CN105655344B - 薄膜晶体管基板及具备该薄膜晶体管基板的显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种薄膜晶体管基板及具备该薄膜晶体管基板的显示面板，具体包括一基板以及一薄膜晶体管。薄膜晶体管设置于基板上，并包含一栅极、一栅极介电层、一膜层、一源极及一漏极，栅极设置于基板上，栅极介电层设置于栅极及基板上，该膜层设置于栅极介电层之上，且源极及漏极设置于该膜层上，并分别接触该膜层。其中，源极及漏极之间具有一间隔，且对应于间隔的该膜层具有一弧形凹部。以此，使得薄膜晶体管基板及具备该薄膜晶体管基板的显示面板具有较高元件可靠度，并可提高工艺良率。

Description

薄膜晶体管基板及具备该薄膜晶体管基板的显示面板

技术领域

本发明关于一种薄膜晶体管基板及具备该薄膜晶体管基板的显示面板。

背景技术

随着科技的进步，平面显示面板已经广泛地被运用在各种领域，因具有体型轻薄、低功率消耗及无辐射等优越特性，已经渐渐地取代传统阴极射线管显示装置，而应用至许多种类的电子产品中，例如移动电话、可携式多媒体装置、笔记型电脑、液晶电视及液晶荧幕等等。

以液晶显示面板为例，已知一种液晶显示面板包含一薄膜晶体管基板、一彩色滤光基板及一液晶层，薄膜晶体管基板与彩色滤光基板相对而设，而液晶层夹置于薄膜晶体管基板与彩色滤光基板之间。其中，薄膜晶体管基板具有复数薄膜晶体管及复数像素电极设置于一基板上，并可通过控制该些薄膜晶体管而将像素数据输入该些像素电极，藉此可控制液晶层的液晶分子的转向而显示影像。

由于市场的快速竞争，显示面板及显示装置的尺寸与显示色彩饱和度的需求也快速增加，同时也增加对薄膜晶体管电性表现与稳定度的要求。其中，以金属氧化物(Metaloxide-based,MOSs)作为半导体层材料的薄膜晶体管可在室温中制备，并且拥有良好的电流输出特性、较低的漏电流与高于非晶硅薄膜晶体管(amorphous silicon thin filmtransistor,a-Si TFT)十倍以上的电子迁移率，可分别降低显示面板的功率消耗与提升显示面板的操作频率，因此，已成为下一代显示面板及装置中主流的驱动元件。

然而，虽然金属氧化物半导体层具有较佳的电性，但是于薄膜晶体管的工艺过程中，当薄膜晶体管的源极或漏极的材料选用含有铝的材料的单层或多层金属层(例如氮化钼/铝/氮化钼的多层金属层)，并以湿法付蚀进行图案化时，刻蚀反应后的产物经后续的热工艺后，会对氧化物半导体的通道层造成损害，如图1所示，使得薄膜晶体管的起始电压由正常的曲线C1产生负偏而变成曲线C2，因此，将影响薄膜晶体管元件操作的可靠性，进而影响显示面板的可靠度。

因此，如何提供一种薄膜晶体管基板及具备该薄膜晶体管基板的显示面板，可具有较高的元件可靠度而提高工艺良率，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种可具有较高元件可靠度而提高工艺良率的薄膜晶体管基板及具备该薄膜晶体管基板的显示面板。

为达上述目的，依据本发明的一种薄膜晶体管基板，包括一基板以及一薄膜晶体管。薄膜晶体管设置于基板上，并包含一栅极、一栅极介电层、一膜层、一源极及一漏极，栅极设置于基板上，栅极介电层设置于栅极上，该膜层设置于栅极介电层上，且源极及漏极设置于该膜层上，并分别接触该膜层。其中，源极及漏极之间具有一间隔，且对应于间隔的该膜层具有一弧形凹部。

为达上述目的，依据本发明的一种显示面板，包括一薄膜晶体管基板以及一对向基板。薄膜晶体管基板具有一基板及一薄膜晶体管，薄膜晶体管设置于基板上，并包含一栅极、一栅极介电层、一膜层、一源极及一漏极，栅极设置于基板上，栅极介电层设置于栅极上，该膜层设置于栅极介电层上，且源极及漏极设置于该膜层上，并分别接触该膜层，源极及漏极之间具有一间隔，且对应于间隔的该膜层具有一弧形凹部。对向基板与薄膜晶体管基板相对设置。

在一实施例中，该膜层为薄膜晶体管的一刻蚀阻挡层，且薄膜晶体管更包含一通道层，通道层的材料为金属氧化物半导体，并设置于栅极介电层上，且刻蚀阻挡层设置于通道层上。

在一实施例中，漏极及源极分别经由刻蚀阻挡层的一开口与通道层接触。

在一实施例中，对应于间隔的刻蚀阻挡层的周缘区域具有一第一厚度，对应于间隔的刻蚀阻挡层的中间区域具有一第二厚度，且第一厚度大于第二厚度。

在一实施例中，邻近弧形凹部的源极或漏极与刻蚀阻挡层具有一接触区域，位于接触区域的刻蚀阻挡层于接近弧形凹部处更具有一第三厚度，且第三厚度大于第一厚度。

在一实施例中，第三厚度与第二厚度的差介于20埃至500埃之间。

在一实施例中，该膜层为薄膜晶体管的一通道层，且通道层的材料为金属氧化物半导体。

在一实施例中，对应于间隔的通道层的周缘区域具有一第一厚度，对应于间隔的通道层的中间区域具有一第二厚度，且第一厚度大于第二厚度。

在一实施例中，邻近弧形凹部的源极或漏极与通道层具有一接触区域，位于接触区域的通道层于接近弧形凹部处更具有一第三厚度，且第三厚度大于第一厚度。

在一实施例中，第三厚度与第二厚度的差介于50埃至300埃之间。

承上所述，因本发明的薄膜晶体管基板及具备该薄膜晶体管基板的显示面板中，薄膜晶体管的源极及漏极设置于薄膜晶体管的一膜层上，并分别接触该膜层。其中，对应于源极及漏极之间的该膜层具有一弧形凹部，而此弧形凹部的产生是由于源极与漏极经湿法付蚀反应后的产物经移除后所产生者，故再经后续的热工艺后就不会对通道层造成损害而影响元件的特性。在一实施例中，该膜层为刻蚀阻挡层，在另一实施例中，该膜层为通道层。藉此，使得本发明的薄膜晶体管基板及具备该薄膜晶体管基板的显示面板具有较高元件可靠度，并可提高工艺良率。

附图说明

图1为二种薄膜晶体管的特性曲线示意图。

图2A为本发明较佳实施例的一种薄膜晶体管基板的剖视示意图。

图2B为图2A的一区域的放大示意图。

图3为本发明较佳实施例的一种显示面板的剖视示意图。

图4A为本发明较佳实施例另一实施态样的薄膜晶体管基板的剖视示意图。

图4B为图4A的一区域的放大示意图。

图5为本发明较佳实施例另一实施态样的显示面板的剖视示意图。

图6为本发明较佳实施例的一种显示装置的示意图。

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的薄膜晶体管基板及具备该薄膜晶体管基板的显示面板，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图2A及图2B所示，其中，图2A为本发明较佳实施例的一种薄膜晶体管基板1的剖视示意图，而图2B为图2A的区域M的放大示意图。本实施例的薄膜晶体管基板1可应用于液晶显示面板或有机发光二极管显示面板，并不限定。

薄膜晶体管基板1包括一基板11以及一薄膜晶体管T。另外，本实施例的薄膜晶体管基板1更可包括一第一绝缘层14、一平坦化层15、一第一电极层16、一第二电极层17、一第二绝缘层18。为了清楚说明本发明的特点，于图2B中，区域M并未显示第一绝缘层14及平坦化层15。

基板11为透光材质所制成，并例如为一玻璃基板、一石英基板或一塑胶基板，并不限定。薄膜晶体管T设置于基板11上。于此，薄膜晶体管T为像素的开关元件，并包含一栅极G、一栅极介电层G1、一膜层F、一源极S及一漏极D。栅极G设置于基板11上，且栅极G的材质可为金属(例如为铝、铜、银、钼、或钛)或其合金所构成的单层或多层结构。部分用以传输驱动信号的导线，可以使用与栅极G同层且同一工艺的结构，彼此电性相连，例如扫描线(图未显示)。栅极介电层G1设置于栅极G及基板11上，且栅极介电层G1可为有机材质例如为有机硅氧化合物，或无机材质例如为氮化硅、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。栅极介电层G1需完整覆盖栅极G，并可选择部分或全部覆盖基板11。

膜层F设置于栅极介电层G1之上，且源极S及漏极D设置于膜层F上，并分别接触膜层F。其中，源极S及漏极D之间具有一间隔。于此，所谓“间隔”是表示源极S及漏极D之间未连接而相隔一距离。源极S与漏极D的材质可为金属(例如铝、铜、银、钼、或钛)或其合金所构成的单层或多层结构(多层结构例如氮化钼/铝/氮化钼的多层金属层)。部分用以传输驱动信号的导线，可以使用与源极S与漏极D同层且同一工艺的结构，例如数据线(图未显示)。

另外，对应于此间隔的膜层F具有一弧形凹部U。在本实施例中，上述的膜层F为薄膜晶体管T的一刻蚀阻挡(etch stop)层ESL，因此，如图2B所示，对应于漏极D与源极S的刻蚀阻挡层ESL具有一弧形凹部U。另外，本实施例的薄膜晶体管T更包含一通道层C。通道层C相对栅极G位置设置于栅极介电层G1上，且刻蚀阻挡层ESL设置于通道层C上。在实施上，通道层C例如可包含一氧化物半导体。其中，前述的氧化物半导体包括氧化物，且氧化物包括铟、镓、锌及锡其中之一，例如为氧化铟镓锌(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)。另外，源极S与漏极D分别设置于通道层C上，且源极S和漏极D分别与通道层C接触。本实施例的源极S与漏极D的一端是分别自刻蚀阻挡层ESL的一开口与通道层C接触，且于薄膜晶体管T的通道层C未导通时，源极S和漏极D电性分离。刻蚀阻挡层ESL可为有机材质例如为有机硅氧化合物，或单层无机材质例如氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化铪、或上述材质组合的多层结构，并不限定。不过，在其他的实施态样中，也可将源极S与漏极D直接设置于通道层C上，而不需刻蚀阻挡层ESL。

在实施上，刻蚀阻挡层ESL具有弧形凹部U可以以下二种工艺的其中之一来得到。第一种是在以湿法付蚀工艺完成源极S与漏极D而得到图案化后(即刻蚀完成第二金属层(俗称M2)而得到源极S与漏极D的图案后)，原设置于源极S与漏极D上的光阻先不移除，再进行一次干式刻蚀工艺(刻蚀气体例如为SF6)，以后的工艺流程与已知相同。由于源极S及漏极D上具有光阻，而源极S及漏极D之间不具有光阻，因此，源极S及漏极D之间隔处的刻蚀阻挡层ESL会有一部分被刻蚀掉，而且邻近源极S及漏极D的刻蚀阻挡层ESL被刻蚀掉较少，远离源极S及漏极D的刻蚀阻挡层ESL被刻蚀掉较多，故可产生弧形凹部U。通过控制干式刻蚀的时间即可控制刻蚀阻挡层ESL被去除的量，而被去除的部分即为定义源极S与漏极D图案的湿法付蚀工艺的反应后产物。由于刻蚀阻挡层ESL被湿法付蚀反应后的产物已被移除，故经后续的热工艺后，就不会对氧化物半导体的通道层C造成损害。

另外，第二种是在以湿法付蚀工艺完成源极S与漏极D而得到图案化后，移除源极S与漏极D上的光阻，之后，进行一次干式刻蚀工艺，以后的工艺流程与已知相同。于此，将源极S及漏极D当成硬遮罩(hard mark)，因此，源极S及漏极D之间的刻蚀阻挡层ESL会有一部分被移除而产生一弧形凹部U，而被去除的部分即为定义源极S与漏极D图案的湿法付蚀的反应后产物。由于刻蚀阻挡层ESL被湿法付蚀反应后的产物已被移除，故经后续的热工艺后，就不会对氧化物半导体的通道层C造成损害。

一提的是，上述刻蚀阻挡层ESL有一部分被移除而形成弧形凹部U时，并不限定位于间隔的刻蚀阻挡层ESL的表面只有弧形的曲线，在不同的实施例中，对应于间隔的刻蚀阻挡层ESL的表面除了弧形的曲线外，也可有不同的形态。举例而言，当刻阻挡层ESL有一部分被移除后，对应于间隔的刻蚀阻挡层ESL的周缘区域(即接近源极S与漏极D处)可具有弧度(弧形的曲线)，但对应于间隔的刻蚀阻挡层ESL的中间区域可为一平坦区域而不具有弧度，并不限定只有图2B的态样。

另外，由于对应于源极S与漏极D间隔的刻蚀阻挡层ESL具有弧形凹部U(弧形凹部U的中间较低，周缘较高)，故对应于间隔的刻蚀阻挡层ESL的周缘区域可具有一第一厚度d1，而对应于间隔的刻蚀阻挡层ESL的中间区域可具有一第二厚度d2，且第一厚度d1大于第二厚度d2(d1＞d2，即四周缘较厚，中间部分较薄)。另外，由于本实施例的源极S与漏极D部分覆盖于刻蚀阻挡层ESL上，因此邻近弧形凹部U处的源极S与刻蚀阻挡层ESL、漏极D与刻蚀阻挡层ESL分别具有一接触区域。其中，位于此接触区域的刻蚀阻挡层ESL于接近弧形凹部U处更具有一第三厚度d3，且第三厚度d3大于第一厚度d1(d3＞d1)，故d3＞d1＞d2。此外，本实施例的第三厚度d3与第二厚度d2的差可介于20埃至500埃之间在一实施例中，第一厚度d1例如为第二厚度d2例如为且第三厚度d3例如为

另外，请再参照图2A所示，第一绝缘层14设置于源极S及漏极D上，且覆盖薄膜晶体管T。另外，平坦化层15设置并覆盖于第一绝缘层14上。于此，平坦化层15设置于第一绝缘层14与第二绝缘层18之间。平坦化层15的材料可例如为有机材料，并例如但不限于为全氟烷基乙烯基醚共聚物(Polyfluoroalkoxy,PFA)，而第二电极层17设置于平坦化层15上，且第二绝缘层18设置并覆盖平坦化层15及第二电极层17。其中，第一绝缘层14与第二绝缘层18的材料可为无机材料，并例如为氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)的单层或多层结构，并不限定。

第一电极层16设置于第二绝缘层18上，且第一电极层16亦填入平坦化层15及第一绝缘层14的一通孔H内而连接漏极D。在本实施例中，第一电极层16例如为像素电极，而第二电极层17为共同电极。不过，在不同的实施例中，第一电极层16可为共同电极，且第二电极层17可为像素电极，本发明并不限定。第一电极层16及第二电极层17的材质例如可为铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)、镉锡氧化物(CTO)、氧化锡(SnO2)、或氧化锌(ZnO)等透明导电材料，并不限定。

另外，请参照图3所示，其为本发明较佳实施例的一种显示面板4的剖视示意图。本实施例的显示面板4以液晶显示面板为例。其中，液晶显示面板可为边缘电场切换(FringeField Switching，FFS)型液晶显示面板，或者如水平切换型(In Plane Switching，IPS)或者如扭转向列型(Twisted Nematic，TN)液晶显示面板，或者垂直配向型(VerticalAlignment，VA)型液晶显示面板。于此，以边缘电场切换型(FFS)液晶显示面板为例。

显示面板4包括一薄膜晶体管基板1、一对向基板2以及一显示层3。其中，薄膜晶体管基板1已于上述中详述其结构，不再多作说明。薄膜晶体管基板1的基板11与对向基板2相对而设，而显示层3则夹设于薄膜晶体管基板1与对向基板2之间。其中，对向基板2亦为透光材质所制成，并例如为一玻璃基板、一石英基板或一塑胶基板，并不限定。另外，本实施例的显示层3为一液晶层，并具有多数个液晶分子(图未显示)。在另一实施例中，若显示面板4为有机发光二极管显示面板时，则显示层3可为一有机发光二极管堆叠结构，此时，对向基板2可为一保护盖板(Cover plate)，以保护有机发光层不受外界水气或异物的污染。

此外，显示面板4更可包括一框胶(图未显示)，框胶设置薄膜晶体管基板1与对向基板2之间，并封闭薄膜晶体管基板1与对向基板2的外围，而液晶分子可填充于框胶所围设的容置空间内而形成一个液晶显示面板。其中，例如但不限于以滴下式注入法(One DropFilling,ODF)分别填入液晶分子到框胶所围设的区域内。

因此，当薄膜晶体管基板1的复数扫描线接收一扫描信号时可分别使各扫描线对应的该些薄膜晶体管T导通，并将对应每一行像素的一数据信号通过复数数据线传送至对应的像素的第一电极层16，使显示面板4可显示影像画面。

另外，请参照图4A及图4B所示，其中，图4A为本发明较佳实施例另一实施态样的薄膜晶体管基板1a的剖视示意图，而图4B为图4A的区域N的放大示意图。为了清楚说明本发明特点，于图4B中，亦未显示第一绝缘层14及平坦化层15。

与薄膜晶体管基板1主要的不同在于，薄膜晶体管基板1a不具有刻蚀阻挡层ESL，而膜层F即为薄膜晶体管T的通道层C。因此，同样地，由于对应于源极S与漏极D间隔的通道层C具有弧形凹部U(弧形凹部U的中间较低，周缘较高)，故对应于间隔的通道层C的周缘区域具有第一厚度d1，而对应于间隔的通道层C的中间区域具有第二厚度d2，且第一厚度d1大于第二厚度d2(d1＞d2)。另外，由于本实施例的源极S与漏极D部分覆盖于通道层C上，因此邻近弧形凹部U处的源极S与通道层C、漏极D与通道层C分别具有一接触区域。其中，位于接触区域的通道层C于接近弧形凹部U处更具有第三厚度d3，且第三厚度d3大于第一厚度d1(d3＞d1＞d2)。此外，本实施例的第三厚度d3与第二厚度d2的差与图2B不同，两者之差介于50埃至300埃之间在一实施例中，第一厚度d1例如为第二厚度d2例如为且第三厚度d3例如为

此外，薄膜晶体管基板1a的其他技术特征可参照薄膜晶体管基板1的相同元件，不再详述。

另外，请参照图5所示，其为本发明较佳实施例另一实施态样的显示面板4a的剖视示意图。本实施例的显示面板4a仍以液晶显示面板为例。

显示面板4a包括一薄膜晶体管基板1a、一对向基板2以及一显示层3。其中，薄膜晶体管基板1a、对向基板2及显示层3已于上述中详述其结构，可参照上述，不再多作说明。

另外，请参照图6所示，其为本发明较佳实施例的一种显示装置5的示意图。

显示装置5包括一显示面板6以及一背光模组7(Backlight Module)，显示面板6与背光模组7相对设置。其中，显示装置5为一液晶显示装置，且显示面板6可为上述的显示面板4、4a的其中之一，或其变化态样，具体技术内容可参照上述，不再多作说明。当背光模组7发出的光线E穿过显示面板6时，可通过显示面板6的各像素显示色彩而形成影像。

综上所述，因本发明的薄膜晶体管基板及具备该薄膜晶体管基板的显示面板中，薄膜晶体管的源极及漏极设置于薄膜晶体管的一膜层，并分别接触该膜层。其中，对应于源极及漏极之间的该膜层具有一弧形凹部，而此弧形凹部的产生是由于源极与漏极经湿法付蚀反应后的产物经移除后所产生，故再经后续的热工艺后就不会对通道层造成损害而影响元件的特性。在一实施例中，该膜层为刻蚀阻挡层，在另一实施例中，该膜层为通道层。藉此，使得本发明的薄膜晶体管基板及具备该薄膜晶体管基板的显示面板具有较高元件可靠度，并可提高工艺良率。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的权利要求，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于上述的权利要求书中。

Claims (6)

1.一种薄膜晶体管基板，其特征在于，所述薄膜晶体管基板包括：

一基板；以及

一薄膜晶体管，设置于所述基板上，并包含一栅极、一栅极介电层、一膜层、一源极及一漏极，所述栅极设置于所述基板上，所述栅极介电层设置于所述栅极上，所述膜层设置于所述栅极介电层上，且所述源极及所述漏极设置于所述膜层上，并分别接触所述膜层，

其中，所述源极及所述漏极之间具有一间隔，且对应于所述间隔的所述膜层具有一弧形凹部；所述膜层为所述薄膜晶体管的一刻蚀阻挡层，且所述薄膜晶体管更包含一通道层，所述通道层的材料为金属氧化物半导体，并设置于所述栅极介电层上，且所述刻蚀阻挡层设置于所述通道层上。

2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，所述漏极及所述源极分别经由所述刻蚀阻挡层的一开口与所述通道层接触。

3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，对应于所述间隔的所述刻蚀阻挡层的周缘区域具有一第一厚度，对应于所述间隔的所述刻蚀阻挡层的中间区域具有一第二厚度，且所述第一厚度大于所述第二厚度。

4.根据权利要求3所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，邻近所述弧形凹部的所述源极或所述漏极与所述刻蚀阻挡层具有一接触区域，位于所述接触区域的所述刻蚀阻挡层于接近所述弧形凹部处更具有一第三厚度，且所述第三厚度大于所述第一厚度。

5.根据权利要求4所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，所述第三厚度与所述第二厚度的差介于20埃至500埃之间。

6.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包括：

一薄膜晶体管基板，具有一基板及一薄膜晶体管，所述薄膜晶体管设置于所述基板上，并包含一栅极、一栅极介电层、一膜层、一源极及一漏极，所述栅极设置于所述基板上，所述栅极介电层设置于所述栅极上，所述膜层设置于所述栅极介电层上，且所述源极及所述漏极设置于所述膜层上，并分别接触所述膜层，所述源极及所述漏极之间具有一间隔，且对应于所述间隔的所述膜层具有一弧形凹部；以及

一对向基板，与所述薄膜晶体管基板相对设置；

其中，所述膜层为所述薄膜晶体管的一刻蚀阻挡层，且所述薄膜晶体管更包含一通道层，所述通道层的材料为金属氧化物半导体，并设置于所述栅极介电层上，且所述刻蚀阻挡层设置于所述通道层上。