TW200913271A - Method for manufacturing pixel structure - Google Patents

Description

200913271 Αυυουνυ4〇 ^2856twf.doc/p 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 ablati〇I1 process)來製 作保護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 1 主要發展之趨勢。平面顯示器主要有以下幾種：有機電激 發光顯示器（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(thin fllm transistor army substrate)、彩色濾光陣列基板(col〇r fllter substrate)和液晶層（liquid crystal layer)所構成。其中，薄膜 電晶體陣列基板包括多條掃描線(scan lines)、多條資料線 j (data lines)以及多個陣列排列的晝素結構(pixei unjt)，且各 個晝素結構分別與對應之掃描線及資料線電性連接。 圖1A〜圖1G為習知晝素結構之製造流程圖。首先， 請參照圖1A，提供一基板1〇，並藉由第一道光罩製程於 基板10上形成一閘極20。接著，請參照圖1B，在基板1〇 上形成一閘極絕緣層30以覆蓋住閘極2〇。然後，請參照 圖1C，藉由第二道光罩製程於閘極絕緣層3〇上形成—位 於閘極20上方之通道層40。一般而言’通道層4〇之材質 200913271 AU0609046 22856twf.doc/p 為非晶矽(amorphous silicon)。之後，請參照圖m，藉由 第三道光罩製程於通道層40的部分區域以及閘極絕^層 30的部分區域上形成一源極50以及—汲極6〇。由圖 可知’源極50與汲極60分別由通道層4〇的兩側延伸至閘 極絕緣層30上，並將通道層40的部分區域暴露。接著， 清茶照圖1E，於基板10上形成-保護層％以覆蓋閘 層30二通道層40、源極50以及没極6〇。然後，請參照圖

1F ’藉由第四道光罩製程將保護層7G圖案化，以於保護 層中形成一接觸孔H。由圖1F可知，保護層7〇中的的 接觸孔Η會將没極6 〇的部分區暴露。之後，請參照圖i g， 错由第四道光罩製程於保護層7G上形成__晝素電極8〇， 由圖1G可知’晝素電極80會透過接觸孔H與汲極6〇電 ^連接。在晝素電極8G製作完叙後，便完成了晝素結構 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 二進行衣作，換5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， 士每道光罩1¾皆須使用到具有不同圖案之光罩，因此， 右無法縮減光罩製程的數目’晝素結構％ 造成本將無 法降攸。 此外k著溥膜電晶體液晶顯示面板的尺寸日益增 加，用來製作薄膜電晶體陣列基板的光罩尺寸亦會隨之增 加，而大尺寸的光罩在造價上將更為昂貴，使得畫素結構 9〇的製造成本無法有效地降低。 200913271 AUQ609046 22856twf.doc/p 【發明内容】 本發月關於帛晝素結構的製作方法，其適於降低製 作成本。 . 為具體描述本發明之时，在此提出-齡素結構的 t作方法，其先提供—基板，並形成—閘極於基板上。接 者，、形成=閘介電層於基板上，以覆蓋閑極。繼之，同時 v成通道層源'極以及—;及極於問極上方的閉介電詹 〇 上，其中源極與汲極配置於通道層的部分區域，且閘極、 =於及極構成—薄膜電晶體。接著，形成-f二f㈣” ％層與薄膜電晶體上。然後，使用-雷射經 =遮:照射保護層，以使得保護層暴露出沒極。接 :之^ 電極於閘介電層上，且晝素電極連接至暴 法，明之晝素結構製作方法中，上述形成問極的方 著，再圖例如先形成一第一金屬層於基板上。接 θ ^弟金屬層，以形成閘極。在另一實施例中， 〇 =成:極的方法例如先形成一第—金屬層於4二 出部二遮罩於第—金屬層上方’且第二遮罩暴露 第二严=金屬層。然後，使用雷射經由第二遮罩照射 走毒層，以移除第二遮罩所暴露的部分第一金屬層。 ^本發明之晝素結構製作方法巾，同_成該^道 &八^源細及贿極的方法例如為先形成-半導體層於 r2上’接著’形成一第二金屬層於半導體層上。繼 夕成光阻層於閘極上方的第二金屬層上，其中光阻 200913271 AU0609046 22856twf.doc/p =77為第-光阻區塊與位於第— T光阻區塊的厚度小於第二光阻區塊^ 一钱刻製程。然後，減少光阻層 =弟 塊被完全移除。最後，以剩餘 2 光阻區 二金屬層進行-第二_1，之仏光阻區塊為罩幕對第 Ο 半導體層構成通道層。在其他實施列中 極與汲極的製作方法更包括先在形 體中 -侧製程與第二崎程+=:第:：，經由第 外的歐姆接觸層。上述之、ώ 、心； 光阻區塊之 一灰化㈣ng)製^叙#雜料度的枝包括進行 在本發明之晝素結構製作 法，在一實施例中例如是在移中素電極的方 著，再圖案化 1電膜漸^ 方法例如是在移除第—遮罩所么^]^形成晝素電極的 r導電層於保護層以及_^體2:層=#形 弟三遮罩於導電層上方，且 再耠1、一 層。然後，再使”射經由第三部分的導電 遮罩所暴露的部分導電> 二、/射¥電層，以移除 是在移除第-遮罩所暴露的部以； i； 接者开導電層以覆蓋保護層、沒極以及光= 200913271 22856twf.d〇c/p AU0609046 層。然後，移除轨層叹組層上 上述之形成導電層的太、^电層奸破移除。 層或-銦鋅氧化^層方法包括猎由雜形成—銦锡氧化物 在本發明之畫素結構製作方 射能量例如是介於τ/ 2、醫^層的雷 ^ Ε , 丨、川至500 mJ/cm2之間。另外，带 波長例如是纽10〇nmS4〇〇nm之間。 田射的 m 1雷_除的方式來製作保護層，並且使得 = 源極與錄同時製作完成，目此相較於習知之畫 素結構製作方法’可以簡化製程步雜減少光罩的製作二 本。此外作賴層時，雷射·所使用的遮罩較習 知之光罩簡易，故此雷射剝離製程步驟中所使用之遮罩的 造價較為低廉。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。 【實施方式】 圖2A〜圖2G為本發明之一種晝素結構的製作方法之 不意圖。請參照圖2A，首先提供一基板200,基板200之 材質例如為玻璃、塑膠等硬質或軟質材料。接著，形成— 閘極212於基板200上。在本實施例中，可先形成一第— 金屬層210 (繪示於圖3A)於基板200上，之後再將第— 金屬層210圖案化’以形成閘極212。此外，第一金屬層 21〇例如是藉由藏鑛(sputtering)、蒸鐘(evaporation)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 是藉由藉由微影蝕刻製程來進行。 200913271 AU0609046 22856twf.d〇c/p 接著，請參照圖2B，於基板2〇〇上形成一覆蓋閘極 212的閘介電層22〇 ’其中閘介電層22〇例如是藉由化學氣 相沈積法（chemical vapor deposition，CVD)或其他合適 的溥膜沈積技術所形成，而閘介電層22〇之材質例如是氧 化矽、氮化矽或氮氧化矽等介電材料。接著，於閘介電層 220上依序形成一半導體層23〇以及一第二金屬層24〇。在 本實施例中半導體層23〇之材質例如是非晶矽 f) (am〇=h〇US Sincon)或其他半導體材料，而第二金屬層240 之材質例如為例如為鋁(A1)、鉬(M〇)、鈦(Ti)、鈥(Nd)、上 述之氮化物如氮化鉬(MoN)、氮化鈦(TiN)、其疊層、上述 之合金或是其他導電材料。 接著請參考圖2C，在形成第二金屬層24〇之後，於 閑接212上方的第二金屬層24〇上形成一光阻層謂。如 圖所不，光阻層250可分為一第一光阻區塊25〇&與位 於第一光阻區塊250a兩側的第二光阻區塊25〇b，且第一 且區塊250a的厚度小於第二光阻區塊25〇b的厚度。接 考’以光阻層250為罩幕對第二金屬層240與半導體層230 進行一第一蝕刻製程。 接著，減少光阻層250的厚度，直到第一光阻區塊25〇a 王移除’如圖2D所示。在本實施例中，減少光阻層 厚度的方法例如是採用灰化的方式。請繼續參照圖 笛—’在第一光阻區塊25〇a被完全移除之後，再以剩餘之 -光阻區塊25%為罩幕對第二金屬| 24〇進行一第二钱 X 。之後，再進行一去除剩餘的光阻層25〇的製程。 200913271 ^z.856twf.doc/p 林實施例中’第—_製程、第二_製程例如為進行 -濕式侧’在其他實施射，侧製程也可以是乾式餘 刻。另外二去除光阻層25Q的製程例如是濕式姓刻製程。 請接著參照圖2E，剩餘的第二金屬層24〇 (緣示於圖 ' 2C)構成源極242與汲極244，而半導體層230 (繪示於 圖2C)構成通道層232，其中源極242姐極244配置於 通道層232的部分區域，且閘極212、通道層232、源極 P 242以及汲極244構成一薄膜電晶體260。值得注意的是， 不同1習知’本發明之通道層232、源極242以及汲極244 為同日守形成的，可以減少一道光罩製程，並降低製程的複 ”度另外，上述薄膜電晶體260的通道層232、源極242 ，及極244例如是藉由同一道半調式光罩（half_t〇ne ） f ^調光罩（gray_tonemask)製程所形成。此外，在其他 例中，在形成第二金屬層24〇以及光阻層(繪示 :固2C)之箣，可先在半導體層230的表面形成一歐姆接 (i =層（未繪示），接著，再藉由第一蝕刻製程與第二蝕刻 ; ^程移除部分的歐姆接觸層（未繪示）。舉例而言，吾人 可利用離子摻雜(i〇nd〇ping)的方式於半導體層23〇的表面 形成N型摻雜區，以減少半導體層230與第二金屬層240 之間的接觸阻抗。 #接著請參照圖2F ’形成一保護層270於閘介電層220 與4膜電晶體260上。在本實施例中，保護層27〇之材質 J如為氮化矽或氧化矽，而其形成之方法例如是以物理氣 目沈積法或化學氣相沈積法全面性地沈積在基板200上。 11 200913271 AU0609046 22856twf.doc/p 傳統使用微影及蝕刻製程移除部份保護層270，並^ 汲極244。值得一提的是，在暴露出汲極244的同=== 露出底下半導體層230的側邊，且實務上由於半導發^也暴 的蝕刻速率比汲極244之金屬材質的蝕刻速率快23G 導體層230容易產生侧向凹口，以致於在沉積晝素略、致半 (繪示於圖2G)之後續製程中，容易因為半導體 的側向凹口而使得晝素電極282 ( %示於圖2G)無去盘.、 a o 極244接合，產生汲極244與畫素電極282 (繪示於同 之間斷線的問題。 、圖2G) 本發明經由一雷射剝離製程而使得保護層2 7 〇暴露 汲極244。其中，雷射剝離製程可以如圖2ρ所示， 經由-第-遮罩S1照射保護層27G，以移除部分^護層 27^中，並暴露出没極244。詳言之，經雷射二照射後二 保善層270會吸收雷射L的能量而從薄膜電晶體2⑼表面 剝離（hft-off)，留下被第一遮罩S1遮住的保護層27〇， 進而將汲極244上方的部分保護層移除。具體而言，用來 剝離保^層270的雷射L之能量例如是介於1〇°至· mJ/Cm之間。另外’雷射L的波長例如是介於100 nm至 400 nm之間。由於雷射剝離製程不會對汲極244與半導體 ^ 0產生衫響或破壞，因此後續沉積的晝素電極282(緣 不於圖2G) ’連接暴露的汲極244時，汲極⑽與半導體 的側邊依然平缓，不會使晝素電極282 (緣示於圖 2G)產生斷線。 °月繼續麥考圖2G’接著形成一畫素電極282於閘介電 12 200913271 Αυυου^υ^ο zz856twf.doc/p 層j20上’且畫素電極282連接至暴露之汲極244。在本 實施例中，形成晝素電極282的方法例如是在移除第一遮 罩所暴露的部分保護層270之後，形成一導電層28〇 (緣示於圖4A)於保護層270以及汲極244上。接著，再 圖案化導電層28G。由於没極244與半導體層230上的保 ^層270是利用雷射剝離製程形成，畫素電極282連接暴 露的汲極244時不會有斷線的問題。 值知注意的是，上述形成閘極212的方法也可以是利 用雷射剝離製程進行製作。目3A〜圖3C為-種形成閘極 的雷射剝離製程示意圖。請先參照圖3A，形成一第一金屬 層210於基板200上。接著請參照圖3B，提 S2於第-金屬層210上方，且第二彻暴露= f 一金屬層210。然後，使用雷射L經由第二遮罩S2照射 金屬層21G，以移除第二遮罩S2所暴露的部分第一金 3 :最後如圖3C所示’剩餘的第一金屬層21〇構成 「甲]極212。 〇 此外’上述形成晝素電才亟282❸製作方法也可以利用 雷射剝離製程來完成’ 4A〜圖4C為—種形成晝素電極

的雷射剝離製程示意圖。請先參照圖4A S1所暴露的部分保蠖屛270之德，报占道二二弟心罩 吏增2/υ之後，形成—導電層28〇於保 :蔓曰謂以及薄膜電晶體260上。接著如圖4Β所示，提 f 一第三遮罩S3於導電層勘上方，且第三遮罩S3暴露 出部分的導電層28〇。鈇德，技灸听 ^

經由第三遮罩S3 ”博;^ = ‘、竭4C再使用雷射L 、射層280，以移除第三遮罩％所 13 200913271 ^2856twf.doc/p 暴露的部分導電層280。 當然，在其他實施例中，形成畫素電極282的方法還 可以如圖5A〜圖5C所繪示。請先參照圖5A，在移除第一 遮罩S1所暴露的部分保護層27〇之後，形成一光 於保護層270上，其中光阻層25〇,暴露出部分之汲極θ糾。 接者如圖5Β所示’形成-導電層28〇以覆蓋保護声謂、 € ^極2❹及光阻層遣。然後，請參照圖冗，移除光阻 ^ 250以使光阻層25〇,上之導電層28〇 一併被 餘的導電層280即構成晝素電極282。另 b， 電層·的方法例如是藉由濺鍍形成—鋼錫氧化 方’户述之本發明之雷射剝離製i亦可 :式例如是使得雷射光束之自動定位以及調整能= 用，來進行雷射剝除。 里之作 基於上述，本發明同時製作通道声' 因此相較於習知具有減少製程步驟之i點:、並且=， 採用雷射1照射的方式形成保護層，而非用’柄明 此本發明所提出之晝素結構的製;：： 需使====，法’其保護層製程不 製程，能降低光罩之f作成本y A所使狀〶精度光罩 由於製作晝素結構的製程 製程（如光阻塗佈、軟烤、 可^減乂几長的光罩 更烤、曝光、顯影、钱刻、光 200913271 z2856twf.doc/p 阻剝除等）製作晝素結構時所產生缺陷。 、本發明所提出之雷射剝除部份保護層的方法，不 :及極與半‘體層產生影響或破壞，因此後續沉積的+ 極’連接暴露的没極時，不會產生晝素電極斷線的 本發明所提出之雷射剝除部份保護層的方 =於晝素修補中之晝素電極的修補，以在畫素 ς、 中’移除可能殘留的晝素電極（ITOresidue)，解決晝^ 》 極之間的短路問題，進而增加生產良率。 、 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上’然其並非用以 限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不 2離本發明之精神和範_，t可魅狀更動與潤飾， 此本發明之保賴圍當概附之巾料職圍所界定者 -^7 準。 【圖式簡單說明】 圖1A〜圖1G為習知晝素結構之製造流程圖。 =2A〜圖2G為本發明之—種晝素結構的製作方 ， 不,¾圖。 ，3A〜圖3C為—種形成閘極的雷射剝離製程示意圖。 意圖:4A圖4C為一種形成晝素電極的雷射剝離製程示 圖。圖5A〜圖5C為另一種形成晝素電極的製作方法示意 【主要元件符號說明】 10、200 :基板 200913271 /\uw〇uyt/HD zz856twf.doc/p 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 80、282 ··晝素電極 90 :晝素結構 210 :第一金屬層 220 :閘介電層 230 :半導體層 240 :第二金屬層 250、250’ ：光阻層 250a :第一光阻區塊 250b :第二光阻區塊 260 :薄膜電晶體 270 :保護層 280 :導電層 282 :晝素電極 Η :接觸孔 L :雷射 51 :第一遮罩 52 :第二遮罩 53 :第三遮罩 16

Claims (1)

1. 200913271 ^2856twf.doc/p 十、申請專利範圍： 1·—種晝素結構的製作方 提供一基板，· 匕括. 形成—閘極於該基板上； 層於該基被上，以覆蓋該閉極； =晶;該閘極、該通道層、該源極以及該 保護Λ’，該保護層暴露出該：:：k)照射該 形成一晝素電極於該閘介 暴露之該汲極。 兔層上’且該晝素電極連接至 2. 如申請專利範圍第丨 法，其中形成該閘極的方法包^斤述之晝素結構的製作方 形成一第一金屬層於該基杈上· ，以及 圖案化該第—金屬層’以形成該閘極。 3. 如申請專利範圍第丨項 法，其中形成該閘極的方法包^处之旦社構的製作方 形成一第一金屬層於該基杈上； 提供一第二遮罩於該第一金爲 露出部分之該第-金屬層；以及g H第二遮罩暴 使用雷射經由該第二遮罩照射該第—金屬層，以移除該 17 200913271 22856tw£doc/p AU0609046 一金屬層。 項所述之晝素結構的製作方 、該源極以及該ί及極的方法包 第二遮罩所暴露的部分該第 4.如申請專利範圍第工 法，其中同時形成該通道層 括： S 形成-半導體層於該開介電層上； 升ϋι第二金屬層於該半導體層上； 升：、轨層於該閘極上方的該第二金屬層上，其中該 二阻二可刀為—第—光阻區塊與位於該第一區塊兩側的一 弟二光阻區塊’且該第—光阻區塊的厚度小於該第二光阻 區塊的厚度； 以該光阻層為罩幕對該第二金屬層與該半導體層進行 一第一蝕刻製程； 減·^該光阻層的厚度，直到該第—光阻區塊被完全移 〇 一 ;__剩餘之5亥第二光阻區塊為罩幕對該第二金屬層進行 一1二钱刻製程’以使剩餘的該第二金屬層構成該源極以 及该汲極，而該半導體層構成該通道層。 5盆如申請專利範圍第4項所述之畫素結構的製作方 中开^成。亥通道層、該源極以及該没極的方法更包括： 在形成該半導體層之後，形成一歐姆接觸層於該 層表面：以及 ^由·—_製程與該第二_製程，移除對應於該 弟一九阻區塊之外的該歐姆接觸層。 6·如申請專利範圍第4項所述之晝素結構的製作方 18 200913271 AU0609046 22856twf.doc/p 法，其中減少該光阻層厚度的方法包括進行一灰化(ashing) 製程。 7. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，其中形成該畫素電極的方法包括： 在移除該第一遮罩所暴露的部分該保護層之後，形成一 導電層於該保護層以及該薄膜電晶體上；以及 圖案化該導電層。 8. 如申請專利範圍第7項所述之晝素結構的製作方 法，其中形成該導電層的方法包括藉由濺鍍形成一銦錫氧 化物層或一鉬1辞氧化物層。 9. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，其中形成該晝素電極的方法包括： 在移除該第一遮罩所暴露的部分該保護層之後，形成一 導電層於該保護層以及該薄膜電晶體上； 提供一第三遮罩於該導電層上方，且該第三遮罩暴露出 部分的該導電層；以及 使用雷射經由該第三遮罩照射該導電層，以移除該遮罩 所暴露的部分該導電層。 10. 如申請專利範圍第9項所述之晝素結構的製作方 法，其中形成該導電層的方法包括藉由濺鍍形成一銦錫氧 化物層或一銦鋅氧化物層。 11. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，其中形成該晝素電極的方法包括： 在移除該第一遮罩所暴露的部分該保護層之後，形成一 19 200913271 AU0609046 22856twf.doc/p 光阻層於該保護層上，其中該光阻層暴露出部分之該汲極； 形成一導電層，以覆蓋該保護層、該汲極以及該光阻 層；以及 移除該光阻層，以使該光阻層上之該導電層一併被移 除。 12. 如申請專利範圍第11項所述之晝素結構的製作方 法，其中形成該導電層的方法包括藉由濺鍍形成一銦錫氧 化物層或一铜鋅氧化物層。 13. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，其中該雷射的能量介於1 〇至500 mJ/cm2之間。 14. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，其中該雷射的波長介於100 nm至400 nm之間。

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