TW200420989A - Liquid crystal display and method of manufacturing the same - Google Patents

Description

^00420989 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域：

本發明係關於—括十R * a , 種液阳顯示器結構，特別是一種降低 ^ 層與内連線層間接觸阻抗（contact resistance )之液晶顯示器及其製作方法。 先前技術： 叫近幾年纟，筆記型電腦、監視器、手冑、個人數位助 口 （personal digital assistant ;PDA)等資訊產品的

蓬勃發展，造成全球液晶顯示器（liquid crystal display ; LCD )面板市場需求量大幅擴增。 明參照第一圖，顯示習知技術中之液晶顯示器結構 1 0 °如圖所示’矽基底層丨4係配置於一玻璃底材丨2上表 面’其中在此矽基底層1 4之兩端區域個別具有一源極摻雜 區14s與一沒極摻雜區14(1，通道區14c則包夾於源極摻雜區 1 4 s與/及極彳參雜區1 4 d間。閘極氧化層1 6係形成於玻璃底材 1 2上表面，並覆蓋矽基底層1 4。至於，閘極電極1 8則位於 通道區1 4 c正上方之閘極氧化層1 6上表面。上述之閘極電極 1 8、閘極氧化層1 6以及矽基底層1 4構成一電晶體。

層間介電層2 0係形成於玻璃底材1 2上，並覆蓋電晶 體。第一接觸開口 （未標號）係製作於層間介電層2 〇與間 極氧化層1 6中，用以曝露出源極摻雜區1 4 s與汲極摻雜區 1 4 d上表面。内連線層2 2，係配置於層間介電層2 0之部分上 表面，並藉由第一接觸開口而與源極摻雜區1 4 s、汲極摻雜 區l4d產生電性連結。

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防護層2 4，係形成於μ 連線層22，用以避免電曰' ^ 1 ;1 〇上表面，並覆蓋内 勰Μ η 9 R怂制a 日日體叉到後續製程之影響。第二接 觸開口 26，係製作於防護”曰=设 us產生電性連結之％% 裸路出與源極推雜區 形成於防護層24上表面。—連二層J2上，面。平坦層28，係 埃。 —增28之居度則為1 0, 0 0 0至5 0, 0 0 0 中之^ ϊ ί S3 ^ ’係製作於平坦層28中。兹將第一圖 ΐ大成第二圖。如第二圖所…述第 大觸開口26正上方，且第三接觸開 觸門口接觸開口26之寬度，而裸露出第二接 觸開口 2 6中之側壁。 請參照第三圖。晝素電極層32係形成於平坦層28上表 面’亚沿者第三接觸開口30與第二接觸開口26之表面貼 附’而與第二接觸開口26底面之内連線層22產生電 娃〇 第四圖至第六圖揭露製作上述液晶顯示器結構丨0之步 \首先，如第四圖所不，形成一矽材層（未標號）於一 璃底材1 2上表面。對此矽材層施以微影蝕刻程序，以定 義出矽基底層14於玻璃底材12上表面。接著，進行離子摻 雜程序，以個別形成源極摻雜區Us與汲極摻雜區Ud於矽 基底層14之兩端區域。進行快速熱製程（rapid ther^ai

Process \RTP)，以形成閘極氧化層16於玻璃底材12上表 面並覆盍矽基底層1 4。隨後，形成一閘極電極1 8於源極 200420989 五、發明說明（3) 摻雜區14s與汲極摻雜區14d之間矽基底層區域Uc正上方之 部分閘極氧化層1 6上表面。上述之閘極電極丨8、閘極氧化 層1 6以及矽基底層14構成一電晶體。 請參照第五圖，形成一層間介電層2 0於玻璃底材1 2上 表面，並覆蓋電晶體。接著，進行微景彡蝕刻程序，以形成 第一接觸開口 （未標號）於部分層間介電層2 0與閘極氧化 層1 6中，用以曝露出源極摻雜區1 4 s之上表面。隨後，形成 一内連線層2 2於第一接觸開口中，以電性連結源極摻雜區 1 4 s 〇

請繼續參閱第五圖’形成防護層2 4於層間介電層2 〇上 表面，並覆蓋内連線層2 2。接著’對防護層2 4施以微影钱 刻程序，以形成第二接觸開口 2 6於防護層2 4中，而裸露出 内連線層2 2之部分上表面。之後，形成一平坦層2 8於防護 層24上表面。一般而§ ，此防護層24之厚度約為1，〇〇〇至5 0 0 0埃，平坦層2 8之厚度則為1 0，0 0 〇至5 0，〇 〇 〇埃。

仍請參照第五圖’對平坦層28進行移除程序，以形成 第三接觸開口 3 0於其中。如圖所示，第三接觸開口 3 〇係位 於第二接觸開口 26正上方，且第三接觸開口 30之寬度大於 第二接觸開口 2 6之寬度，而曝露出第二接觸開口 2 6中之防 護層24侧壁。最後，請參閱第六圖，形成一晝素電極層32 於平坦層28上表面，並沿著第三接觸開口 30與第二接觸開 口 26之表面貼附，而藉由第二接觸開口 26之底面與内連線 層2 2產生電性連結。 然而，請參閱第七圖’在形成第三接觸開口 3 〇於平坦

200420989 五、發明說明（4) --~ 層28中的過私裡，移除程序中所使用之氣體（如SF6)不但 會奴蝕第一接觸開口 2 6中之裸露防護層2 4，亦會使此裸露 ”蔓層24吸附移除程序中產生之水氣。另，晝素電極層32 係直接接觸於第三接觸開口 3〇中之平坦層28側壁，以及第 一接觸開口 2 6中之裸露防護層2 4。這樣的結果，會導致晝 素電極層3 2與内連線層2 2於產生電性連結時，兩層間之接 觸特性不I ’而產生接觸阻抗升高之問題。 發明内容： 本發明之第一 連線層間接觸特性 本發明之第二 連線層間接觸阻抗 本發明提供一 層、一第一接觸開 觸開口、一平坦層 成於一玻璃底材上 體。第一接觸開口 成於層間介電層上 體產生電性連結。 覆盍於電晶體上方 以曝露出内連線層 覆防護層，而裸露 層，係透過第二接 巨 的 在 於 提 供 一 種 增 之 液 晶 顯 示 器 及 豆 製 的 在 於 提 供 一 種 降 之 液 晶 顯 示 器 及 其 製 種 液 晶 顯 示 器 J 至 少 〇 一 内 連 線 層 一 以 及 一 晝 素 /ΐϊ^* 極 層 〇 y 用 以 覆 蓋 破 璃 底 材 y 位 於 層 間 介 電 層 中 表 面 並 填 充 第 一 接 防 護 層 ) 係 形 成 於 内 〇 第 一一 接 觸 開 D j 係 之 部 分 上 表 面 Ο 平 坦 出 第 •— 接 觸 開 〇 之 部 觸 開 V 之 部 分 底 面 進晝素電極層與内 作方法。 低晝素電極層與内 作方法。 包含一層間介電 防護層、一第二接 層間介電層，係形 上表面之一電晶 。内連線層，係形 觸開口 ，以與電晶 連線層上表面，並 形成於防護層中， 層，係用以完全遮 份底面。晝素電極 而與内連線層產生

200420989 亦提供 電層於 。接著 出電晶 觸開口 防護層 影餘刻 出内連 上表面 一第三 表面， 接觸開 極層於 由第三 製作上述液晶顯示 一玻璃底材上，以 ’形成 體之部 中，用 於内連 程序， 線層之 ，並填 接觸開 其中此 口之側 平坦層 接觸開 五、發明說明（5) 電性連接。 本發明 成一層間介 之一電晶體 中，以曝露 層於第一接 續，形成一 方。進行微 中，並裸露 層於防護層 序，以形成 層之部分上 中，且第二 成一晝素電 表面，而藉 結〇 一第一接觸 分上表面。 Μ與電晶體 線層上表面 以形成一第 部分上表面 滿第二接觸 Π於平坦層 第三接觸開 壁被平坦層 上表面，並 口之底面與 器之方法。 覆蓋玻璃底 開口於層間 隨後，形成 產生電性連 ，並覆蓋於 一接觸開Π 。之後，形 開口。進行 中，並裸露 口位於第二 完全遮覆。 貼附第三接 内連線層產 首先，形 材上表面 介電層 一内連線 結。接 電晶體上 於防護層 成一平坦 移除程 出内連線 接觸開口 最後，形 觸開口之 生電性連 實施方式： 本發明揭露一種液晶顯示器結構及其形成方法，現依 據本發明之較佳實施例，詳述如下。 請參照第八圖，顯示本發明所揭露之液晶顯示器结構 100。如圖所示’石夕基底層14Μ系配置於一玻璃底材120上表 L’4〇s: 底層140之兩端區域個別具有-源極摻雜 M4〇S與-及極摻雜區!’通道區14〇c係包夹於源極摻

第9頁 200420989 五、發明說明（6) 雜區14s與汲極摻雜區140d間。閘極氧化層160係形成於玻 璃底材120上表面，並覆蓋矽基底層140。至於，閘極電極 1 8 0則位於通道區1 4 0 c正上方之閘極氧化層1 6 0上表面。上 述之閘極電極1 8 0、閘極氧化層1 6 〇以及矽基底層1 4 0構成一 電晶體。 層間介電層2 0 0係形成於玻璃底材1 2 〇上，並覆蓋電晶 體。第一接觸開口 （未標號）係製作於層間介電層2〇〇與閘 極氧化層1 6 0中，用以曝露出源極摻雜區1 4 〇 s與汲極摻雜區 1 4 0 d上表面。内連線層2 2 0，係配置於層間介電層2 〇 〇之部 分上表面，並藉由第一接觸開口而與源極摻雜區丨4 〇 s、汲 極摻雜區1 40d產生電性連結。以較佳實施例而言，内連線 曰2 2 0之材料可選自紹、鈦或其任意組合。 ' 防護層240，係形成於層間介電層2〇〇上表面，並覆茗 1連線層2 2 0，用以避免電晶體受到後續製程之影響。第氣二 源Ϊ Ξ 口（未標號），係製作於防護層24 0中，以裸露出： 曰、払雜區1 40s電性連結之内連線層22〇的部分上表面。早 ，係製作於防護層240上表面，用以完全遮覆防護 "，而裸露出第二接觸開口之部份底面。在較佳情況 人’六述防護層240之材料可為氮化矽、氧化矽或其任咅 :J度約為1，0 0 0至5, 0 0 0埃，而+坦層28〇之材料則可為 I感光材料，厚度約為1〇, 〇〇〇至5〇, 〇〇〇埃。——马 第二接觸開口 3 〇 〇，係製作於平坦層28 〇中。茲 二-之虛線圓圈部分放大成第九圖。如第九圖所示，'上沭 二接觸開口 30 0位於第二接觸開口中，而裸露出第二接4觸

200420989 開口之部分底面。值得注意的是，第二接觸開口之側壁係 被平坦層280完全遮覆。 請參照第十圖。晝素電極層32〇係形成於平坦層28〇上 表面，並沿著第三接觸開口 3 〇 〇之表面貼附，以藉由第三接 觸開口 3 0 0之底面，與内連線層22〇產生電性連結'一般而 言，此晝素電極層3 20之材料為銦錫氧化物（indium tin oxide ； IT0 ) 〇 第十二圖至第十三圖揭露製作上述液晶顯示器結構丨〇 〇 之步驟。首先，如第十一圖所示，形成一矽材層（未標號 )於一玻璃底材120上表面。對此矽材層施以微影蝕刻程 序，以定義出矽基底層140於玻璃底材12〇上表面。接著， 進行離子摻雜程序，以個別形成源極摻雜區丨4 〇 s與汲極掺 雜區140d於石夕基底層140之兩端區域。進行快速熱製程 (rapid thermal process ;RTP)，而形成閘極氧化層 ι6〇 於玻璃底材120上表面，並覆蓋矽基底層14〇。隨後，形成 一閘極電極180於源極摻雜區140s與汲極摻雜區14〇d之間石夕 基底層區域140c正上方之部分閘極氧化層16〇上表面。上述 之閘極電極1 8 0、閘極氧化層1 6 0及矽基底層1 4 0構成一電曰 體。 曰曰 請參照第十二圖，形成一層間介電層2 〇 〇於玻璃底材 1 2 0上表面，並覆蓋電晶體。接著，進行微影蝕刻程序，而 幵> 成第一接觸開口 （未標號）於部分層間介電層2 〇 Q與間極 氧化層1 6 0中，用以曝露出源極掺雜區i 4 0 s之上表面。隨 後，形成一内連線層220於第一接觸開口中，以與源極2雜

200420989 五、發明說明（8) 區1 4 0 s產生雷批 料可選自鋁 生連結。在較佳情況中’此内連線層2 2 0之材 & 缺或其任意組合。 吕月、·邀續參關穿 200上表面，、阅第十二圖’形成防護層240於層間介電層 可A备仆仿’並覆蓋内連線層2 2 0。其中，防護層240之材料 5,二埃接？化石夕靡 洛定 者’對此防護層240施以微影蝕刻程序，而形 n?fl 蜀開〇 (未標號）於其中，用以裸露出内連線層 矣 · 、面。之後，形成一平坦層280於防護層240上 ^面…並填滿第二接觸開口。此平坦層2 8 〇之使用具有提高 歼口率與避免雜散電容產生之優點。 接著進行移除程序’以形成一第三接觸開口 3 〇 〇於平 坦層2 8 0中。如圖所示，上述第三接觸開口 3 〇 〇係位於第二 接觸開口中，而裸露出第二接觸開口之部分底面（亦即裸 路出内連線層2 2 0之部分上表面）。值得注意的是，第二接 觸開口之側壁係被平坦層280完全遮覆。在較佳情況中，上 述平坦層2 8 0可由光阻材料所構成，厚度約為1〇,〇〇〇至 5 〇，0 〇 0埃，且上述之移除程序可為顯影程序、蝕刻程序或 其紐合。最後，睛芩照第十三圖，形成一畫素電極層3 2 〇於 平垣層2 8 0上表面，並貼附第三接觸開口3〇〇之表面，以藉 由第三接觸開口 3 0 0之底面，與内連線層2 2 〇產生電性連 結.。一般而言，此晝素電極層3 2 0之材料為銦錫氧化物 (indium tin oxide ； I TO ) 〇 本發明具有下列優點：

第12頁 200420989 五、發明說明（9) 1 ·由於第二接觸開口之側壁係被平坦層完全遮覆，是 以可避免包覆於平坦層中之防護層受到後續移除程序所使 用氣體的侵蝕。 2 ·由於畫素電極層僅直接接觸於平坦層，是以可降低 畫素電極層與内連線層，間之接觸阻抗，進而提高此兩層間 之接觸特性。 本發明雖以較佳實例闡明如上，然其它未脫離本發明 所揭示精神下所完成之等效變換或修飾者，均應視為本發 明之保護範疇。舉例而言，本實施方式中之頂部閘極（t〇p gate )亦可以底部閘極（b〇11〇m g a t e )所取代。因此，本 發明之專利保護範圍更當視後附之申請專利範圍、圖式及 其等同領域而定。

第13頁 200420989 圊式簡單說明 藉由以下詳細之描述結合所附圖示，將可輕易的了解 上述内容及此項發明之諸多優點，其中： 第一圖為習知技藝液晶顯示器結構之截面圖； 第二圖為習知技藝液晶顯示器結構之部分放大截面 圖， 第二圖為習知技藝液晶顯不裔結構之截面圖， 第四圖為習知技藝液晶顯示器結構之截面圖，顯示形 成電晶體於玻璃底材上表面； 第五圖顯示製作習知技藝液晶顯示器結構之步驟； 第六圖顯示製作習知技藝液晶顯示器結構之步驟； 第七圖為習知技藝液晶顯示器結構之部分放大截面 圖，顯示畫素電極層係貼附於第二接觸開口與第三接觸開 口之表面； 第八圖為本發明液晶顯示器結構之載面圖； 第九圖為本發明液晶顯示器結構之部分放大截面圖； 第十圖為本發明液晶顯示器結構之截面圖； 第十一圖為本發明液晶顯示器結構之截面圖，顯示形 成電晶體於玻璃底材上表面； 第十二圖顯示製作本發明液晶顯示器結構之步驟； 第十三圖顯示製作本發明液晶顯示器結構之步驟；以 及 第十四圖為本發明液晶顯示器結構之部分放大截面 圖，顯示晝素電極層係貼附於第三接觸開口之表面。

第14頁 200420989 圖式簡單說明 圖號對照表： 液晶顯示器結構1 〇 矽基底層1 4 源極捧雜區1 4 s 通道區14c 閘極氧化層1 6 層間介電層2 0 防護層2 4 平坦層2 8 晝素電極層3 2 液晶顯示器結構1 〇 〇 矽基底層1 4 0 源極摻雜區1 4 0 s 通道區1 4 0 c 閘極氧化層1 6 〇 層間介電層2 0 0 防護層2 4 0 第三接觸開口 3 〇 〇 玻璃底材1 2 汲極摻雜區1 4 d 閘極電極1 8 内連線層2 2 第一接觸開口 2 6 第三接觸開口 3 〇 玻璃底材1 2 0 没極摻雜區1 4 0 d 閘極電極1 8 0 内連線層2 2 0 平坦層2 8 0 晝素電極層320

Claims (1)

1. 200420989 六、申請專利範圍 1. 一種液晶顯示器，至少包含： 一層間介電層，係形成於一玻璃底材上，用以覆蓋該 玻璃底材上表面之一元件； 接觸開口 ，係位於該層間介電層中； 線層，係形成於該層間介電層上表面，並填滿 開口，以與該元件產生電性連結； 層，係形成於該内連線層上表面，並覆蓋於該 一第一 一内連 該第一接觸 一防護 元件上方； 一第二接觸開口，係形成於該防護層中，以曝露出該 内連線層之部份上表面； 一平坦層，係用以完全遮覆該防護層，而裸露出該第 二接觸開口之部分底面；以及 一晝素電極層，係透過該第二接觸開口之部分底面， 而與該内連 2. 如申請專 體。 3. 如申請專 料係選自氮 4. 如申請專 料係為感光 5. 如申請專 材料係選自 6. —種液晶 一層間 _ 線層電性連接。 利範圍第1項之液晶顯示器，其中該元件為電晶 利範圍第1項之液晶顯示器，其中該防護層之材 化矽、氧化矽或其任意組合。 利範圍第1項之液晶顯示器，其中該平坦層之材 材料。 利範圍第1項之液晶顯示器，其中該内連線層之 鋁、鈦或其任意組合。 顯示器，至少包含： 介電層，係形成於一玻璃底材上，用以覆蓋該

   第16頁 200420989 六、申請專利範圍 玻璃底材上表面之一電晶體； 一第一接觸開口 ，係位於該層間介電層中； 一内連線層，係形成於該層間介電層上表面，並填充 該第一接觸開口 ，以與該電晶體產生電性連結； 一防護層，係形成於該内連線層上表面，並覆蓋於該 電晶體上方； 一第二接觸開口，係形成於該防護層中，以曝露出該 内連線層之部分上表面； 9 一平坦層，係用以完全遮覆該防護層，而裸露出該第 二接觸開口之部份底面；以及 一畫素電極層，係透過該第二接觸開口之部分底面， 而與該内連線層電性連接。 其中該防護層之材 ) 其中該平坦層之材 其中該内連線層之 7. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示器 料係選自氮化矽、氧化矽或其任意組合 8. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示器 料係為感光材料。 9. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示器 材料係選自鋁、鈦或其任意組合。 1 0. —種製作液晶顯示器之方法，該方法至少包括下列步 驟： 形成一層間介電層於一玻璃底材上，以覆蓋該玻璃底 材上表面之一元件； 形成一第一接觸開口於該層間介電層中’以曝露出該 元件之部分上表面；

   第17頁 200420989 六、申請專利範圍 形成一内連線層於該第一接觸開口中，用以與該元件 產生電性連結； 形成一防護層於該内連線層上表面，並覆蓋於該元件 上方； 進行微影蝕刻程序,，以形成一第..二接觸開口於該防護 層中，並裸露出該内連線層之部分上表面； 形成一平坦層於該防護層上表面，並填滿該第二接觸開 進行移除程序，以形成一第三接觸開口於該平坦層 中，並裸露出該内連線層之部分上表面，其中該第三接觸 開口位於該第二接觸開口内，且該第二接觸開口之侧壁係 被該平坦層完全遮覆；以及 形成一晝素電極層於該平坦層上表面，並貼附該第三 接觸開口之表面。 其中該元件為電晶體。 其中該防護層之材料係 ) 其中該平坦層之材料係 其中該内連線層之材料 其中該移除程序為顯影 1 1.如申請專利範圍第1 0項之方法 1 2.如申請專利範圍第1 0項之方法 選自氮化矽、氧化矽或其任意組合 1 3.如申請專利範圍第1 0項之方法 為感光材料。 1 4.如申請專利範圍第1 0項之方法 係選自鋁、鈦或其任意組合。 1 5.如申請專利範圍第1 0項之方法 程序、蝕刻程序或其組合。 1 6. —種製作液晶顯示器之方法，該方法至少包括下列步

   第18頁 200420989 六、申請專利範圍 驟： 形成一層間介電層於一玻璃底材上，以覆蓋該玻璃底 材上表面之一電晶體； 形成一第一接觸開口於該層間介電層中，以曝露出該 電晶體之部分上表面；， 形成一内連線層於該第一接觸開口中，用以與該電晶 體產生電性連結； 形成一防護層於該内連線層上表面，並覆蓋於該電晶 體上方； 進行微影蝕刻程序，以形成一第二接觸開口於該防護 層中，並裸露出該内連線層之部分上表面； 形成一平坦層於該防護層上表面，並填滿該第二接觸 開口 ； 進行移除程序，以形成一第三接觸開口於該平坦層 中，並裸露出該内連線層之部分上表面，其中該第三接觸 開口>位於該第二接觸開口内，且該第二接觸開口之側壁係 被該平坦層完全遮覆；以及 形成一晝素電極層於該平坦層上表面，並貼附該第三 接觸開口之表面。 1 7.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該防護層之材料係 選自氮化石夕、氧化石夕或其任意組合。 1 8.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該平坦層之材料係 為感光材料。 1 9.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該内連線層之材料

   第19頁 200420989 六、申請專利範圍 係選自铭、欽或其任意組合。 2 〇.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該移除程序為顯影 程序、蝕刻程序或其組合。