CN103472640A - 液晶显示面板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种液晶显示面板及其制作方法。该液晶显示面板包含：一基板；一闸极金属层，形成于该基板上；一闸极绝缘层，形成于该闸极金属层上；一第一层，形成于该闸极绝缘层上，并具有一第一部分；以及一绝缘层，形成于该第一层上，并具有一第一边与一第二边，该第一边与该第二边形成一引洞以使该第一层的该第一部分外露，该第一边的延伸线与该第二边的延伸线于该第一部分上方相交于一点。

Description

液晶显示面板及其制造方法
技术领域
本发明指一种液晶显示面板及其制造方法，该液晶显示面板的绝缘层具有经由剥离(lift-off)制程而产生的孔洞。
背景技术
在液晶显示面板的制程中，本领域技术人士皆知水气会对制程中的半导体材料造成损害或使其物理特性有缺陷，即半导体材料对水气极为敏感，尤其是对氧化物半导体而言，是故液晶显示面板制程中的绝缘层或保护层对于液晶面板中的元件来说格外重要，例如：开关元件、切换元件、薄膜电晶体...等，而影响绝缘层或保护层的效果的重要因素则是作为绝缘层或保护层的隔绝材料。近年来本领域技术人士皆尽力以改善制程或变更材料的方式来更有效地将水气隔绝于液晶面板中的氧化物半导体之外或是增加液晶面板中的的良率，例如：Sony于SID2010发表的文章中所述，可使用氧化铝(Al2O3)作为隔绝材料来使液晶面板中的元件稳定度大幅提高。
一般而言，液晶显示面板制程中的绝缘层或氧化层的蚀刻通常是以湿式蚀刻或干式蚀刻的方式来进行，其蚀刻后的结构如下所述。请参阅图1，其为绝缘层湿式蚀刻后的结构图，该结构100具有氧化物半导体层101和绝缘层(或保护层)102，其中孔洞103由湿式蚀刻所造成，而由于湿式蚀刻的关系，该孔洞103呈现上宽下窄的形状。请参阅图2，其为绝缘层干式蚀刻后的结构图，该结构200具有氧化物半导体层201和绝缘层(或保护层)202，其中孔洞203由干式蚀刻所造成，而由于干式蚀刻的关系，该孔洞203呈现上下同宽的形状。然而，由于部分隔绝材料的结构非常致密，例如氧化铝，故以湿式蚀刻或干式蚀刻的方式进行蚀刻，会有蚀刻率过低的情形，因而造成极难蚀刻的问题。
职是之故，申请人鉴于已有技术中所产生的缺失，经过悉心试验与研究，并一本锲而不舍的精神，终构思出本案「液晶显示面板及其制造方法」，能够克服上述缺点，以下为本案的简要说明。
发明内容
鉴于已有技术之中存在的缺失，本发明藉由特殊的液晶显示面板制程来解决具致密结构的隔绝材料极难蚀刻的问题，而藉由本发明所提出的下列构想即可解决已有技术的上述缺陷。
根据本发明的第一构想，提出一种液晶显示面板，其包含：一基板；一闸极金属层，形成于该基板上；一闸极绝缘层，形成于该闸极金属层上；一第一层，形成于该闸极绝缘层上，并具有一第一部分；以及一绝缘层，形成于该第一层上，并具有一第一边与一第二边，该第一边与该第二边形成一引洞以使该第一层的该第一部分外露，该第一边的延伸线与该第二边的延伸线于该第一部分上方相交于一点。
根据本发明的第二构想，提出一种液晶显示面板，其包含：一氧化铝层，具有一孔洞，该孔洞经由一剥离(lift-off)制程而产生。
根据本发明的第三构想，提出一种制造液晶显示面板的方法，其包含：提供一基板；形成一闸极金属层于该基板上；形成一闸极绝缘层于该闸极金属层上；形成一第一层于该闸极绝缘层上，该第一层的表面具有一区域；于该区域上形成一突出部；于该第一层与该突出部上形成一绝缘层；以及藉由一剥离(lift-off)制程将该突出部移除，以使该绝缘层形成一孔洞以外露该区域。
根据本发明的第四构想，提出一种液晶显示面板，其包含：一第一表面，用以接触一半导体层；一第二表面，用以接触一导电层；以及一连通结构，具有一孔洞形成在该第一与该第二表面间，且该孔洞在该第一表面的开口大于在该第二表面的开口。
根据本发明的第五构想，提出一种液晶显示面板，其包含：一第一层，其表面上具有一区域；以及一绝缘层，形成于该第一层上，且具有一孔洞，以使该区域外露，该孔洞朝向该区域的方向具有多个逐渐递增的截面积。
根据本发明的第六构想，提出一种制造液晶显示面板的方法，其包含：提供一半导体层，该半导体层的表面具有一区域；于该区域上形成一光阻层；于该半导体层与该光阻层上形成一保护层；以及藉由一剥离(lift-off)制程移除该光阻层，以贯穿该保护层而形成一通洞以露出该区域中的该半导体层。
附图说明
图1为绝缘层湿式蚀刻后的结构图；
图2为绝缘层干式蚀刻后的结构图；
图3为本发明的液晶显示面板第一制造方法流程图；
图4(a)-4(e)为本发明的液晶显示面板第一制造方法的相对应结构图；
图5为本发明的液晶显示面板第二制造方法流程图；
图6(a)-6(k)为本发明的液晶显示面板第二制造方法的相对应结构图；以及
图7为本发明的第一较佳实施例的结构图。
【主要元件符号说明】
100：结构                    101：氧化物半导体层
102：绝缘层(或保护层)        103：孔洞
200：结构                    201：氧化物半导体层
202：绝缘层(或保护层)        203：孔洞
300：液晶显示面板制造方法    301：步骤301
302：步骤302                 303：步骤303
304：步骤304
400：结构                    401：第一层
402：突出部                  403：绝缘层
4031：侧边                   4032：侧边
404：孔洞(或引洞)            405：夹角
500：液晶显示面板制造方法    501：步骤501
502：步骤502                 503：步骤503
504：步骤504                 505：步骤505
506：步骤506                 507：步骤507
508：步骤508                 509：步骤509
510：步骤510
600：结构                    601：基板
602：闸极金属层              603：绝缘层
604：氧化物半导体层          605：光阻层
606：半色调光罩              6061：第一部份
6062：第二部份               6063：第三部份
607：氧化铝层                6071：接触孔
608：源极/漏极金属层         609：保护层
610：像素电极
700：结构                    701：半导体层
702：绝缘层                  7021：第一表面
7022：第二表面               7023：连通结构
7024：孔洞                   703：导电层
具体实施方式
本案将可由以下的实施例说明而得到充分了解，使得熟习本技艺的人士可以据以完成，然本案的实施并非可由下列实施案例而被限制其实施型态。
请参阅图3，其为本发明所提出的液晶显示面板第一制造方法流程图。此液晶显示面板制造方法300，包含了下列步骤：
步骤301：形成一第一层，该第一层的表面具有一区域。请参阅图4(a)，其为步骤301的相对应结构图，其中结构400具有第一层401。该第一层401较佳为氧化物半导体层，特别是氧化铟镓锌(IGZO)层，该第一层也可以是Zn，Ga，In，Sn等材料的单相或多相氧化物组合。
步骤302：于该区域上形成一突出部。请参阅图4(b)，其为步骤302的相对应结构图，其中结构400具有于该第一层401上所形成的突出部402，而该突出部402为一锥形体、一柱状体或一角锥台体，例如，为一正四角锥台或一圆锥台，其可以是光阻或其他材料。此外，形成该突出部402的步骤可以经由半色调(half-tone)制程及灰化(ashing)制程来完成。
步骤303：于该第一层与该突出部上形成一绝缘层。请参阅图4(c)，其为步骤303的相对应结构图，其中结构400具有绝缘层403，其覆盖于该突出部402和该第一层401上。该绝缘层403具有保护层的作用，该绝缘层403较佳为氧化铝(Al2O3)，也可以是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNx)...等隔绝材料。
步骤304：藉由一剥离(lift-off)制程将该突出部移除，以使该绝缘层形成一孔洞以外露该区域。请参阅图4(d)，其为步骤304的相对应结构图，其中结构400中的该绝缘层403具有孔洞(或引洞)404，该孔洞404是由步骤304所形成并使该第一层401的一部分外露。值得注意的是，从侧面来看，该孔洞404上窄下宽，呈现正梯形的形状，此种结构是因剥离制程而自然产生的。至于正面的形状，可由突出部402所覆盖的第一层401的区域的形状来决定，例如：矩形、圆形...等，换句话说，通过设计该突出部402可来决定该孔洞404的正面形状。此外，当绝缘层为氧化铝层时，该氧化铝层的厚度较佳为5至
Figure BDA00001736301300061
以利剥离制程的执行。请参阅图4(e)，该孔洞404由第一层401及该绝缘层403的两侧边4031和4032所形成，该两侧边4031和4032的延伸线相交于第一层401的未被覆盖区域的上方，形成一夹角405，该夹角405较佳为70°至150°。再者，从另一角度来定义该孔洞404，该孔洞404朝向该未被覆盖区域的方向(即由上朝下朝向第一层401表面的方向)具有多个逐渐递增的截面积。其中当该孔洞404于垂直第一层401的法线方向上为一矩形时，该孔洞404具有两对相对的两侧面，且该四个侧面向上虚拟地交会于一点且虚拟叠加为一四角锥体。当该孔洞404于垂直第一层401的法线方向上为一圆形时，该孔洞404向上于该未被覆盖区域的方向具有多个逐渐递减的截面积，该多个逐渐递减的截面积虚拟地交会于一点且虚拟地叠加为一圆锥体。
综合前述说明和此第一制造方法可知，制造本发明所提出的液晶显示面板中最重要的步骤为：先形成至少一个突出部，再藉由剥离(lift-off)制程将该突出部以及其上的隔绝材料移除，以使该绝缘层或保护层形成一孔洞，且该孔洞的截面积由上往下逐渐递增。
请参阅第5图，其为本发明所提出的液晶显示面板第二制造方法流程图。此液晶显示面板制造方法500，包含了下列步骤：
步骤501：于基板上镀闸极金属(Gate metal)并定义其图形。请参阅图6(a)，其为步骤501的相对应结构图，其中结构600具有基板601和已被定义的闸极金属层602，该已被定义的闸极金属层602位于该基板601上。
步骤502：沉积闸极绝缘层(Gate insulator)。请参阅图6(b)，其为步骤502的相对应结构图，其中结构600具有绝缘层603，该绝缘层603位于该基板601和该闸极金属层602上。
步骤503：沉积氧化物半导体层(Oxide semiconductor)，并于该氧化物半导体层上涂布光阻。请参阅图6(c)，其为步骤503的相对应结构图，其中结构600具有氧化物半导体层604和光阻层605，该氧化物半导体层604位于该绝缘层603上，而该光阻层605位于该氧化物半导体层604上。该氧化物半导体层604较佳为氧化铟镓锌(IGZO)层，但不限于此，在其它实施例中，氧化物半导体层604可以为其它金属氧化物半导体层，例如，可以是Zn，Ga，In，Sn等材料的单相或多相氧化物组合，而该光阻层605的厚度较佳为2至4um。
步骤504：定义出接触孔区域，再藉由半色调(Half-tone)制程来产生半色调光阻(Half-tone PR)，该接触孔区域有较厚的光阻厚度。请参阅第6(d)图，其为步骤504的半色调制程示意图，其中半色调光罩(Half-tone photomask)606具有不同透光率的三个部份，以控制光线的通过，即该半色调光罩606具有不透光的第一部份6061、透光率低的第二部份6062和透光率高的第三部份6063。再者，该半色调光罩606的设计是依据在该氧化物半导体层604上所定义出的接触孔区域。在执行曝光(exposure)时，由于该第一部份6061不透光，因而光线不会透过该第一部份6061；由于该第二部份6062的透光率低，因而只有微量光线会透过该第二部份6062，透过该第二部份6062的光线以虚线表示；由于该第三部份6063的透光率高，因而光线几乎可完全透过该第三部份6063，透过该第三部份6063的光线以实线表示。最后，因为该光阻层605的受光量强度不同，所以会使该光阻层605有三个不同的光阻特性而造成显影(develop)的蚀刻深度有所不同。请参阅图6(e)，其为步骤504的相对应结构图，其中结构600具有经过曝光及显影的光阻层605，又称半色调光阻(Half-tone PR)，该经过曝光及显影后的光阻层605具有两个突出部。该突出部的厚度a较佳为1至2um，未经过曝光及显影的光阻层605的厚度b较佳为2至4um，两相比较下，其具有50％的断差。
步骤505：蚀刻该氧化物半导体层，再进行灰化(Ashing)制程，留下该接触孔区域的光阻。请参阅图6(f)，其为步骤505的相对应结构图，其中结构600具有经过蚀刻的氧化物半导体层604与经过灰化制程的光阻层605，而该经过灰化制程的光阻层605只剩下两个突出部，该突出部与该经过蚀刻的氧化物半导体层604所接触的区域为步骤504所定义出的该接触孔区域。
步骤506：沉积氧化铝。请参阅图6(g)，其为步骤506的相对应结构图，其中结构600具有氧化铝层607，该氧化铝层607覆盖该绝缘层603、该氧化物半导体层604与该光阻层605。氧化铝的沉积可藉由原子层沉积(Atomiclayer deposition，ALD)、物理气相沉积(Physical vapor deposition，PVD)或其他已有的制程来完成，而该氧化铝层607的厚度较佳为5至
Figure BDA00001736301300081
要特别一提的是，氧化铝层607做为一隔绝层(或绝缘层)用，藉以隔绝水气保护氧化物半导体层604，在其它实施例中，氧化铝层607亦可由SixNy或SixOy等含氢量较低的隔绝材质取代之。
步骤507：进行剥离(lift-off)制程，将该光阻与其上的氧化铝移除，并形成接触孔。请参阅第6(h)图，其为步骤507的相对应结构图，其中结构600的该氧化铝层607具有接触孔6071，该接触孔6071是由步骤507的剥离制程所形成，该接触孔6071从侧剖面图看，其上开口的宽度小于下开口的宽度，且于垂直基板601的法线方向上，上开口面积小于下开口面积，该接触孔6071于法线方向上的截面积较佳为介于2*2(um2)～4*4(um2)之间。因为是以剥离的方式将光阻层605和其上的氧化铝一起拔除，所以接触孔6071的形成无需经过蚀刻，而氧化物半导体层不会因蚀刻而有所损失，故膜厚的变异量可以控制在小于5％。
步骤508：沉积源极/漏极金属(S/D metal)并定义图形。请参阅图6(i)，其为步骤508的相对应结构图，其中结构600具有经图形定义的源极/漏极金属层608，该源极/漏极金属层608通过该接触孔6071与该氧化物半导体层604相接触。
步骤509：形成保护(passivation layer)层。请参阅图6(j)，其为步骤509的相对应结构图，其中结构600具有保护层609，该保护层609覆盖于该氧化铝层607和该源极/漏极金属层608上，并具有一空洞使该源极/漏极金属层608的一部分外露。
步骤510：形成像素电极(Pixel electrode)。请参阅图6(k)，其为步骤510的相对应结构图，其中结构600具有像素电极610，该像素电极610位于该保护层609并与该源极/漏极金属层608的外露部分相接触，而该像素电极610的材料较佳为铟锡氧化物(Indium tin oxide，ITO)。
本发明所提的液晶显示面板制造方法，通常应用在制造液晶面板中的元件，特别是开关元件、切换元件、电晶体...等，尤其是薄膜电晶体。此外，也可应用于其他半导体元件，来解决已有制程的缺陷。
请参阅图7，其为本发明所提出的第一较佳实施例的结构图。该结构700具有半导体层701、绝缘层702和导电层703，其中该绝缘层702包含第一表面7021、第二表面7022与连通结构7023。该第一表面7021与该导电层703接触，该第二表面7022与该半导体层701接触，该连通结构7023具有孔洞7024，该孔洞7024形成在该第一表面7021与该第二表面7022之间，且该孔洞7024在该第二表面7022的开口大于在该第一表面7021的开口。该半导体层701与该导电层703通过该连通结构7023互相接触，而该连通结构7023的下开口大于上开口的情形是经由剥离制程而产生。值得注意的是，该连通结构7023的两侧边的延伸线向上相交于一点，而此种情形亦是经由剥离制程而产生。
兹提供更多本发明的实施例如下：
1.一种液晶显示面板，包含：一基板；一闸极金属层，形成于该基板上；一闸极绝缘层，形成于该闸极金属层上；一第一层，形成于该闸极绝缘层上；一绝缘层，形成于该第一层上并具一第一孔洞和一第二孔洞分别暴露出部份的该第一层，其中每一该第一孔洞和该第二孔洞，具有一第一侧边与一第二侧边，该第一侧边的延伸线与该第二侧边的延伸线于该第一层上方相交于一点；以及一源极金属层与一漏极金属层形成于该绝缘层上，并分别通过该第一孔洞与该第二孔洞与该第一层耦接。
2.如实施例1所述的液晶显示面板，其中该第一层是一氧化物半导体层，该绝缘层是一氧化铝层。
3.如实施例2所述的液晶显示面板，其中该氧化物半导体层是一氧化铟镓锌(IGZO)层。
4.如实施例2所述的液晶显示面板，其中该氧化铝层的厚度为5至
Figure BDA00001736301300091
5.如实施例1所述的液晶显示面板，其中该第一边的延伸线与该第二边的延伸线所形成的一夹角为70°至150°。
6.一种制造液晶显示面板的方法，包含：提供一基板；形成一闸极金属层于该基板上；形成一闸极绝缘层于该闸极金属层上；形成一第一层于该闸极绝缘层上，该第一层的表面具有一区域；于该区域上形成一突出部；于该第一层与该突出部上形成一绝缘层；以及藉由一剥离(lift-off)制程将该突出部移除，以使该绝缘层形成一孔洞以外露该区域。
7.如实施例6所述的方法，其中，于该区域上形成一突出部的步骤是经由一半色调(half-tone)制程及一灰化(ashing)制程来完成。
8.如实施例6所述的方法，其中，该第一层是一氧化物半导体层，且该绝缘层是一氧化铝层，该氧化铝层的厚度为5至
9.一种液晶显示面板，包含一绝缘层，其中该绝缘层包括：一第一表面，用以接触一半导体层；一第二表面，用以接触一导电层；以及一连通结构，具有一孔洞形成在该第一与该第二表面间，且该孔洞在该第一表面的开口大于在该第二表面的开口。
10.一种液晶显示面板，包含：一第一层，其表面上具有一区域；以及一绝缘层，形成于该第一层上，且具有一孔洞，以使该区域外露，该孔洞朝向该区域的方向具有多个逐渐递增的截面积。
11.如实施例10所述的液晶显示面板，其中当该孔洞为一矩形时，该孔洞具有相对的两侧面，且该两侧面向上虚拟地交会为70°至150°的一夹角。
12.如实施例10所述的液晶显示面板，其中当该孔洞为一圆形时，该孔洞反向于该区域的方向具有多个逐渐递减的截面积，该多个逐渐递减的截面积虚拟地交会于一点且虚拟地叠加为一圆锥体，且该圆锥体具有70°至150°的一夹角。
13.一种液晶显示面板制造方法，包含：提供一半导体层，该半导体层的表面具有一区域；于该区域上形成一光阻层；于该半导体层与该光阻层上形成一保护层；以及藉由一剥离(lift-off)制程移除该光阻层，以贯穿该保护层而形成一通洞以露出该区域中的该半导体层。
14.如实施例13所述的方法，其中该半导体层为一氧化铟镓锌层，该保护层为一氧化铝层，而该光阻层为一半色调光阻(half-tone PR)。
15.如实施例13所述的方法，其中该光阻层包含一突出部。
本发明的特殊制程可以解决在液晶显示面板制程中具致密结构的隔绝材料极难蚀刻的问题，且并不局限于前文所描述的各个实施例，而是包含基于本文所详细描述可被该领域的技术人员理解到的变型、省略、组合(例如不同实施例的方面的组合)、互换、替代、改变和/或修改的任何和所有实施例，尤其是对于前述各个实施例之中的制程步骤可按任何顺序执行，而不限于前述实施例或者申请专利范围中所述的顺序。
职故，本案实为一难得一见，值得珍惜的难得发明，惟以上所述者，仅为本发明的最佳实施例而已，当不能以之限定本发明所实施的范围。即大凡依本发明权利要求所欲保护范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内，谨请贵审查委员明鉴，并祈惠准，是所至祷。

Claims (12)

1.一种液晶显示面板，包含：
一基板；
一闸极金属层，形成于该基板上；
一闸极绝缘层，形成于该闸极金属层上；
一第一层，形成于该闸极绝缘层上；
一绝缘层，形成于该第一层上并具一第一孔洞和一第二孔洞分别暴露出部份的该第一层，其中每一该第一孔洞和该第二孔洞，具有一第一侧边与一第二侧边，该第一侧边的延伸线与该第二侧边的延伸线于该第一层上方相交于一点；以及
一源极金属层与一漏极金属层形成于该绝缘层上，并分别通过该第一孔洞与该第二孔洞与该第一层耦接。
2.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中该第一层是一氧化物半导体层，该绝缘层是一氧化铝层。
3.如权利要求2所述的液晶显示面板，其中该氧化物半导体层是一氧化铟镓锌(IGZO)层。
4.如权利要求2所述的液晶显示面板，其中该氧化铝层的厚度为5至
Figure FDA00001736301200011
5.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中该第一边的延伸线与该第二边的延伸线所形成的一夹角为70°至150°。
6.一种制造液晶显示面板的方法，包含：
提供一基板；
形成一闸极金属层于该基板上；
形成一闸极绝缘层于该闸极金属层上；
形成一第一层于该闸极绝缘层上，该第一层的表面具有一区域；
于该区域上形成一突出部；
于该第一层与该突出部上形成一绝缘层；以及
藉由一剥离(lift-off)制程将该突出部移除，以使该绝缘层形成一孔洞以外露该区域。
7.如权利要求6所述的方法，其中，于该区域上形成一突出部的步骤是经由一半色调(half-tone)制程及一灰化(ashing)制程来完成。
8.如权利要求6所述的方法，其中，该第一层是一氧化物半导体层，且该绝缘层是一氧化铝层，该氧化铝层的厚度为5至
Figure FDA00001736301200021
9.一种液晶显示面板，包含一绝缘层，其中该绝缘层包括：
一第一表面，用以接触一半导体层；
一第二表面，用以接触一导电层；以及
一连通结构，具有一孔洞形成在该第一与该第二表面间，且该孔洞在该第一表面的开口大于在该第二表面的开口。
10.一种液晶显示面板的制造方法，包含：
提供一半导体层，该半导体层的表面具有一区域；
于该区域上形成一光阻层；
于该半导体层与该光阻层上形成一保护层；以及
藉由一剥离(lift-off)制程移除该光阻层，以贯穿该保护层而形成一通洞以露出该区域中的该半导体层。
11.如权利要求10所述的方法，其中该半导体层为一氧化铟镓锌层，该保护层为一氧化铝层，而该光阻层为一半色调光阻(half-tone PR)。
12.如权利要求10所述的方法，其中该光阻层包含一突出部。
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