)制程于同一反应室中完成。接着再进行一第二黄光暨蚀刻制程(PEP-2)，于相对AA区域中图案化金属层303上方形成一图案化的蚀刻停止层308，以避免半导体层307在后续的蚀刻制程被侵蚀。

接着，于基板301的上方沈积一重掺杂半导体层309，重掺杂半导体层309的材质通常为N型半导体，例如掺杂磷的非晶硅，但也可以是P型半导体，例如掺杂硼的非晶硅。接着，在重掺杂半导体层309的上方沈积一第二金属层310，作为后续形成图1中薄膜半导体103的源极1032/漏极1033。

请参考图4，接着，全面沈积一第一光阻层312，并利用一半穿透式光罩400(half-tone mask)进行一第三黄光暨蚀刻制程(PEP-3)。如图4所示，依据所欲形成的结构可分为三个区域：第一区域I所对应为薄膜晶体管的源极/漏极部位，该区域无黄光通过，因此于第一区域I所形成的第一光阻层312最厚；第二区域II所对应为后续并联导线的部位，仅允许部份黄光通过，因此于第二区域II形成次厚的第二光阻层312；其余开口区则为第三区域III，并无使用光罩而可使全部黄光通过，因此在第三区域III上并无第一光阻层312的产生。

接着如图5所示，进行一第一蚀刻步骤，以将第三区域III裸露的部份第二金属层310移除。然后再进行一第二蚀刻步骤，以将第三区域III的重掺杂半导体层309、半导体层307移除。接着请参考图6，进行一第三蚀刻步骤，将第二区域II的第一光阻层312去除，值得注意的是，由于第一区域I的第一光阻层312较第二区域II的第一光阻层312为厚，因此在去除了第二区域II的第一光阻层312后，第一区域I的第一光阻层312还具有一定厚度的残留。接着请参考图7，进行一第四蚀刻步骤，以移除位于第二区域II的第二金属层310。第一区域I由于具有一定厚度的第一光阻层312残留，因此其第二金属层310并不会受到该第四蚀刻的影响。此外，上述第一至第四蚀刻步骤皆为干蚀刻制程，因此可以在同一反应室中完成。

接着请参考图8，形成一保护层315于基板301上，其材质可为无机材质，例如氧化硅或氮化硅，或是有机材质。接着沈积一第二光阻层314，并进行一第四黄光暨蚀刻步骤(PEP-4)，如图8所示，形成第二光阻层314，其方式在此不做重复的描述。

接着请参考图9，进行一湿蚀刻制程以形成一图案化的保护层315，并以1％以内的氢氟酸作为蚀刻液，在AA区域去除位于漏极上方的部份保护层315，并形成一第一接触孔317，此第一接触孔317暴露出作为漏极的第二金属层310；另外在EE区域，仅保留一小于第二区域II的保护层315，以使得部分重掺杂半导体层309暴露出，另外于半导体层307与绝缘层305中形成两第二接触孔318，位于第二区域II的两侧。各个第二接触孔318贯穿半导体层307与绝缘层305，并暴露出下方的第一金属层303。

最后，如图10所示，形成一透明电极320，其材质包含有氧化铟锡或氧化铟锌。接着进行一第五黄光暨蚀刻制程(PEP-5)，以形成一图案化的透明电极320。图案化的透明电极320包含一像素电极321与至少两连接电极322。其中像素电极321在该AA区域内填入第一接触孔317且与该漏极电性连接并延伸至像素区，而各连接电极322在该EE区则分别填入第二接触孔318，以电性连接第一金属层303与重掺杂半导体层309。

因此，依据图3至图10的步骤，可在AA区域完成一薄膜晶体管，在EE区域则完成了本发明中具有低抗阻的导线结构。且上述的制作方法，成功整合了公知薄膜晶体管的制程，维持了五道光罩与蚀刻(PEP-1至PEP-5)的步骤，而需增加额外的光罩制程，因此可节省相当的时间与费用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种液晶显示器的制作方法，其特征在于，包含：

提供一基板，并于该基板上定义出一开关组件区、一导线区以及一像素区；

于该基板上形成一图案化的第一金属层，以分别在该开关组件区形成一栅极，以及在该导线区形成一第一导线；

于该基板上依序形成一绝缘层与一半导体层；

于该基板上形成一图案化的重掺杂半导体层，以在该导线区形成一第二导线对应于该第一导线之上；

于该基板上形成一图案化的第二金属层，以在该开关组件区形成一源极与一漏极；

于该基板上形成一保护层；

于该开关组件区的该保护层中形成至少一第一接触孔，以暴露出部分的该漏极，以及于该导线区的该保护层中形成至少两第二接触孔，以暴露出部分的该第一导线；

形成一图案化的透明电极于该基板上，该图案化的透明电极包含一像素电极与至少两连接电极，其中该像素电极在该开关组件区内填入该第一接触孔且与该漏极电性连接并延伸至该像素区，且各该连接电极在该导线区分别填入各该第二接触孔以电性连接该第一导线与该第二导线。

2.如权利要求1所述的液晶显示器的制作方法，其特征在于，形成该图案化的重掺杂半导体层与该图案化的第二金属层之步骤，包含：

使用一第一半穿透式光罩以形成一光阻层，并形成一第一区域于该漏极与该源极的上方，形成一第二区域于部分该第一导线的上方，其余则为第三区域；

其中该第一区域的该光阻层最厚，该第二区域的该光阻层次之，该第三区域则无光阻层。

3.如权利要求2所述的液晶显示器的制作方法，其特征在于，形成该图案化的重掺杂半导体层与该图案化的第二金属层的步骤，包含一第一蚀刻步骤，以移除该第三区域的该第二金属层。

4.如权利要求3所述的液晶显示器的制作方法，其特征在于，形成该重掺杂半导体层与该第二金属层的步骤，包含一第二蚀刻步骤，以移除该第三区域的该重掺杂半导体层与该半导体层。

5.如权利要求4所述的液晶显示器的制作方法，其特征在于，形成该重掺杂半导体层与该第二金属层的步骤，包含一第三蚀刻步骤，以移除该第二区域的该光阻层。

6.如权利要求5所述的液晶显示器的制作方法，其特征在于，形成该重掺杂半导体层与该第二金属层的步骤，包含一第四蚀刻步骤，以移除该第二区域的该第二金属层。

7.如权利要求1所述的液晶显示器的制作方法，其特征在于，形成该第一接触孔与该第二接触孔的步骤，包含使用一湿蚀刻步骤，该湿蚀刻步骤包含使用1％以内的氢氟酸作为蚀刻液。

8.如权利要求1所述的液晶显示器的制作方法，其特征在于，还包含依序形成该半导体层后，于该半导体层上形成一图案化的蚀刻停止层对应于该栅极的上方。

9.一种导线结构，其特征在于，包含：

一基板；

一导线层，设置于该基板上；

一绝缘层，设置于该导线层上；

两接触孔，贯穿该绝缘层并暴露出部分的该导线层；

一重掺杂半导体层，设置于该绝缘层上并对应该导线层；

二透明电极，设置于该两接触孔中，且电性连接该导线层与该重掺杂半导体层。

10.如权利要求9所述的导线结构，其特征在于，还包含一设置于该绝缘层与该重掺杂半导体层之间的半导体层以及一设置于该重掺杂半导体层之上的保护层。

11.如权利要求9所述的导线结构，其特征在于，该重掺杂半导体层可以包含有P型掺杂半导体，也可以包含有N型掺杂半导体。

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