CN1287210C - 反射式液晶显示器及周边电路的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种低温多晶硅液晶显示器，包含P型薄膜电晶体TFT(不含浅掺杂漏极LDD)，及包含LDD的n型TFT的驱动电路及像素TFT与储存电容及像素电容底部电极的制造方法。制程步骤包含先定义源极/漏极，之后形成活性层及栅极氧化层并定义之，随后，在电晶体栅极金属沉积前，先形成感光树脂层，再图案化，以形成凸块雏型，经回流平滑化，再将栅极金属层与凸块上反射金属层同时进行沉积及图案化。接着，进行LDD注入。随后以定义P型TFT的光刻胶图案为掩膜，施以源/漏极离子注入，以形成P型TFT的源极、漏极。最后，去光刻胶后，再形成护层及接触洞。制程中只约需用六道掩膜数即可制造反射式液晶显示器TFT及其驱动电路。

Description

反射式液晶显示器及周边电路的制造方法

技术领域

本发明是与一种液晶显示器制程技术有关，特别是有关于一种反射式低温多晶硅液晶显示器制程技术，以最精简的掩膜去完成包含驱动电路和液晶显示像素制作的技术。

背景技术

液晶显示器(LCD)是一种平面的显示器，具有低耗电量特性，同时由于与同视窗尺寸的阴极射线管(CRT)相比，不论就占用空间或质量而言都要小得多，且不会有一般CRT的曲面。因此已广范应用于各式产品，包括消费性电子产品如掌上型计算机，电脑字典，手表，手机，尺寸较大的手提型电脑，通讯终端机，显示板，个人桌上型电脑，甚至高解析度电视(HDTV)等都不难看到其踪迹及其受欢迎的程度。特别是主动矩阵型薄膜电晶体液晶显示器(TFT-LCD)，由于其可视角、对比表现都比被动矩阵型的STN-LCD要好得多，且具有更佳的反应时间。

TFT型的液晶显示器，主要的构件包括：萤光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、以及薄膜式电晶体等等。首先液晶显示器必须先利用背光源，也就是萤光灯管投射出光源，这些光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶，这时液晶分子的排列方式进而改变穿透液晶的光线角度。然后这些光线接下来还必须经过前方的彩色滤光膜与另一块偏光板。因此我们只要改变刺激液晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩，并进而能在液晶面板上变化出有不同深浅的颜色组合了。

上述TFT型的液晶显示器，由于需要使用萤光管做为背光源及扩散膜，或至少需要侧光源及导光板。因此如果要再进一步降低耗电量，及使LCD显示器厚度更薄，反射式LCD是一种不错选择。反射式LCD的光源，主要来自外界照射的光线，只需小的辅助光源即可，因此可以更省电，且使显示器的厚度更薄。因此，对于使用电池的电子产品，且使用的场所不是刻意在暗处时，反射式LCD显示器不啻为一最佳选择。

以上所述的TFT-LCD而言，多以传统非晶硅做为TFT-LCD的TFT的主要材料，然而今日已有使用多晶硅取代非晶硅的趋势，并且有可能成为主流。这主要着眼于不管是电子或空穴的移动速率(mobility)，多晶硅都要比非晶硅具有更佳的移动速率。除此之外，多晶硅TFT-LCD还有一个优点是形成LCD面板的驱动电路(包含nMOS电晶体或PMOS电晶体甚至于互补式金氧半电晶体)都可以和像素面板的制造同时进行。由于上述因素，多晶硅型TFT-LCD可以提供比非晶硅型TFT-LCD更佳的切换速率，更加速其吸引力。不过，上述的多晶硅型TFT-LCD仍多只限于穿透式型的TFT-LCD，如Hu所获的美国专利第5940151号。

有鉴于此，本发明提出一种可结合多晶硅型TFT-LCD及反射型TFT-LCD的制造技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种需较少的掩膜步骤(约六道掩膜)且可同时进行反射式TFT-LCD包含驱动电路制造的方法。

一种制造反射式液晶显示器的方法，至少包含以下步骤：

形成一金属层于一基板之上；

形成一第一导电型硅层于该金属层之上；

图案化该金属层与该第一导电型硅层，以在驱动电路区内形成一第一导电型TFT的源极/漏极预定区、一第二导电型TFT的源极预定区以及在像素区内形成一像素TFT的源极/漏极预定区，及储存电容预定区；

形成一非晶硅层及栅极氧化层于经图案化后的表面之上；通过激光结晶化，使非晶硅层转化为多晶硅层；

图案化该栅极氧化层与该活性层，以形成一第一保留区、一第二保留区、以及一第三保留区，其中该第一保留区是位于该第一导电型TFT的源极/漏极区之间并部分覆盖该第一导电型TFT的源极/漏极区，该第二保留区是位于该第一导电型TFT的漏极与该第二导电型TFT的源极之间并部分覆盖该第一导电型TFT的漏极与该第二导电型TFT的源极，该第三保留区是位于该像素TFT的源极/漏极区之间并部分覆盖该像素TFT的源极/漏极区；

形成一感光树脂层于上述图案化后的表面；

图案化该感光树脂层，以在该像素区之上形成多个凸块；形成一栅极金属层于上述图案化后的表面上；

图案化该栅极金属层，以形成参考电位连接电极、该第一导电型TFT的栅极、该第二导电型TFT的栅极、该储存电容的顶部电极，并在该像素区的凸块上形成一反射金属层，该反射金属层并连接该像素TFT漏极及该储存电容的顶部电极；

施以轻掺杂漏极(LDD)注入，植入该第一导电型杂质，以经图案化后的该栅极金属层为掩膜，用以在该第一导电型TFT的栅极两侧形成LDD区，在该像素TFT的栅极两侧也形成LDD区；

形成一光刻胶图案层于除该第二保留区之外的所有区域之上；

植入一第二导电型杂质，以该光刻胶图案层及该第二导电型TFT的栅极为掩膜，以形成该第二导电型TFT的源极/漏极区；

移除该光刻胶图案层；

形成一保护层于该裸露的表面上；以及

图案化该保护层，用以移除该像素区反射金属层上的保护层以裸露出该反射金属层并于该驱动电路区及像素区末端形成接触洞。

所述的方法，其中该第一导电型是n型，该第二导电型是p型，且该像素TFT是n型TFT。

所述的方法，其中该活性层的形成步骤还包含先形成一非晶硅层，再经激光结晶化以转化为多晶硅层。

所述的方法，其中该感光树脂层是为感光树脂层。

所述的方法，还包含在图案化该感光树脂层步骤后及形成该栅极金属层步骤之前，先施以热回流步骤，以使该凸块平滑化。

所述的方法，还包含在像素TFT的源极区之上形成一第二反射凸块区，以扩大开口率，其中该第二反射凸块区，是裸露该第三保留区，以保留LDD形成区域。

所述的方法，其中该像素TFT栅极金属与其源极/漏极距离不等距，该第一导电型TFT的栅极金属与其源极/漏极距离亦不等距，该不等距是使漏极与栅极的距离大于源极与栅极的距离，以降低漏电流。

所述的方法，其中该保护层是选自感光树脂、氮化硅层、氧化硅层其中之一或其中任意的组合。

所述的方法，其中该保护层的形成及图案化该保护层的步骤还包含先沉积一感光树脂层，再以掩膜对该感光树脂照光以形成接触洞图案。

所述的方法，还包含在该感光树脂层形成前先进行退火，以活化该第二导电型杂质。

所述的方法，其中该保护层的形成及图案化该保护层的步骤还包含：

沉积一氮化硅层；

施以退火，以活化该第二导电型杂质；

沉积该感光树脂层；

图案化该感光树脂层以裸露该反射金属层并形成接触洞图案；及以该感光树脂层为掩膜，图案化该氮化硅层以完成该接触洞的结构。

制程中只约需用六道掩膜数即可制造反射式液晶显示器TFT及其驱动电路。

附图说明

图1A所示为本发明TFT-LCD一基本像素的俯视示意图；

图1B至图1H所示为依据本发明的制程步骤的横截面示意图，其中像素部分是沿图1A的a-a’线剖面。

图号对照说明：

100   透明基板

101   驱动电路区

102   像素区

105   金属层

110   n+杂质掺杂多晶硅层

120   n型TFT的LDD及通道的预定区域(简称为预定区域)

120d  n型TFT的漏极

120s  n型TFT的源极

122   p型TFT的源极/漏极及通道的预定区域(简称为预定区域)

122s  p型TFT的源极

122s’p型TFT的源极预定区

122d  p型一TFT的漏极

124   像素TFT的LCD及通道的预定区域(简称为预定区域)

124s  信号线(当作像素TFT的源极)

124d  像素TFT的漏极

124s  像素TFT的源极

125   储存电容

129A  第一反射凸块区

129B  第二反射凸块区

130   无掺杂非晶硅层

135   栅极氧化层(亦称为电容介电层)

140   扫瞄线

140A  第一反射凸块区金属层

140B  第二反射凸块区金属层

140C  储存电容顶部电极

140d   漏极区

140i   像素TFT的栅极

140L、144L   LDD预定区

140n   n型一TFT的栅极

140p   p型一TFT的栅极

145    光刻胶图案层

160    保护层

Vss    第一参考电极

具体实施方式

请参考图1A，是显示依据本发明一像素的俯视图，图1A中扫瞄线140和信号线124s垂直相交，且扫瞄线140包含像素TFT的栅极140i，信号线124s是为像素TFT的源极线。第一反射凸块区金属层140A占像素区的大部分，连接像素TFT的漏极124d及储存电容顶部电极140C。第二反射凸块区金属层140B则横跨信号线124s至下一像素的栅极140i并连接的。

图1B是显示对应于图1A中的a-a’的横截面示意图。依据本发明的方法，像素A中第一反射凸块区金属层140A由A像素的漏极连接至储存电容顶部电极140C的上电极板。而第二反射凸块区金属层140B是为了更进一步增加开口率，而利用绝缘性材质的多个凸块形成于像素TFT的源极上，以防止当第二反射凸块区金属层140B形成于绝缘性材质的多个凸块上时与TFT的栅极124i相连接，以降低扫瞄线上阻值(因为面积变大)，但第二反射凸块区金属层140B是与像素上第一反射凸块区金属层140A彼此之间是断开的。

有关本发明的制程步骤请参考图1C至图1H，其中有关像素的部分是沿图1A的a-a’的横截面示意图。

请先参见图1C所示的横截面示意图。其形成步骤如下：

首先由下而上依序形成一金属层105及一以n+导电性杂质掺杂的多晶硅层110于一透明基板100上。接着以光刻及蚀刻制程图案化前述多晶硅层110、及金属层105，以在驱动电路区101内形成n型TFT的源极120s/漏极区120d、p-型TFT的源极预定区122s’以及在像素区102内形成像素TFT的源极124s/漏极区124d及储存电容125预定区。接着，如图1D所示，依序沉积无掺杂非晶硅层130及栅极氧化层135于所有表面上。随后，接着实施一激光结晶技术，用以使非晶硅层130结晶转化成多晶硅层。紧接着再以光刻及蚀刻技术选择性地移除部分栅极氧化层135及无掺杂非晶硅层130，用以定义出n型TFT的LDD及通道的预定区域120、像素TFT的LDD及通道的预定区域124、p-型TFT的源极/漏极区及通道的预定区域122及形成储存电容125的电容介电层135。在此，无掺杂非晶硅层130，也可以视为电容介电层135的一部分。

仍如图1D所示，预定区域120除了在源极120s及漏极120d之间外并部分覆盖在源极120s及漏极120d之上，同样地，预定区域122亦覆盖了部分p型TFT预定区中的漏极120d及p-型TFT的漏极预定区122S’。像素区102的预定区域124亦同；包含漏极124d及源极124s之间的区域并包含覆盖于其上的部分。

随后请参考图1E，形成一感光树脂层于所有区域之上，并图案化，以在像素区102内只留下凸块(bump)雏型。随后，再施以使感光树脂回流的程序，以形成第一反射凸块区129A以及第二反射凸块区129B，其中第一反射凸块区129A包括有多个凸块，且凸块的底部彼此相连。其中为了扩大开口率，第二反射凸块区129B也可以选择性地形成多个凸块，并使多个凸块横跨过信号线124s。在本实施例中，第一反射凸块区129A的多个凸块是主要的反射区，覆盖像素区102的大部分区域。且形成于第一反射凸块区129A之上的金属层可以同时将像素TFT的漏极区124d与储存电容125的顶部电极相连接。请注意像素TFT的LDD预定区此时是裸露的，以便可以进行LDD注入，在此请注意第一反射凸块区129A与第二反射凸块区129B彼此之间是断开的。

请继续参考图1F，紧接着，全面性地形成一栅极金属层于上述图案化后的表面上。再利用光刻及蚀刻制程图案化前述栅极金属层，以形成第一参考电极VSS、n-型TFT的栅极140n于预定区域120、p-型TFT的栅极140p于预定区域122、像素TFT的栅极140i于预定区域124、第一反射凸块金属层140A、及第二反射凸块金属层140B。其中，第一反射凸块金属层140A连接储存电容125的顶部电极与像素TFT的漏极区124d；第二反射凸块金属层140B形成于第二反射凸块区129B之上。请注意第二反射凸块金属层140B可以连接TFT的信号线124s，因此信号线面积加大，亦可进一步使阻值下降。

除此之外，n-型TFT的栅极140n，两侧边各预留一适当长度的LDD预定区140L。n-型TFT的栅极140n与其源极120s/漏极区120d可以不等距，距离源极120s距离短而与漏极120d距离较长，以抑制漏电流。位于预定区域122的p-型TFT的栅极140p其两侧边则是预留一适当长度的源极/漏极预定区122s及122d；同样地，位于预定区域124的像素TFT的栅极140i，且在像素TFT的栅极140i漏极侧边预留一适当长度的LCD预定区144L。像素TFT的栅极144i与其源极区124s/漏极区124d是为不等距的，距离源极区124s的距离短而与漏极区124d距离较长，以抑制漏电流。

随后，以图案化的参考电极VSS、栅极140n、140p、140i、第一反射凸块金属层140A及第二反射凸块金属层140B为掩膜，植入n型导电型杂质于所有裸露的表面，用以在LDD预定140L之下的复晶硅层形成n型TFT的LDD区140L、在LDD预定区144L下的复晶硅层形成像素TFT的轻掺杂源极/漏极(LDD)区144L。

请参考图1G，先形成一光刻胶图案层145以覆盖除了p型TFT预定区122以外的区域。随后再以p型导电性杂质进行杂质掺杂，以p型TFT的栅极140p及光刻胶图案层145为掩膜，用以形成源极/漏极122s及122d。p型杂质的剂量将高于所述LDDn型离子注入时的剂量。以使得经电性补偿后源极122s/漏极122d区仍有足够浓度的p型杂质。

请参考图1H，在移除光刻胶图案层145之后，接着再形成一保护层160于所有表面之上，并平坦化之。其中保护层160的形成方式，可以有以下几种选择：例如(1)全面性地沉积氮化硅层，以覆盖上述驱动电路及像素区内的所有元件，再继续沉积以平坦化。(2)先沉积一氮化硅层，再接着沉积另一氧化硅层也可。(3)先沉积部分厚度的氮化硅层，接着，再沉积另一感光树脂层(photosensitiveresin layer)。或(4)全部纯以感光树脂为保护层的材料。在后二者包含感光树脂的情况，感光树脂本身即可利用照光的步骤，而形成接触洞的图案如图1E所示。不需要额外光刻胶。不过，感光树脂通常需要在形成后照深紫外光(UV)以去除固有的色彩以使其透明化。而在第(1)及第(2)种情况，则需以额外光刻胶层。再利用光刻及蚀刻技术转移光刻胶图案至氮化硅层，但若是第(3)及第(4)种包含感光性树脂时，则感光性树脂本身即可以光刻制程图案化，而省去形成光刻胶层步骤。

除此之外，请注意，为活化导电性杂质离子及使得n+掺杂源极/漏极形成欧姆接触，在保护层160形成之前或之后需进行一退火程序。以本案较佳实施例而言，如果保护层160材质是氧化硅或氮化硅。退火时可以选择在含氢的气氛下进行，以减少复晶硅表面断键所可能产生的问题。但若保护层160材质包含感光性树脂，则需在感光性树脂形成前，先进行退火。

最后，再对保护层160进行图案化，以裸露出第一反射凸块金属层140A及第二反射凸块金属层140B，同时形成接触洞图案以预留导线连接插塞。

本发明以较佳实施例说明如上，而熟悉此领域技艺者，在不脱离本发明的精神范围内，当可作些许更动润饰，其专利保护范围更当视的权利要求书范围及其等同领域而定。

Claims (9)

1、一种制造反射式液晶显示器的方法，其特征在于至少包含以下步骤；

形成一金属层于一基板之上；

形成一第一导电型硅层于该金属层之上；

图案化该金属层与该第一导电型硅层，以在驱动电路区内形成一第一导电型TFT的源极/漏极预定区、一第二导电型TFT的源极预定区以及在像素区内形成一像素TFT的源极/漏极预定区，及储存电容预定区；

形成一非晶硅层及栅极氧化层于经图案化后的表面之上；

通过激光结晶化，使非晶硅层转化为多晶硅层；

图案化该栅极氧化层与该活性层，以形成一第一保留区、一第二保留区、以及一第三保留区，其中该第一保留区是位于该第一导电型TFT的源极/漏极区之间并部分覆盖该第一导电型TFT的源极/漏极区，该第二保留区是位于该第一导电型TFT的漏极与该第二导电型TFT的源极之间并部分覆盖该第一导电型TFT的漏极与该第二导电型TFT的源极，该第三保留区是位于该像素TFT的源极/漏极区之间并部分覆盖该像素TFT的源极/漏极区；

形成一感光树脂层于上述图案化后的表面；

图案化该感光树脂层，以在该像素区之上形成多个凸块；形成一栅极金属层于上述图案化后的表面上；

图案化该栅极金属层，以形成参考电位连接电极、该第一导电型TFT的栅极、该第二导电型TFT的栅极、该储存电容的顶部电极，并在该像素区的凸块上形成一反射金属层，该反射金属层并连接该像素TFT漏极及该储存电容的顶部电极；

施以轻掺杂漏极LDD注入，植入该第一导电型杂质，以经图案化后的该栅极金属层为掩膜，用以在该第一导电型TFT的栅极两侧形成LDD区，在该像素TFT的栅极两侧也形成LDD区；

形成一光刻胶图案层于除该第二保留区之外的所有区域之上；

植入一第二导电型杂质，以该光刻胶图案层及该第二导电型TFT的栅极为掩膜，以形成该第二导电型TFT的源极/漏极区；

移除该光刻胶图案层；

形成一保护层于该裸露的表面上；以及

图案化该保护层，用以移除该像素区反射金属层上的保护层以裸露出该反射金属层并于该驱动电路区及像素区末端形成接触洞。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：该第一导电型是n型，该第二导电型是p型，且该像素TFT是n型TFT。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包含在图案化该感光树脂层步骤后及形成该栅极金属层步骤之前，先施以热回流步骤，以使该凸块平滑化。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包含在像素TFT的源极区之上形成一第二反射凸块区，以扩大开口率，其中该第二反射凸块区，是裸露该第三保留区，以保留LDD形成区域。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于：该像素TFT栅极金属与其源极/漏极距离不等距，该第一导电型TFT的栅极金属与其源极/漏极距离亦不等距，该不等距是使漏极与栅极的距离大于源极与栅极的距离，以降低漏电流。

6、如权利要求1所述的的方法，其特征在于：该保护层是选自感光树脂、氮化硅层、氧化硅层其中之一或其中任意的组合。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于：该保护层的形成及图案化该保护层的步骤还包含先沉积一感光树脂层，再以掩膜对该感光树脂照光以形成接触洞图案。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于：还包含在该感光树脂层形成前先进行退火，以活化该第二导电型杂质。

9、如权利要求1所述的方法，其特征在于：该保护层的形成及图案化该保护层的步骤还包含：

沉积一氮化硅层；

施以退火，以活化该第二导电型杂质；

沉积该感光树脂层；

图案化该感光树脂层以裸露该反射金属层并形成接触洞图案；及以该感光树脂层为掩膜，图案化该氮化硅层以完成该接触洞的结构。

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