TW539888B - Low-temperature polysilicon TFT-LCD structure and the manufacturing method thereof - Google Patents

Description

539888 案號 89120713 年 月 曰 修、 五、發明說明（1) 【發明領域】 本發明是有關於一種低溫多晶石夕（P 〇 1 y s i 1丨c ο η)薄膜 電晶體（Thin-Film Transistor, TFT)液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD)之結構及其製造方法，且特別是 有關於一種藉由改變製程，來減少所需之光罩數的一種低 溫多晶矽薄膜電晶體液晶顯示器之結構及其製造方法。 【發明背景】 LCD因具有低幅射性以及體積輕薄短小之優點，故於 使用上曰漸廣泛。而TFT LCD因為其南党度與大視角的特 性，在高階產品上更是廣受歡迎。如何使得製程簡化，來 降低成本，乃是業界所致力的課題之一。 請參照第1圖，其繪示乃傳統TFT LCD之結構剖面圖。 TFT LCD包括有TFT面板（plate)lOl與彩色濾光片面板 (color filter plate)102，而 TFT 面板 101 與彩色濾光片 面板1 0 2之間則填充有液晶（c r y s七a 1 1丨q u丨d)。T F T面板 101包括有玻璃基板104與緩衝層（buffer layer)105。在 緩衝層105之上為通道1〇6、源極1〇8與没極110。通道 106、源極108與汲極11〇更為閘極氧化層（gate oxide)112 所覆蓋，而閘極11 4則形成於閘極氧化層丨丨2之上且為中間 層1 1 6所覆蓋。汲極11 〇則透過汲極金屬導線丨丨8與銦錫氧 化物（Indium Tin Oxide，IT0)透明電極120相連。保護層

122覆蓋了没極金屬導線丨18、中間層丨16，以及與源極丨〇8 相連之源極金屬導線1 2 4。而在彩色濾光片面板1 〇 2上則包 括玻璃基板126、彩色濾光片1 28、黑色矩陣1 3 0、及透明 539888 修正 1 號 89120713 五、發明說明（2) 電極132。其中，閘極Π4、閘極氧化層丄12、通道1〇6、源 極108與汲極110係形成TFT。 “、 在TFT LCD的製程當中，關於藉由改變TFT之製程以提 升TFT LCD的特性的方法已揭露於多篇專利中。在美國專 利案號5，618，741中’菲利普（philips)公司提出了 一種具 有TFT之電子裝置的製造方法。其製造打丁中之源極 (source)與汲極（drain)的部分製程如下。首先，先形成 一非晶矽（amorphous si 1 icon，a-Si)層。然後，定義出 源極區域與没極區域。接著，進行源極區域與汲極區域的 掺雜（doping)製程。之後，再利用雷射光（iaser)照射源 極區域與汲極區域，以進行結晶及活化製程，使得源極區 域與汲極區域之非晶矽材質轉變成多晶矽（p〇lySi丨ic〇n) 材質。 在上述之源極與汲極的製程中，其優點是，源極和；:及 極與通道（channel)區域間雜質濃度分佈將會改變，而且 汲極與通道間的電場強度將會變小，且漏電流（leakage c u r r e n t)的大小亦隨之減少。 然而，在定義源極區域與汲極區域之前，必須先於基 板上製作對準標示（a 1 ign mark)。此對準標示的目的在 於，當使用光罩來進行定義源極區域與汲極區域的製程 時，必須使用對準標示來固定光罩的位置，方能使光罩得 以正確地對準所要定義之源極區域與汲極區域。而對準標 示的製作亦是必須透過使用另一個光罩’經過光阻塗佈， 黃光曝光等顯影與#刻的製程來完成之。如此’當使用該 篇專利所述之TFT的製造方法來製造TFT LCD時，將因多使

539888 _案號89120713_年月日__ 五、發明說明（3) 用一個光罩而使得製造成本提高。 【發明目的及概述】 有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種低溫多晶矽 薄膜電晶體液晶顯示器之結構及其製造方法。本發明於製 作黑色矩陣（black matrix)時，同時進行對準標示的製 作。如此，可以節省製造對準標示時所需之光罩，而降低 製造成本。 根據本發明的目的，提出一種低溫多晶矽薄膜電晶體 液晶顯示器之結構，包括：一下面板與一上面板，上面板 係固定於下面板之上方，且上面板與下面板之間並填充以 液晶。下面板包括：一第一基板；一黑色矩陣與一對準標 示（align mark)，位於第一基板上；一緩衝層，覆蓋黑色 矩陣與第一基板；一源極與一汲極，位於緩衝層上；一通 道，位於緩衝層上、源極與没極中間；一閘極氧化層，覆 蓋缓衝層、源極、汲極與通道；一閘極，位於閘極絕緣層 上；一中間層，位於閘極絕緣層上並覆蓋閘極；一源極金 屬導線與一汲極金屬導線，位於中間層上方，並分別連接 至下方之源極與汲極；一第一透明電極，連接至下方之汲 極金屬導線。而上面板則包括：一第二基板及一第二透明 電極。此第二透明電極位於第二基板之下方。 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易 懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下：

539888 _案號89120713_年月曰 修正_ 五、發明說明（4) 【圖式之簡單說明】 第1圖繪示乃傳統TFT LCD之結構剖面圖。 第2 A〜2F圖繪示依照本發明一較佳實施例的一種低溫 多晶矽TFT LCD之結構剖面囷。 【圖式標號說明】 101 : TFT 面板 1 0 2 :彩色濾光片面板 104，126，204，246 :玻璃基板 105，206 :緩銜層 106，220 :通道 108，216 :源極 110，218 :汲極 112，224 :閘極氧化層 114，226 :閘極 116，228 :中間層 118，236 :汲極金屬導線 120，132，240，248 :透明電極 122 :保護層 124，234 :源極金屬導線 128，238 :彩色濾光片 130，202 :黑色矩陣 2 0 8 ··非晶發滑 210 :光阻 21 2 :源極區域

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製程得以簡化而降低製造成本。 接著，在第2A圖中，當黑色矩陣2〇2形成於玻璃基板 204之後，接著將一緩衝層2〇6覆蓋於黑色矩陣2〇2之上。 其中，玻璃基板2 04係和一般非晶矽製程所使用的玻璃基 板相同。 、接著’如第2 B圖所示’定義出源極區域2 1 2與汲極區 域2 1 4。亦即是，將非晶矽層2〇8形成於緩衝層2〇β之上， 覆盍以光阻2 1 0，並利用微影製程對光阻2丨〇圖案化，然後 再將源極&域212與；及極區域214上方之光阻去除之。如 此，則完成定義出源極區域2 1 2與汲極區域2 1 4之製程。 之後，如第2C圖所示，再以離子摻雜法（i〇n doping) 將N型_子#雜於非晶石夕層2 0 8上以形成源極（s 〇 u r c e ) 2 1 6 與 >及極（d r a i η) 2 1 8。在去除光阻後，接著，對非晶矽層 2 0 8照射雷射光，以完成結晶化（crystalHzati〇n)的動 作。當完成結晶化的動作之後，源極2 1 6與汲極2 1 8將從原 本的非晶石夕轉變成電子遷移率較高的多晶石夕。接著，進行 隔離島定義（island defining)之製程。也就是將源極216 與没極2 1 8和此兩者之間的通道2 2 0之外的多晶石夕層2 〇 8去 除之，以形成隔離島2 2 0。 接著，如第2 D圖所示’於緩衝層2 0 6上形成閘極氧化 層（gate oxide) 224。閘極氧化層2 24並同時覆蓋了源極 216、没極218、與通道220。其中，閘極氧化層224之材質 可為矽氧化物（Si Ox)。 然後，在閘極氧化層2 2 4上形成閘極2 2 6，並形成中間 層（interlayer)228於閘極氧化層224與閘極226之上。之

539888 __案號 89120713_ 年月曰_修正__ 五、發明說明（7) 後，則是形成介層洞（v i a h ο 1 e) 2 3 0、2 3 2分別至源極2 1 6 與没極2 1 8處，如第2 D圖所示。其中，例如是以微影與I虫 刻之方法來形成介層洞2 3 0、2 3 2。 之後，沈積一金屬層以填入介層洞230、232中，並定 義出源極金屬導線234與汲極金屬導線2 3 6，如第2E圖所 示。接著，則是形成彩色濾光片（color filter)238於中 間層2 2 8之上方，而彩色濾光片則同時覆蓋了源極金屬導 線2 3 4與汲極金屬導線2 3 6。然後，形成一透明電極2 4 0以 連接汲極金屬導線2 3 6。其做法例如是在彩色濾光片2 3 8上 定義一開口至沒極金屬導線2 3 6，再填入導電材料以形成 透明電極2 4 0。此一導電材料例如是銦錫氧化物（I n(j丨um Tin Oxide，IT0)。如此則完成TFT LCD之下面板242。 接著，如第2F圖所示，將上面板244固定於下面板242 之上方’並於兩者之中填入液晶，如此則完成本發明之低 溫多晶矽TFT LCD之結構。其中，上面板244包括有一玻璃 基板246與透明電極248。透明電極248之材質則為IT0。 雖然本實施例係以彩色濾光片2 3 8位於下面板2 4 2中為 例做說明，然而其並不足以限制本發明。彩色濾光片2 3 8 亦可製作於上面板2 4 4中。以上所述包含了低溫多晶矽陣 列（A r r a y )的製造流程，至於低溫多晶矽薄膜電晶體液晶 顯示器之驅動電路的製作可依據本實施例中所示的製造流 程’在N型#離子植入之前或之後加入p型離子植入步驟，亦 即疋重覆第2 C圖所示的步驟。因為驅動電路的製作包含了 P型及N型之元件的製作，所以才必須加入p型離子植入少 驟。

第10頁 539888 _案號 89120713_年月日_魅_ 五、發明說明（8) ， 【發明效果】 本發明上述實施例所揭露之低溫多晶矽薄膜電晶體液 晶顯示器之結構及其製造方法。本發明先製作黑色矩陣之 後，方才接著製作TFT。且於製作黑色矩陣（black m a t r i X)的同時，亦進行對準標示的製作。如此，可以節 省製造對準標示時所需之光罩，而降低製造成本。 綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上， 然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離 本發明之精神和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此 本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為 準。

第11頁 539888 _案號 89120713_年月日_修正 圖式簡單說明 第12頁

Claims (1)

1. 539888 _案號89120713_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 一彩色濾光片，覆蓋該源極金屬導線與該汲極金屬導 線。 3. 如申請專利範圍第1項所述之電晶體液晶顯示器之 結構，其中，該上面板中更包括一彩色渡光片。 4. 如申請專利範圍第1項所述之電晶體液晶顯示器之 結構，其中該第一基板係玻璃基板。 5. 如申請專利範圍第4項所述之電晶體液晶顯示器之 結構，其中該玻璃基板係非晶矽基板。 6. 如申請專利範圍第1項所述之電晶體液晶顯示器之 結構，其中該閘極絕緣層係由矽氧化物所形成。 7. 如申請專利範圍第1項所述之電晶體液晶顯示器之 結構，其中該第一透明電極之材質係銦錫氧化物。 8. 一種低溫多晶碎薄膜電晶體液晶顯不之結構的 製造方法’包括· 形成一下面板，包括： 提供一第一基板； 形成一黑色矩陣與一對準標示； 形成一緩衝層； 形成一源極、一汲極與一通道； 形成一閘極絕緣層； 形成一閘極； 形成一中間層； 形成一第一介層洞與一第二介層洞，該第一介層 洞與第二介層洞係穿越該中間層至該源極與該汲極；

   第14頁 539888 _案號89120713_年月曰 修正_ ^、申請專利範圍 沈積一金屬層，並定義該金屬層以形成一源極金 屬導線與一汲極金屬導線；及 形成一第一透明電極，並與該汲極金屬導線相 連； 形成一上面板，包括： 提供一第二基板；及 形成一第二透明電極；以及 填充液晶於該上面板與該下面板之間。 9. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中，在 形成該第一透明電極之前，更包括： 形成一彩色濾光片。 10. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中， 在形成該上面板之步驟中，更包括： 形成一彩色濾光片。 11. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中該 第一基板係玻璃基板。 12. 如申請專利範圍第11項所述之製造方法，其中該 玻璃基板係非晶碎基板。 13. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中該 閘極絕緣層係由矽氧化物所形成。 14. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中該 第一透明電極之材質係銦錫氧化物。

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