TW200910599A - Method for manufacturing pixel structure - Google Patents

Description

200910599 ^857twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種晝素結構的製作方法，且特別是 有關於一種使用雷射剝離製程(laser ablation process)來製 作半導體層之晝素結構的製作方法。 【先前技術】 顯示器為人與資訊的溝通界面，目前以平面顯示器為 主要發展之趨勢。平面顯示器主要有以下幾種：有機電激 电光顯示為（organic electroluminescence display)、電漿顯示 器（plasma display panel)以及薄膜電晶體液晶顯示器等 (thin film transistor liquid crystal display)。其中，又以薄膜 電晶體液晶顯示器的應用最為廣泛。一般而言，薄膜電晶 體液晶顯示器主要由薄膜電晶體陣列基板伸出 transistor array substrate)、彩色濾光陣列基板(c·仙沉 substrate)和液晶層山_ crystal layer)所構成。其中 電晶體陣列基板包括多條掃描線(_ Hnes)、多停資料線 (data lines)以及多個陣列排列的晝素結構(細丨 且各 個晝素結構分別與對應之掃描線及資料線電性連接。 止圖认〜圖1G為習知晝素結構之製作方法示意圖。首 先，凊夢照圖1A，提供—基板1〇，並藉 一 f絲板1G场成—閘㈣。接著，請參照圖； 板0上形成-閘介電層3〇以覆蓋住間極2〇。缺後，这二 照圖’藉㈣二觀罩製程介電層％上形成二二 200910599 於閘極20上方之通道層40。一般而言，通道層4〇 所 為非晶石夕(amorphous silicon)。之後，請參照圖id #貝 第二道光罩製程於通道層40的部分區域以及閘介带居+

的部分區域上形成一源極50以及一汲極6〇。Α θ 3G 田圃ID可

知’源極50與汲極60分別由通道層4〇的兩侧延伸至 電層30上，並將通道層4〇的部分區域暴露。接著，二二 照圖1E，於基板10上形成一保護層7〇以覆蓋間絕= 30、通道層40、源極50以及汲極6〇。然後，請參照 曰， 藉由第四道光罩製程將紐層70 ®案化，以於保護声％ 中形成一接觸孔H。由圖1F可知，保護層7〇中的二^ 孔Η會將汲極60的部分區暴露。之後，請表昭圖， 由第四道光罩製程於保護層7〇上形成一晝素電極8〇，^ 圖1G可知，晝素電極80會透過接觸孔Η與汲極60電性 連接。在晝素電極8G製作完紅後，便完成了晝素 90的製作。 $ 承上述’習知的晝素結構90主要是藉由五道光罩製程 來進打製作’換言之，畫素結構90需採用五個具有不同圖 案，光罩(mask)來進行製作。由於光罩的造價十分昂貴， ^每道^罩製程皆須使用到具有不同圖案之光罩，因此， 右無法鈿減光罩製程的數目，晝素結構90的製造成本將無 法降低。 此外’隨著薄骐電晶體液晶顯示面板的尺寸日益增 加’用來製作_電晶體陣列基板的光罩尺寸亦會隨之增 力而大尺寸的光罩在造價上將更為昂貴，使得晝素結構 6 200910599 auuouvu4 / /^857twf.doc/n 90的製造成本無法有效地降低。 【發明内容】 其適於降低製 本發明關於一種晝素結構的製作方法 作成本。

為具體描述本發明之内容，在此提出—種 ，作方法丄其先提供—基板，並形成1極於基板上。接 者，形成-閘介電層於基板上’以覆朗極。繼之，形成 -半導體層於閘介電層上。織，提供—第—遮罩於半導 體層上方，且第-遮罩暴露出部分之半導體層。接著，使 用雷射經由第-遮罩照射半導體層，以移除第—遮暴 露的部分半導體層，而縣—通道層。之後，形成一源極 以及一汲極於閘極兩側的通道層上，其中閘極、通道層、 源極以及汲極構成一薄膜電晶體。接著，形成一圖案彳曰匕保 護層於薄膜電晶體上，以覆蓋通道層並暴露岐極^秋後 =成一導電層，以覆蓋圖案化保護層與暴露之汲極，並且 藉由圖案化保護層使導電層圖案化，以形 圭 在本發明之晝素結構製作方法中，更 化保護層之後，烘烤圖案化保護層，以使圖案化保護層具 有—蕈狀（mushroom)的頂表面，其中圖案化保護層之簟 狀的了員表面略大於其底表面。 在本發明之晝素結構製作方法中’上述形成閘極的方 ，，在一實施例中例如先形成一第一金屬層於基板上。接 著’再圖案化第一金屬層’以形成閘極。在另一實施例中， 200910599 AU0609047 22857twf.doc/n 形成閘極的方法例如先形成一第一金屬層於基板上 著，提供一第二遮罩於第一金屬層上方，且第1遮罩義， 出部分之第—金屬層。然後’使用雷射經由第二遮罩日^ 第一金屬層，以移除第二遮罩所暴露的部分第一金屬屬、射 在本發明之晝素結構製作方法中，形成源極以及^ 的方法例如為先形成—第二金屬層於通道層與閘， 上’接著’圖案化第二金J層’以形成源極以及没極。肖 在本發明之晝素結構製作方法中，圖案化 形成於部分閘介電層上。 更a匕括 沾·^本^明之晝素結構製作^巾，形成®案化保護層 的方法:在1_巾砂是在軸_電晶體之後，形 成-保€層於閘介電層與薄膜電晶體上。 另—實施例中，形成圖案化保護層的方= 電晶體之後，形成-保護層於閘介電層與薄 一、屯日日—“。接著，提供一第三遮罩於保護層上方，且第 部分的保護耗後’使用雷射經由第三遮 皁,、、、町保邊層，以移除第三遮罩所暴露的部分保護層。 ，本發明之晝素結構製作方法中，形成導電層的方法 匕括藉由濺錢形成一銦錫氧化物層或—銦鋅氧化物層。 在本發明之晝素結構製作方法中，照射於 雷射忐夏例如是介於10至500 mJ/cm2之間。另外，^射 的波長例如是介於100 nm至400 nm之間。 田 X月之畫素結構製作方法中，圖案化保護層之蕈 、、、表面包括圖案化保護層之頂表面略大於其底表面。 200910599 ^uyjovyyjH / ^857twf.doc/n 文包括在形成 私/+奴董素結構衣邛 電極之後，移除圖案化保護層。 在本發明之晝素結構製作方法 的同時形成一下層電玄泰/ ，更包括在形成閘極 時形成一上層電容電極兒复中士源極以及汲極的同 極構成一儲存電容器。'、0电容電極與上層電容電 本發明藉由圖案化保護 同時，即完成導電層之“化，;成導電層的 較於習知之晝素結構製作 ^旦素電極’因此相 光罩的製作成本，卜，在製作；呈步驟並減少 使用的遮罩_之光ΐ=二 驟中所使狀料的造倾為減。胃義離衣私步 舉較饿和賊缺明㈣懂，下文特 牛車乂佳貝_，亚配合所_式，作詳細說明如下。 【實施方式】 差一實施例 咅m圖^^ M為本發明之—種晝素結構的製作方法示 =回5月蒼照圖2A’首先提供一基板2〇〇，基板2〇〇之材 貝例如為玻璃、塑料硬質或軟質材料。接著，形成—閑 =2於基板200上。在本實施例中，更包括在形成閑極 12的同時，形成下層電容電極216。 接著，請參照圖2B，形成一閘介電層22〇於基板2〇〇 上，以覆盍閘極212以及下層電容電極216，其中閘介電 200910599 ^KjKjKjKjy^, z.^857twf.doc/n 層220例如是藉由化學氣相沈積法（chemical v叩〇r deposition, CVD)或其他合適的薄膜沈積技術所形成，而 閘介電層220之材質例如是氧切、氮化發或氮氧化石夕等 介電材料。繼之，形成一半導體層23〇於閘介電層22〇上。 在本實施例中，半導體層23〇之材質例如是非晶矽 (amorphous silicon)或其他半導體材料。 接著請參考圖2C，提供一第—遮罩§1於半導體層23〇 上方，且第一遮罩si暴露出部分之半導體層23〇。接著， 使用雷射L經由第一遮罩S1照射半導體層23〇，以移除第 -遮罩S1所暴露的部分半導體層23G，而形成—通道層 232。洋§之，經雷射L照射後的半導體層會吸收雷 射L的能量而自間介電層22〇表面剝離㈣对㈣，留下被 第一遮罩si遮住的半導體層230而形成一通道層232。具 體而言，用來剝離半導體層230的雷射L之能量例如是^ 於1〇至500 njWu外，雷射L的波長例如是介 於1〇〇 _至4〇〇 nm之間。利用半導體層23〇對特定雷射 吸收剝離，而底下的閘介電層22G卻幾乎不吸收的特性， 可避免傳絲刻製程對底下閘介電層細表面的破壞 ==儲存電容更佳的電荷儲存能力，進而獲得更佳的 鮮員π 口質0 请接著蒼照圖2D ’形成-源極242以及—汲極撕 =極212兩側的通道層232上，其中閑極212、通道層 、源，242以及沒極244構成—薄膜電晶體26〇。此外曰， 在八他實施例中，可先在半導體層23Q (綠示於圖2b)的 200910599 Αυυουνυ^/ zz857twf.doc/n ^形成-歐姆接觸層（未繪示），接著，再藉由一飯刻 衣程移除部分的歐姆接觸層（未奢示）。舉例而言，吾人 可利用離子摻雜(iQn doping)的方式於半導體層23G 示 :圖2B)的表面形成N型摻雜區，以減少通道層说血 ，242之間以及通道層232與没極244之間的接觸阻 匕另外’在本實施财’在形成源極242以及祕冰 ^同％’更包括形成上層電容電極246，如圖2D所示。盆 ί 1. ’下層電容電極216肖上層電容電極2雷 容器C，以維持良好的顯示品質。 苒风储存電 電曰=„2E’形成—圖案化保護層272於薄膜 ^曰體·上’以覆蓋通道層232並暴露出祕24 ί 中’ _化保護層272所形成之 形成於部分閘介電層272上，圖案 成之 ^才質可關如Μ烯酸樹脂、感光性樹鱗有機^ 2 =所組成’也可關如是氧切、氮切錢氧 = ^電材料所組成，而形成圖案化保護層272的方糾二 J藉由光阻塗佈或其他合適的薄膜沈積技術，如化風； 法所形成。接著，請繼續參照圖2£，以圖案化；:目 以及第二金屬層為罩幕’進行— 二： 除部分閘介電層220,朗時暴| ’以私 上的第-金屬層21〇(未_)。㈣極㈣（未緣示） 然後，請參考圖2F，形成一導電> 法例如是藉由賤卿成—銦錫氧化 ^層280的方 乳化物層或一銦鋅氧化物 11 200910599 Λυυουνυ^； ^857twf.doc/n ^者由於作為導電層彻底層之圖案化保護層272具有一 厚度’使得在形成導電層時會形成電性絕緣的二 邛刀‘電層280A與280B。詳言之，設計者可以適當控制 底層圖案化保護層272之厚度，並利用導電層·之薄膜 沈積，程的非等向性特性，使得導電層彻因應底層圖案 化保護層272之厚度落差，形成不連續的二部分導電層 280A與28〇B。-部分導電層28〇A形成於圖案化保護層 272上，而另一部分導電層28〇B則形成於基板2〇〇與汲極 244上。其中，部分與汲極244連接之導電層28〇b則構成 晝素電極282。值得注意的是，不同於習知，本實施例利 用圖案化保護層272的設計，於形成導電層28〇時同步圖 案化，而完成晝素電極282製作，因此本發明可以減少一 道光罩製程，並降低製程的複雜度。 一身又而5，在形成晝素電極282之後，更可以將圖案 化保護層272移除，如圖2G所示。移除圖案化保護層272 的方法例如使用一剝離液於圖案化保護層272與導電層 280之表面，使得圖案化保護層272之底表面因剝離液的 侵入而自薄膜電晶體260表面或閘介電層22〇表面剝離。 此外，上述形成閘極212的方法例如可以使用雷射剝 離製程來進行製作。圖3A〜圖3C為一種形成閘極的雷射 剝離製作方法示意圖。請先參照圖3A，先形成一第一金屬 層210於基板200上。接著參照圖3B，提供一第二遮罩 S2於第一金屬層210上方，且第二遮罩S2暴露出部分之 第一金屬層210。然後，使用雷射L經由第二遮罩S2照射 12 200910599 / ^2857twf.doc/n 第一金屬層210,以移除第二遮罩S2所暴露的部分第一金 屬層210。最後如U 3C所示，剩餘的第一金屬層21〇構成 閘極212以及下層電容電極216。在另—實施例中，形成 閘極2Π的方法也可以是先形成一第一金屬層21〇於基板 22〇上。之後再將第-金屬層別圖案化，以形成閑極犯 以及下層電容電極2!6。第一金屬層训例如是藉由麟 (sputtenng)、蒸鍍(evaporati〇n)或是其他薄膜沈積技術所形 成’而第一金屬層210的圖案化例如是藉由微影钱刻製程 來進行。 此外，® 4A〜4C $-種上述形成源極2似以及没 極244之製作方法示意圖。請先參照圖4八，先形成— 金屬層240於通道層232與閘介電層22〇上。接: 圖4B，'圖案化第二金屬層24〇。詳言之，例如在閉極犯 兩側的通道層232上形成—光阻層25()，並以此光阻層挪 為罩幕進行刻製程，以去除未被姐層祝覆蓋曰之 二金屬層240。移除光阻層25()之後，如圖4c所示了 極212兩側的通道層欲上分別形成源極242以及^ 242。在本實施例中，光阻層25()更包括形成於下層電容電 成Μ ^的間介電層220上，以於進行钱刻製程後，形 成上層電谷祕246 ’使得上層電容電極246與下層带二 電極216構成一儲存電容器C。第二金屬；| 24。之 如為紹(Α1)、峨0)、鈦⑼、鈥⑽）、上述之氮化物二」 化紹(Μ〇Ν)、氮化鈦⑽）、其疊層、上述之合金 虱 導電材料。在本實施例中嘯刻製程例如為進行 13 200910599 / i^.857twf.doc/n 岁ϋ其他實施例中’餘刻製程也可以是乾式 去除光阻層250的製程例如是濕式钱刻製程。另外， ―此外，上述形成®案化保護層272的方 / 成薄膜電晶體260之後，形成—伴9 疋在形 ㈣膜雷日轉湖卜^ 於閘介電層220 ”，専、電曰曰體260上。接者，再圖案化保護層挪 案化保護層270的方法例如是進行一微影姓卿程圖 ===rr5C27r方法為藉由雷射剝離製程來: 離製作方雷射剝 26〇之後，接著如圖5B，於間介電層22〇與薄‘=曰曰= =成I?護Ϊ 270 ’並提供—第三遮罩S3於保護層270 弟二遮罩S3暴露出部分的保護層27〇。妙 =射=由第三遮罩83照射保護層挪以移除第三遮 罩s3所暴路的部分保護層27〇。最後，如圖冗所示，形 成圖案化保護層272。 弟二~貫Ϊ歹11 =6A〜土圖6H為本發明之第二實施例中晝素結構的製 /之不思圖。由於圖6八〜圖6E的步 之圖2A〜圖2E相似，故此處省略其描述。

請參照® 6F，在形成圖案化保護層272之後，烘烤圖 f化保護層272 ’以使圖案化保護層272具有-蕈狀的頂 =面Μ。洪烤後之圖案化保護層272 |呈現圖案化保護層 之頂表面略大於其底表面的圖案，使得圖案化保護層 272之頂表面實#上呈現上述之蕈狀_表面Μ。值得- 14 200910599 /WjyjKJxjyyj*^ / z,z,857twf.d〇c/n 提的是’在實務上必須考量洪烤製程之溫度、加、 加熱時間等製程誤差，因此圖案化保護層2?2之带狀^ 因製程誤差而^生些許的變異，但大致上呈現頂表面从 於其底表面的覃狀圖案，本發明之圖案化保護層奶的頂 表面形狀並不以此為限。 ' 然後，請參考圖6G，形成—導電層28〇，以覆苗圖案 化保護層Μ與暴露之沒極244，而形成導電層^的^ 「 法例如是错由雜形成—㈣氧化物層或-銦鋅氧化物 層。由於Μ化爾層272具有職面略大於其底表面之 覃狀的頂表面Μ，因此在形成導電層時會形成電性絕 緣的二部分導電層280Α與280Β…部分導電層28〇α形 成於圖案化保護層272上，另—部分導電層2議則形成 於基板200以及沒極施上。其中，部分與沒極244連接 之導電層280Β則構成晝素電極挪。值得注意的是，不同 於習知’在本實施例中利用圖案化保護層272之蕈狀頂表 2 Μ的設計，於形成導電層28〇時同步圖案化，而完成晝 r:極Γ二製作，因此可以減少一道光罩製程，並降低製 私的稷雜度。 -般而言’在形成晝素電極282之後，更可以將圖案 =保護層272移除，如圖6H所示。移除圖案化保護層奶 的方法例如使用—剝離液於圖案化保護層奶血導電層 =〇之表面’使得圖案化保護層272之底表面因剝離液^ 知入而自薄膜電晶體260表面或間介電層22〇表面剝離。 基於上述，本發明在畫素電極的製作上，不同於習知 15 200910599 ^857twf, doc/n ，用遏光罩來進仃畫素電極的之製作， 層，以形成晝素電i 化保護層直接圖案化導電 之優點。並且，本發明知具核少製程步驟 社構的制㈣^ 製程，因此本發明所提出之晝素 、、·σ構的衣作方法至少具有下列優點： +本發明提出之晝切構的製作方法，其晝素電極製程 用’故相較於微影製程所使用之高精度光 罩衣权’能降低光罩之製作成本。 製程==結:冗長的光罩 阻剝除等⑽输_紐_。，〜、姓刻、光 中，㈣r晝素電極的修補，以在晝素結構製程 私矛、可此殘留的晝素電極（ΠΌ residue)，解決*辛雷 極之間的短路問題，進而增加生產良率。旦素電 ，本發明已啸佳實施例揭露如上，然其並非用以 疋本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不 :離，明之精神和範圍内’當可作些許之更動與潤飾， 為^發明之保護範JU當視後附之申請專利範圍所界定者 圖式簡單說明】 圖1A〜圖1G為習知晝素結構之製作方法示意圖。 16 200910599 γλ. \j \j\j y \j~r / Vtwf.doc/n 圖2A〜圖2G為本發明之一種晝素結構的製作方法示 意圖。 圖3A〜圖3C為一種形成閘極的雷射剝離製作方法示 意圖。 圖4A〜圖4C為一種形成源極以及汲極之製作方法示 意圖。 圖5A〜圖5C為一種形成圖案化保護層的製作方法示 意圖。 圖6A〜圖6H為本發明之另一種晝素結構的製作方法 示意圖。 【主要元件符號說明】 10、200 :基板 20、212 :閘極 30 :第一介電層 40、232 :通道層 50、242 :源極 60、244 :汲極 70 :第二介電層 8 0、282 .晝素電極 90 :晝素結構 210 :第一金屬層 216 :下層電容電極 220 :閘介電層 17 200910599 …，x-2857twf.doc/n 230 :半導體層 240 :第二金屬層 246 :上層電容電極 250 :光阻層 260 :薄膜電晶體 270 :保護層 272 :圖案化保護層 280 :導電層 280A、280B :部分導電層 C :儲存電容器 L :雷射 Η :接觸孔 Μ:簟狀的頂表面 51 :第一遮罩 52 :第二遮罩 53 :第三遮罩 18

Claims (1)

1. 200910599 ........—857twf.doc/i 十、申請專利範圍： 1.—種晝素結構的製作方法， 提供一基板·， 形成一閘極於該基板上； 形成-閘介電層於該基板上，以覆蓋 升=成一半導體層於該閘介電層上；μ °

   提供一第一遮罩於該半導體層上 出部分之該半導體層； 且邊弟一遮罩暴路 使用雷射經由該第一遮罩昭身十 一遮罩所暴露的科半㈣層除該第 中㈣糊上，其 體； 心原極以及该汲極構成一薄膜電晶 形成-圖案化保護層於該薄膜電晶體上，以覆蓋該通道 層亚暴露出該沒極；以及 朽t成層’以覆蓋該圖案化保護層與暴露之該淡 極，亚且猎由·案化保使該導電層_化， —晝素電極。 、、2.如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 ，’更包括在形成該圖案化保護層之後，供烤該圖案化係 護層，以使該圖案化保護層具有一蕈狀的頂表面。” ' 3.如申請專利範圍第2項所述之晝素結構的製作方 法’其中®案化保護層之該蕈狀的頂表面略大於其底表面。 4·如申請專利範圍第1項所述之畫素結構的製作方 19 200910599 ..... ^857twf.doc/n 法’更包括在形成該晝素電極之後，移除該圖案化保護層。 5.如申請專利範圍第i項所述之晝素結構的曰 法，其十形成該間極的方法包括： 、 形成—第一金屬層於該基板上；以及 圖案化該第一金屬層，以形成該閘極。 6·如巾請專鄕圍第丨項所述之晝素結構的製作方 '其中形成該閘極的方法包括： 形成一第一金屬層於該基板上； 钕供一第二遮罩於該第 -金屬層上方’且該第 露出部分之該第一金屬層；以及 第==纟该第二遮罩照射該第—金屬層，以移除該 一遮罩所暴露的部分該第一金屬層。 法，其圍第1項所述之晝素結構的製作方 :、r形成该源極以及該汲極的方法包括： 第：金屬層於該通道層與該閘介電層上；以及 :二由該第—金屬層’以形成該源極以及該汲極。 法，I中鄕圍第1項所述之晝素結構的製作方 二圍第1項所述之畫素结二作方 /、甲形成该圖案化保護層的方法包括· 該間介電層與該薄膜電晶體上;以及 -巡皁泰 法 10·如申請專利範 其中形成該圖案 圍第1韻述之晝素結構的製作方 化保護層的方法包括： 20 ：857twf.doc/n 200910599 形成一保護層於該閘介電層與該薄膜電晶體上· 提供一第三遮罩於該保護層上方，且該第三埯’ 部分之該保護層 :以及 I〜 苐 使用雷射經由該第三遮罩照射該保護層，以移 遮罩所暴露的部分該保護層。 、 〆 、n.如申请專利範圍第1項所述之晝素結樽 法，其中形成該導電層的方法包括藉由濺鍍形戍〜k作方 化物層或一銦鋅氧化物層。 麵缚氣 作方 12甘=申請專利範圍第丄項所述之晝素結 法’，、中該雷射的能量介於1〇至5〇〇 mJ/cm2 ^ 13 ·如申过奄 曰1。 法，1中=：^利_第1項所述之晝素結構的^ /邊运射的波長介於i00 nm至400 nm 灰作方 法，更勺1請專利範圍$1項所述之晝素結‘ 在形成$、周在形成該閘極的同時形成-下層電容怎製作方 /、δ亥上層％容電極構成一儲存電容器其中 21