CN1921090A - 低温多晶硅液晶显示结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温多晶硅的液晶显示结构及其制造方法；该结构包括基板，其具有多个像素区域，各像素区域具有控制区域、电容区域和显示区域，该结构先在基板上形成透明电极，并在透明电极上，且分别在控制区域、电容区域及显示区域的位置，形成控制装置、储存电容装置和显示单元，因此，可提高其电容并减少光掩模制造工艺。

Description

低温多晶硅液晶显示结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示结构及其制造方法；特别是一种可减少光掩模工艺且增大像素电容的低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示(LTPS-TFTLCD)结构及其制造方法。

背景技术

由于液晶显示器具有省电、重量轻、低辐射及易携带等优点，目前已为市面上的主流产品。其中，薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)技术目前主要可分为两种：非晶硅(Amorphous Silicon，简称α-Si)和多晶硅(Poly-Si)，目前TFT-LCD的主流多以非晶硅为主，相关技术也较为成熟。

在多晶硅LCD技术中，低温多晶硅(Low Temperature Poly Silicon，LTPS)是新一代的制造技术，与传统非晶硅液晶显示器相比，低温多晶硅的晶体管载子移动率高出非晶硅两百倍以上，其所制成的显示器具备有反应速度较快、高亮度、高解析度、高色彩饱和度等优点，可呈现优选的图像品质。而且低温多晶硅显示器更为轻薄，其可将元件微小化，使整体TFT元件面积缩小50％以上，有效降低功率的消耗以达省电效果，且其制造成本更为低廉，故逐渐在LCD市场上受到瞩目。

然而，就现有的低温多晶硅制造技术而言，通常需要六道光掩模进行曝光工艺。图1A～1F即显示现有低温多晶硅的显示结构10的曝光工艺。为方便说明，图1A～1F仅显示薄膜晶体管11和储存电容13。图1A为第一道光掩模的曝光工艺，其形成多晶硅岛110、130在基板100上，以作为薄膜晶体管11和储存电容13的基材。

请参阅图1B，其为第二道光掩模的曝光工艺；即形成下绝缘层12以覆盖前述的多晶硅岛110、130，并在下绝缘层12上分别形成第一导电层113、133。随后可进行掺杂(dope)P+和P-离子，如图1B的箭头方向所示，以将多晶硅岛110制成源极/漏极结构。

接着，如图1C所示，形成上绝缘层14覆盖上述第一导电层113、133和下绝缘层12，随后进行熟知的第三道光掩模的曝光工艺，以形成二接触孔141，接触孔141使得源极和漏极结构得以暴露，以利进行后续的电导通。

第四道光掩模的曝光工艺如图1D所示，其形成第二导电层115、135，第二导电层115分别在接触孔141连接源极和漏极结构，另一第二导电层135则形成在第一导电层133上方相对位置，第二导电层135与第一导电层133之间即形成MIM(Metal-Insulator-Metal)电容。

请参阅图1E，形成保护层16覆盖前述元件，并进行第五道光掩模的曝光工艺，以形成接触孔161，以曝露与漏极结构相连结的第二导电层115。

最后，请参阅图1F，以第六道光掩模的曝光工艺形成透明电极17，透明电极17在接触孔161与该第二导电层115电连接，并另外连接到像素的显示区域(图未示)上，以提供所需的电场。

然而，现有的低温多晶硅的显示结构10存在缺点，如图1B所示，在掺杂工艺中，因为第一导电层133的阻挡，其下方的多晶硅岛130将无法进行导电离子的掺杂，故其最终成品在第一导电层133与多晶硅岛130之间并无有效电容存在，以致于显示结构10所能提供的最终电容大幅降低。再者，由于光掩模的曝光工艺复杂，将耗费相当的成本，故需要愈多道光掩模的曝光工艺，无异意味着成本也相对提高。

鉴此，提供将光掩模的曝光程序简化，且得以维持或甚至提高电容的低温多晶硅液晶显示结构，来解决这一业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温多晶硅的液晶显示结构，通过透明电极披覆于显示结构的底层，使原先无法掺杂多晶硅层的电容区，成为有效电容，致提高最终产品的电容，更有利显示结构的有效运作。

本发明的另一目的在于提供一种低温多晶硅的液晶显示结构的制造方法，通过透明电极披覆于光掩模曝光的初始工艺，可将整体薄膜晶体管和储存电容的工艺简化，以有效节省成本及缩短工艺时程。

为达上述目的，本发明揭示一种低温多晶硅的液晶显示结构，包括基板、透明电极、下绝缘层、控制装置、第一导电层、上绝缘层和第二导电层，其中基板具有多个像素区域，各像素区域具有控制区域、电容区域和显示区域。透明电极相对显示区域、控制区域和电容区域位置，形成在基板上；下绝缘层对应于控制区域形成在透明电极上；控制装置对应控制区域形成在下绝缘层上；第一导电层对应于控制区域与电容区域，分别局部形成在控制装置和透明电极上；上绝缘层至少局部覆盖控制装置与第一导电层；第二导电层至少局部覆盖在上绝缘层上，以在电容区域与第一导电层间形成储存电容装置，使电连接该控制装置至位于该显示区域上的该透明电极。

本发明还揭示一种制造上述低温多晶硅液晶显示结构的方法，包括：分别形成透明电极在基板的显示区域、控制区域和电容区域上；对应于控制区域，形成氧化硅绝缘层；对应于控制区域与电容区域，分别在氧化硅绝缘层和透明电极上，局部形成第一导电层，且控制区域上，形成控制装置；形成上绝缘层，其至少局部覆盖该控制装置与该第一导电层；并且形成第二导电层，其至少局部覆盖于上绝缘层，以与第一导电层间形成储存电容装置。

为让本发明的上述目的、技术特征和优点能更明显易懂，下文以优选实施例结合附图进行详细说明。

附图说明

图1A至1F为现有低温多晶硅显示结构的工艺示意图；

图2A和2B依次为本发明优选实施例的第一道光掩模的曝光工艺示意图；

图3为本发明优选实施例的第二道光掩模的曝光工艺示意图；

图4为本发明优选实施例的第三道光掩模的曝光工艺示意图；

图5为本发明优选实施例的第四道光掩模的曝光工艺示意图；和

图6为本发明优选实施例的第五道光掩模的曝光工艺示意图。

简单符号说明

10        低温多晶硅的显示结构

100       基板

11        薄膜晶体管

110、130  多晶硅岛

113、133  第一导电层

115、135  第二导电层

12        下绝缘层

13            储存电容

14            上绝缘层

141           接触孔

16            保护层

161           接触孔

17            透明电极

20            低温多晶硅液晶显示结构

200           基板

21            透明电极

22            氧化硅绝缘层(下绝缘层)

23            多晶硅层

231           源极

232           漏极

24            中绝缘层

25、25’               第一导电层

26            上绝缘层

261、262      接触孔

271、272      第二导电层

28            保护层

30            像素区域

31            控制区域

33            电容区域

35            显示区域

41、43、45    光致抗蚀剂层

51            控制装置

53            储存电容装置

55            显示像素单元

具体实施方式

本发明的低温多晶硅液晶显示结构，其优选的实施方式，如图6所示；而该结构的优选工艺，则如图2A至图6所示。

低温多晶硅液晶显示结构20包括控制装置51、储存电容装置53和显示像素单元55。首先请参阅图2A、2B，该结构20包括基板200，基板200具有多个像素区域30，为更明确揭示本发明，附图中仅代表性地显示像素区域30为例，而各像素区域30具有控制区域31、电容区域33和显示区域35。

首先，如图2B所示，分别在基板200的控制区域31、电容区域33和显示区域35上形成透明电极21，其优选为铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)。随后，对应于控制区域31且在透明电极21上形成氧化硅绝缘层22(或称下绝缘层)，再在氧化硅绝缘层22上形成多晶硅层23，其中氧化硅绝缘层22和多晶硅层23形成预设图案。

更详细地说明前述工艺，请一并参阅图2A，其为在基板200上依次形成透明电极21、氧化硅绝缘层22和多晶硅层23后，再进行曝光(蚀刻)。换句话说，对应于电容区域33和显示区域35位置，开始也形成有氧化硅绝缘层22在透明电极21上。同样地，多晶硅层23开始也对应于控制区域31、电容区域33和显示区域35的位置，形成在氧化硅绝缘层22上。

随后，在多晶硅层23上且对应于控制区域31、电容区域33和显示区域35的位置，分别设置有光致抗蚀剂层41、43、45，优选利用半色调光掩模(half-tone mask)所制成。需进一步说明的是，通过半色调光掩模工艺，因光致抗蚀剂层41、43、45具有已预设的不同厚度，若以光致抗蚀剂层41的厚度较大，随后再进行蚀刻，此即为本发明的第一道光掩模的曝光工艺。通过光致抗蚀剂层43、45的厚度设计为较薄，在显示区域35上的多晶硅层23和氧化硅绝缘层22可在蚀刻后去除，仅留下透明电极21。同样地，在电容区域33上的多晶硅层23也可在蚀刻后去除，优选地，通过光致抗蚀剂层43的特别预设厚度，电容区域33上氧化硅绝缘层22在蚀刻后可全部去除，如此一来，最终产品的储存电容装置53，将可得到更佳的电容值。

请参阅图3，本发明的低温多晶硅液晶显示结构20在透明电极21上且对应于控制区域31与电容区域33位置，分别局部形成第一导电层25和25’，其中第一导电层25即在控制区域上31形成栅极结构。更明确地说，在形成第一导电层25和25’前，先在对应于控制区域31、电容区域33和显示区域35处形成中绝缘层24，再经由本发明的第二道光掩模的曝光程序，在对应控制区域31和电容区域33处，分别形成第一导电层25、25’。最后，再在控制区域31进行掺杂，以将控制装置51形成源极231和漏极232结构。优选地，针对控制装置51的部分结构，还可进行轻掺杂(Lightly Doped Drain，LDD)工艺，使控制装置51也形成具有轻掺杂的结构，以进一步提高导电能力。

接续前项工艺，如图4所示，再形成上绝缘层26，其至少局部覆盖控制装置51与第一导电层25、25’。更进一步来说，上绝缘层26形成并覆盖在上述元件之上，再经由第三道光掩模的曝光工艺，形成二接触孔261、262，以使源极231和漏极232结构可自上绝缘层26和中绝缘层24中暴露，以进行后续的电连接。

第四道光掩模的曝光工艺如图5所示，即基于前述的结构，再进一步形成第二导电层271、272，其至少局部覆盖于该上绝缘层26，以使第二导电层272与第一导电层25’间形成储存电容装置53，并且电连接控制装置51至位于该显示区域35上的透明电极21，以构成必要的电场。更明确来说，第二导电线层271、272通过先前形成在上绝缘层26和下绝缘层24的接触孔261、262，连接控制装置51在该源极231和漏极232结构上。

最后，如图6所示，本发明的第五道光掩模的曝光工艺系形成保护层或平坦层(passivation)28，其覆盖低温多晶硅液晶显示结构20在该第二导电层271、272上。

通过上述的制造方法，可得到本发明的低温多晶硅的液晶显示结构20，此结构20在控制区域31依次包括基板200、透明电极21、下绝缘层22、控制装置51、中绝缘层24、第一导电层25、上绝缘层26、第二导电层271、和保护层28。在电容区域33则优选依次包括基板200、透明电极21、中绝缘层24、第一导电层25’、上绝缘层26、第二导电层272和保护层28。而在显示区域则仅包括基板200和透明电极21。

其中，下绝缘层22可对应于控制区域31和电容区域33的位置，形成在透明电极21上，也可仅形成在控制区域31上，以使最终产品在电容区域33上，未受下绝缘层225的间隔，而获得较大的电容。控制装置51对应控制区域31位置，形成在下绝缘层22上。优选地，中绝缘层24设在该第一导电层271、272的下方，即第一导电层271、272对应于控制区域31与电容区域33位置，分别局部形成在控制装置51和透明电极21上。上绝缘层26至少局部覆盖控制装置51与第一导电层25、25’，而第二导电层271、272至少局部覆盖在上绝缘层26上，以与第一导电层25’间形成储存电容装置53，且电连接控制装置51至位于显示区域55上的该透明电极21。

该控制装置51优选为薄膜晶体管(Thin-Film-Transistor，TFT)，下绝缘层22优选为氧化硅绝缘层22，而保护层28完全覆盖在第二导电层271、272上。

通过上述低温多晶硅的液晶显示结构20，本发明有别于先前技术，先将透明电极21形成在基板200上，不但有效提高储存电容的效能，也可减少光掩模的曝光或蚀刻工艺，由现有的六道光掩模的曝光工艺，以至少减为五道曝光工艺，明显节省成本并缩短制造时程。

上述实施例仅用来例举本发明的实施方式，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范围。任何本领域的技术人员可轻易完成的改变或等同特征均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以权利要求为准。

Claims (14)

1、一种制造低温多晶硅液晶显示结构的方法，该结构包括基板，该基板具有多个像素区域，各该像素区域具有控制区域、电容区域和显示区域，该方法包括下列步骤：

(a)分别形成透明电极，在该基板的该显示区域、该控制区域和该电容区域上，并对应于该控制区域，形成氧化硅绝缘层；

(b)对应于该控制区域与该电容区域，分别在该氧化硅绝缘层和该透明电极上，局部形成第一导电层，且该控制区域上，形成控制装置；

(c)形成上绝缘层，至少局部覆盖该控制装置与该第一导电层；然后

(d)形成第二导电层，至少局部覆盖在该上绝缘层上，以与该第一导电层间形成储存电容装置，使电连接该控制装置至位于该显示区域上的该透明电极。

2、如权利要求1所述的方法，其中步骤(d)之后，还包括下列步骤：

(e)形成保护层，覆盖在该第二导电层上。

3、如权利要求1所述的方法，其中步骤(a)还包括下列步骤：

(a-1)对应于该电容区域和该显示区域位置，形成氧化硅绝缘层在该透明电极上；然后

(a-2)对应于该控制区域、该电容区域和该显示区域位置，形成多晶硅层在该氧化硅绝缘层上。

4、如权利要求3所述的方法，其中该氧化硅绝缘层和该多晶硅层所形成的预设图案，由以下列步骤所完成：

(a-3)对应于该控制区域、该电容区域和该显示区域位置，设光致抗蚀剂层在该多晶硅层上，加以蚀刻。

5、如权利要求4所述的方法，其中步骤(a-3)采用半色调光掩模工艺。

6、如权利要求4所述的方法，其中步骤(b)还包括：

(b-1)对应于该控制区域、该电容区域和该显示区域位置，形成中绝缘层；

(b-2)对应于该控制区域和该电容区域位置，分别形成该第一导电层；

(b-3)掺杂该控制装置，使该控制装置形成源极和漏极结构；并且

(b-4)掺杂该控制装置，使该控制装置也形成具有轻掺杂的结构。

7、如权利要求6所述的方法，其中该步骤(c)还包括：

(c-1)自该上、中绝缘层，暴露该源极和漏极结构。

8、如权利要求7所述的方法，其中该步骤(d)中：

该第二导电线层，自该上、中绝缘层，分别连接该控制装置在该源极和漏极结构上。

9、一种低温多晶硅的液晶显示结构，包括：

基板，具有多个像素区域，各该像素区域具有控制区域、电容区域和显示区域；

透明电极，相对该显示区域、该控制区域和该电容区域位置，形成在该基板上；

下绝缘层，对应于该控制区域，形成在该透明电极上；

控制装置，对应该控制区域，形成在该下绝缘层上；

第一导电层，对应于该控制区域与该电容区域，分别局部形成在该控制装置和该透明电极上；

上绝缘层，至少局部覆盖该控制装置与该第一导电层；

第二导电层，至少局部覆盖在该上绝缘层上，以在该电容区域与该第一导电层间形成储存电容装置，使电性连接该控制装置至位于该显示区域上的该透明电极。

10、如权利要求9所述的液晶显示结构，其中该控制装置为薄膜晶体管。

11、如权利要求9所述的液晶显示结构，还包括中绝缘层，设在该第一导电层的下方。

12、如权利要求9所述的液晶显示结构，还包括保护层，覆盖在该第二导电层上。

13、如权利要求9所述的液晶显示结构，其中该透明电极为铟锡氧化物。

14、如权利要求9所述的液晶显示结构，其中该下绝缘层为氧化硅绝缘层。

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