TW541705B - Thin film transistor structure, method of manufacturing the same, and display device using the same - Google Patents

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Description

541705
本發明有關一種薄膜電晶體处椹 ， 的邀、& 电日日體、、，口構，一種薄膜電晶體結構 的造方法以及一種包合壤胺φ曰 Φ . s溥膜電日日體結構的顯示器裝置， =別地有關-種薄膜電晶體，能實現高清晰度顯示而不 :卢成信號延遲錢藉製作—連接於具有大的橫截面積的 =膜電晶體之閘極配線而降低浮動電容來提供—大的顯示 盗屏幕種薄膜電晶體的製造方法，以及—種包含薄膜 電晶體的顯示器裝置。 利用薄膜電晶體（下文中稱為TFT)之液晶顯示器已廣泛地 使用為諸如電腦，行動電話，手錶及電視機之設備中的顯 不态裝置以執行不同的顯示，尤其，利用TFT之大屏幕及 同β晰度的顯示器裝置在近年來伴隨著電腦及類似物之能 力及儲存容量的增加已有所需求。為達成利用TFT之顯示 器裝置的大屏幕及高清晰度，必須藉降低尤其是閘極配線 之電阻係數來防止信號傳播延遲，因此，已著手研究形成 閘極配線之材料的電阻係數之降低且正開始採用諸如八丨及 Cu之具有低電阻係數的材料來取代諸如M〇，m〇W及MoTa 之具有相當高電阻係數的材料。 然而，當探討30吋顯示器裝置，其中使用諸如上述〇11之 極低電阻係數的材料且亦在忽略TFT之切換速度的條件丁 測量其對角線上之清晰度時，會呈難於以該閘極配線的電 阻係數來取得200 ppi或更高的高清晰度，此係因為顯示器 裝置之清晰度會依據材料的電阻係數及其橫截面面積二者 两定，即使是使用低電阻係數的材料。 -4 -
訂
線
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 541705 A7 _ B7 五、發明説明（2 ) 特定地，為達成利用TFT冬顯示器裝置中的大屏幕及高清 晰度’除了使用具有低電阻係數之材料外，必須使閘極配 線之橫截面面積大。然而，當擴展閘極電極之水平的平面 面積來增加閘極配線的橫截面面積時，必須降低像素電極 的孔徑比’且除此之外，電容會形成於閘極配線與其他配 線或閘極電極之間，藉此產生浮動電容。所以，會發生信 號之傳輸延遲。此外，雖然可簡單地增加閘極配線的厚 度’但僅只在閘極配線之厚度上增加會造成另一缺點， 即，諸如橫跨閘極配線之信號配線的其他配線會斷裂。 再者，就閘極配線之製造方法而言，閘極配線係習知地 藉諸如濺鍍法之氣相沉積法予以形成。雖然因為在諸如濺 鍍法之習知的氣相沉積法中之膜成長速率低而可有效地增 加閘極配線的厚度，但此方法會在製造中造成諸如低產能 及同成本之缺點。所以，閘極配線必須藉更有效率的方法 來製造。 為了按比例降低基板上所形成之配線，迄今已採取不同 的嘗試，例如在日本專利公開案號1〇(1998)_268522中， 揭示-種導電圖案的形成方法，其中製作圖案係藉由基板 的正光阻予以執行，且使該基板接受非電解電錢，藉此 形成導電性圖案於一暴露之基板上。 在曰本專利公開案號1 1(1999)_339672中，揭示一種影 像顯不為裝置之製造方法，其中塗覆光阻於一基板上且執 行製作圖案，接著利用電解電鍵法，非電解電錢法，或電 解電鍵法及非電解電錢法兩者皆有，來形成電極，然後去
;V 541705 '! _ A7 B7 五、發明説明（3 ) 除該光阻。 ^ 在曰本專利公開案號1 1(1999)-23 1335中，揭示一種具 有埋置式電極之基板的製造方法，其中製作基板上所沉積 之二氧化矽膜的圖案以及利用非電解電鍍法來形成電極於 暴露之基板上。 然而，就取得大屏幕，高清晰度，改善之製造產能及降 低之製造成本而使包含TFT結構之顯示器裝置之傳播延遲 最小化而言，任一上述方法已無法令人滿意。 本發明係考慮到上述問題而完成。 發明概述 本發明之目的在於以低成本來達成利用TFT之顯示器裝置 中之大屏幕及高清晰度而解決有關閘極配線之傳播延遲的 問題且同時改善製造產能。 根據本發明提供一種TFT結構，其中在一基板上形成一源 極電極，一汲極電極，一閘極電極，一主動層，一連接於 該閘極電極之閘極配線，以及其中形成至少一溝渠之一絕 緣聚合物膜，在該絕緣聚合物膜中所形成之該溝渠以與該 處自行對齊而容納由一導電層所建構之該閘極配線。在本 發明中，閘極配線之厚度應為2缉米至15微米，而閘極配線 之縱橫比應為0.3至3。此外，在本發明中，可使該絕緣聚 合物膜接受處理以用於調整其光學性質。 在本發明中可使複數個聚合物建構該絕緣聚合物膜。此 外，在本發明中，該絕緣聚合物膜可含有含矽膠之聚合物 物質。在本發明中，閘極配線可藉非電解電錢法所沉積之 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541705 A7 B7 五、發明説明（4 ) 形成一晶種層的導電層與由霓解電鍍法所沉積的導f層予 以建構。在本發明中，TFT可為頂部閘極型TFT或底部閘極 型TFT。在本發明中，絕緣聚合物膜可含有光敏樹脂或光 敏樹脂化合物。 根據本發明提供一種TFT結構之製造方法，其中在一基板 上形成一源極電極，一汲極電極，一閘極電極，一主動 層，一連接於該閘極電極之閘極配線，以及其中形成至少 一溝渠之一絕緣聚合物膜，該方法包含下列步驟：形成該 源極電極，該汲極電極，該閘極電極，及該主動層；形成 該絕緣聚合物膜於該基板上；藉製作該絕緣聚合物膜圖案 而形成該溝渠；以及沉積一導電層於該溝渠中而以自行對 齊於該絕緣聚合物膜形成該閘極配線。 根據本發明，該閘極配線可藉透過非電解電鍍法所沉積 之形成一晶種層的導電層的過程與藉透過電解電鍍法所沉 積之相異於該晶種層的導電層的過程予以形成。 在本發明中，用於形成該閘極配線之過程可包含一用於 控制該電解電鍍法之電流量及時間週期的過程。在本發明 中，用於形成該閘極配線之過程可包含一用於形成相異於 形成該晶種層之導電層的導電層之過程以及一用於製作藉 該電解電鍍法所形成之導電層的位準相等於該絕緣聚合物 膜的位準之過程。在本發明中，該過程可包含一用於使該 絕緣聚合物膜接受處理以用於調整其光學性質之過程。在 >發明中，該絕緣聚合物膜可含有含矽膠之聚合物物質。 在本發明中，該絕緣聚合物膜可由光敏樹脂或光敏樹脂化 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐）
線 541705 A7 B7 五、發明説明（5 ) 合物予以製成。 . 根據本發明，提供一種包含TFT結構之顯示器裝置，其中 在一基板上形成一源極電極，一汲極電極，一閘極電極， 一主動層，一連接於該閘極電極之閘極配線，以及其中形 成至少一溝渠之一絕緣聚合物膜，在該絕緣聚合物膜中所 形成之該溝渠以與該處自行對齊而容納由一導電層所建構 之該閘極配線。在本發明中，閘極電極之厚度可設定2微米 至15微米，而閘極電極之縱橫比可設定0.3至3。根據本發 明，可使該絕緣聚合物膜接受處理以用於調整顯示器裝置 之光學性質。根據本發明，該絕緣聚合物膜可含有光敏樹 脂或光敏樹脂化合物。根據本發明，該絕緣聚合物膜可含 有含矽膠之聚合物物質。 圖式簡單說明 為更完整地瞭解本發明及其優點，現將參照結合附圖之 下文說明。 圖1(a)及1(b)係圖式，顯示本發明之TFT之結構。 圖2(a)係圖式，顯示習知TFT結構之操作；及圖2(b)係圖 式，顯示本發明TFT結構之操作。 圖3(a)至3(f)係圖式，顯示取據本發明TFT結構之製造方 法之一實施例的製造步驟。 圖4(a)至4(d)係圖式，顯示本發明TFT結構之製造方法在 圖3(a)至3(f)中所示之該等步驟之後的製造步驟。 圖5(a)至5(e)係圖式，顯示根據本發明TFT結構之製造方 法之另一實施例的製造步驟。 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541705 ..^ Α7 Β7 五、發明説明（6 ) 圖6(a)至6(d)係圖式，顯示根據本發明TFT結構之製造方 法在圖5(a)至5(e)中所示之該等步驟之後的製造步驟。 圖7(a)至7(e)係圖式，顯示根據本發明TFT結構之製造方 法之仍一實施例的製造步驟。 圖8(a)及8(b)係圖式，顯示根據本發明TFT結構之又一實 施例。 圖9係圖式，顯示根據本發明TFT結構之再一實施例。 圖10係圖形，其中描繪屏幕大小（吋）及解晰度（PPI)以用 於本發明TFT結構之實施例。 圖11係透視圖，顯示使用於採用根據本發明一實施例之 TFT結構的顯示器裝置中之TFT陣列。 圖12係透視圖，顯示使用於採用根據本發明另一實施例 之TFT結構的顯示器裝置中之TFT陣列。 較佳實施例之詳細說明 圖1(a)及1(b)係圖式，顯示本發明之TFT結構，圖1(a)顯 示一底部閘極型TFT的結構，以及圖1 (b)顯示一頂部閘極型 TFT的結構。在圖1(a)中所示之TF結構中，一絕緣聚合物 膜11係配置於諸如絕緣玻璃及陶質物之基板10之上，以及 一藉複數個導電層13a及13b所歩成之閘極配線則置於一形 成於絕緣聚合物膜11中之溝渠12中。能使用於本發明中之 絕緣聚合物膜11可由絕緣聚合物材料及聚合物合成物之任 一所建構。 作為可使用於本發明中之聚合物合成物可列舉諸如聚丙 醯酸醋酯，聚苯乙烯，聚丙醯酸醋酯苯乙烯，聚酯，環氧 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐） 541705 A7 B7 五、發明説明（7 ) 樹脂，聚碳酸酯樹脂，聚醯犛樹脂及類似物之熱塑性樹脂 或熱固性樹脂來當作特定的實例。可使用為本發明中的絕 緣聚合物膜11之聚合物材料可由光敏樹脂合成物或光敏樹 脂予以製成。也就是說，可使用為所謂光阻之聚合物或聚 合物合成物，其係藉混合或化學地組合具有丙炳聚合物， 丙烯苯乙烯聚合物或環氧聚合物之光敏成分而獲得。 作為上述光敏樹脂合成物可列舉：藉混合對醌重氮衍生 物於丙烯樹脂及酚醛樹脂所獲得之正光阻；藉混合光學酸 產生於丙烯樹脂，丙烯苯乙烯共聚物與丙烯羥基苯乙烯共 聚物之一，及丙烯烷氧基苯乙烯共聚物所獲得之所謂化學 放大型負光阻；藉混合丙烯樹脂與具有乙烯未飽和鍵之丙 醯酸醋酯（甲基丙醯酸醋酯）所獲得之負光阻，該負光阻藉重 氮化合物而能光聚合作用；以及藉混合陽離子聚合作用發 制物於辰環氧樹脂所獲得的環氧光阻。 然而，在本發明中，光敏樹脂合成物並未受限於上述聚 合物或上述光阻，而是可使用任何聚合物或聚合物合成 物，只要該聚合物或聚合物合成物能利用聚合物材料之適 當製作圖案法來形成溝渠12即可。 、 圖1 (a)中所示之絕緣聚合物嗥11的厚度可考慮諸如絕緣 性質之電氣特性而設定於1微米至15微米的範圍中。此外， 當考慮在本發明中之閘極配線係形成於溝渠12中之時，應 考慮到溝渠12形成之容易性而設定絕緣聚合物膜1 1之厚度 於2微米至10微米的範圍中，更特別地在2微米至5微米的範 圍中而特定地達成在本發明中之高清晰度及大的屏幕。 \ -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541705 A7 B7 五、發明説明（8 如圖1(a)中所示地，閘極配線係藉疊層導電層13a及13b 而形成’導電層l3a係由諸如犯之金屬所製成之晶種層，其 係藉非電解電鍍法所形成；導電層l3b係藉電解電鍍法形成 且係形成以包含用於使閘極配線的電阻係數低之材料。 為達成本發明中之高清晰度及大的屏幕而不會造成信號 的傳播，延遲，較佳地該導電，層13b可藉諸如Ai，Cu及Ag之 具有低電阻係數的金屬形成。此外，從本發明中之導電層 13b的安定性觀點而言，導電層13b應由A1*cu形成。 因為在本發明中之閘極配線係埋置及形成於絕緣聚合物 膜11中’故圖1 (a)中所示之閘極配線的厚度應設定為相同 於絕緣聚合物膜11之厚度的位準，且該閘極配線的厚度可 根據應用的需要設定於1微米至15微米的範圍中。此外，在 本發明中’從顯示器裝置之高清晰度及大屏幕的觀點且同 時從製造絕緣聚合物膜丨丨之光微影術的再生性及安定性的 觀點’應設定閘極配線的厚度於1微米至i 〇微米的範圍中。 進一步較佳地從保持顯示器裝置之高清晰度及大屏幕間之 平衡的觀點及保持含有用於形成絕緣聚合物膜i i之過程之 製造過程之容易的觀點，應設定閘極配線之厚度於2微米至 5微米的範圍中。 在本發明中，絕緣聚合物膜丨丨及閘極配線之頂端應以相 互對齊之方式形成，使得®比鄰於閘極配線之TFl之在電性 上並不會受到不利的影響。 絕緣膜14沉積於絕緣聚合物膜1丨及閘極配線的頂端上， 諸如藉·例如P+ a-Si及N+ a-Si之材料所製成之源極電極 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） v、， . .541705 A7 B7五、發明説明（9 ) 15，汲極電極16及主動層17之諸層沉積於絕緣膜14之上接 著製作該等層圖案，且藉諸如Mo，MoW及MoTa之金屬或 合金來形成個別電極以作為TFT之組成物元件。雖然該等 電極之詳細結構的描繪省略於圖1(a)及1(b)中，但可使用任 一熟知結構的電極於本發明中。 在圖1(a)中，TFT之組成物元件的閘極配線及閘極電極係 形成以便相互毗鄰。然而，在本發明中，可形成TFT之組 成物元件的閘極配線及閘極電極以便相互位置地偏移。在 此例子中，閘極電極及閘極配線可形成以便相互地在水平 方向中位置地偏移於絕緣膜14之上。此外，在本發明中， 可設定閘極電極的大小為TFT結構所需之任何大小。 在圖1(a)中，由諸如SiOx，SiNy及SiOxNy之絕緣材料所 製成之一鈍化層18係形成於諸如源極電極15，汲極電極16 及主動層，也就是半導體層17之TFT組成物元件之上。該 鈍化層18作用為使TFT之組成物元件的操作安全。 接觸孔20a及20b係形成於鈍化層18中，而接觸電極21a 及信號配線2 lb係分別地透過接觸孔20a連接於源極電極15 及透過接觸孔20b連接於汲極電極16。 圖1(b)顯示一實施例，其中應/用本發明之TFT結構於頂部 型TFT。在圖1(b)中所示之TFT係以此一方式建構，即，一 絕緣層22形成於絕緣基板10之上，而一源極電極23，一汲 極電極24，及一主動層25形成於絕緣層22上，藉此建構該 TFT結構之方式。由諸如SiOx，SiNy及SiOxNy之絕緣材料 所製成之絕緣膜26係利用一諸如CVD法之適當方法而沉積 -12-
裝 玎
線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541705 A7 ______B7 五、發明説明（1Q ) 於諸如源極電極23，汲極電極24及主動層252tft的組成 物元件上。此外’在本發明中，該絕緣層22係從TFT之特 徵及成本的觀點而予以選擇地使用。 包含聚合物材料之絕緣聚合物膜27形成於絕緣膜26之 上，而閘極配線29埋置及形成於絕緣聚合物膜27中所形成 之溝渠28之上。如圖i(a)中所描述地，在圖i(b)中所示之 實施例中’係說明以用於其中閘極電極形成以毗鄰於閘極 配線29之例子。在本發明中，無需特定地形成閘極電極及 閘極配線2 9以便相互毗鄰，而是可視需要地形成以便相互 分離於水平方向中。 圖1 (b)中所示之閘極配線亦藉諸如由非電解電錢法所形 成之晶種層及由電解電鍍法所形成之導電層的複數層予以 建構。須注意的是，在本發明中，該閘極配線無需為一雙 層結構而是可視需要地形成有雙或多層。 鈍化層31係沉積於絕緣聚合物膜27之上，而接觸電極32& 及h號配線3 2b則分別地透過鈍化層3 1，絕緣聚合物膜 27，及絕緣膜26而連接於源極電極23及汲極電極24。可採 用如圖1(a)中所描述之各層的該等相同的材料及結構以用 於圖1(b)中所描述之各膜。 圖2(a)及2(b)係圖式，用於解說習知TFT結構及本發明 TFT結構之詳細操作，圖2(a)顯示習知TFT結構之閘極配 線，而圖2(b)顯示本發明TFT結構之閘極配線。如圖2(4中 所不，當嘗試增加習知閘極配線35之橫截面面積時，由於 在諸如·賤鍍法之膜成長方法中所見到之膜成長速率，習知 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ297公董) ---— 541705
=極配線35之水平平面面積會何避免地增加，即使閑極 。α 5之杈戴面面積可藉形成閘極配線35而增厚，但由於 使閘極電極35變厚所造成之位準差異將發生配線及形成於 該處上之類似物斷接。 在如圖2(b)中所示之本發明中之閘極配線的構成中，問 極配線35係以w的縱橫比建構於絕緣聚合物膜％中所形成 的溝木中而自行對齊於絕緣膜。在本發明中之縱橫比或高 度（h)對見度（w)比係界定為下一方程式，其中高度除以 寬度。 [方程式1] 高度對寬度比（縱橫比）=As = h/w (1) 更特疋地，當考慮到其中圖2(a)&2(b)中之閘極配線35 的橫截面面積為恆定（S1 = S2)之例子時，產生於閘極配線 35與形成於該閘極配線35上方之各層37間的浮動電容會根 據閘極配線3 5的水平面積而增加。因此，雖然可僅藉增加 其橫截面面積來降低閘極配線35的電阻係數，但由於浮動 電容之增加TFT無法充分地處置信號延遲。然而，因為在 本發明中會使閘極電極3 5加厚而保持縱橫比於某一範圍 内，若橫截面面積係恆定時，則浮動電容可如圖2(a)及2(b) 中所示地降低於Lb/La之比例。所以可進一步地藉由使縱橫 比As更高來減少信號延遲。 如圖2(b)中所示地，本發明之閘極電極35的構成使閘極 電極35之厚度增加而維持其特性，所以可使閘極電極35之 橫截面·面積更大且可獲得諸如顯示器裝置之大屏幕及高清 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公愛)
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A7 _______ B7 五、發明説明（12 ) 晰度之所企望的特性而不會造成信號延遲的問題。在本發 明中，當閘極電極35之厚度範圍於2微米至15微米時，該閘 極電極35之縱橫比（As)應設定於〇 3至3的範圍中以足以達 成本發明之目的，即，顯示器裝置之大屏幕及高清晰度而 給予閘極電極比習知閘極電極更大的橫截面面積。此外， 為獲得用於本發明顯示器裝置大屏幕及高清晰度目的之緣 故的低電阻係數閘極電極35，當閘極電極35之厚度範圍於2 微米至15微米時，該閘極電極3 5之縱橫比（As)應特定地設 定於0.4至3的範圍中。 圖3(a)至3(f)顯示本發明TFT之製造方法的桌造步驟。如 圖3(a)中所示地，在本發明之TFT的製造方法中，製備諸如 視需要地已接受表面處理之玻璃及陶質物的絕緣基板1〇 ; 接著，如圖3(b)中所示地，該基板1〇先以，曱矽烷偶合劑， 亦即，氨基甲矽烷偶合劑予以處理，藉此形成一含{^之觸 媒層41以用於執行非電解電鍍法，該觸媒層41可以以此一 方式形成，例如浸潰該基板1〇於含有pd離子或卩4膠體之商 售觸媒水溶液中，及接著根據需要而藉pd_子之還原作用 分離出金屬。 其次，如圖3(c)中所示地，利用諸如旋塗法之適當塗覆法 形成含有聚合物之絕緣聚合物膜42於觸媒層41之上，此處 可使用之聚合物為熱塑性樹脂及熱固性樹脂或光阻，如圖i 所述。特定地，可利用光敏樹脂及光敏樹脂合成物為上述 聚合物材料來形成埋置之閘極配線而無需添加曝光及顯影 的步驟。 -15- 本紙蒗尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541705 A7 B7 五、發明説明（13 ) 接著，如圖3(d)中所示地▲，曝光及顯影係利用適常之光 罩執行以用於由光阻所製成之絕緣聚合物膜42，藉此形成 一用於形成閘極配線的溝渠43。Pd觸媒暴露於溝渠43之底 部且可利用非電解電鍍法選擇性地形成一晶種層。 在本發明中，若其中絕緣聚合物膜42係由熱塑性樹脂及 熱固性樹脂之一所製成以取代由光敏樹脂及光敏樹脂合成 物之一所製成時，則該溝渠43可利用諸如網印法之方法形 成而非利用曝光及顯影過程。利用網印法亦可減少過程之 數目而無關於是否所使用之絕緣聚合物膜42為光敏樹脂及 光敏樹脂合成物之一或為熱塑性樹脂及熱固性樹脂之一。 在本發明中藉非電解電鍍法形成一晶種層44a於溝渠43中 的步驟係顯示於圖3(e)中。可採用任何熟知之金屬來當作 用於形成晶種層44a之導電材料以作用為一導電層。然而， 在本發明中，較佳地利用鎳（Ni)藉非電解電鍍法形成晶種 層44a。當在本發明中藉Ni來形成晶種層44a時，可加強該 晶種層44a對於由諸如Cu之金屬所製成基板10之黏著性， 該晶種層44 a係相當地厚且將於稍後描述。因此可減少由於 伴隨著絕緣聚合物膜42之增厚的膜中應力增加所造成之閘 極配線分開自基板10以及玻璃基板翹曲所引起之缺點。 上述晶種層44a可藉非電解電鍍法利用諸如含有次磷酸之 硫酸鎳水溶液所形成，可添加除了硫酸鎳之外的任何熟知 之添加劑於形成晶種層44a的水溶液。圖3(e)中所示之晶種 層44a的厚度並未特定地受限於本發明中，而是可形成具任 何厚度之晶種層44a，只要沒有諸如由晶種層44a之形成所 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541705 ”·Λ -
<,V Α7 Β7 五、發明説明（14 ) 造成之閘極配線分離及基板翹曲的缺點發生即可。至於形 成晶種層44a之非電解電鍍法，可採用任何熟知的技術。 接著，在本發明之TFT結構的製造方法中，如圖3(f)所示 地，藉具有諸如Al，Cu，及Ag之低電阻係數金屬所形成的 導電層44b係藉電解電鍍法沉積，而形成閘極配線。當導電 層44b由諸如銅（Cu)之金屬藉施加電解電鍍法予以形成時， 其上形成圖3(e)中所示結構之基板10浸潰於硫酸銅（CuS04) 水溶液中，之後，藉使電流流過該處，根據法拉第定律藉 電流量與時間週期之乘積來控制分離出之銅的沉積量，所 以可形成自行對齊於絕緣聚合物膜42的閘極配線。 為何可以以如上述之自行對齊方式來形成閘極配線4 5的 原因將評估如下。特定地，因為在本發明中之溝渠43係形 成於絕緣聚合物膜42中，當晶種層44a形成於圖3(e)所示之 步驟中之時，該Pd觸媒不僅黏著於底部而且亦黏著於溝渠 43之諸壁至某一程度。因此，銅不僅可良好地從溝渠43之 底部沿著溝渠43之壁向上地沉積，而且可從其壁朝向溝渠 43的中心沉積。 此外，不僅用於電解電鍍法之諸如電流量及時間週期的 條件會嚴格地控制而以自行對齊於絕緣聚合物膜42來形成 閘極配線，而且可藉沉積閘極配線於其中閘極配線突出於 溝渠43之南度且猎之後施加諸如抛光法及餘刻法之表面處 理而改善閘極配線的自行對齊。 然後，利用任何熟知方法來沉積諸如非晶矽，N+ a_Si， P+ a-Si，及多晶矽之材料以形成毗鄰於閘極配線之閘極電 -、17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210X 297公釐） 541705 A7 B7 五、發明説明（15 ) 極。如上述地，根據TFT結構之需求，閘極電極及閘極配 線可形成以便相互毗鄰，或選擇性地相互分離。 在本發明中，特定地使用Ni為晶種層44a及使用Cu為導 電層44b，藉此可獲得含有厚膜配線之TFT中的低電阻係數 而不會發生膜中應力所引起之缺點，而可滿足顯示器裝置 之大屏幕及高清晰度的要求。 而且，在本發明中，因為使用絕緣聚合物膜42且藉晶種 層44a來加強閘極配線與基板10—體化之程度，所以相較於 使用Si02為絕緣膜之例子，可更加地吸收膜中應力與擴展 速率間之差異。因此，可提供具有更高可靠性之TFT。此 外，加強閘極配線與基板10 —體化程度之結果亦可形成 TFT結構於已接受導電處理之撓性基板上，因而可提供具 有改善撓性之顯示器裝置。 圖4(a)至4(d)係圖式，顯示在圖3(a)至3(f)中所示該等步 驟之後用於形成本發明TFT之組成物元件的製造步驟。在 圖3(&)至3(〇中所示之製造步驟之後，由諸如3丨0\，5丨>^ 及SiOxNy之絕緣層所製成的絕緣膜47沉積於絕緣聚合物膜 42之上，其中閘極配線及閘極電極係利用諸如CVD法之適 當方法予以形成，如圖4(a)中所#。如圖4(b)中所示地，一 源極電極48，一沒極電極49及一主動層藉含有沉積法，製 作圖案法，及離子注入法之任何熟知方法沉積於閘極絕緣 膜47之上，該等電極係建構以便包含已接受沉積或製作圖 案之諸如Mo，MoTa，MoW及A1之適當金屬或合金。 之後，如圖4(c)中所示地，沉積一由諸如SiOx，SiNy及 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 16 五、發明説明（
SiOxNy之絕緣層所形成之鈍.化層；及利用適當的製作圖案 法來形成接觸孔於鈍化層51之中；然後，形成一接觸電極 52a及一信號配線52b於個別之接觸孔之中，藉此完成圖4(d) 中所示之本發明的TFT結構。如圖4(a)至4(d)中所示地，本 發明之TFT結構具有閘極配線埋置之構成。因此，當形成 TFT結構時並不會產生位準中不必要的差異，所以可加強 TFT之可靠性。 圖5(a)至5(e)係製造步驟，顯示當應用本發明之TFT結構 於頂部閘極型TFT時之TFT結構的製造方法之另一 1實施 例。當根據本發明方法形成圖5(a)至5(e)中所示之頂部閘極 型TFT結構時，首先，如圖5(a)中所示地使用已接受適當表 面處理之基板10，然後，如圖5(b)中所示地利用諸如CVD 法之適當方法沉積藉諸如SiOx，SiNy及SiOxNy之材料所形 成的絕緣層61於基板10之上。 接著，在圖5(c)之中，利用相同於圖4(b)中所描述之過程 沉積一源極電極62，一汲極電極63及一主動層64，且予以 製作圖案。 然後，如圖5(d)中所示地，藉諸如CVD法之方法沉積一 絕緣膜65。在該絕緣膜65之沉積後，使一Pd觸媒66以相同 於圖3中所描述之方式黏著於絕緣膜65的表面，接著，形成 一使用於本發明中之絕緣聚合物膜67於絕緣膜65之上。上 述製造步驟可利用相同於圖3中所描述之該等方法執行。 在圖6(a)至6(d)中，一溝渠68如圖5(d)中所示地形成於 所沉積的絕緣聚合物膜67之中；然後，如圖6(b)中所示地 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541705 A7 B7 五、發明説明（17 利用非電解電錢法形成一晶種層69a，以及如圖6(c)中所示 地利用電解電鍍法沉積一導電層69b於該晶種層69a之上； 如圖6(d)中所示，形成一鈍化層7〇於所產生結構之整個表 面上，以及以相同於上述方式形成一接觸電極71a及一信號 配線71b，藉此完成該頂部閘極型tfT。 圖7(a)至7(e)係圖式，顯示本發明TFT結構之製造方法的 仍一實施例。在圖7(a)至7(e)中所示之製造方法中，如圖 7(a)中所示地使用已根據需要接受表面處理之一基板1〇， 及如圖7(b)中所示地形成一絕緣聚合物膜8〇於該基板1〇之 上。在圖7(c)所示之步驟中，一溝渠8丨係利用相同於圖3中 所描述之方法形成。在該溝渠81形成之後，藉分散矽膠顆 粒所獲得之流體分散物來處理該絕緣聚合物膜8 0及基板1 〇 而轉移或形成一防水層8 2。 之後’圖7(d)中所示之其中絕緣聚合物膜8〇及防水層82 形成於基板1〇上之所產生結構浸潰MPd觸媒水溶液中，且 執行一具有Pd觸媒之處理以用於此產生之結構。Pd或Pd. 體黏著於其中未形成防水層82之部份，且該Pd或Pd膠體並 不會黏著於其中形成防水層82之部分。因此，如圖7(e)中 所不地’晶種層84a可良好地利用非電解電鍍法形成。之 後精電解電鎮法沉積由具有諸如之低電阻係數金屬所 製成之導電層，藉此形成閘極配線。 在本發明TFT結構之製造方法的仍一實施例中，防水層 82之轉移可執行於圖7(c)所示之溝渠81形成之前。而且， 在本發明中，當形成絕緣聚合物膜80時，可使用含有矽膠 -20- 本纸張尺度㉛國家標準(CNS)A4規格(210X297公董) 541705 A7 B7 五、發明説明（18 ) 單元之含矽膠聚合物物質為鬼合物；選擇性地，可彳吏用混 合有上述聚合物之含有矽膠單元之含矽膠聚合物物質為聚 合物。在此例子中，該等矽膠單元亦暴露於絕緣聚合物膜 80的表面上。 當使用上述含矽膠聚合物物質時，亦可獲得藉由另一步 驟來轉移防水層82所獲得之防水效應。且可選擇性地黏著 該Pd觸媒。此外，含有上述矽膠單元之聚合物或聚合物合 成物可形成為光敏樹脂或光敏樹脂合成物。 在本發明TFT結構之實施例中，於形成圖3及5中所詳述 的絕緣聚合物膜之後，可執行不同種類的處理以調整該絕 緣聚合物膜的光學性質。 圖8(a)及8(b)以及圖9係顯示TFT結構之實施例的圖式， 其中執行處理以用於底部閘極型TFT結構之上述絕緣聚合 物膜。在圖8所示TFT結構的實施例中，絕緣聚合物膜90的 表面係利用諸如一適當的光微影過程而接受表面粗糙處 理，而一反射膜90a形成於已接受表面粗糙處理之絕緣聚合 物膜90的表面上。因此，該TFT結構係建構以便使目視場 角度更寬。可使用由任一已知材料及例如藉CVD法利用不 同材料所形成之構成所製成的尽射膜以用於該反射膜90a， 該反射膜90a可形成為一層結構或包含介電質之多層結構。 此外，在圖8(a)所示之TFT結構的實施例中，用於使所產 生結構之整個表面平坦化的絕緣膜9 1形成於已接受表面粗 糙處理之表面上，藉此取得不具有不利影響於TFT之組成 物元件上的結構。可使用相同於建構絕緣聚合物膜90之材 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541705 · Α7 ___ Β7____ 五、發明説明（19 ) 料以用於供平坦化用之絕緣膜91，或選擇性地可藉聲層具 有不同折射率之材料來建構該絕緣膜9丨以便產生散射效 應。 圖8(b)顯示本發明TFT結構之又一實施例。在圖8(b)所示 TFT的實施例中，一斜面9〇b係形成於絕緣聚合物膜9〇之上 以便形成一稜鏡，具有一稍微不同折射率之聚合物層92係 疊層於該絕緣聚合物膜9〇之上，藉此建構該稜鏡。因此， 即使當使用具有圖8(b)中所示結構之TFT結構時，可取得一 增強之目視場角度及高的亮度。 在圖9所示之TFT結構中，一菲涅耳透鏡（Fresnel ^旧） 90c形成於絕緣聚合物膜90的表面上，而具有另一不同折射 率之另一絕緣材料93則形成以產生一平坦表面於該菲涅耳 透鏡之上，藉此控制光束之方向性。雖可類似地在絕緣膜 9 1及92之例子中使用一聚合物材料為絕緣材料％，但視需 要地亦可使用除了聚合物之外的介電質。在圖8及9中所示 的TFT結構之中，該絕緣聚合物膜9〇及閘極配線％係形成 以便在任一情況中相互自行對齊於一毗鄰的部分中且形成 不會具有不利的影響於上述所形成之TFT的組成物元件 上0 圖10係-圖形，其中描繪圖2所示之本發明TFT之實施例 中之屏幕大小（对）及解晰度（PPI)。在圖1〇中，線（a)， (b)，及（c)係用於藉習知方法所形成之問極配線，以及線⑷ 係用於本發明之埋置式配線。如圖1〇中所示，里指出在所 有情1中’當閘極配線呈較小以試圖增強解晰度之時，由 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 541705 A7 _B7 五、發明説明（2Q ) ' 於電阻係數之增加所造成的信號延遲，屏幕大小會呈更 /J\ 。 在其中採用習知閘極配線的構成中，若嘗試取得4⑼ 的解晰度時，屏幕大小將變小至大約2 〇忖，即使當採用具 有最低電阻係數之Cu的閘極配線時，如圖丨〇中所示。因 此，顯示出顯示器裝置之高清晰度與其大屏幕間之無法平 衡的關係。 然而，在採用根據本發明之埋置式閘極配線之構成所建 構的TFT、、Ό構中，因為閘極配線的橫截面面積可如圖1 〇(d) 中所示地增加且浮動電容之問題並不會發生，故可提供約 25吋大小之屏幕大小而維持4〇〇 ρρι的高清晰的解晰度。當 相較於較低解晰度之例子時，此傾向係明顯的，且其指出 利用採取本發明閘極配線之TFT結構的顯示器裝置在與習 知顯示器裝置相比較時將可獲得更大的屏幕。 圖11係達視圖，顯示其中一TFT陣列係利用本發明tft 結構所建構的顯示器裝置。圖u中所示TFT陣係建構為底 部閘極型TFT，且該TFT陣列係建構包含一形成於絕緣基戒 100上之絕緣聚合物膜1〇1及一沉積於該絕緣聚合^膜1〇1 上之絕緣膜1 02。 此外，在圖11所示TFT結構中，一源極電極1〇3，一汲極 電極104及一主動層105係在製作圖案之後形戒於絕緣膜 102之上，一鈍化膜106覆蓋TFT之該等組成物元件而保護 它們；而且’在圖11所示之TFT結構中，一接觸電極1〇7及 一信號配線108則分別地透過貫穿該鈍化膜1〇6之接觸孔而 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541705 * ；*.； ·,、！ - Α7 ___ Β7 五、發明説明（21 ) 連接於源極電極103及汲極電極104 ’且上述組成物元件係 以陣列形式設置。 再者，如圖11中所示地，一閘極配線1 1 〇藉沉積複數個導 電層於藉本發明方法形成於絕緣聚合物膜1〇1中之溝渠1〇9 内部而建構且埋置於該處之中。在本發明之TFT結構中， 可製成比習知閘極配線的橫截面面積更大的閘極配線1丨〇橫 截面面積。此外，在本發明中，具有大的橫截面面積的閘 極配線110係埋置於絕緣聚合物膜101之中，以及該閘極配 線110係利用非電解電鍍法及電解電鍍法而緊固地與該絕緣 聚合物膜101成一體。所以，並不會發生由於殘留之膜中應 力所引起之閘極配線110之諸如分離，翹^曲，及斷裂之缺 點’且可獲得大屏幕及高清晰度的顯示器裝置而確保TFT 之可靠性。 圖12係圖式，顯示其中應用本發明TFT結構於頂部閘極 型TFT之例子中的TFT陣列。類似於圖1丨中所作之說明。 閘極配線110係藉埋置於絕緣聚合物膜1〇1中所形成之溝渠 之中而形成，所以可增加閘極電極的橫截面面積而不會造 成諸如形成於該處上之配線斷接的缺點。 本發明之TFT結構可採用於利"用其中TFTs係以如上述陣 列之形式所設置之所謂主動矩陣驅動系統的任一顯示器裝 置中。用於此一顯示器裝置，可列舉利用無機或有機激勵 材料之液晶顯示器裝置及電致發光裝置。 雖然本發明已伴隨該等圖式中所示之實施例予以描述， 但本發明並未受限於圖式中所示之該等實施例，而是可採 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐）
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線 541705 A7 B7 五、 發明説明（22 用諸如構成材料及尺寸之不同組成物因素中之任何已知的 材料，構成及尺寸，只要該等組成物因素能顯現本發明效 應即可。 雖然已詳細地描述本發明之較佳實施例，但應瞭解的 是，種種改變，替代及選擇可完成於其中而不會背離如附 錄之申請專利範圍所界定之本發明的精神及範.。 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

  1. A8 B8 89號專利申請案 I專利範圍替換本(91年12 ^ 六、申請專利範圍 1. 一種薄膜電晶體結構，其中在一基板上形成一源極電 極，一沒極電極，一閘極電極，一主動層，一連接於該 閘極電極之閘極配線，及一其中形成至少一溝渠之絕緣 聚合物膜， 其中在該絕緣聚合物膜中所形成之該溝渠容納由一導 電層所建構之該閘極配線，使得該閘極配線自行對齊於 該絕緣聚合物膜。 2. 如申請專利範圍第1項之薄膜電晶體結構，其中該閘極 配線之厚度設定於2微米至15微米，以及該閘極配線之 縱橫比之範圍自0.3至3。 3. 如申請專利範圍第1或2項之薄膜電晶體結構，其中該絕 緣聚合物膜受支配用於調整其一光學特性之處理。 4. 如申請專利範圍第1或2項之薄膜電晶體結構，其中該絕 緣聚合物膜包含複數個聚合物。 5. 如申請專利範圍第1或2項之薄膜電晶體結構，其中該絕 緣聚合物膜包含一含碎膠聚合物物質。 6. 如申請專利範圍第1或2項之薄膜電晶體結構，其中該閘 極配線係由藉非電解電鐘法所沉積之形成一晶種層的導 電層及藉電解電鍍法所沉積凡導體層所建構。 7. 如申請專利範圍第1或2項之薄膜電晶體結構，其中該薄 膜電晶體係建構為一底部閘極型薄膜電晶體或一頂部閘 極型薄膜電晶體。 8. 如申請專利範圍第1或2項之薄膜電晶體結構，其中該絕 緣聚合物膜包含光敏樹脂或光敏樹脂合成物。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） ^41705
    9· 一種薄膜電晶體結構之製造方法，其中在一基板上形成 一源極電極，一汲極電極，一閘極電極，一主動層，一 連接於該閘極電極之閘極配線，及一其中形成至少一溝 渠之絕緣聚合物膜，包含下列步驟： 形成該源極電極，該汲極電極，該閘極電極及該主動 層； 形成該絕緣聚合物膜於該基板之上； 製作該絕緣聚合物膜圖案以形成該溝渠；以及 沉積一導電層於該溝渠中而以自行對齊於該絕緣聚合 物膜以形成該閘極配線。 10.如申請專利範圍第9項之製造方法，其中該閘極配線係 藉利用非電解電鍍法沉積一形成一晶種層的導電層之步 驟及藉利用電解電鍍法沉積一相異於該晶種層的導電層 之步驟予以形成。 u·如申請專利範圍第10項之製造方法，其中形成該閘極配 線之步驟包含一控制該電解電鍍法之電流量及時間週期 之步驟。 12.如申請專利範圍第1〇項之製造方法，其中形成該閘極配 線又步驟包含：利用該電解電鍍法形成相異於該導電層 之導電層以形成該晶種層的步驟；以及使利用該電解電 鍍法所形成之該導電層之一位準等於該絕緣聚合物膜之 位準的步驟。 1 3 .如申請專利範圍第9、1 〇、1 1或1 2項之製造方法，進一 Υ地包含使該絕緣聚合物膜接受一處理以用於調整其一
    光學特性的步驟。 14.如申請專利範圍第9、、丨丨或^項之製造方法，其中 該絕緣聚合物膜包含一含矽膠聚合物物質。 15·如申請專利範圍第9、1〇、U412項之製造方法，其中 該絕緣聚合物膜係由光敏樹脂或光敏樹脂合成物所製 成。 16· —種包含薄膜電晶體結構之顯示器裝置，其中在一基板 上形成一源極電極，一汲極電極，一閘極電極，一主動 層，一連接於該閘極電極之閘極配線，及一其中形成至 少一溝渠之絕緣聚合物膜，且在該絕緣聚合物膜中所形 成之該溝渠容納由一導電層所建構之該閘極配線，使得 該閘極配線自行對齊於該絕緣聚合物膜。 17.如申請專利範圍第16項之顯示器裝置，其中該閘極配線 之厚度設定於2微米至15微米，以及該閘極配線之縱橫 比之範圍自0.3至3。 18·如申請專利範圍第16或17項之顯示器裝置，其中該絕緣 聚合物膜受支配用於調整其一光學特性之處理。 19·如申請專利範圍第16或17項之顯示器裝置，其中該絕緣 聚合物膜包含光敏樹脂或光敏樹脂合成物。 20.如申請專利範圍第16或17項之顯示器裝置，其中該絕緣 聚合物膜包含一含矽膠聚合物物質。 -3-
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