CN1304895C

CN1304895C - 像素结构及其制造方法

Info

Publication number: CN1304895C
Application number: CNB031096069A
Authority: CN
Inventors: 来汉中
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2023-04-07
Also published as: CN1536418A

Abstract

本发明公开了一种像素结构及其制造方法，其中的制造方法是将像素结构中薄膜晶体管的信道层以及汲极设置在扫描配线的上方，且不超出扫描配线，藉以降低信道层的光漏电问题，并且使薄膜晶体管制程中当第一金属层与第二金属层之间发生对准不佳时，闸极与汲极间的寄生电容仍不会发生改变。

Description

像素结构及其制造方法

技术领域

本发明是关于一种半导体组件的结构及其制造方法，特别是关于一种薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)的像素结构及其制造方法。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示器主要由薄膜晶体管数组基板、彩色滤光数组基板和液晶层所构成，其中薄膜晶体管数组基板是由多个以数组排列的薄膜晶体管，以及与每一薄膜晶体管对应配置之一的像素电极(Pixel Electrode)而构成数个像素结构。而上述的薄膜晶体管包括闸极、信道层、汲极与源极，其用来作为液晶显示单元的开关组件。

请参照图1A，其为习知像素结构的上视图。习知像素结构的制造方法，首先在基板(未绘示)上定义出第一金属层，其包括扫描配线102以及闸极104。接着，于第一金属层上覆盖一闸介电层(未绘示)之后，于闸极104上方的闸介电层上形成一信道层106。之后，定义出第二金属层，其包括数据配线110以及形成在信道层106上的源极/汲极108a/108b，其中源极108a与数据配线110电性连接，且闸极104、信道层106以及源极/汲极108a/108b构成一薄膜晶体管120。随后，形成一保护层(未绘示)，覆盖薄膜晶体管120、扫描配线102以及数据配线110，之后于保护层中形成一接触窗114，暴露出汲极108b，然后再于保护层上形成一像素电极112，其中像素电极112藉由接触窗114而与汲极108b电性连接。

在上述所形成的像素结构中，其闸极与汲极间的寄生电容(Cgd)116的大小，与闸极104和汲极108b之间重叠的区域有关。倘若薄膜晶体管数组中的闸极与汲极间的寄生电容116有所改变的话，将会使液晶显示器的效能受到影响。

造成闸极与汲极之间的寄生电容116改变的主要原因是来自第一金属层与第二金属层的对准不佳，如图1B所示。相较于图1A，图1B中的第二金属层(包括数据配线110以及源极/汲极108a/108b)明显产生偏移，如此一来，闸极与汲极之间的寄生电容116a也将会因为闸极104与汲极108b之间重叠区域的改变而改变。

另外，在习知像素结构中，为了改善闸极104与源极/汲极108a/108b之间的漏电流问题，通常会把薄膜晶体管120的信道层106的面积定义得较大，藉由闸介电层以及信道层106两层的隔绝，而防止漏电流的问题。然而，由于非晶硅信道层106对于光相当敏感，因此，未被闸极104遮蔽的信道层106便容易受到由背光模块产生的光的影响，而导致光电漏(PhotoCurrent Leakage)的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，克服上述现有技术中的不足，而提供一种像素结构及其制造方法，以解决习知像素结构方式容易产生闸极与汲极间的寄生电容改变的问题和光漏的问题。

本发明采用以下技术方案来解决上述技术问题。

依据本发明提出的一种像素结构，其包括一扫描配线、一闸介电层、一信道层、一非封闭环状源极、一汲极、一数据配线、一保护层、一接触窗以及一像素电极。其中，扫描配线配置在一基板上，闸介电层配置在基板上，且覆盖扫描配线。信道层配置在扫描配线上方的闸介电层上。而非封闭环状源极(例如是圆形非封闭环状源极或是矩形非封闭环状源极)配置在信道层上，且汲极配置在信道层上并且位于非封闭环状源极的内部，其中信道层、非封闭环状源极、汲极以及位于信道层下方的扫描配线(作为闸极之用)构成一薄膜晶体管。另外，数据配线配置在闸介电层上，且数据配线与非封闭环状源极电性连接。保护层配置在基板上方，覆盖住薄膜晶体管、扫描配线以及数据配线。再者，接触窗配置在保护层中，并且与汲极电性接触，而像素电极则配置在保护层上，且像素电极藉由接触窗与汲极电性连接。

依据本发明提出的一种像素结构的制造方法，该方法首先在一基板上形成一扫描配线，其为第一金属层。接着在基板上形成一闸介电层，覆盖扫描配线。随后，在扫描配线上方的闸介电层上形成一信道层。之后，在信道层上形成一非封闭环状源极，且在非封闭环状源极的内部形成一汲极，并且在闸介电层上形成一数据配线，其为第二金属层，其中数据配线与非封闭环状源极电性连接，且信道层、非封闭环状源极、汲极以及位于信道层下方的扫描配线(作为闸极之用)构成一薄膜晶体管。随后，在基板上方形成一保护层，覆盖住薄膜晶体管、扫描配线以及数据配线。之后，在保护层中形成一接触窗，暴露出汲极。最后，在保护层上形成一像素电极，其中像素电极藉由接触窗与汲极电性连接。

上述的像素结构中，非封闭式环状源极位于扫描配线的上方，而且非封闭环状源极可以是不超出扫描配线或是超出扫描配线。另外，汲极完全位于扫描配线的上方，且不超出扫描配线。而非封闭环状源极与汲极的间可以是彼此对称或是不对称。此外，信道层位于扫描配线的上方，且不超出扫描配线。而接触窗位于汲极的上方，且不超出汲极。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明由于其中的汲极完全位于扫描配线(闸极)的上方，因此，即使第一金属层与第二金属层之间发生对准不佳的情形时，闸极与汲极之间的寄生电容也不会产生改变。

另外，因本发明中的信道层位于扫描配线的上方，且不超出扫描配线，因此藉由扫描配线的遮蔽作用，便可以避免信道层产生光漏电。

综上所述，本发明特殊结构的像素结构及其制造方法，具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用，且其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新发明。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1A是习知的一像素结构的俯视示意图；

图1B是习知像素结构中第一金属层与第二金属层对准不佳时的俯视示意图；

图2是依照本发明一较佳实施例的像素结构的俯视示意图；

图3是图2中I-I’的剖面示意图；

图4是依照本发明另一较佳实施例的像素结构的俯视示意图。

图中标号

102、202：扫描配线

104：闸极

106、206、306：信道层

108/108、208a/208b、308a/308b：源极/汲极

110、211：数据配线

112、214：像素电极

114、212：接触窗

116、116a：闸极与汲极间的寄生电容

120：薄膜晶体管

200：基板

204：闸介电层

210：保护层

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的像素结构及其制造方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参照图2与图3，图2是依照本发明一较佳实施例的像素结构的俯视图，图3是由图2中由I-I’的剖面示意图。本发明的像素结构的制造方法是首先在一基板200上定义出一扫描配线202，其为第一金属层。

接着，在扫描配线202上形成一闸介电层204，覆盖扫描配线202，其中闸介电层204的材质例如是氮化硅或氧化硅。

之后，在扫描配线202上方的闸介电层204上形成一信道层206。其中，信道层206的材质例如是非晶硅。在一较佳实施例中，所形成的信道层206位于扫描配线202的上方，且不超出扫描配线202，如此一来，藉由扫描配线202的遮蔽作用，便可以防止信道层206受到背光的影响而导致光漏电。

随后，在闸介电层204上形成一数据配线211，并且同时在信道层206上形成一非封闭环状源极208a以及一汲极208b，其中数据配线211与非封闭环状源极208a电性连接，且非封闭环状源极208a、汲极208b、信道层206以及位于信道层206底下的扫描配线202(作为闸极之用)构成一薄膜晶体管220。

在一较佳实施例中，汲极208b位于非封闭环状源极208a的内部。另外，非封闭环状源极208a可以不超出扫描配线202或者超出扫描配线202。而汲极208b及信道层206则是完全位于扫描配线202的上方，且不超出扫描配线202。另外，非封闭环状源极208a与汲极208b之间可以是彼此对称或是不对称。

由于汲极208b完全位于扫描配线202的上方，且不超出扫描配线202，因此，即使第一金属层与第二金属层之间有对准不佳的情形时，闸极与汲极间的寄生电容也不会有所改变。

在图2中所表示的非封闭环状源极208a为一圆形非封闭环状源极，且位于圆形非封闭环状源极208a内部的汲极208b为一圆形块状汲极，而形成在圆形非封闭环状源极208a与圆形块状汲极208b底下的信道层206，可以设计成圆形或是环形等形状，只要信道层206位于扫描配线202的上方，且能与非封闭环状源极208a以及汲极208b有重叠的形状皆可。例如，如图4所示，其为依照本发明另一较佳实施例的像素结构的俯视图。图4中的非封闭环状源极308a为一矩形非封闭环状源极，而形成在矩形非封闭环状源极308a内部的汲极308b为一矩形块状汲极。另外，形成在矩形非封闭环状源极308a与矩形块状汲极308b底下的信道层306可以设计成矩形或是环形等等形状，只要信道层306位于扫描配线202的上方，且能与非封闭环状源极308a以及汲极308b有重叠的形状皆可。

之后，在基板200的上方形成一保护层210，覆盖住薄膜晶体管220、扫描配线202以及数据配线211，其中保护层210的材质例如是氮化硅或是氧化硅。

接着，在保护层210中形成一接触窗开口212，暴露出汲极208b。由于汲极208b完全位于扫描配线202的上方，且不超出扫描配线202，因此暴露出汲极208b的接触窗212也位于扫描配线202的上方，且不超出扫描配线202。

随后，在保护层210上形成一像素电极214，而完成一像素结构的制作。其中，像素电极214藉由接触窗开口212与汲极208b电性连接，且像素电极214的材质例如氧化铟锡。像素电极214沿着非封闭环状源极208a的开口处，而延伸至像素区域(扫描配线202与数据配线211所围出的区域)。

本发明的像素结构包括一扫描配线202、一闸介电层204、一信道层206、一非封闭环状源极208a、一汲极208b、一数据配线211、一保护层210、一接触窗212以及一像素电极214。

其中，扫描配线202配置在基板200上，闸介电层204配置在基板200上，且覆盖扫描配线202。在此，闸介电层204的材质例如是氮化硅或氧化硅。

信道层206配置在扫描配线202上方的闸介电层204上。在一较佳实施例中，信道层206位于扫描配线202的上方，且不超出扫描配线202。

非封闭环状源极208a配置在信道层206上，汲极208b配置在信道层206上，并且位于非封闭环状源极208a的内部，其中信道层206、非封闭环状源极208a、汲极208b以及位于信道层206底下的扫描配线202(作为闸极之用)构成一薄膜晶体管220。在一较佳实施例中，非封闭环状源极208a位于扫描配线202的上方，而且非封闭环状源极208a可以不超出扫描配线202或者超出扫描配线202。另外，汲极208b完全位于扫描配线202的上方，且不超出扫描配线202。而非封闭环状源极208a与汲极208b之间可以是彼此对称或是不对称。

另外，数据配线211配置在闸介电层204上，且数据配线211与非封闭环状源极208a电性连接。保护层210配置在基板200上方，覆盖住薄膜晶体管220、扫描配线202以及数据配线211，其中保护层210的材质例如是氮化硅或氧化硅。

再者，接触窗212配置在保护层210中，并与汲极208b电性接触，而且接触窗212位于汲极的上方，且不超出汲极208b。由于汲极208b完全位于扫描配线202的上方，且不超出扫描配线202，因此与汲极208b电性接触的接触窗212也是位于扫描配线202的上方，且不超出扫描配线202。

像素电极214则是配置在保护层210上，且像素电极214藉由接触窗212与汲极212b电性连接。在一较佳实施例中，像素电极214的材质例如氧化铟锡。

在本发明中，由于像素结构中的汲极完全位于扫描配线(闸极)的上方，因此即使第一金属层与第二金属层之间发生对准不佳的情形时，闸极与汲极之间的寄生电容也不会产生改变。

另外，因本发明的信道层位于扫描配线的上方，且不超出扫描配线，因此藉由扫描配线的遮蔽作用便可以避免信道层产生光漏电。

上述如此结构构成的本发明像素结构及其制造方法的技术创新，对于现今同行业的技术人员来说均具有许多可取之处，而确实具有技术进步性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1、一种像素结构，包括：

一配置在一基板上的扫描配线；

一配置在该基板上，并覆盖所述扫描配线的闸介电层；

一配置在所述扫描配线上方的所述闸介电层上的信道层；

一配置在所述闸介电层上的数据配线；

一配置在该基板上方，并覆盖住所述扫描配线和所述数据配线的保护层；

一配置在所述保护层中，且与一汲极电性接触的接触窗，以及

一配置在所述保护层上，且藉由所述接触窗与所述汲极电性连接的像素电极，其特征在于还包括：

一配置在所述信道层上的非封闭环状源极；所述汲极配置在所述信道层上，并位于该非封闭环状源极的内部，其中所述信道层、该非封闭环状源极、所述汲极以及位于所述信道层下方的所述扫描配线构成一薄膜晶体管，所述汲极位于所述扫描配线的上方，且不超出所述扫描配线；所述数据配线还与该非封闭环状源极电性连接；所述保护层还覆盖住所述薄膜晶体管。

2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于：所述非封闭环状源极位于所述扫描配线的上方，且不超出该扫描配线。

3.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于：所述非封闭环状源极于所述扫描配线的上方，且超出该扫描配线。

4.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于：所述接触窗位于所述汲极的上方，且不超出所述汲极。

5.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于：所述信道层位于所述扫描配线的上方，且不超出所述扫描配线。

6.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于：所述非封闭环状源极与所述汲极彼此对称。

7.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于：所述非封闭环状源极与所述汲极彼此不对称。

8、一种像素结构，包括：

一配置在一基板上的扫描配线；

一配置在该基板上，并覆盖所述扫描配线的闸介电层；

一配置在所述扫描配线上方的所述闸介电层上的信道层；

一配置在所述闸介电层上的数据配线；

一配置在所述信道层上的非封闭环状源极；所述汲极配置在所述信道层上，并位于该非封闭环状源极的内部，其中所述信道层、该非封闭环状源极、所述汲极以及位于所述信道层下方的所述扫描配线构成一薄膜晶体管，所述信道层位于所述扫描配线的上方，且不超出所述扫描配线；所述数据配线还与该非封闭环状源极电性连接；所述保护层还覆盖住所述薄膜晶体管。

9.如权利要求8所述的像素结构，其特征在于：所述非封闭环状源极位于所述扫描配线的上方，且不超出该扫描配线。

10.如权利要求8所述的像素结构，其特征在于：所述非封闭环状源极于所述扫描配线的上方，且超出该扫描配线。

11.如权利要求8所述的像素结构，其特征在于：所述接触窗位于所述汲极的上方，且不超出所述汲极。

12.如权利要求8所述的像素结构，其特征在于：所述非封闭环状源极与所述汲极彼此对称。

13.如权利要求8所述的像素结构，其特征在于：所述非封闭环状源极与所述汲极彼此不对称。

14.一种像素结构的制造方法，包括：

在一基板上形成一扫描配线；

在所述基板上形成一闸介电层，覆盖所述扫描配线；

在所述扫描配线上方的所述闸介电层上形成一信道层；

在所述信道层上形成一非封闭环状源极且在该非封闭环状源极的内部形成一汲极，并且在所述闸介电层上形成一数据配线，其中该数据配线与所述非封闭环状源极电性连接，且所述信道层、所述非封闭环状源极、所述汲极以及位于所述信道层下方的所述扫描配线构成一薄膜晶体管，所述汲极形成在所述扫描配线的上方，且不超出所述扫描配线；

在所述基板上方形成一保护层，覆盖住所述薄膜晶体管、所述扫描配线以及所述数据配线；

在该保护层中形成一接触窗开口，暴露出所述汲极；以及

在该保护层上形成一像素电极，其中该像素电极藉由所述接触窗开口与所述汲极电性连接。

15.如权利要求14所述的像素结构的制造方法，其中所述非封闭环状源极形成在所述扫描配线的上方，且不超出所述扫描配线。

16.如权利要求14所述的像素结构的制造方法，其中所述非封闭环状源极形成在所述扫描配线的上方，且超出所述扫描配线。

17.如权利要求14所述的像素结构的制造方法，其中所述接触窗开口形成在所述汲极的上方，且不超出所述汲极。

18.如权利要求14所述的像素结构的制造方法，其中所述信道层形成在所述扫描配线的上方，且不超出所述扫描配线。

19.如权利要求14所述的像素结构的制造方法，其中所形成的非封闭环状源极与所述汲极彼此对称。

20.如权利要求14所述的像素结构的制造方法，其中所形成的非封闭环状源极与所述汲极彼此不对称。

21.一种像素结构的制造方法，包括：

在一基板上形成一扫描配线；

在所述基板上形成一闸介电层，覆盖所述扫描配线；

在所述扫描配线上方的所述闸介电层上形成一信道层；

在所述信道层上形成一非封闭环状源极且在该非封闭环状源极的内部形成一汲极，并且在所述闸介电层上形成一数据配线，其中该数据配线与所述非封闭环状源极电性连接，且所述信道层、所述非封闭环状源极、所述汲极以及位于所述信道层下方的所述扫描配线构成一薄膜晶体管，所述信道层形成在所述扫描配线的上方，且不超出所述扫描配线；

在该保护层中形成一接触窗开口，暴露出所述汲极；以及

22.如权利要求21所述的像素结构的制造方法，其中所述非封闭环状源极形成在所述扫描配线的上方，且不超出所述扫描配线。

23.如权利要求21所述的像素结构的制造方法，其中所述非封闭环状源极形成在所述扫描配线的上方，且超出所述扫描配线。

24.如权利要求21所述的像素结构的制造方法，其中所述接触窗开口形成在所述汲极的上方，且不超出所述汲极。

25.如权利要求21所述的像素结构的制造方法，其中所形成的非封闭环状源极与所述汲极彼此对称。

26.如权利要求21所述的像素结构的制造方法，其中所形成的非封闭环状源极与所述汲极彼此不对称。