TW588408B - Thin film transistor substrate for liquid crystal display (LCD) and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
588408 玖、發明說明 (發明說明應钦明:發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) L發明所屬之技術領域3 發明領域 本發明係關於一種用於液晶顯示器之薄膜電晶體基材 5 及其製造方法,更特別地是,關於一種用於液晶顯示器之 薄膜電晶體基材及其製造方法,其中一儲存電容可藉由在 黑色基質層(其形成在該薄膜電晶體基材上)上形成一包含 高濃度雜質之經重摻雜的多結晶矽(或多晶矽)而增加。 · ίο 發明背景 在現今資訊導向的社會中,電子顯示器的角色變得更 重要。全部種類的電子顯示器已廣泛使用在不同的工業領 域中。當電子顯示器領域的技術已連續發展時,已可提供 具有新功肖b的不同電子顯示器以與此資訊導向的社會其不 15 同之需求相符合。 通常來說,電子顯示器為一種用來將訊息視覺地傳% · 至人類的裝置。亦即,電子顯示器可定義為一種電子裝置 、 ,其可將從不同電子設備所輸出的電資訊信號轉換成可視 _ 覺辨認的光學訊息信號。同樣地,其可定義為一種能提供 20作為人類與電子設備的連結橋樑之電子裝置。 化些電子顯示器可分類成發射型顯示器(其中光學訊 · ^號藉由光發射方式顯示)及非發射型顯示器(其中訊號 藉由光學調變方式(諸如光反射、分散及干擾現象等等)顯 不)。至於稱為有源顯示器的發射型顯示器,已例如有 6 588408 玖、發明說明 CRT(陰極射線管)、pDp(電漿顯示板)、led(發光二極體) 及eld(電場致發光顯示器)等等。至於稱為無源顯示器的 非毛射❻不為,e^LCD(液晶顯示器)及Ep叫電泳影像顯 示器)等等。 ^ 5 RT已使用在影像顯示器(諸如電視及監視器等等)上 -段最長的時間週期。CRT在顯示品質及經濟效率方面具 有最高的市場分配,但是亦具有許多缺點,諸如重量重、 體積大及高功率消耗。 同牯間,當不同種類的電子元件小型化及重量輕型化 10 且由於半‘體技術的快速發展而與電子元件的凝固化及 低驅動電壓及低功率一起時,已根據新的環境對具有更纖 細及更輕的性質和較低的驅動電壓及較低的消耗功率特徵 之平板型式顯示器有所需求。 在多種已發展的平板型顯示器當中,LCD更是比任何 15其它顯示器纖細且輕,並具有較低的驅動電壓及較低的功 率消耗。同樣地,其具有與CRT類似的顯示品質。因此, LCD可廣泛使用在不同的電子元件上。再者,因為可 容易製造,其應用已逐漸寬廣。 液晶顯示器由二片形成電極的基材和插入其間的液晶 20 所組成。液晶顯示器為一種藉由對電極施加電壓而進行顯 示操作之裝置,其會使液晶分子再排列以便控制通過此液 晶的光量。 在這些LCD中,已廣泛使用的共通結構包括二片基材 ,每片皆具有已形成在上面的電極及用來開關施加至該電 7 588408 玖、發明說明 極的電壓之薄膜電晶體(TFT)。通常來說,會在二片基材 的任一片上形成電極。 菖這些LCD面板的解析度隨著技術發展而增加時,經 由薄膜電晶體基材的資料線所施加的資料電壓也會增加。 5 但是,習知的電容器結構無法足夠地貯存所增加的資 料電壓。 t明内溶1 發明概要 因此,本發明係有關一種用於液晶顯示器之薄膜電晶 10體基材及其製造方法,其實質上可除去由於相關技藝之限 制及缺點而產生的一個或多個問題。 本發明之目標為提供一種薄膜電晶體基材,其具有一 月&足夠儲存增加的資料電壓之電容器結構。 本發明之另一個目標為能夠使用相同罩幕來形成使用 15作為儲存電容器的下電極之經摻雜的多晶矽層圖案和複晶 閘極圖案。 本發明的額外特徵及優點將在下列說明中提出,可從 該說明中有某種程度的明瞭或可藉由實行本發明而學習。 本^明之目標及其它優點將藉由在所寫的說明及其申請專 20利範圍和附加的圖形中所指出的特別結構而實現及獲得。 為了達成這些及其它優點和根據本發明之目的,如已 /、體化且廣泛地描述,已提供一種用於液晶顯示器之薄膜 電晶體基材。該薄膜電晶體基材包括:-黑色基質,其安 排在透月絕緣基材之毗連單元圖素間,用來防止在毗連的 8 玖、發明說明 單元圖素間光漏·’一第一氧化物薄膜,其形成在所產生的 包含黑色基質之基材上;-經重換雜的多晶碎層圖案,其 形成在該第一氧化物薄膜上;一第二氧化物薄膜,其形成 在該重掺雜多晶梦層圖案之曝露表面i,而具有—曝露出 該重摻雜多晶矽層圖案的預定部分之第一接觸孔;一活性 多晶石夕層11案’其形成在該第—氧化物薄膜與該第二氧化 物薄膜的活性範圍上;—第三氧化物薄膜,其在該活性多 晶矽層圖案之曝露表面上形成;一複晶閘極圖帛,其在包 含該第-接觸孔的第二氧化物薄膜上與在該第三氧化物薄 膜的選擇區域上形成’如此與該重摻雜多晶㈣圖案相符 σ且與在下層的重摻雜多晶秒層圖案電連接;—第四氧化 物薄膜,其在所產生的包含複晶閘極圖案之基材上形成, 而具有-形成在該第四氧化物薄膜與下層第三氧化物薄膜 中的第二接觸孔,以便曝露出該活性多晶韻圖案之源極 資料線’其形成在包含該第二接觸孔洞的第四氧化 物薄膜之選擇部分上; 資料線的第四氧化物薄 平面化薄膜上。 一平面化的薄膜,其形成在包含該 膜上;及一圖素電極,其形成在該 該薄膜電晶體的閘極 圖案。 較佳地,該複晶閘極圖案包含一 圖案,及一儲存電容器的上儲存電極 該閘極電極圖案與該配置在通道區域下之經摻 再者, 雜的多晶石夕層圖案電連接。 已提供一種用於液晶顯示 。該方法包括的步驟有: 根據本發明的另一個觀點, 器之薄膜電晶體基材的製造方法 588408 玫、發明說明 10 15 在H絕緣基材上的錢單元圖素間形成—黑色基質, 用來防止在*連單元圖素間光漏;在該黑色基質上形成一 第氧化物薄膜;在該第一氧化物薄膜上形成一經重換雜 的夕曰曰矽層圖在該重摻雜多晶矽層圖案的曝露表面上 形成-第二氧化物薄膜,該第二氧化物薄膜具有一會曝露 出該多晶矽層圖案的預定部分之第一接觸孔;在該第一氧 化物薄膜及該第二氧化物薄膜的活性區域上形成一活性多 曰曰矽層圖案;在該活性多晶矽層圖案之曝露表面上形成一 第氧化物薄膜,在該第三氧化物薄膜的預定部分上形成 複曰曰閘極圖案;在所產生的包含該複晶閘極圖案之基材 、第四氧化物薄膜;在該第四氧化物薄膜及下層的 第氧化物薄膜之預定部分處形成一會曝露出該活性多晶 石夕層圖案之預定部分的第二接觸孔;纟包含該第二接觸孔 之第四氧化物薄膜的選擇部分上形成-資料線;在包含該 資料線的第四氧化物薄膜上形成一平面化的薄膜;及在該 平面化薄膜上形成一圖素電極。 康本务明,在该黑色基質圖案與活性多晶石夕圖案間 形成-摻雜高濃度雜質的多晶石夕層圖案,且在該黑色基質 層人/払雜夕晶矽層圖案間及在該摻雜的多晶矽層圖案與 的夕日日矽層圖案間各別地插入一氧化物薄膜,以形 成且片、且罜式的電谷器,因此可足夠地儲存增加的資料電 麈。 此外,使用來作為儲存電容器的下電極及複晶間極圖 案之、”工摻雜的多晶%層圖案可使用相同的罩幕形成,而不 10 588408 玖、發明說明 需要形成另外電容器基本所需的另外罩幕。 圖式簡單說明 本發明之上述及其它優點將藉由詳細地描述典型的具 體貝施例且參考至附加的圖形而變得更明顯,直中· 5 第1圖為根據本發明之具體實施例用於液晶顯示器之 薄膜電晶體基材的截面圖;及 第2圖為沿著與該資料線垂直的方向所採截之數個單 元圖素區域的截面圖。 Γ實施方式1 10 較佳實施例之詳細說明 現在’將參考至附加的圖形詳細地說明本發明之典型 的具體實施例。 第1圖為根據本發明之具體貫施例沿著資料線採截的 戴面圖,用來闡明製造用於液晶顯示器之薄膜電晶體基材 15的方法·,及第2圖為沿著與該資料線垂直的方向所採截之 數個單元圖素區域的截面圖。 參照至第1及2圖’利用光微影光刻製程在諸如石英 (SiOJ或玻璃的透明絕緣基材1〇〇上形成黑色基質圖案1〇2 ’如此該些較低的黑色基質圖案102在單元圖素區域的界 20 面線上彼此相交(第一罩幕)。 再者,該黑色基質圖案102並未隔離,而是連續地形 成每個單元圖素。 在包含該黑色基質圖案102的基材100之全部表面上形 成一高溫氧化物(HTO)作為第一氧化物薄膜104。 11 588408 玖、發明說明 在此之後在°亥弟一氧化物薄膜上形成一對經重摻雜 的多晶石夕層圖案1〇6,1〇6,。換句話說,在該第一氧化物薄 膜104上形成-活性層圖案1〇6。換句話說,利用光微影光 刻製程形成該經重摻雜的多晶矽層圖案1〇6,1〇6,,如此它 5們會與單凡圖素區域的黑色基質圖案102有部分重疊(第二 罩幕)。 該經重摻雜的多晶矽層圖案1〇6,1〇6,分別地形成每個 單元圖素區域。 其次,在所產生的包含該經重摻雜的多晶矽層圖案 10 106,106’之基材上形成二氧化石夕的第二氧化物薄膜⑽,⑽,。 在此之後,進行一圖形化製程,以在該經重摻雜的多 晶石夕層圖案中規劃出欲使用作為儲存電容器而用於離子植 入法的部分(第三罩幕)。 之後,形成部分曝露出該經重摻雜的多晶矽層圖案 15 1〇6’之第一接觸孔(H1)(第四罩幕)。 其後,形成包含源極區、漏極區及通道區的活性層 110,以覆蓋該第二氧化物薄膜圖案108與該第二氧化物薄 膜圖案的預定部分之全部表面。換句話說,該活性層 110形成不内凹第一接觸孔(Hi)(第五罩幕)。 20 至於該活性層110,則使用S晶石夕(較佳為多晶石夕)。 再者’該活性層110可具有少量摻雜的沒極⑽切結構。 之後,在該活性層110上形成預定厚度的第三氧化物 薄膜112。第三氧化物薄膜112可藉由溼式氧化或乾式氧化 該活性層no而形成。所形成的第三氧化物薄膜112仍然曝 12 玖、發明說明 露出第一接觸孔。
Ik後,在所產生的包含第三氧化物薄膜112之基材的 全部表面上沉積一多晶矽薄膜。此多晶矽薄膜可使用第二 罩幕(其使用來形成該經摻雜的多晶砍層圖案來圖 5形化。結果,在與該經摻雜的多晶矽層圖案106,106,相符 合之部分處形成閘極圖案114,114,。 閘極圖案114,114’包括一與活性層丨1〇的通道區域重疊 之閘極114及-作用為儲存電容器的上電極之上儲存電極 圖案114’。該上儲存電極圖案114,經由第一接觸孔(hi)與 10該經摻雜的多晶矽層圖案106,電接觸。 其次,藉由離子植入製程或摻雜製程,使用閘極圖案 114,114’作為離子植入罩幕,將五價或三價的雜質離子植 入源極區及漏極區(第六、第七罩幕)。 隨後’在所產生的包含閘極圖案114,114,之基材上形 15成第四氧化物薄膜116。之後,藉由光微影光刻製程蝕刻 该第四氧化物薄膜116與下層第三氧化物薄膜所選擇的部 分’以形成第二接觸孔(H2),所以曝露出源極區活性層 110(第八罩幕)。 其次,在包含第二接觸孔(H2)的第四氧化物薄膜116 20之全部表面上,沉積預定厚度用於資料線之金屬薄膜。此 用於資料線的金屬薄膜可藉由光微影光刻製程來圖案化, 所以形成資料線11 8(第九罩幕)。 在此之後’在該包含資料線118的第四氧化物薄膜U 6 上形成平面化薄膜(或鈍化薄膜)12〇。該平面化薄膜12〇可 13 588408 玖、發明說明 利用光微影光刻製程圖案化,以形成曝露出該汲極電極( 無顯示)的第三接觸孔(無顯示)(第十罩幕)。 在同日寸間,單元圖素區域可由該些閘極線與該些資料 線118之相交而定出輪廊。為了在定義的單元圖素區域上 5形成圖素電極,可沉積預定厚度的透明導電薄膜(諸如氧 化銦錫(ITO)薄膜或氧化銦鋅(IZ〇)薄膜)。 v 然後圖案化所沉積的透明導電薄膜,以形成一經由第 二接觸孔與該汲極電極接觸之圖素電極122。 · 在藉由前述製程所形成的薄膜電晶體基材中,因為該 10經重摻雜的多晶㈣案削,1⑽、該活性層11G及該圖素電 極122具有一經由資料線輸入的資料電壓,且該黑色基質 圖案102及該儲存閘極圖案114,具有一般電壓,其可使用在 各別層之間的全部絕緣層作為介電質層。結果,可獲得能 儲存資料電壓的足夠儲存電容。 15 如先前描述,根據本發明,在薄膜電晶體基材的活性 層下形成重摻雜多晶矽層圖案,及在含有插入於此之間的 · 乳化物薄膜之摻雜多晶石夕層圖案下形成一黑色基質圖案, 且所形成的二層可使用作為電容器,因此能夠保證一能妥 善處理隨著資料電壓增加的足夠儲存電容。 此外因為使用作為該儲存電容器的下電極之經重摻 雜的多晶石夕層圖案與該間極圖案可藉由相同的罩幕形成, 不需要在形成另外電容器時基本所需的另外罩幕。 再者,該經摻雜的多晶矽層圖案經由接觸孔與該閘極 圖案電連接。為了這目的,雖然在該間極線令該間極線由 14 588408 玖、發明說明 於斷裂或其類似物而開路-損壞(open-failed),一流閘極線 (flowing gate line)能夠備援,因此減低發生損壞的圖素。 雖然本發明已於本文中參考至其較佳的具體實施例而 描述及闡明,將由熟知此技藝之人士所明瞭,可製得不同 5 的改質及變化而沒有離開本發明之精神及範圍。因此,意 欲的是本發明涵蓋本發明在附加的申請專利範圍及其同等 物範圍内之改質及變化。
【圖式簡單說明】 第1圖為根據本發明之具體實施例用於液晶顯示器之 10 薄膜電晶體基材的截面圖;及 第2圖為沿著與該資料線垂直的方向所採截之數個單 元圖素區域的截面圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 100…透明絕緣基材 114,114’…閘極圖案 102…黑色基質圖案 116·.·第四氧化物薄膜
104···第一氧化物薄膜 H2···第二接觸孔 106,106f…經重摻雜的多晶矽層圖案 Η1…第一接觸孔 108,108’···第二氧化物薄膜 118…資料線 110…活性層 120···平面化薄膜 112…第三氧化物薄膜 122…圖素電極 15
Claims (1)
- 588408 拾、申請專利範圍 1. 一種用於液晶顯示器之薄膜電晶體基材,其包含: -黑色基質,其安排在透明絕緣基材的田比連單元 圖素間,用來防止在田比連單元圖素間光_ ; - -第-氧化物薄膜’其在所產生的包含黑色基質 · 5 之基材上形成; -經重摻雜的多晶矽層圖案,其在該第一氧化& · 薄膜上形成; -第二氧化物薄膜,其在該經重捧雜的多晶石夕層 φ 圖案之曝露表面上形成,且具有一曝露該經重捧雜的 1〇 多晶矽層圖案之預定部分的第一接觸孔; …一活性多晶矽層圖案,其在該第-氧化物薄膜與 該第二氧化物薄膜之活性區域上形成; 一第三氧化物薄膜,其在該活性多晶矽層圖案的 曝露表面上形成; 15 〃一複晶閘極圖案,其在包含該第-接觸孔的第二 氧化物薄膜上及在該第三氧化物薄膜的選擇區域上形 φ 成’以便與該經重摻雜的多晶石夕層圖案相符合,且與 ‘ 下層的重摻雜多晶石夕層圖案電連接; . -第四氧化物薄膜’其在所產生的包含該複晶閘 20 _案與具有第二接觸孔(其在該第四氧化物薄膜與下 ' 層的第三氧化物薄臈中形成)之基材上形成,以便曝冑 ‘ 出δ亥活性多晶石夕層圖案的源極區,· 資料線其在包含该第一接觸孔的第四氧化物 薄膜之選擇部分上形成; 16 拾、申請專利範圍 一平面化薄膜’其在包含該資料線的第四氧化物 薄膜上形成;及 一圖素電極,其在該平面化薄膜上形成。 2·如申請專利範圍第1項之薄膜電晶體基材,其中該複晶 閘極圖案包含一該薄膜電晶體的閘極圖案,及一儲存 電容器的上儲存電極圖案。 3·如申請專利範圍第2項之薄膜電晶體基材,其中該上儲 存電極圖案經由第一接觸孔與該下層的掺雜多晶矽層 圖案電連接。 10 4.如中請專利範圍第2項之薄膜電晶體基材,其中該間極 圖案與配置在該通道區域下之摻雜多晶矽層圖案電連 接。 5. —種用於液晶顯示器之薄膜電晶體基材的製造方法, 該方法之步驟包括: 15 在透明絕緣基材的毗連單元圖素間形成一黑色基 質,用來防止在毗連單元圖素間光漏; 在該黑色基質上形成一第一氧化物薄膜; 在忒第一氧化物薄膜上形成一經重摻雜的多晶矽 層圖案; % 在该重摻雜多晶矽層圖案的曝露表面上形成一第 二氧化物薄膜,該第二氧化物薄膜具有一會曝露出多 晶矽層圖案的預定部分之第一接觸孔; 在該第-氧化物薄膜與該第二氧化物薄膜的活性 區域上形成一活性多晶矽層圖案; 17 588408 拾、申請專利範圍 在該活性多晶矽層圖案的曝露表面上形成一第三 氧化物薄獏; 在該第三氧化物薄膜的預定部分上形成一複晶閑 極圖案; 5 在所產生的包含該複晶閘極圖案之基材上形成_ 第四氧化物薄膜; 在該第四氧化物薄膜與下層的第三氧化物薄膜之 預定部分處形成一會曝露出該活性多晶矽層圖案的預 定部分之第二接觸孔; 1〇 在包含第二接觸孔的第四氧化物薄膜之選擇部分 上形成一資料線; 在包含該資料線的第四氧化物薄膜上形成一平面 化薄膜;及 在該平面化薄膜上形成一圖素電極。 b 6.如申請專利範圍第5項之方法,其中該經推雜的多晶石夕 層圖案及該複晶閘極圖案可使用相同的罩幕形成。 7.如申請專利範圍第5項之方 只 < 万沄其中该活性多晶矽層圖 案包含源極區、漏極區及通道區域,該源極區及該漏 極區可以該複晶閘極圖案的閘極電極作為離子植入法 :0 w罩幕,藉由植人五價或三價的雜f離子而形成。 18
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