CN105575973B - 薄膜晶体管基板与显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种薄膜晶体管基板与显示器，该薄膜晶体管基板包括：基板；栅极，位于基板上；栅极绝缘层，位于基板上且覆盖栅极；主动层，配置于栅极绝缘层上；蚀刻停止层，位于主动层与栅极绝缘层上；第一开口，穿过该蚀刻停止层并露出该主动层的第一部分；源极，位于蚀刻停止层上，并经由第一开口电连接至主动层的第一部分；第一无机绝缘层，位于源极与蚀刻停止层上；第二开口，穿过第一无机绝缘层与蚀刻停止层并露出主动层的第二部分；阻障层，位于第二开口的侧壁与底部上且接触主动层的第二部分；有机绝缘层，位于第一无机绝缘层上；第三开口，穿过有机绝缘层并露出阻障层；透明电极，位于部分有机绝缘层上且经由第三开口接触阻障层。

Description

薄膜晶体管基板与显示器

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管，且特别是涉及薄膜晶体管基板以及显示器。

背景技术

随着显示科技日益进步，显示器可使生活更加便利。为求显示器轻与薄的特性，平面显示器(flat panel display，FPD)成为目前的主流。在诸多平面显示器中，液晶显示器(liquid crystal display，LCD)具有高空间利用效率、低消耗功率、无辐射、以及低电磁干扰等优越特性，因此深受消费者欢迎。

液晶显示器主要是由薄膜晶体管基板、彩色滤光基板、与位于两基板之间的液晶层所构成。薄膜晶体管基板具有多个薄膜晶体管分别位于多个像素中。

目前液晶显示器朝向提高分辨率的方向发展。然而，受限于目前光刻技术的分辨率极限，薄膜晶体管中的源极与漏极之间的距离无法缩小，因此，薄膜晶体管的尺寸无法缩小，以致于当提高分辨率(亦即，缩小各像素的尺寸)时，像素的开口率会大幅下降。因此，如何缩小薄膜晶体管的尺寸是当前的重要课题。

发明内容

为解决上述问题，本发明一实施例提供的薄膜晶体管基板，包括：基板；栅极，位于基板上；栅极绝缘层，位于基板上且覆盖栅极；主动层，配置于栅极绝缘层上；蚀刻停止层，位于主动层与栅极绝缘层上；第一开口，穿过蚀刻停止层并露出主动层的第一部分；源极，位于蚀刻停止层上，并经由第一开口电连接至主动层的第一部分；第一无机绝缘层，位于源极与蚀刻停止层上；第二开口，穿过第一无机绝缘层与蚀刻停止层并露出主动层的第二部分；阻障层，位于第二开口的侧壁与底部上且接触主动层的第二部分；有机绝缘层，位于第一无机绝缘层上；第三开口，穿过有机绝缘层并露出阻障层；透明电极，位于部分有机绝缘层上且经由第三开口接触阻障层。

本发明一实施例提供的薄膜晶体管基板，包括：基板；栅极，位于基板上；栅极绝缘层，位于基板上且覆盖栅极；主动层，配置于栅极绝缘层上；蚀刻停止层，位于主动层与栅极绝缘层上；第一开口，穿过蚀刻停止层并露出主动层的第一部分；源极，位于蚀刻停止层上，并经由第一开口电连接至主动层的第一部分；第一无机绝缘层，位于源极与蚀刻停止层上；第二开口，穿过第一无机绝缘层与蚀刻停止层并露出主动层的第二部分；阻障层，位于第二开口的侧壁与底部上且接触主动层的第二部分；透明电极，位于部分第一无机绝缘层上且接触阻障层。

本发明一实施例提供的显示器，包括：上述的薄膜晶体管基板；对向基板，与薄膜晶体管基板相对设置；以及显示介质，位于薄膜晶体管基板与对向基板之间。

附图说明

图1为本发明一实施例中薄膜晶体管基板的剖视图；

图2为本发明一实施例中薄膜晶体管基板的剖视图；

图3为图2的薄膜晶体管基板的上视图；

图4为本发明一实施例中薄膜晶体管基板的剖视图；

图5为图4的薄膜晶体管基板的上视图；

图6为本发明一实施例中薄膜晶体管基板的剖视图；

图7为图6的薄膜晶体管基板的上视图；

图8为本发明一实施例中薄膜晶体管基板的剖视图；

图9为图8的薄膜晶体管基板的上视图；

图10为本发明一实施例中显示器的剖视图。

符号说明

I-I 剖线

11 基板

13 栅极

15 栅极绝缘层

17 主动层

19 蚀刻停止层

21、24、28、32、33、34 开口

23 源极

25 第一无机绝缘层

26 阻障层

27 有机绝缘层

29 共同电极

31 第二无机绝缘层

35、35B 透明电极

35A 漏极

35C 像素电极

P1 第一部分

P2 第二部分

100、200、400、600、800、1010 薄膜晶体管基板

1000 显示器

1020 对向基板

1030 显示介质

具体实施方式

以下将详细说明本发明实施例的制作与使用方式。然而应注意的是，本发明提供许多可供应用的发明概念，其可以多种特定型式实施。文中所举例讨论的特定实施例仅为制造与使用本发明的特定方式，非用以限制本发明的范围。此外，不同实施例可能使用重复的标号或标示，但这些重复仅用以简单清楚地说明本发明，不代表不同实施例及/或结构之间具有相同标号或标示的元件具有类似的对应关系。再者，当述及第一材料层位于第二材料层上或之上时，包括第一材料层与第二材料层直接接触或间隔有一或更多其他材料层的情形。在附图中，实施例的形状或是厚度可能扩大，以简化说明或是突显其特征。再者，图中未绘示或特别描述的元件，可为所属技术领域中具有通常知识者所知的任意形式。

图1是本发明一实施例的薄膜晶体管基板100的剖视图。上述薄膜晶体管基板100的制作工艺与对应结构如下。值得注意的是，薄膜晶体管基板100的制作工艺也可由其他方式完成，并不限于下述步骤。薄膜晶体管基板100的基板11可为玻璃、塑胶、或其他常见的基板材料。栅极13位于基板11上，其形成方法可为先沉积栅极材料层于整面基板11上，再以光刻制作工艺图案化栅极材料层以形成栅极13。在本发明一实施例中，栅极13可为金属如钼、铝、铜、钛等单层或多层组合的金属或合金。栅极材料层的形成方法可为物理气相沉积法(PVD)、溅镀法、或类似方法。光刻图案化制作工艺可为下述步骤：涂布光致抗蚀剂如旋涂法、软烘烤、对准光掩模、曝光、曝光后烘烤、显影、冲洗、干燥如硬烘烤、其他合适制作工艺、或上述的组合。此外，光刻的曝光制作工艺可改用其他方法如无光掩模光刻、电子束直写、或离子束直写。蚀刻制作工艺可为干蚀刻、湿蚀刻、或上述的组合。

接着形成栅极绝缘层15于基板11上以覆盖栅极13。栅极绝缘层15可为有机硅氧化合物，或无机材质如氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化铪、或上述材质的多层结构。栅极绝缘层15的形成方法可为化学气相沉积法(CVD)如等离子体增强式CVD(PECVD)、低压CVD(LPCVD)、次常压CVD(SACVD)、物理气相沉积(PVD)、或类似技术。在本发明一实施例中，栅极绝缘层15可为化学气相沉积法。

接着形成主动层材料于栅极绝缘层15上，再以光刻制作工艺图案化主动层材料以形成主动层17于栅极13上。在本发明一实施例中，主动层17可为金属氧化物半导体。上述金属氧化物半导体可为铟镓锌氧化物(IGZO)。主动层材料的形成方法可为CVD如PECVD、LPCVD、或SACVD、物理与气相沉积(PVD)、溶液合成方式沉积、或类似方法。

接着形成蚀刻停止层19于主动层17与该栅极绝缘层15上，并以光刻制作工艺图案化蚀刻停止层19，形成第一开口21穿过蚀刻停止层19并露出主动层17的第一部分P1。蚀刻停止层19可为有机硅氧化合物，或无机材质如氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化铪、或上述材质的多层结构，其形成方法可为化学气相沉积法(CVD)如等离子体增强式CVD(PECVD)、低压CVD(LPCVD)、次常压CVD(SACVD)、物理气相沉积(PVD)、或类似技术。接着形成金属层于上述结构上，再图案化金属层以形成源极23于蚀刻停止层上，且源极23经由第一开口21电连接至主动层17的第一部分P1。在本发明一实施例中，源极23可为钼、铝、铜、钛等单层或多层组合的金属或合金。

接着形成第一无机绝缘层25于源极23及蚀刻停止层19上。第一无机绝缘层25可为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化钛、氧化铪、或上述材质的多层结构，其形成方式可为CVD、PECVD、或PVD。

接着形成有机绝缘层27于上述结构上，再形成共同电极29于有机绝缘层27的上表面上。共同电极29可为透明的导电金属氧化物如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)、镉锡氧化物(CTO)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、或类似物，其形成方法为沉积透明的导电金属氧化物层于有机绝缘层27上，再以光刻制作工艺图案化透明的导电金属氧化物层以定义共同电极29。

接着形成第二无机绝缘层31于有机绝缘层27上，再以光刻制作工艺形成第二开口33穿过第二无机绝缘层31、有机绝缘层27、第一无机绝缘层25、与蚀刻停止层19，以露出主动层17的第二部分P2。第二无机绝缘层31可为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化钛、氧化铪、或上述材质的多层结构，其形成方式可为CVD、PECVD、或PVD。在本发明一实施例中，第二无机绝缘层31与第一无机绝缘层25可为相同材料。

接着形成透明电极材料于上述结构上，并以光刻制作工艺图案化透明电极材料，使其保留于第二开口33的侧壁与底部上与部分第二无机绝缘层31上，即完成透明电极35。位于第二开口33的底部上的透明电极作为漏极35A，位于部分第二无机绝缘层31上的透明电极作为像素电极35C，且上述两者由位于第二开口33的侧壁上的透明电极35B电连接。透明电极35可为透明的导电金属氧化物如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)、镉锡氧化物(CTO)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、或类似物。在本发明一实施例中，透明电极35与共同电极29可采用相同材料。

经上述制作工艺后，即完成图1所示的薄膜晶体管基板100。上述制作工艺虽可大幅缩短主动层17的宽度，但在光刻制作工艺形成第二开口33的制作工艺中会产生大量的副产品沉积于第二开口33的底部与侧壁，劣化透明电极35的电性与薄膜晶体管基板100的效能。

为解决上述问题，本发明一实施例提供的薄膜晶体管基板200的剖视结构如图2所示，其对应图3的上视图中的剖线I-I。上述薄膜晶体管基板200的制作工艺与对应结构如下。值得注意的是，薄膜晶体管基板200的制作工艺也可由其他方式完成，并不限于下述步骤。薄膜晶体管基板200的基板11、栅极13、栅极绝缘层15、主动层17、蚀刻停止层19、第一开口21、源极23、与第一无机绝缘层25的材质与形成方法与图1的薄膜晶体管基板100类似，在此不赘述。

在形成第一无机绝缘层25后，以光刻制作工艺图案化第一无机绝缘层25与蚀刻停止层19，形成第二开口24露出主动层17的第二部分P2。接着形成阻障层26于第二开口24的侧壁与底部上并接触主动层17的第二部分P2。在本发明一实施例中，阻障层26可延伸至第一无机绝缘层25的部分上表面上。阻障层26可为金属如钛或钼、金属氧化物半导体如铟镓锌氧化物(IGZO)、或导电金属氧化物如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)、镉锡氧化物(CTO)、氧化锡(SnO₂)、氧化锌(ZnO)、或类似物。不论采用何种材料，阻障层26与主动层17之间需具有良好电性接触。

接着形成有机绝缘层27于上述结构上，再形成共同电极层29于有机绝缘层27的上表面上。有机绝缘层27与共同电极层29的材料与形成方法同图1，在此不赘述。

接着形成第二无机绝缘层31于有机绝缘层27与共同电极29上，再以光刻制作工艺形成第三开口34穿过第二无机绝缘层31与有机绝缘层27，以露出阻障层26。第二无机绝缘层31的材料与形成方法同前述，在此不赘述。

接着形成透明电极材料于上述结构上，并以光刻制作工艺图案化透明电极材料，使其保留于阻障层26、第三开口34的侧壁、与部分第二无机绝缘层31上，即完成透明电极35。位于阻障层26上的透明电极作为漏极35A，位于部分第二无机绝缘层31上的透明电极作为像素电极35C，且上述两者由位于第三开口34的侧壁上的透明电极35B电连接。

经上述制作工艺后，即完成图2-图3所示的薄膜晶体管基板200。上述制作工艺在缩短主动层17的宽度时，可避免形成第三开口34的步骤沉积副产品于第三开口34的侧壁与底部，进而改善透明电极35的电性与薄膜晶体管基板200的效能。

在本发明一实施例中，薄膜晶体管基板400的剖视结构如图4所示，其对应图5的上视图中的剖线I-I。上述薄膜晶体管基板400的制作工艺与对应结构如下。值得注意的是，薄膜晶体管基板400的制作工艺也可由其他方式完成，并不限于下述步骤。薄膜晶体管基板400的基板11、栅极13、栅极绝缘层15、主动层17、蚀刻停止层19、第一开口21、源极23、第一无机绝缘层25、第二开口24、与阻障层26的材质与形成方法与图2-图3的薄膜晶体管基板200类似，在此不赘述。

接着形成有机绝缘层27于第一无机绝缘层25上。有机绝缘层27的材质同前述，在此不赘述。接着进行光刻制作工艺以图案化有机绝缘层27，形成第三开口28穿过有机绝缘层27并露出阻障层26。

接着形成透明电极材料于上述结构上，再以光刻制作工艺图案化透明电极材料，使其保留于阻障层26、第三开口28的侧壁、与部分有机绝缘层27上，即完成透明电极35。位于阻障层26上的透明电极作为漏极35A，位于部分有机绝缘层27上的透明电极作为像素电极35C，且上述两者由位于第三开口28的侧壁上的透明电极35B电连接。

接着形成第二无机绝缘层31于上述结构上，再形成共同电极29于第二无机绝缘层31上。第二无机绝缘层31与共同电极29的材料与形成方法同前述，在此不赘述。

经上述制作工艺后，即完成图4-图5所示的薄膜晶体管基板400。上述制作工艺在缩短主动层17的宽度时，可避免形成第三开口28的步骤沉积副产品于第三开口28的侧壁与底部，进而改善透明电极35的电性与薄膜晶体管基板400的效能。

在本发明一实施例中，薄膜晶体管基板600的剖视结构如图6所示，其对应图7的上视图中的剖线I-I。上述薄膜晶体管基板600的制作工艺与对应结构如下。值得注意的是，薄膜晶体管基板600的制作工艺也可由其他方式完成，并不限于下述步骤。薄膜晶体管基板600的基板11、栅极13、栅极绝缘层15、主动层17、蚀刻停止层19、第一开口21、源极23、第一无机绝缘层25、第二开口24、与阻障层26的材质与形成方法与图2-图3的薄膜晶体管基板200类似，在此不赘述。

接着形成共同电极29于部分第一无机绝缘层25上。共同电极29的材质与形成方法同前述，在此不赘述。在本发明一实施例中，共同电极29与阻障层26的材质相同，因此可采用相同制作工艺同时定义共同电极29与阻障层26。

接着形成第二无机绝缘层31于第一无机绝缘层25上。第二无机绝缘层31的材质同前述，在此不赘述。接着进行光刻制作工艺以图案化第二无机绝缘层31，形成第三开口32穿过第二无机绝缘层31并露出阻障层26。

接着形成透明电极材料于上述结构上，再以光刻制作工艺图案化透明电极材料，使其保留于阻障层26、第三开口32的侧壁、与部分第二无机绝缘层31上，即完成透明电极35。位于阻障层26上的透明电极作为漏极35A，位于部分第二无机绝缘层31上的透明电极作为像素电极35C，且上述两者由位于第三开口32的侧壁上的透明电极35B电连接。

经上述制作工艺后，即完成图6-图7所示的薄膜晶体管基板600。上述制作工艺在缩短主动层17的宽度时，可避免形成第三开口32的步骤沉积副产品于第三开口32的侧壁与底部，进而改善透明电极35的电性与薄膜晶体管基板600的效能。

在本发明一实施例中，薄膜晶体管基板800的剖视结构如图8所示，其对应图9的上视图中的剖线I-I。上述薄膜晶体管基板800的制作工艺与对应结构如下。值得注意的是，薄膜晶体管基板800的制作工艺也可由其他方式完成，并不限于下述步骤。薄膜晶体管基板800的基板11、栅极13、栅极绝缘层15、主动层17、蚀刻停止层19、第一开口21、源极23、第一无机绝缘层25、第二开口24、与阻障层26的材质与形成方法与图2-图3的薄膜晶体管基板200类似，在此不赘述。

接着形成透明电极材料于阻障层26与第一无机绝缘层25上，再以光刻制作工艺图案化透明电极材料，使其保留于阻障层26与部分第一无机绝缘层25上，即完成透明电极35。位于阻障层26上的透明电极作为漏极35A，且位于部分第一无机绝缘层25上的透明电极作为像素电极35C。在本发明一实施例中，透明电极35与阻障层26的材料相同，因此可采用相同制作工艺同时定义阻障层26与透明电极35。

接着形成第二无机绝缘层31于上述结构上，再形成共同电极29于第二无机绝缘层31上。第二无机绝缘层31与共同电极29的材料与形成方法同前述，在此不赘述。

经上述制作工艺后，即完成图8-图9所示的薄膜晶体管基板800。上述制作工艺在缩短主动层17的宽度时，可避免形成第二开口24的步骤沉积副产品于第二开口24的侧壁与底部，进而改善透明电极35的电性与薄膜晶体管基板800的效能。

图10是本发明一实施例的显示器的剖视图。在图10中，显示器1000包括薄膜晶体管基板1010、对向基板1020以及夹于薄膜晶体管基板1010与对向基板1020之间的显示介质1030。薄膜晶体管基板1010可为薄膜晶体管基板200、400、600、或800，显示介质1030可为液晶层或有机发光层。对向基板1020可为彩色滤光基板或是透明基板。

虽然结合以上数个优选实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种薄膜晶体管基板，包括：

基板；

栅极，位于该基板上；

栅极绝缘层，位于该基板上且覆盖该栅极；

主动层，配置于该栅极绝缘层上；

蚀刻停止层，位于该主动层与该栅极绝缘层上；

第一开口，穿过该蚀刻停止层并露出该主动层的一第一部分；

源极，位于该蚀刻停止层上，并经由该第一开口电连接至该第一部分；

第一无机绝缘层，位于该源极与该蚀刻停止层上；

第二开口，穿过该第一无机绝缘层与该蚀刻停止层并露出该主动层的一第二部分；

阻障层，位于该第二开口的侧壁与底部上且接触该第二部分；

有机绝缘层，位于该第一无机绝缘层上；

第三开口，穿过该有机绝缘层并露出该阻障层；以及

透明电极，位于部分该有机绝缘层上且经由该第三开口接触该阻障层。

2.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板，其中位于该阻障层上的该透明电极是一漏极，位于部分该有机绝缘层上的该透明电极是一像素电极，且位于该第三开口的侧壁上的该透明电极电连接该漏极与该像素电极。

3.如权利要求2所述的薄膜晶体管基板，还包括第二无机绝缘层，位于该有机绝缘层上。

4.如权利要求3所述的薄膜晶体管基板，还包括共同电极，位于部分该第二无机绝缘层上。

5.如权利要求3所述的薄膜晶体管基板，还包括共同电极，夹设于该有机绝缘层与该第二无机绝缘层之间，该第三开口还穿过该第二无机绝缘层，且该像素电极位于部分该第二无机绝缘层上。

6.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板，其中该阻障层包括金属、金属氧化物半导体、或导电金属氧化物。

7.一种显示器，包括：

如权利要求1所述的薄膜晶体管基板；

对向基板，与该薄膜晶体管基板相对设置；以及

显示介质，位于该薄膜晶体管基板与该对向基板之间。

8.一种薄膜晶体管基板，包括：

基板；

栅极，位于该基板上；

栅极绝缘层，位于该基板上且覆盖该栅极；

主动层，配置于该栅极绝缘层上；

蚀刻停止层，位于该主动层与该栅极绝缘层上；

第一开口，穿过该蚀刻停止层并露出该主动层的一第一部分；

源极，位于该蚀刻停止层上，并经由该第一开口电连接至该第一部分；

第一无机绝缘层，位于该源极与该蚀刻停止层上；

第二开口，穿过该第一无机绝缘层与该蚀刻停止层并露出该主动层的一第二部分；

阻障层，位于该第二开口的侧壁与底部上且接触该第二部分；

透明电极，位于部分该第一无机绝缘层上且接触该阻障层。

9.如权利要求8所述的薄膜晶体管基板，其中位于该阻障层上的该透明电极是一漏极，且位于部分该第一无机绝缘层上的该透明电极是一像素电极。

10.如权利要求8所述的薄膜晶体管基板，其中该阻障层包括金属、金属氧化物半导体、或导电金属氧化物。