CN103123911B - 像素结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明有关于一种像素结构及其制作方法，该制作方法包含下列步骤。提供基板，并于基板上形成薄膜晶体管、第一保护层、具有第一开口的平坦层、具有第二开口的图案化第一导电层、第二保护层与光阻图案层。通过光阻图案层蚀刻第二保护层形成暴露出部分图案化第一导电层与部分第一保护层的第三开口。通过图案化第一导电层蚀刻第一保护层形成暴露出薄膜晶体管的部分漏极电极的第四开口。移除光阻图案层，以及于第二保护层上与第二开口、第三开口与第四开口内形成电性连接图案化第一导电层与漏极电极的图案化第二导电层。
Description
技术领域
本发明关于一种像素结构及其制作方法，尤指一种高解析度的像素结构及其制作方法。
背景技术
平面显示器，例如液晶显示器，由于具有轻薄短小、低辐射与低耗电等特性，已取代传统的阴极射线管(cathode ray tube，CRT)显示器，并成为显示器的主流。在显示器的发展上，不断朝着高解析度要求的方向发展。然而，随着解析度的提升，面板上薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)的数量也随之提升，使得面板上的可利用空间不断缩小。同时，为了改善开口率与薄膜晶体管的效能，在制程设计上更增加了微影暨蚀刻制程(photo-etching process，以下简称为PEP)的次数。然而，可利用空间的缩小以及PEP次数的提升，导致制程控制的困难度与成本持续升高，而不利于显示面板的制作与发展，也因此现今显示器的制作方法莫不以减少PEP次数为重要的发展目标。
另外，在显示器内，常设置有一厚度较大的平坦层，以利于液晶分子的旋转。然而，此一厚平坦层的设置，常导致其前层与后层，例如形成于平坦层之后且形成于其上的像素电极不易电性连接至形成于平坦层之前且形成于其下的漏极电极，而降低显示器的良率。
由此可知，目前仍需要一种可降低制程困难度与制程成本，同时可有效改善平坦层前后膜层电性连接的像素结构及其制作方法。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种像素结构及其制作方法，以降低制程困难度与制程成本，同时提升显示器良率。
为达上述目的，本发明提供一种像素结构的制作方法。首先，提供一基板，基板上形成有至少一薄膜晶体管，且薄膜晶体管包含一栅极电极、一源极电极、与一漏极电极。接下来，于基板上依序形成一第一保护层与一平坦层，第一保护层覆盖薄膜晶体管，而平坦层则覆盖第一保护层。平坦层具有一第一开口，而第一开口对应于漏极电极，并暴露出漏极电极上的部分第一保护层。随后，于第一保护层上形成一图案化第一导电层，图案化第一导电层覆盖第一开口的侧壁与部分第一保护层，且图案化第一导电层具有一第二开口，暴露出第一开口内的部分第一保护层。在形成图案化第一导电层之后，于图案化第一导电层上形成一第二保护层。随后，于第二保护层上形成一光阻图案层，且光阻图案层暴露出第一开口内的部分第二保护层。接下来蚀刻光阻图案层所暴露出的第二保护层，以形成一第三开口，第三开口暴露出部分图案化第一导电层与部分第一保护层。在形成第三开口后，蚀刻图案化第一导电层所暴露出的第一保护层，以于第一保护层中形成一第四开口，且第四开口暴露出部分漏极电极，之后移除光阻图案层。而在移除光阻图案层之后，于第二保护层上以及第二开口、第三开口与第四开口内形成一图案化第二导电层，且图案化第二导电层电性连接暴露的图案化第一导电层与漏极电极。
为达上述目的，本发明还提供一种像素结构，设置于一基板上，其包含至少一设置于基板上的薄膜晶体管、一设置于基板上并覆盖薄膜晶体管的第一保护层、一设置于第一保护层上的平坦层、一设置于平坦层上的像素电极、一设置于像素电极上的第二保护层、以及一设置于第二保护层上的桥接电极。薄膜晶体管包含一栅极电极、一源极电极、与一漏极电极，而第一保护层具有一第四开口，且第四开口暴露部分漏极电极。平坦层包含一第一开口，第一开口对应于第四开口，并且暴露出漏极电极上的部分第一保护层。像素电极包含一第二开口，其对应于第一开口与第四开口，并且暴露出漏极电极。第二保护层具有一第三开口，对应于第二开口，且第四开口与第三开口暴露出漏极电极与位于第一保护层上的部分像素电极。而设置于第二保护层上的桥接电极还设置于第一开口、第二开口、第三开口与第四开口内，且桥接电极电性连接暴露的漏极电极与位于第一保护层上的部分像素电极。
附图说明
图1至图7绘示了本发明的一实施例所提供的像素结构的制作方法的示意图；
图8为本实施例所提供的一像素结构的一示意图；
图9为本实施例所提供的该像素结构的部分放大示意图；
图10至图12绘示了本发明的另一实施例所提供的像素结构的制作方法的示意图。
其中，附图标记：
100、200 像素结构 102、202 基板
110、210 薄膜晶体管 112、212 栅极电极
114、214 绝缘层 116a、216a 源极电极
116b、216b 漏极电极 118、218 图案化半导体层
119 图案化保护层 120、220 第一保护层
122、222 第四开口 130、230 平坦层
132、232 第一开口 140、240 图案化第一导电层
140a、240a 桥接部份 142、242 第二开口
150、250 第二保护层 152、252 第三开口
160 光阻图案层 170、270 图案化第二导电层
171、271 桥接电极 172、272 共通电极
174、274 狭缝 176、276 间隙
M1 图案化第一导体层 M2 图案化第二导体层
PI 像素电极 A-A’ 剖线
具体实施方式
为使熟习本发明所属技术领域的一般技艺者能更进一步了解本发明，下文特刊举本发明的较佳实施例，并配合所附图式，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。
请参考图1至图9，其中图1至图7绘示了本发明的一较佳实施例所提供的像素结构的制作方法的示意图，图8为本较佳实施例所提供的一像素结构的示意图，而图9则为该像素结构的部分放大示意图。如图1所示，首先提供一基板102。基板102可为一硬式基板例如玻璃基板，或一可挠式基板例如塑胶基板，但不以此为限。接下来于基板102上形成至少一薄膜晶体管110。在一实施例中，于基板102上依序形成一图案化第一导体层M1与一覆盖图案化第一导体层M1的绝缘层114。图案化第一导体层M1至少包括一栅极电极112。图案化第一导体层M1可为单层导电层或多层导电层，举例来说图案化第一导体层M1的材质可以是金属导电材料、透明导电材料或者是金属导电材料与透明导电材料的叠层。金属导电材料例如是铝、铜、银、金、钛、钼、钨等金属以及其合金或是迭层；透明导电材料例如是铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)、铟锌氧化物(indium zinc oxide，IZO)、铝锌氧化物(aluminum zinc oxide，AZO)等。绝缘层114可作为栅极绝缘层之用，其材质可为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等，但不以此为限。随后，于绝缘层114上形成一图案化第二导体层M2，图案化第二导体层M2至少包含一源极电极116a与一漏极电极116b，而源极电极116a与漏极电极116b对应地位于栅极电极112两侧。图案化第二导体层M2可为单层金属层或多层金属层。图案化第二导体层M2的材质亦可以是金属导电材料、透明导电材料或者是金属导电材料与透明导电材料的迭层。金属导电材料例如是铝、铜、银、金、钛、钼、钨等金属以及其合金或是迭层；透明导电材料例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锌氧化物等。
请参阅图2。在形成图案化第二导体层M2之后，接着于绝缘层114上形成一图案化半导体层118；在另一实施例中，还可于图案化半导体层118上形成一图案化保护层119。如图2所示，图案化半导体层118与图案化保护层119对应于栅极电极112且覆盖相邻两侧的部分源极电极116a与部分漏极电极116b。在本实施例中，图案化半导体层118的材质例如是铟镓锌氧化物(indiumgallium zinc oxide，IGZO)、非晶硅、复晶硅等。而图案化保护层119可包含一无机保护层或是一有机保护层，无机保护层的材质例如是氧化硅(siliconoxide)、氮化硅(silicon nitride)、氮氧化硅(silicon oxynitride)、氧化铝(aluminumoxide)、氮化铝(aluminum nitride)等；有机保护层的材质例如是聚亚酰胺(polyimide)，有机硅氧玻璃(organic silica glass)等，但皆不限于此。图案化半导体层118的材料亦可包括其它半导体材料，而图案化保护层119的材料亦可为其它无机或有机材料。如图2所示，本实施例于基板102上形成至少一薄膜晶体管110。由于形成薄膜晶体管110的各组成膜层的步骤为本技术领域中的一般技艺者所熟知，故这些细节于此不再赘述，本技术领域中的一般技艺者可作等效的变化。
请继续参阅图2。在完成薄膜晶体管110的制作后，本实施例于基板102上依序形成一第一保护层120与一平坦层130，第一保护层120覆盖薄膜晶体管110；而平坦层130则覆盖第一保护层120。第一保护层120可包含无机保护层，其材质例如氮化硅、氧化硅、氮氧化硅等；平坦层130则可包含有机绝缘层或无机绝缘层，有机绝缘层的材质例如聚亚酰胺、压克力(acrylics)、聚丙烯(Polypropylene)及其衍生物等；无机绝缘层的材质例如是旋转涂布玻璃(spin-on glass，SOG)等，但皆不限于此。如图2所示，平坦层130具有一第一开口132，第一开口132对应于漏极电极116b并暴露出漏极电极116b上的部分第一保护层120。平坦层130较佳可使用感光性材料，例如是正型或负型光阻材料，藉此第一开口132可利用曝光显影制程加以定义形成，而不需要额外的蚀刻制程。如图2所示，平坦层130具有较厚的厚度，以使基板102上可获得一较为平坦的表面，而有利于液晶分子的旋转。
请参阅图3。在形成具有第一开口132的平坦层130之后，接着于基底102上，即于平坦层130上形成一图案化第一导电层140。在本实施例中，图案化第一导电层140可作为像素结构100（示于图8）的一像素电极PI，其可包含一透明导电层，透明导电层的材料例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物或铝锌氧化物等，但不限于此。图案化第一导电层140还可包含一金属导电层，跟透明导电层重叠且电性连接，以增进图案化第一导电层140的电性。如图3所示，图案化第一导电层140覆盖第一开口132的侧壁与第一开口132底部的部分第一保护层120。此外，图案化第一导电层140具有一第二开口142，暴露出第一开口132内的部分第一保护层120，且第二开口142小于第一开口132。另外值得注意的是，图案化第一导电层140具有一桥接部分140a，位于第一开口132底部的第一保护层120上。
请参阅图4。在形成图案化第一导电层140之后，于图案化第一导电层140与平坦层130上形成一第二保护层150，并可于第二保护层150上形成一光阻图案层160。第二保护层150可与第一保护层120具有相同的无机材料例如氮化硅、氧化硅、氮氧化硅等，但亦可以包含其他的材料而不限于此。如图4所示，光阻图案层160具有一蚀刻开口，其暴露出第一开口132内的部分第二保护层150。
请参阅图5。接下来，蚀刻光阻图案层160所暴露出的第二保护层150，以于第二保护层150内形成一第三开口152。如图5所示，第三开口152形成于第一开口132内并小于第一开口132，且第三开口152暴露出第一开口132内的图案化第一导电层140的桥接部分140a与部分第一保护层120。
请参阅图6。在形成第三开口152后，利用光阻图案层160与部分图案化第一导电层140（即桥接部份140a）做为一蚀刻遮罩，蚀刻图案化第一导电层140所暴露出的第一保护层120，即蚀刻暴露于第三开口152与第二开口142之内的第一保护层120，而于第一保护层120内形成一第四开口122，第四开口122小于第一开口132，且第四开口122暴露出部分漏极电极116b，如图6所示。
请参阅图7，图7可为图8中沿A-A’剖线获得的剖面图，图8的设计可依照设计者需求作等效变化，并不限制其布局设计。在形成第四开口122之后，即移除光阻图案层160。随后，于第二保护层150上以及第二开口142、第三开口152与第四开口122内形成一图案化第二导电层170。在本实施例中，图案化第二导电层170包含一桥接电极171与一共通电极172，桥接电极171与共通电极172藉由间隙176彼此电性隔离，且桥接电极171较佳为包含一孤岛形状。由于图案化第二导电层170包含共通电极172，故较佳为一图案化透明导电层，其材质例如是铟锡氧化物等，但不限于此。图案化第二导电层170还可包含一图案化导电金属层(图未示)，与图案化透明导电层重叠且电性连接，以降低图案化第二导电层170的电阻值。换句话说，桥接电极171与共通电极172可由同一层图案化透明导电层所构成。另外，在本实施例中，共通电极172可包含如图8所示的狭缝(slit)174，但熟习该项技艺的人士应知图8中狭缝174的样态仅为例示，而不限于此。更重要的是，在本实施例中，图案化第二导电层170的桥接电极171如图7所示，电性连接暴露出来的图案化第一导电层140与漏极电极116b。也就是说，像素电极PI与漏极电极116b藉由桥接电极171电性连接。
请参阅图7至图9。根据本实施例所提供的像素结构的制作方法，提供一像素结构100，设置于基板102上。像素结构100包含至少一薄膜晶体管110，设置于基板102上，且薄膜晶体管110包含栅极电极112、源极电极116a、与漏极电极116b。像素结构100尚包含设置于基板102上并覆盖薄膜晶体管110的第一保护层120、设置于第一保护层120上的平坦层130、设置于平坦层130上的像素电极PI、设置于像素电极PI上的第二保护层150、以及设置于第二保护层150上的桥接电极171。如图7至图9所示，第一保护层120具有第四开口122，且第四开口122暴露部分漏极电极116b。平坦层130包含第一开口132，第一开口132对应于第四开口122，且第一开口132暴露出漏极电极116b上的部分第一保护层120。像素电极PI包含第二开口142，且第二开口142对应于第一开口132与第四开口122并暴露出漏极电极116b。第二保护层150具有第三开口152，对应于第二开口142，且第四开口122与第三开口152暴露出漏极电极116b与位于第一保护层120上的部分像素电极PI，亦即暴露出像素电极PI的桥接部份140a。此外如图8与图9所示，第三开口152与第二开口142较佳为具有十字交错的重叠型态，以确保像素电极PI的桥接部份140a（如图9中斜线处所强调）可在蚀刻第四开口122时作为蚀刻遮罩，而在预定的位置获得第四开口122，并确保像素电极PI暴露于开口132/142/152，是以设置于第二保护层150上以及第一开口132、第二开口142、第三开口152与第四开口122内的桥接电极171可成功地电性连接暴露的漏极电极116b与位于第一保护层120上的部分像素电极PI。
根据本实施例所提供的像素结构及其制作方法，利用用来在第二保护层150中蚀刻第三开口152的光阻图案层160以及像素电极PI（尤其是像素电极PI的桥接部份140a）作为蚀刻遮罩，因此在蚀刻第一保护层120形成第四开口122时，不再需要额外的PEP步骤。换句话说，本实施例所提供的像素结构的制作方法可减省一次的PEP步骤，有效地达到降低制程成本的目的。此外，由于可免去形成第四开口122的PEP步骤，故本发明所提供的像素结构的制作方法亦可免除与PEP步骤衍生的问题，例如对准问题等。由于高解析度与高像素结构密度的要求，面板上的可利用空间受到越来越多的限制，减去一次的PEP步骤不仅可达到缩短制程时间、降低成本的目的，更可避免在此越发狭小的空间内发生PEP步骤衍生的问题，进而降低制程复杂度。简单地说，本实施例所提供的像素结构的制作方法，可达到简化制程、降低制程成本与制程复杂度等目的。
而根据本实施例所提供的像素结构100，由于第三开口152与第二开口142具有十字交错的重叠型态，故可确保第四开口122出现于第三开口152与第二开口142交错重叠处，以及确保像素电极PI的桥接部份140a暴露于开口132/142/152内，此一洞中洞的结构可使桥接电极171准确地电性连接暴露于第四开口122内的漏极电极116b与位于第一保护层120上的像素电极PI。此外，由于用以电性连接漏极电极116b与像素电极PI的孤岛状桥接电极171藉由间隙176与共通电极172电性隔离，故本实施例所提供的像素结构100可确保在不影响其他电性表现的前提下，成功地提供像素电极PI与漏极电极116b的电性连接。
请参阅图10至图12，图10至图12绘示了本发明的另一实施例所提供的像素结构的制作方法的示意图。另外需注意的是，本实施例中与前述实施例相同的构成元件可包括相同的材料选择，故于此不再赘述。如图10所示，本实施例所提供的像素结构的制作方法，首先提供一基板202，接下来于基板202上形成一薄膜晶体管210。如前所述，在一实施例中，薄膜晶体管210包括一图案化第一导体层M1与一覆盖图案化第一导体层M1的绝缘层214。图案化第一导体层M1至少包括一栅极电极212。接下来，于绝缘层214上形成一图案化半导体层218，在本实施例中，图案化半导体层218包括一图案化非晶硅半导体层。图案化半导体层118的材料亦可包括其它半导体材料。
请参阅图11。在形成图案化半导体层218之后，于基板202上形成一图案化第二导体层M2，图案化第二导体层M2至少包含一源极电极216a与一漏极电极216b，且源极电极216a与漏极电极216b对应地位于栅极电极212两侧。如前所述，由于形成薄膜晶体管110的各组成膜层的步骤为本技术领域中的一般技艺者所熟知，故这些细节于此不再赘述。
请参阅图12。在完成薄膜晶体管210的制作后，于基板202上依序形成一第一保护层220与一覆盖第一保护层220且具有一第一开口232的平坦层230。随后于基底202上形成一图案化第一导电层240，图案化第一导电层240可作为像素电极PI，且具有一第二开口242。值得注意的是，图案化第一导电层240具有桥接部份240a，位于第一开口232底部的第一保护层220上。在形成图案化第一导电层240之后，于图案化第一导电层240与平坦层230上形成一第二保护层250与一光阻图案层(图未示)，接下来利用光阻图案层作为遮罩蚀刻第二保护层250，而于第二保护层250内形成一第三开口252。在形成第三开口252之后，利用同一光阻图案层与第三开口252底部的图案化第一导电层240作为蚀刻遮罩蚀刻第一保护层220，以于第一保护层220内形成一暴露出部分漏极电极216b的第四开口222。
请继续参阅图12。接下来于基板202上形成一图案化第二导电层270，且图案化第二导电层270包含一共通电极272与一桥接电极271。值得注意的是，桥接电极271形成于第二开口242、第三开口252与第四开口222内，且与漏极电极216b及像素电极PI(240)的桥接部分240a电性连接。此外，共通电极272与桥接电极271藉由间隙276彼此电性隔离。上述步骤与前述较佳实施例中所例示的步骤相同，因此本技术领域中具通常知识者应可根据前述实施例与图2至图9轻易得知，故这些细节不再赘述。
根据本发明所提供的像素结构及其制作方法，可成功地整合于现有的薄膜晶体管制程中，并可减少一道PEP步骤，故可降低成本与制程复杂度。此外，由于本发明所提供的像素结构的制作方法中，像素电极所具有的第二开口与第二保护层具有的第三开口采用十字型交错重叠的洞中洞样态，故可确保漏极电极与像素电极皆暴露于开口内，进一步确保桥接电极可提供漏极电极与像素电极的电性连接。换句话说，本发明所提供的像素结构及其制作方法可在确保像素结构的电性关系的前提下，有效地简化制程、缩短制程时间、并降低制程成本与制程复杂度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (13)
1.一种像素结构的制作方法，其特征在于，包括：
提供一基板，该基板上形成有至少一薄膜晶体管，该薄膜晶体管包含一栅极电极、一源极电极与一漏极电极；
于该基板上依序形成一第一保护层与一平坦层，该第一保护层覆盖该薄膜晶体管，而该平坦层覆盖该第一保护层，该平坦层具有一第一开口，该第一开口对应于该漏极电极并暴露出该漏极电极上的部分该第一保护层；
于该平坦层上形成一图案化第一导电层，该图案化第一导电层覆盖该第一开口的侧壁与部分该第一保护层，该图案化第一导电层具有一第二开口，暴露出该第一开口内的部分该第一保护层；
于该图案化第一导电层上形成一第二保护层；
于该第二保护层上形成一光阻图案层，该光阻图案层暴露出该第一开口内的部分该第二保护层；
蚀刻该光阻图案层所暴露出的该第二保护层，以形成一第三开口，该第三开口暴露出部分该图案化第一导电层与部分该第一保护层；
蚀刻该图案化第一导电层所暴露出的该第一保护层，以于该第一保护层中形成一第四开口，该第四开口暴露出部分该漏极电极；
移除该光阻图案层；以及
于该第二保护层上以及该第二开口、该第三开口与该第四开口内形成一图案化第二导电层，该图案化第二导电层电性连接暴露的该图案化第一导电层与该漏极电极。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成该薄膜晶体管的步骤还包括：
于该基板上形成该栅极电极与一覆盖该栅极电极的绝缘层；
于该绝缘层上形成该源极电极与该漏极电极；以及
于该绝缘层上形成一图案化半导体层与一图案化保护层。
3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，该图案化半导体层包含一图案化氧化物半导体层。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成该薄膜晶体管的步骤包括：
于该基板上形成该栅极电极与一覆盖该栅极电极的绝缘层；
于该绝缘层上形成一图案化半导体层；以及
于该绝缘层与该图案化半导体层上形成该源极电极与该漏极电极。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，该图案化半导体层包括一图案化非晶硅半导体层。
6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该图案化第二导电层包括一桥接电极与一共通电极，该桥接电极与该共通电极彼此电性隔离，该图案化第一导电层包括一像素电极，且该像素电极与该漏极电极藉由该桥接电极电性连接。
7.一种像素结构，设置于一基板上，其特征在于，该像素结构包括：
至少一薄膜晶体管，设置于该基板上，该薄膜晶体管包含一栅极电极、一源极电极与一漏极电极；
一第一保护层，设置于该基板上并覆盖该薄膜晶体管，该第一保护层具有一第四开口，且该第四开口暴露部分该漏极电极；
一平坦层，设置于该第一保护层上，该平坦层包含一第一开口，该第一开口对应于该第四开口，且该第一开口暴露出部分该漏极电极与部分该第一保护层；
一像素电极，设置于该平坦层上，该像素电极包含一第二开口，该第二开口对应于该第一开口与该第四开口并暴露出该漏极电极；
一第二保护层，设置于该像素电极上，该第二保护层具有一第三开口，对应于该第二开口，且第四开口与该第三开口暴露出该漏极电极与位于该第一保护层上的部分该像素电极；以及
一桥接电极，设置于该第二保护层上以及该第一开口、该第二开口、该第三开口与该第四开口内，且该桥接电极电性连接暴露的该漏极电极与位于该第一保护层上的部分该像素电极。
8.根据权利要求7所述的像素结构，其特征在于，还包括一共通电极，设置于该第二保护层上。
9.根据权利要求8所述的像素结构，其特征在于，该共通电极与该桥接电极由同一层图案化透明导电层所构成，且该共通电极与该桥接电极彼此电性隔离。
10.根据权利要求7所述的像素结构，其特征在于，该第一开口大于该第二开口、该第三开口与该第四开口。
11.根据权利要求7所述的像素结构，其特征在于，该薄膜晶体管还包括一图案化半导体层，垂直对应于该栅极电极设置。
12.根据权利要求11所述的像素结构，其特征在于，该图案化半导体层包括一图案化氧化物半导体层，且该源极电极与该漏极电极设置于该图案化氧化物半导体层与该栅极电极之间。
13.根据权利要求11所述的像素结构，其特征在于，该图案化半导体层包括一图案化非晶硅半导体层，且该图案化非晶硅半导体层设置于该源极电极与漏极电极以及该栅极电极之间。
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