I313〇64itw 19661twf.doc/g 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種畫素結構及其製造方法，且特別 是有關於一種使用四道光罩所形成的晝素結構及其製造方 法。 【先前技術】 現今社會多媒體技術相當發達，多半受惠於半導體元 件或顯示裝置的進步。就顯示器而言，具有高晝質、空間 利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優越特性之薄膜電晶 體液日日顯示态（thin film transistor liquid crystal display， TFT-LCD)已逐漸成為市場之主流。 一般的薄膜電晶體液晶顯示器主要是由一薄膜電晶 體陣列基板、一對向基板以及一失於兩基板之間的液晶層 所構成。其中，薄膜電晶體陣列基板主要包括基板、陣列 排歹j於基板上之薄膜電晶體、晝素電極（pixel electr〇de)、 掃描線（scanline)與資料線（dateline)所構成。一般而 言，掃描線與資料線可將訊號傳輸至對應之晝素結構。 圖1繪示為習知一種晝素結構的剖面圖。請參考圖卜 習知晝素結構100包括一基板11〇、一閘極12〇、一下電極 130、一閘絕緣層140、一半導體層15〇、一源極16〇&、一 汲極160b、一圖案化保護層17〇與一晝素電極18〇，其中 閘極120與下電極13〇配置於基板11〇上。閘絕緣層14〇 配置於基板110上，並覆蓋閘極12〇與下電極1。半導 體層150配置於閘絕緣層14〇上，並位於閘極12〇上方。 I313〇M: 51ITW 19661 twf.doc/g 源極160a與汲極l60b配置於半導體層15〇上，而圖案化 保護層170配置於閘絕緣層14〇上，並覆蓋下電極13〇。 此外，圖案化保護層Π〇具有一接觸窗17〇a，其暴露出部 分汲極160b。晝素電極180配置於圖案化保護層17〇上， 而晝素電極180經由接觸窗17〇a與汲極16%電性連接， 且晝素電極180與下電極130耦合成一儲存電容Cst。 此種習知晝素結構100需要五道光罩才能形成，然而 光罩數越多，成本也就相對增加。此外，畫素電極18〇與 下電極130之間的閘絕緣層14〇與圖案化保護層的總 厚度通常決定儲存電容Cst的電容值的因素之一。簡單^ 言，畫素電極180與下電極130之間的距離越短，贿 電容Cst的電容值也就越大。 、 【發明内容】 ^於此’本㈣之-目的是提供—齡素結 w方法，以減少光罩數。 衣 ^卜’本發明之另—目的是提供—種 咼儲存電容值。 人乂 f造其他目的，本發明提出一種晝素結構的 金屬層、-閘絕緣層與-半導體材 成 而此光罩具有_村光區與—部 ^罩’ =導體材料層上形成—圖案化光阻層。以圖案化光= 層’㈣成—閘極一下電極、—圖案化璧緣^ 2 1313064 061005IITW 19661twf.doc/g 導體層。移除部分瞧化光阻層， 半導體層。以圖案化光阻層為遮罩移上方之 化閘絕緣層與半導體層。移除圖案化光阻^ ^之圖案 上形成一源極與—汲極。在基板I形成=層 :中圖_層具有一接觸窗，暴露出=護:圖 案化保濩層上形成一晝素電極，並中查带 °
無接，且晝素電極與下電極:合 灰階之—實施财，光罩包括—半色調光罩或一 在本發明之一實施例中 法包括電漿灰化製程。 移除部分圖案化光阻層的方 在本發明之一實施例中，在形成閑極、下電極 ^ 匕閘絕緣層與半導體層之後，閘極上方之圖案化光阻層的 厚度大於下電極上方之圖案化光阻層的厚度。 在本發明之一實施例中，在形成半導體材料層之後， 更包括在半導體材料層上形成一歐姆接觸材料層。
在本發明之一實施例中，在形成源極與汲極之後，更 包括以源極與汲極為遮罩進行背通道蝕刻（以汰 etching, BCE)製程。 為達上述或是其他目的，本發明提出一種晝素結構， j包括一基板、一閘極、一下電極、一圖案化閘絕緣層、 一半導體層、一源極、一汲極、—圖案化保護層與一晝素 電極，其中閘極與下電極配置於基板上，且閘極與下電極 電性絕緣。圖案化閘絕緣層配置於閘極上。半導體層配置 I313〇M51I 19661twf.doc/g j =閑絕緣層上，且閘極、圖案化閘絕緣層與半導體 曰，、目同的圖案。源極與;錄配置於半導體層上 案化保護層喊於基板上，並覆蓋下·。此外，圖案= 保祕具有—制t，其絲㈣分祕 於圖案化保護層上，而晝素電極經由接觸窗與汲極電^ 接，且畫素電極與下電極耦合成一儲存電容。 在本發明之-實施例中，晝素電極與下電極之間的距 離小於圖案化閘絕緣層與圖案化保護層之厚度總和。
在本發明之-實施例中，畫素結構更包括一歐姆接觸 層’其配置於半導體層與源極之間，以及半導體層與沒極 之間。 、 基於上述，由於本發明採用半色調光罩或灰階光罩， 以同時定義出閘極、圖案化閘絕緣層與半導體層， 發明只需使用四道光罩，㈣化製程並降低生產成=此= 外，本發明採用採用半色調光罩或灰階光罩移除下電極上 方之圖案化閘絕緣層，因此相較於習知技術，本發明之儲 存電容具有較高的儲存電容值。
為讓本發明之上述和其他目的、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至圖2G繪示為本發明之一實施例之一種晝素 結構的製造方法的示意圖。請參考圖2A，本實施例之晝素 結構的製造方法包括下列步驟。首先，提供一基板21〇， 1313064 0610051ITW 19661 twfdoc/g
並在基板210上依序形成一金屬層22〇、一間絕緣層挪 與-半導體材料層240。此外，為了提高 I 在半導體材料細上也可㈣成—歐姆接觸 然後，提供-光罩训，而光罩㈣例^ 罩。此外，光罩3K)包括—透明基板312、—半 層μ316。其中，半透過膜314配置於透明基板312 遮光層316配置於半透過膜314上，因此此光罩310 可以區分為不透光區職、部分透光區遍 1部分透聽现㈣光料於不透光區驗 與元全透光區310c之間。 值得注意的是，本實施例雖然以光罩31()料色調光 ，例進饤說明，然而光罩31〇也可以是灰階光罩或其他 不透光區與部分透光區的光罩。簡單而言，灰階光罩 乃是具有多條狹縫而形成部分透光區。 咕、鏖，參考圖2A，利用此光罩310在歐姆接觸材料 。曰250上形成一圖案化光阻層32〇。此外，對應於不透光 區310a目案化光阻層32〇 #厚度大於對應於部分透光區 310b之圖案化光阻層32〇的厚度。 八請參考圖2B，以圖案化光阻層32〇為遮罩移除部份 孟屬層220、部份閘絕緣層230、部份半導體材料層24〇 與部分歐姆接觸材料層25G，以形成一閘極222、一下電極 224、一圖案化閘絕緣層232、一半導體層242與一歐姆接 觸層252 ’其中下電極224可為儲存電極。此時，閘極222 上方之圖案化光阻層32〇的厚度大於下電極224上方之圖 1313064 0610051ITW 19661 twf. doc/g 案化光阻層的厚度320。 。月參考圖2C，在形成閘極222與下電極224之後， 移除部分圖案化光阻層320，以暴露出下^極224 =之 歐姆接觸層252。此外，移除部分圖案化光阻層320的方 法例如是電漿灰化（Plasma ashing)製程。 。月參考圖2D，以圖案化光阻層32〇為遮罩移除下電 極224上方之圖案化閘絕緣層232、半導體層242與歐姆 接觸層252。然後，移除剩餘的圖案化光阻層320。 請參考圖2E ’在歐姆接觸層252上形成一源極/沒極 26〇。更詳細而言’在基板21〇上先形成一金屬層（未繪 示）’然後對於此金屬層進行微影製程與抛彳製程，以形 成源極260a與沒極260b。此外，在本實施例巾，已經形 成有歐姆接觸㉟252，®此在形成源極26Ga與汲極260b 之後更以源極260a與汲極260b為遮罩對於歐姆接觸層 252 進行者通道钱刻（back channel etching，BCE)製程。 明參考圖2F，在基板210上形成一圖案化保護層 fL、其中圖案化保護層270具有一接觸窗270a，暴露出 4刀汲極260b。值得注意的是，圖案化保護層27〇芸 電極224。 i 請參考圖2G，在圖案化保護層27〇上形成一畫素電 極280 ’其中晝素電極280經由接觸窗270a與汲極26〇b J性連接’且晝素電極與下電極242麵合成—儲存電 今Cst。至此，大致完成本實施例之晝素結構2〇〇的製作， 而有關於此晝素結構200的結構部分將詳述如後。 19661 twf.doc/g 19661 twf.doc/g
請繼續參考圖2G’本實施例之晝素結構200包括一 基板210、一閘極222、一下電極224、一圖案化閘絕緣層 232、一半導體層242、一歐姆接觸層252、一源極26〇a、 一汲極260b、一圖案化保護層270與一晝素電極28〇，其 中閘極222與下電極224配置於基板210上，且閘極222 與下電極224電性絕緣。。圖案化閘絕緣層232配置於閘 極222上。值得注意的是，圖案化閘絕緣層232並未覆蓋 下電極224。半導體層242配置於圖案化閘絕緣層232上， 且閘極222、圖案化閘絕緣層232與半導體層242具有相 同的圖案。源極260a與汲極260b配置於半導體層242上 方，且歐姆接觸層252配置於半導體層242與源極26〇a 和汲極260b之間。
圖案化保 270配置於基板21G上，並覆蓋下電極 224。此外，圖案化保護層27〇具有一接觸窗27加，其暴 露出部分沒極260b。另外，畫素電極28〇配置於圖案^ 護層270上，而畫素電極28〇經由接觸窗27〇&與汲極26肋 電性連接’且畫素電極，與下電極224轉合成—儲存電 = Cst。更詳細而言’由於本實施例之晝素電極咖與下 電極224未配置有圖案化開絕緣層攻，因此相 本實施例之儲存電容Cst具有較高的儲存電容^ 換3之’晝素電極280與下電極224之間的距離小於 化問絕緣層232與圖案化保護層謂之厚度總和。 由於本發明採用半色調光罩或灰階光罩，以 出問極、随化閘絕緣層與半導體層，因此相較於習3 I3l3〇〇^i 1ITW I9661twf.doc/g 術戶斤採用的五道光罩，本發明只需使用四道光罩’以簡化 製移並降低生產成本。此外，本發明在定義出閘極、下電 極、圖案化閘絕緣層與半導體層之後，亦可移除下電極上 方之圖案化閘絕緣層，因此相較於習知技術，本發明之 存電容具有較南的儲存電容值。 1 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’任何熟f此者，在残 和範圍内；當可作些許之更動與潤飾，因此本發二 範園當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 ’、 [圖式簡單說明】 圖1綠示為f知一種畫素結構的剖面圖。 圖2A至圖2G繪示為本發明之一實施例之一種 姑構的製造方法的示意圖。 —’、
100 習知畫素結構 110 基板 120 閘極 130 下電極 140 閘絕緣層 150 半導體層 160a :源極 160b •及極 170 圖案化保護層 180 晝素電極 13 1313064 0610051ITW 1966 ltwf.doc/g ' 200:畫素結構 210 :基板 220 :金屬層 222 :閘極 224:下電極 230:閘絕緣層 232:圖案化閘絕緣層 240 :半導體材料層 • 242 :半導體層 250 :歐姆接觸材料層 252 :歐姆接觸層 260a :源極 260b :汲極 270 :圖案化保護層 270a :接觸窗 280 :畫素電極 φ 310 :光罩 310a :不透光區 310b:部分透光區 310c :完全透光區 312 :透明基板 314 :半透過膜 316 :遮光層 320 :圖案化光阻層 14