CN1945389A - 液晶显示结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液晶显示结构及其制造方法，该液晶显示结构及其制造方法通过增加一外加的导电层(即一第三导电层)，使该导电层分别于基板的控制区域及电容区域上，电性连接第二导电层、控制装置、及储存电容装置；于工艺中并利用半色调掩膜，同时定义第三导电层与透明电极的图案，由此控制曝光工艺，有效降低制造成本，并间接增加有效电场。

Description

液晶显示结构及其制造方法

技术领域

本发明关于一种液晶显示结构及其制造方法；特别涉及是一种低温多晶硅液晶显示结构及其制造方法。

背景技术

液晶显示器具有省电、重量轻、低辐射及易携带等优点，目前已成为市面上的主流产品。其中，薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD，Thin FilmTransistor-Liquid Crystal Display)的技术目前主要可分为两种：非晶硅(Amorphous Silicon，简称α-Si)、以及多晶硅(Poly-Si)。

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，相较于传统非晶硅液晶显示器，低温多晶硅所制成的显示器具备有反应速度较快、高亮度、高分辨率、高色彩饱和度等优点，可呈现较佳的画面品质。而且，由于低温多晶硅显示器的整体TFT组件更微小化，制成的产品更为轻薄，可有效降低功率的消耗，以达省电效果，其制造成本也更为低廉，故逐渐在LCD市场上受到瞩目。

就现有的低温多晶硅制造技术而言，通常需要以掩膜进行六道曝光工艺。图1A～1F即分别显示一现有低温多晶硅的显示结构10的六道曝光工艺，为方便说明及易于了解，图1A～1F仅显示薄膜晶体管11及储存电容13。图1A为第一道掩膜的曝光工艺，其分别形成多晶硅岛110、130于基板100上，以作为薄膜晶体管11及储存电容13的基材。

请参阅图1B，其为第二道掩膜的曝光工艺：形成下介电层12以覆盖前述的多晶硅岛110、130后，再于下介电层12上分别形成第一导电层113、133。随后掺杂(dope)P+及P-离子，如图1B中箭头方向所示，以将多晶硅岛110制成一源极与或漏极结构。

接着，如图1C所示，形成上绝缘层14覆盖上述结构，再以掩膜进行第三道曝光工艺，以形成二接触孔141，接触孔141使得部分的源极与或漏极结构得以曝露，以利进行后续的电性导通。

第四道曝光工艺如图1D所示，其形成第二导电层115、135，第二导电层115分别于接触孔141连接源极与或漏极结构，另一第二导电层135则相对于第一导电层133形成，第二导电层135与第一导电层133之间即形成一MIM(Metal-Insulator-Metal)电容。

请参阅图1E，形成保护层16覆盖前述组件，并进行第五道掩膜的曝光工艺，以形成一接触孔161，以曝露部分与漏极结构相连接的第二导电层115。

最后，请参阅图1F，以第六道曝光工艺形成透明电极17，透明电极17于接触孔161与该第二导电层115电性连接，并延伸至像素的显示区域(图未示)，以提供控制液晶时所需的电场。

如前所述，制造现有的低温多晶硅显示结构10过程中，至少需要以掩膜进行六道曝光工艺，才足以形成预期的结构，由于使用掩膜的曝光工艺耗费相当的成本，当工艺中需要愈多道曝光工艺时，无异意味着整体制造成本也相对提高。

有鉴于此，在相同功能发挥下、甚至于更佳功能的架构下，提供一可减少曝光工艺的低温多晶硅液晶显示结构及制造方法，乃为此一业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种液晶显示结构，不同于现有结构的配置，本发明的第二导电层间接通过第三导电层与源极与或漏极结构电性连接，此结构在工艺选择上，将可具有更多弹性，获得更佳的导电媒介，最终可达到节省工艺的目的，并兼具更佳的显示效果。

本发明的另一目的在于提供一种制造液晶显示结构的方法，由于相较于先前技术的结构改变，本发明的制造方法，可于单一曝光工艺中，同时定义出接触孔与透明电极，另外再利用半色调曝光工艺使透明电极曝露于显示区域，如此一来，可至少减少一道曝光工艺，有效降低制造成本。

为达上述目的，本发明揭露一种于基板上制造液晶显示结构的方法，基板包含多像素区域，而各像素区域具有控制区域、电容区域、及显示区域。所述制造液晶显示结构的方法包括如下步骤：步骤a.首先于基板上的控制区域及电容区域形成多晶硅层；步骤b.再形成下介电层覆盖所述基板上的控制区域及电容区域上，且对应于控制区域及电容区域，局部形成第一导电层于下介电层上，于控制区域上形成一控制装置；步骤c.接着形成一上介电层覆盖所述电容区域的第一导电层上，再分别于控制区域及电容区域上形成第二导电层，于电容区域上形成一储存电容装置；步骤d.然后，于所述控制区域、电容区域以及显示区域上，形成平坦介电层及透明电极，以至少覆盖控制装置及储存电容装置，并于控制区域和电容区域至少其中之一的第二导电层，形成至少一曝露区域；步骤e.形成第三导电层，电性连接第二导电层于曝露区域、控制装置、及储存电容装置的至少其中之一；步骤f.最后，同时定义第三导电层与透明电极的所需图案。

其中，所述步骤b还包含下列步骤：

步骤b-1：掺杂所述控制装置，使该控制装置形成一源极及一漏极结构；以及

步骤b-2：进一步掺杂该控制装置，使该控制装置也形成一具有一轻掺杂的结构。

其中，所述步骤c还包含下列步骤：

步骤c-1：所述上介电层，至少局部覆盖所述控制区域的第一导电层。

其中，所述步骤d、e还包含下列步骤：

步骤d-1：于所述电容区域的多晶硅层上，形成至少一曝露区域；以及

步骤e-1：所述第三导电层电性连接所述第二导电层的至少一曝露区域、所述控制装置、及所述电容区域的多晶硅层上的曝露区域间。

另外，在所述的方法中，所述下介电层包括一氧化硅介电层。

其中，所述步骤f还包含下列步骤：

步骤f-1：对应于所述控制区域、电容区域及显示区域位置，形成一光刻胶层，并随后加以刻蚀。

其中，所述步骤f-1采用一半色调掩膜(half-tonemask)工艺形成所述光刻胶层，于刻蚀后保留部分所述第三导电层连接所述第二导电层、控制装置、及储存电容装置，且同时于所述显示区域上，形成所述透明电极所需图案。

本发明还提供了一种液晶显示结构，该液晶显示结构包含：

一基板，具有多像素区域，所述像素区域具有一控制区域、一电容区域及一显示区域；

一控制装置，对应所述控制区域，形成于所述基板上；

一多晶硅层，对应所述电容区域，形成于所述基板上；

一下介电层，对应于所述控制区域及电容区域，形成于所述控制装置及所述多晶硅层上；

一第一导电层，分别对应于所述控制区域与电容区域，局部形成于所述下介电层上；

一上介电层，覆盖所述第一导电层；

一第二导电层，对应于所述电容区域，至少局部覆盖于所述上介电层上，以与所述第一导电层间形成一储存电容装置；

一平坦介电层，覆盖于所述第二导电层上；

一透明电极，至少局部形成于所述显示区域上；以及

一第三导电层，与所述第二导电层、控制装置、多晶硅层、及透明电极呈电性连接。

对于所述液晶显示结构，其中，所述控制装置包括一薄膜晶体管(ThinFilm Transistor，TFT)。

所述透明电极包括一铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)。

所述下介电层包括一氧化硅介电层。

本发明另外还提供了一种制造一液晶显示结构的方法，所述结构包含一基板，该基板具有多像素区域，所述像素区域具有一控制区域、一电容区域、及一显示区域，所述方法包含下列步骤：

分别于所述控制区域上形成一控制装置，且于所述电容区域形成一储存电容装置；

形成一平坦介电层及一透明电极于所述控制区域、电容区域、及显示区域上，覆盖所述控制装置及储存电容装置，并于所述控制区域及电容区域分别形成至少一曝露区域；

形成一外加导电层，经由所述曝露区域电性连接所述控制装置及储存电容装置；以及

同时定义所述外加导电层与所述透明电极的所需图案。

在所述的方法中，所述控制装置包括一薄膜晶体管(TFT)。

其中，形成所述控制装置与所述储存电容装置包含下列步骤：

分别形成一多晶硅层，于所述基板的所述控制区域及电容区域上；

形成一下介电层，覆盖于所述基板的所述控制区域及电容区域上，且对应于该控制区域及电容区域，局部形成一第一导电层于所述下介电层上，于所述控制区域上形成所述控制装置；

形成一上介电层，覆盖所述电容区域的所述第一导电层，并分别于所述控制区域及电容区域上形成一第二导电层，于所述电容区域中，与所述第一导电层间，形成所述储存电容装置。

另外，使所述控制区域及电容区域分别形成至少一曝露区域的步骤包括：

于所述控制区域与电容区域的多晶硅层上，形成所述至少一曝露区域。

其中，同时定义所述外加导电层与所述透明电极的所需图案的步骤包括：

采用一半色调掩膜(half-tone mask)工艺形成一光刻胶层，于刻蚀后保留部分所述外加导电层连接所述第二导电层、控制装置、及储存电容装置，且同时于所述显示区域上，形成所述透明电极所需图案。

综上所述，本发明提供的一种液晶显示结构及其制造方法，与现有技术相比，可将现有的六道曝光工艺，至少减为五道，不但可简化工艺的繁琐程度，也可减少掩膜制作的费用，进而有效降低制造成本，并因为第三导电层的存在，而使整体提供的电场效应，也大幅提升。

附图说明

图1A至图1F是现有液晶显示结构的工艺示意图；

图2是本发明较佳实施例的第一道掩膜的曝光工艺示意图；

图3是本发明较佳实施例的第二道掩膜的曝光工艺示意图；

图4是本发明较佳实施例的第三道掩膜的曝光工艺示意图；

图5是本发明较佳实施例的第四道掩膜的曝光工艺示意图；以及

图6A、6B、6C是本发明较佳实施例的第五道掩膜的曝光工艺示意图；以及

图7是本发明具有双栅极的液晶显示结构的示意图。

主要元件符号说明：

10        显示结构          100       基板

11        薄膜晶体管        110       多晶硅岛

113       第一导电层        115       第二导电层

12        下介电层          13        储存电容

130       多晶硅岛          133       第一导电层

135       第二导电层        14        上绝缘层

141       接触孔            16        保护层

161       接触孔            17        透明电极

20        液晶显示结构      200       基板

21        控制装置          210       多晶硅岛

213        第一导电层        22       下介电层

23         储存电容装置      230      多晶硅岛

233        第一导电层        24       上介电层

251、253   第二导电层        26       平坦介电层

27         透明电极          28       第三导电层

281、283   部分第三导电层    29       光刻胶层

291        第一开口          292      第二开口

30         像素区域          31       控制区域

33         电容区域          35       显示区域

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。

本发明的液晶显示结构，其较佳的实施态样，如图6C所示；而该结构的较佳工艺，则如图2至图6C所示。

请参阅图2，本发明的液晶显示结构20包含一基板200，基板200上包含有多像素区域30，而各像素区域30具有一控制区域31、一电容区域33、及一显示区域35。首先，分别形成一多晶硅层，于基板200的控制区域31及电容区域33上，更明确而言，多晶硅层以第一道曝光工艺，分别于控制区域31及电容区域33上形成的多晶硅岛210、230，作为后续工艺的基材。

然后，如图3所示，先形成下介电层22覆盖前述多晶硅层上，即至少覆盖于基板200的控制区域31及电容区域33上，下介电层22较佳包括氧化硅介电层。对应于控制区域31及电容区域33，再进行第二道掩膜的曝光程序，于控制区域31及电容区域33处，分别局部形成第一导电层213、233于下介电层22上；接着，针对多晶硅岛210掺杂P+及P-离子，使多晶硅岛210形成源极与或漏极结构。更进一步而言，可再掺杂多晶硅岛210，使其也形成一具有一轻掺杂的结构；经由前述的工艺，控制装置21便初步形成于控制区域31上，较佳地，控制装置21包括一薄膜晶体管(Thin-Film-Transistor，TFT)。

接下来，如图4所示，形成一上介电层24覆盖于前述结构，上介电层24至少覆盖电容区域33的第一导电层233，同时也至少局部覆盖控制区域31的第一导电层213；并且，利用本发明的第三道曝光工艺，分别于控制区域31及电容区域33且于上介电层24上，形成第二导电层251、253，第二导电层253于电容区域33中，与第一导电层233间，形成储存电容装置23。

随后，如图5所示，形成平坦介电层26及透明电极27于控制区域31、电容区域33、及显示区域35上，且至少覆盖第二导电层253，也即覆盖控制装置21及储存电容装置23，而透明电极27至少局部形成于显示区域35上。其中，平坦介电层26的材料可选自氮化物、氧化物、或有机材料，而透明电极27较佳包括铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)，所属技术领域具有通常知识者可针对上述材质加以替换，在此并不做限制。随后即进行第四道曝光工艺，使第二导电层251、253的至少其中之一，形成至少一曝露区域。

更详细来说，此掩膜曝光工艺也于控制区域31的源极与或漏极结构上、以及电容区域33的多晶硅岛230上，分别形成至少一曝露区域，以供后续的电性连结。此曝光工艺的特点为，同时定义平坦介电层26与透明电极27的图形，使其形成有接触孔，所述接触孔如图5的216a、216b、216c、216d和216e所示，曝露上述部分结构。

最后，请一并参阅图6A、6B、6C，首先如图6A所示，大面积地形成外加导电层(即文中所对应的第三导电层28)，以覆盖上述结构，通过如图5所示的接触孔，电性连接第二导电层251、253的至少一曝露区域、控制装置21、及储存电容装置23。换言之，第三导电层28先电性连接第二导电层251、253的曝露区域、控制装置21及电容区域33的多晶硅岛210、230上的曝露区域，同时，也与透明电极27呈电性连接。

详言之，接下来进行本发明的第五道曝光工艺，以同时定义第三导电层28与透明电极27的所需图案。如图6B所示，对应于控制区域31、电容区域33及显示区域35位置，形成一光刻胶层29，较佳采用一半色调掩膜(half-tone mask)工艺来形成，由此，可在光刻胶层29中，局部形成较深的第一开口291，以及局部形成较浅的第二开口292。如图6C所示，随后再加以刻蚀，由于前述半色调掩膜所形成的光刻胶层29，于不同的位置上可设计具有不同的光刻胶厚度，故进行刻蚀后便可形成所需的图案。换言之，在同样的刻蚀条件下，对应于第一开口291的位置上，预定可刻蚀去除第三导电层28与透明电极27，而对应于第二开口292位置，预定仅刻蚀去除第三导电层28，保留透明电极27。更详细而言，刻蚀后可保留部分第三导电层281，连接该第二导电层251与控制装置21的源极，另外一部分第三导电层283，则连接第二导电层253、控制装置21的漏极、及储存电容装置23的局部多晶硅岛230，同时，于显示区域35上，保留透明电极27所需的图案。

通过上述所揭露的制造方法，可得到本发明的液晶显示结构20，其包含对应控制区域31形成控制装置21、于电容区域33形成储存电容装置23。然而，为方便揭露本发明，前述技术内容以具有单栅极(第一导电层213)的液晶显示结构20加以描述，实际上，随着剖面线的不同，液晶显示结构20的剖面结构会略有不同，如图7所示为本发明的液晶显示结构20的另一实施态样，其为一具有双栅极的液晶显示结构20。

通过本发明所揭露的技术内容，液晶显示结构20的制造方法可将现有的六道曝光工艺，至少减为五道，不但可简化工艺的繁琐程度，也可减少掩膜制作的费用，进而有效降低制造成本，并因为第三导电层的存在，而使整体提供的电场效应，也大幅提升。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims (16)

1.一种制造一液晶显示结构的方法，其特征在于，所述结构包含一基板，所述基板具有多像素区域，所述像素区域具有一控制区域、一电容区域、及一显示区域，所述方法包含下列步骤：

步骤a.分别形成一多晶硅层，于所述基板的控制区域及电容区域上；

步骤b.形成一下介电层，覆盖于所述基板的控制区域及电容区域上，且对应于所述控制区域及电容区域，局部形成一第一导电层于所述下介电层上，于所述控制区域上形成一控制装置；

步骤c.形成一上介电层，覆盖所述电容区域的所述第一导电层，并分别于所述控制区域及电容区域上形成一第二导电层，于所述电容区域中，与所述第一导电层间，形成一储存电容装置；

步骤d.形成一平坦介电层及一透明电极于所述控制区域、电容区域、及显示区域上，覆盖所述控制装置及储存电容装置，并使所述控制区域及电容区域至少其中之一的第二导电层，形成至少一曝露区域；

步骤e.形成一第三导电层，电性连接所述第二导电层的至少一曝露区域、所述控制装置、及所述储存电容装置；以及

步骤f.同时定义所述第三导电层与所述透明电极的所需图案。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b还包含下列步骤：

步骤b-1.掺杂所述控制装置，使所述控制装置形成一源极及一漏极结构；以及

步骤b-2.进一步掺杂所述控制装置，使所述控制装置也形成一具有一轻掺杂的结构。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c还包含下列步骤：

步骤c-1.所述上介电层，至少局部覆盖所述控制区域的所述第一导电层。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d及步骤e还包含下列步骤：

步骤d-1.于所述电容区域的多晶硅层上，形成至少一曝露区域；以及

步骤e-1.所述第三导电层电性连接所述第二导电层的至少一曝露区域、所述控制装置、及所述电容区域的多晶硅层上的曝露区域间。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下介电层包括一氧化硅介电层。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤f还包含下列步骤：

步骤f-1.对应于所述控制区域、所述电容区域及所述显示区域位置，形成一光刻胶层，并随后加以刻蚀。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤f-1采用一半色调掩膜工艺形成所述光刻胶层，于刻蚀后保留部分所述第三导电层连接所述第二导电层、所述控制装置、及所述储存电容装置，且同时于所述显示区域上，形成所述透明电极所需图案。

8.一种液晶显示结构，其特征在于，包含：

一基板，具有多像素区域，所述像素区域具有一控制区域、一电容区域及一显示区域；

一控制装置，对应所述控制区域，形成于所述基板上；

一多晶硅层，对应所述电容区域，形成于所述基板上；

一下介电层，对应于所述控制区域及所述电容区域，形成于所述控制装置及所述多晶硅层上；

一第一导电层，分别对应于所述控制区域与所述电容区域，局部形成于所述下介电层上；

一上介电层，覆盖所述第一导电层；

一第二导电层，对应于所述电容区域，至少局部覆盖于所述上介电层上，以与所述第一导电层间形成一储存电容装置；

一平坦介电层，覆盖于所述第二导电层上；

一透明电极，至少局部形成于所述显示区域上；以及

一第三导电层，与所述第二导电层、所述控制装置、所述多晶硅层、及所述透明电极呈电性连接。

9.根据权利要求8所述的液晶显示结构，其特征在于，所述控制装置包括一薄膜晶体管。

10.根据权利要求8所述的液晶显示结构，其特征在于，所述透明电极包括一铟锡氧化物。

11.根据权利要求8所述的液晶显示结构，其特征在于，所述下介电层包括一氧化硅介电层。

12.一种制造一液晶显示结构的方法，其特征在于，所述结构包含一基板，所述基板具有多像素区域，所述像素区域具有一控制区域、一电容区域、及一显示区域，所述方法包含下列步骤：

分别于所述控制区域上形成一控制装置，且于所述电容区域形成一储存电容装置；

形成一平坦介电层及一透明电极于所述控制区域、所述电容区域、及所述显示区域上，覆盖所述控制装置及所述储存电容装置，并于所述控制区域及电容区域分别形成至少一曝露区域；

形成一外加导电层，经由所述曝露区域电性连接所述控制装置及所述储存电容装置；以及

同时定义所述外加导电层与所述透明电极的所需图案。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述控制装置包括一薄膜晶体管。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，形成所述控制装置与所述储存电容装置包含下列步骤：

分别形成一多晶硅层，于所述基板的所述控制区域及所述电容区域上；

形成一下介电层，覆盖于所述基板的所述控制区域及所述电容区域上，且对应于所述控制区域及所述电容区域，局部形成一第一导电层于所述下介电层上，于所述控制区域上形成所述控制装置；

形成一上介电层，覆盖所述电容区域的所述第一导电层，并分别于所述控制区域及所述电容区域上形成一第二导电层，于所述电容区域中，与所述第一导电层间，形成所述储存电容装置。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，使所述控制区域及电容区域分别形成至少一曝露区域的步骤包括：

于所述控制区域与所述电容区域的多晶硅层上，形成所述至少一曝露区域。

16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，同时定义所述外加导电层与所述透明电极的所需图案的步骤包括：

采用一半色调掩膜工艺形成一光刻胶层，于刻蚀后保留部分所述外加导电层连接所述第二导电层、所述控制装置、及所述储存电容装置，且同时于所述显示区域上，形成所述透明电极所需图案。

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