CN102054768B - 像素结构的制作方法及接触窗开口的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种像素结构的制作方法。首先，在基板上形成闸极。继之，在基板上形成闸绝缘层以覆盖闸极。然后，在闸极上方形成源极与汲极。接着，在汲极上形成疏水图案。再来，在基板上形成保护层以覆盖源极与汲极，疏水图案排开保护层，而在汲极上方的保护层中形成接触窗开口。之后，固化保护层且同时移除疏水图案。然后，在保护层上形成像素电极，此像素电极填入接触窗开口而与汲极电性连接。本发明可以简化制程以及降低制造成本。

Description

像素结构的制作方法及接触窗开口的制作方法

技术领域

本发明是有关于一种像素结构的制作方法及接触窗开口的制作方法，且特别是有关于一种步骤简单、且制造成本低的像素结构的制作方法及接触窗开口的制作方法。

背景技术

一般而言，在像素结构的制程中，在将汲极与像素电极电性连接之前，必须在汲极上方的保护层形成接触窗开口。形成此接触窗开口的方法已知有微影蚀刻制程或是激光凿穿制程，其中，微影蚀刻制程需要光阻涂布、光罩曝光、溶剂显影及干式/湿式蚀刻等多个步骤，制程不但复杂且制作成本高；而激光凿穿制程使用高能量的激光来凿穿保护层，且激光机相当昂贵。特别是，采用微影蚀刻制程或是激光凿穿制程来形成接触窗开口都会损伤汲极的表面。

针对上述问题，部分研究文献已提出更简单的方法，比如，使用喷墨方式在汲极上方的保护层上滴下可溶解保护层的特定溶剂。此特定溶剂会将其下方的保护层溶解并排开，从而形成接触窗开口。虽然使用这种方法可以节省制造成本，但这种方法却存在着其它的问题。首先，部分接触窗开口中的保护层可能未被特定溶剂完全溶解且排开，使得保护层残留在汲极与像素电极之间，从而造成汲极与像素电极彼此电性接触不良。再者，特定溶剂在溶解保护层时，特定溶剂的热流效应可能会造成保护层的表面不平整，使得后续沉积的像素电极的平整度随之不佳。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于提供一种具有简单制程以及低制造成本的像素结构的制作方法及接触窗开口的制作方法。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种像素结构的制作方法，所述方法包括以下步骤：

在一基板上形成一闸极；

在所述基板上形成一闸绝缘层以覆盖所述闸极；

在所述闸极上方的所述闸绝缘层上形成一通道层；

在所述通道层的两侧形成一源极与一汲极；

在所述汲极上形成一疏水图案；

在所述基板上形成一保护层以覆盖所述源极与所述汲极，所述疏水图案排开所述保护层，而在所述汲极上方的所述保护层中形成一接触窗开口；

固化所述保护层且同时移除所述疏水图案；以及

在所述保护层上形成一像素电极，所述像素电极填入所述接触窗开口而与所述汲极电性连接。

在所述汲极上形成所述疏水图案的方法为喷墨法；在所述基板上形成所述保护层的方法为喷墨法或旋转涂布法。

在所述汲极上形成所述疏水图案后，还包括：

对所述疏水图案进行一软烤步骤；所述软烤步骤的温度介于80℃-100℃。

固化所述保护层且同时移除所述疏水图案的方法包括：

对所述保护层进行加热或照射紫外光；对所述保护层进行加热的温度介于25℃-200℃。

在所述保护层上形成所述像素电极的方法包括：

进行一喷墨步骤以在所述保护层上形成一透明导电图案；以及

进行一加热步骤，使所述透明导电图案成为所述像素电极。

本发明还提供了一种像素结构的制作方法，所述方法包括以下步骤：

在一基板上形成一薄膜晶体管，所述薄膜晶体管具有一闸极、一源极与一汲极；

在所述汲极上形成一疏水图案；

在所述基板上形成一保护层以覆盖所述源极与所述汲极，所述疏水图案排开所述保护层，而在所述汲极上方的所述保护层中形成一接触窗开口；

固化所述保护层且同时移除所述疏水图案；以及

在所述保护层上形成一像素电极，所述像素电极填入所述接触窗开口而与所述汲极电性连接。

本发明还提供了一种接触窗开口的制作方法，所述方法包括以下步骤：

提供一基板，所述基板上已形成有一第一导电图案；

在所述第一导电图案上形成一疏水图案；

在所述基板上形成一保护层以覆盖所述第一导电图案，所述疏水图案排开所述保护层，而在所述第一导电图案上方的所述保护层中形成一接触窗开口。

在所述基板上形成所述保护层以覆盖所述第一导电图案后，还包括：

固化所述保护层且同时移除所述疏水图案；以及

在所述保护层上形成一第二导电图案，所述第二导电图案填入所述接触窗开口而与所述第一导电图案电性连接。

在所述第一导电图案上形成所述疏水图案后，还包括：

对所述疏水图案进行一软烤步骤；所述软烤步骤的温度介于80℃-100℃。

固化所述保护层且同时移除所述疏水图案的方法包括：

对所述保护层进行加热或照射紫外光；对所述保护层进行加热的温度介于25℃-200℃。

本发明的像素结构的制造方法使用疏水图案来形成保护层中的接触窗开口。相较于传统的微影蚀刻制程或激光凿穿制程，本发明的步骤相当简单且制造成本低。特别是，疏水图案事先形成在汲极上、且后续再形成保护层。由于疏水图案可良好地排开保护层来形成接触窗开口，所以不会有现有的利用喷墨方式滴下特定溶剂在保护层上的溶解深度不同的问题。值得注意的是，可利用数字程控的喷墨法，将任意图样的疏水图案形成于汲极上，由此可控制接触窗开口形成的样式与大小。

附图说明

图1A至图1H为本发明较佳实施例的一种像素结构的制作方法流程示意图。

图2A至图2E为本发明较佳实施例提供的接触窗开口的制作方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

像素结构的制作方法

图1A至图1G为本发明较佳实施例提供的一种像素结构的制作方法流程示意图。请参照图1A，首先，在基板102上形成闸极110。此闸极110可利用各种方式形成，例如，在基板102上先形成导电薄膜(未绘示)，之后再对此导电薄膜进行微影蚀刻，从而形成此闸极110。形成导电薄膜的方法可以是物理气相沉积法、化学气相沉积法或其它合适的方法。闸极110的材料例如是铝、铬、钽、氧化铟锡(ITO)或其它适合的导电材料。基板102的材料例如是玻璃、石英、有机材质或其它适当的材料。另外，也可利用喷墨法将导电材料(未绘示)喷涂在基板102上而直接形成任意图样的闸极110，再配合适当的热处理制程，使闸极110成型。

请参照图1B，在基板102上形成闸绝缘层112以覆盖闸极110。形成闸绝缘层112的方法例如是化学气相沉积法、喷墨法或旋转涂布法。闸绝缘层112的材质例如是二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或是有机绝缘材质。

接着，请参照图1C，在闸极110上方的闸绝缘层112上形成通道层120。通道层120例如是以化学气相沉积法(CVD)配合微影蚀刻制程而形成。通道层120的材料可以是非晶硅(amorphous silicon)或多晶硅。还可以在通道层120上形成奥姆接触层(未绘示)。另外，也可以利用喷墨法将有机导电材料(未绘示)喷涂于闸极110上方的闸绝缘层112上，来形成通道层120。

然后，请参照图1D，在通道层120的两侧形成源极132与汲极134。具体而言，源极132与汲极134的形成方法例如是先利用物理气相沉积法沉积金属材料层(未绘示)在通道层120上，再对此金属材料层进行图案化制程。另外，也可以利用喷墨法将导电材料(未绘示)喷涂在通道层120的两侧，来形成源极132与汲极134。

接着，请参照图1E，在汲极134上形成疏水图案R。在一实施例中，在汲极134上形成疏水图案R的方法为喷墨法，且疏水图案R的材料可选用氟化物。此疏水图案R可在后续的步骤中将其它溶液排开，以形成接触窗开口H(请参见图1F)。特别是，使用喷墨头J以数字控制的方式进行喷墨，不但可精确地将疏水图案R形成在汲极134上，且可在汲极134上依需要形成不同图样的疏水图案R。结果是，可决定后续形成的接触窗开口H的样式与大小。

上述喷墨法所使用的墨水可为溶液态的化学表面氟化处理试剂，如：3M公司所生产的EGC-1720溶剂与HFE-7200反应剂的混合溶液；或是EGC-1700溶剂与HFE-7100反应剂的混合溶液，然而，此处仅为举例，本发明非限于此。

值得注意的是，在汲极134上形成疏水图案R后，可进一步对疏水图案R进行软烤步骤(未绘示)。软烤步骤的温度例如是介于80℃-100℃。这里要说明的是，经过软烤步骤后，疏水图案R可被固定在汲极134上。如此，可避免在后续步骤中疏水图案R产生流动，导致后续形成接触窗开口H的位置偏移的问题。

再来，请参照图1F，在基板102上形成保护层140以覆盖源极132与汲极134，其中，疏水图案R会排开保护层140，而在汲极134上方的保护层140中形成接触窗开口H。形成保护层140的方法可以是喷墨法、旋转涂布法，而保护层140的材料例如为聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚丙烯酸酯(polyacrylates)或可溶性二氧化硅前驱物(soluble SiO2precursors)或类似的材质。尤其是，保护层140所使用的材料与疏水图案R的材料互不相容，以致于有疏水图案R之处不会覆盖有保护层140，而形成接触窗开口H。

之后，请参照图1G，固化保护层140且同时移除疏水图案R。固化保护层140且同时移除疏水图案R的方法例如是：对保护层140进行加热或照射紫外光(未绘示)。对保护层140进行加热的温度例如是介于25℃-200℃。举例而言，当保护层140的材料例如为聚酰亚胺时，对保护层140进行加热的温度大约是在190℃-200℃。在此温度范围下，在保护层140被固化的同时，疏水图案R也会被加热而移除。结果是，在接触窗开口H位置的汲极134会被暴露出来。

然后，请参照图1H，在保护层140上形成像素电极P，此像素电极P会填入接触窗开口H而与汲极134电性连接。形成像素电极P的方法例如是进行以下步骤。首先，进行喷墨步骤(未绘示)以在保护层140上形成透明导电图案(未绘示)。然后，进行加热步骤(未绘示)，使透明导电图案成为像素电极P。

在此，透明导电图案例如是由具有纳米金属材料的墨水所构成。在加热后，此具有纳米金属材料的墨水可转化为透明金属薄膜。当然，形成像素电极P的方法也可以利用溅镀制程(或其它成膜制程)配合微影蚀刻制程。本领域具有通常知识者，当可视情况选择最有利的制程方法加以搭配。至此，即可完成像素结构100的制作流程。上述像素结构100的薄膜晶体管是一种底闸极式的薄膜晶体管，但本发明不限于此。在其它的实施例中，也可采用顶闸极式(top-gate)或是其它适当形式的薄膜晶体管。

要强调的是，上述图1A～图1H的任何一个步骤，都可以利用喷墨法搭配适当的墨水材料来进行。特别是，上述利用疏水图案R来形成接触窗开口H的方法相当简单。相较于现有的微影蚀刻制程或是激光凿穿制程，本发明不需要通过光罩来定位或是高能量的激光轰击，不仅可避免蚀刻制程或是激光制程对于汲极134造成损伤，还可减少机台与光罩的高使用成本，并使材料使用率达到99％以上，而降低对环境的污染。

另外，相较于现有的使用特定溶剂来形成接触窗开口的方式，由于利用保护层112与疏水图案R彼此之间的疏水性质来形成接触窗开口H，因此接触窗开口H中不会有未溶解的保护层112，并且也不会有现有的保护层表面突起不平而影响像素电极平整度的问题。

接触窗开口的制作方法

图2A至图2E为本发明较佳实施例提供的接触窗开口的制作方法流程示意图。请参照图2A，首先，提供基板202，此基板202上已形成有第一导电图案210。基板202例如是玻璃基板、石英基板或是其它的基板。第一导电图案210的材料例如是金属或其它的导电材料。类似地，形成第一导电图案210的方法可以是：在基板202上先形成导电薄膜(未绘示)，之后再对此导电薄膜进行微影蚀刻。另外，也可利用喷墨法将导电材料(未绘示)喷涂在基板202上而直接形成任意图样的第一导电图案210，再配合适当的热处理制程，使第一导电图案210成型。

请参照图2B，在第一导电图案210上形成疏水图案R。在第一导电图案210上形成疏水图案R的方法例如是喷墨法。更详细而言，使用喷墨头J以数字控制的方式进行喷墨，相关的说明可参照上述图1E，此处不再重述。特别是，在第一导电图案210上形成疏水图案R后，可进一步对疏水图案R进行软烤步骤，以将疏水图案R固定在第一导电图案210上。软烤步骤的温度例如是介于80℃-100℃。

然后，请参照图2C，在基板202上形成保护层212以覆盖第一导电图案210，其中，疏水图案R会排开保护层212，而在第一导电图案210上方的保护层212中形成接触窗开口H。保护层212所使用的材料与疏水图案R的材料互不相容，以致于有疏水图案R之处不会覆盖有保护层212。至此，提供了形成接触窗开口H的方法。

接着，请同时参照图2D与图2E，在基板202上形成保护层212以覆盖第一导电图案210后，还可进行以下步骤。首先，固化保护层212且同时移除疏水图案R。固化保护层212的详细内容可参考上述图1G的说明，此处亦不再重述。接着，在保护层212上形成第二导电图案220，其中，第二导电图案220填入接触窗开口H而与第一导电图案210电性连接。形成第二导电图案204的方法可以是喷墨法，而第二导电图案220可通过接触窗开口H与第一导电图案210电性连接。

值得一提的是，如图2D所示，上述接触窗开口H的转角较一般微影蚀刻或是激光凿穿制程所制作的接触窗开口的转角来得平滑。换言之，在接触窗开口H中的保护层212侧壁不是陡峭的直角，因此第二导电图案204可以容易地填入接触窗开口H中。

另外，上述接触窗开口H的制造方法除了可应用于像素结构100的汲极134与像素电极P的连接外(可参照图1A～图1H)，还适用于任何不同导电层的连接需求，如：半导体的内联机(inter-connection)。承上述，只要是利用疏水图案R与保护层140、212之间的疏水性来形成接触窗开口H，皆符合本发明之精神。

本发明的像素结构与接触窗开口的制造方法至少具有以下优点：

通过事先将疏水图案形成在汲极上，且使用疏水图案的疏水性来排开保护层以形成接触窗开口的方法，其相较于现有的微影蚀刻或激光凿穿制程，不仅可以避免损伤汲极，还具有步骤简单以及制造成本低的优点。特别是，利用数字控制的喷墨法搭配适当的墨水材料来进行上述制程，可在汲极上制作任意图样的疏水图案并控制喷墨位置精度，并通过99％以上的材料使用率，可大幅降低制程对于环境的污染。另一方面，上述接触窗开口的制造方法具有广泛的应用范围，可用来制作用以连接不同导电层的接触窗开口。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种像素结构的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在一基板上形成一闸极；

在所述基板上形成一闸绝缘层以覆盖所述闸极；

在所述闸极上方的所述闸绝缘层上形成一通道层；

在所述通道层的两侧形成一源极与一汲极；

在所述汲极上形成一疏水图案；

在所述基板上形成一保护层以覆盖所述源极与所述汲极，所述疏水图案排开所述保护层，而在所述汲极上方的所述保护层中形成一接触窗开口；

固化所述保护层且同时移除所述疏水图案；以及

在所述保护层上形成一像素电极，所述像素电极填入所述接触窗开口而与所述汲极电性连接。

2.如权利要求1所述的像素结构的制作方法，其特征在于，在所述汲极上形成所述疏水图案的方法为喷墨法；在所述基板上形成所述保护层的方法为喷墨法或旋转涂布法。

3.如权利要求1所述的像素结构的制作方法，其特征在于，在所述汲极上形成所述疏水图案后，还包括：

对所述疏水图案进行一软烤步骤；所述软烤步骤的温度介于80℃-100℃。

4.如权利要求1所述的像素结构的制作方法，其特征在于，固化所述保护层且同时移除所述疏水图案的方法包括：

对所述保护层进行加热或照射紫外光；对所述保护层进行加热的温度介于25℃-200℃。

5.如权利要求1所述的像素结构的制作方法，其特征在于，在所述保护层上形成所述像素电极的方法包括：

进行一喷墨步骤以在所述保护层上形成一透明导电图案；以及

进行一加热步骤，使所述透明导电图案成为所述像素电极。

6.一种像素结构的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在一基板上形成一薄膜晶体管，所述薄膜晶体管具有一闸极、一源极与一汲极；

在所述汲极上形成一疏水图案；

在所述基板上形成一保护层以覆盖所述源极与所述汲极，所述疏水图案排开所述保护层，而在所述汲极上方的所述保护层中形成一接触窗开口；

固化所述保护层且同时移除所述疏水图案；以及

在所述保护层上形成一像素电极，所述像素电极填入所述接触窗开口而与所述汲极电性连接。

7.一种接触窗开口的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供一基板，所述基板上已形成有一第一导电图案；

在所述第一导电图案上形成一疏水图案；

在所述基板上形成一保护层以覆盖所述第一导电图案，所述疏水图案排开所述保护层，而在所述第一导电图案上方的所述保护层中形成一接触窗开口。

8.如权利要求7所述的接触窗开口的制作方法，其特征在于，在所述基板上形成所述保护层以覆盖所述第一导电图案后，还包括：

固化所述保护层且同时移除所述疏水图案；以及

在所述保护层上形成一第二导电图案，所述第二导电图案填入所述接触窗开口而与所述第一导电图案电性连接。

9.如权利要求7所述的接触窗开口的制作方法，其特征在于，在所述第一导电图案上形成所述疏水图案后，还包括：

对所述疏水图案进行一软烤步骤；所述软烤步骤的温度介于80℃-100℃。

10.如权利要求8所述的接触窗开口的制作方法，其特征在于，固化所述保护层且同时移除所述疏水图案的方法包括：

对所述保护层进行加热或照射紫外光；对所述保护层进行加热的温度介于25℃-200℃。

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