TWI440078B - 主動陣列基板與主動陣列基板之製造方法 - Google Patents

Description

主動陣列基板與主動陣列基板之製造方法

本發明是有關於一種主動陣列基板與製造主動陣列基板之方法。

諸如液晶顯示器之平面顯示裝置已廣泛地應用在各種電子產品中。平面顯示裝置通常包含有主動陣列基板，用以驅動平面顯示裝置中的畫素。通常，主動陣列基板的製造方法必須使用五道的微影蝕刻製程。每一道微影蝕刻製程都必須耗費生產成本。近年來，為了更具經濟效益地製造主動陣列基板，業界開發出四道微影蝕刻步驟的製造方法，以更有效率地製造主動陣列基板。不過，為了更進一步提高生產效率及降低製造成本，有必要開發更具競爭力及更具經濟效益的製造方法。

本發明之一目的係提供一種製造主動陣列基板之方法，俾能僅使用三道微影蝕刻製程製造主動陣列基板，且所製造的主動陣列基板具有良好的可靠度。因此，根據本發明所揭露之實施方式具有極高的經濟效益以及產品性能。

根據本發明一實施方式，上述方法包括以下步驟。形成一第一圖案化金屬層於一基材上。然後，依序地形成一半導體層、一絕緣層以及一第二金屬層覆蓋第一圖案化金屬層。接著，形成一圖案化光阻層於第二金屬層上。圖案化光阻層包含一第一區域以及一第二區域，且第一區域的圖案化光阻層之厚度小於第二區域的圖案化光阻層之厚度。然後，圖案化第二金屬層及其下方之絕緣層和半導體層，以形成一第二圖案化金屬層、一圖案化絕緣層以及一圖案化半導體層，並移除第一區域的圖案化光阻層。之後，加熱第二區域的圖案化光阻層，使其流動而形成一保護層覆蓋圖案化第二金屬層之一側壁、圖案化絕緣層之一側壁以及圖案化半導體層之一側壁。第一圖案化金屬層之一部分以及第二圖案化金屬層之一部分未被保護層覆蓋。形成上述保護層之後，形成一畫素電極於基材上，且畫素電極連接第一圖案化金屬層之露出部分。

在一實施例中，形成第一圖案化金屬層包含形成一汲極、一源極、一資料線以及一資料線連接墊。第二圖案化金屬層包含一閘極以及一閘線連接墊。

在一實施例中，第二圖案化金屬層、圖案化絕緣層以及圖案化半導體層具有大致相同之一輪廓。

根據本發明另一實施方式，製造主動陣列基板之方法包括下述步驟。形成一第一圖案化金屬層於一基材上。第一圖案化金屬層包含一汲極、一源極以及一資料線連接墊。然後，依序地形成一半導體層、一絕緣層以及一第二金屬層覆蓋基材上之汲極、源極以及資料線連接墊。接著，形成一圖案化光阻層於第二金屬層上。圖案化光阻層包含一第一部分、一第二部分以及一第三部分。第一部分具有一開口露出第二金屬層之一部分以及一圍繞部環繞此開口。第二部分具有一內側部以及一周邊部圍繞內側部，內側部之厚度小於周邊部之厚度。隨後，圖案化第二金屬層及其下方之絕緣層和半導體層，以於第一部分下方形成一圍壁圍繞資料線連接墊，於第二部分下方形成一閘線連接墊，並於第三部分下方形成一閘極、一閘絕緣層以及一連接汲極和源極之通道層，並移除第二部分的內側部，而露出閘線連接墊之一部分。之後，加熱剩餘之圖案化光阻層，使其流動而形成一保護層覆蓋閘極、閘絕緣層、通道層、圍壁以及閘線連接墊之一外緣。汲極之一部分位於保護層之外。形成上述保護層之後，形成一畫素電極於基材與保護層上，且畫素電極電性連接汲極之露出部分。

在一實施例中，形成第一圖案化金屬層之步驟包含形成一資料線，且圖案化第二金屬層之步驟包含形成一閘線。

在一實施例中，圖案化光阻層更包含一第四部分，位於資料線以及閘線上方。

在一實施例中，圖案化第二金屬層及其下方之絕緣層和半導體層之步驟包含使資料線連接墊之一部分暴露出。

在一實施例中，圖案化第二金屬層及其下方之絕緣層和半導體層之步驟包含依序以一乾蝕刻製程蝕刻第二金屬層以及以一濕蝕刻製程蝕刻絕緣層和半導體層。

在一實施例中，加熱剩餘之圖案化光阻層的步驟包含將剩餘之圖案化光阻層置於溫度為約200℃至約400℃的環境中。

本發明之另一態樣係提供一種主動陣列基板。此主動陣列基板包含一基材、一源極以及一汲極、一通道層、一絕緣層、一閘極、一保護層以及一畫素電極。源極以及一汲極位於基材上。通道層配置於源極和汲極上。絕緣層配置於通道層上。閘極配置於絕緣層上，其中通道層、絕緣層以及閘極具有大致相同之一圖案。保護層覆蓋通道層、絕緣層、閘極、源極以及汲極之一部分。畫素電極位於基材與保護層上，且畫素電極電性連接汲極。

為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。以下所揭露的各實施例，在有益的情形下可相互組合或取代，也可在一實施例中附加其他的實施例，而無須進一步的記載或說明。

在以下描述中，將詳細敘述許多特定細節以使讀者能夠充分理解以下的實施例。然而，可在無此等特定細節之情況下實踐本發明之實施例。在其他情況下，為簡化圖式，熟知的結構與裝置僅示意性地繪示於圖中。

第1圖繪示本發明一實施方式之製造主動陣列基板之方法100的流程圖，第2、3A、4及5圖繪示方法100中各製程階段的剖面示意圖。在此揭露之方法所製造的主動陣列基板可應用在各種顯示器中，例如薄膜電晶體液晶顯示器、電子紙顯示裝置、有機發光二極體顯示器等。

在步驟110中，形成第一圖案化金屬層210於基材202上，如第2A圖所示。可利用任何習知的方法來形成第一圖案化金屬層210。例如，可毯覆式地沈積一層金屬層在基材202上，然後利用微影蝕刻方式來形成第一圖案化金屬層210。第一圖案化金屬層210可為單層結構或是多層金屬層堆疊而成的結構。在一實施例中，第一圖案化金屬層210材料可例如為鉬(Mo)、鉻(Cr)、鋁(Al)、釹(Nd)、鈦(Ti)或上述之組合或上述之合金。基材202可例如為玻璃或高分子材料所製成。

在一實施方式中，第一圖案化金屬層210包含汲極212、源極214以及資料線連接墊216。汲極212和源極214用以形成主動陣列基板的主動元件。資料線連接墊216用以連接至一積體電路(未繪示)，而且資料線連接墊216電性連接汲極212。因此，積體電路所產生的電壓訊號可經由資料線連接墊216而傳遞至汲極212。

在一實施例中，第一圖案化金屬層210還包含有資料線218(繪示於第3B圖)，資料線218連接資料線連接墊216以及源極214。換言之，在本實施例中，汲極212、源極214、資料線連接墊216以及資料線218是在同一道微影蝕刻製程中形成。

在步驟120中，依序毯覆式地形成半導體層220、絕緣層230以及第二金屬層240覆蓋第一圖案化金屬層210，第2圖所示。在一實施方式中，可先沈積半導體層220，接著沈積絕緣層230，然後再沈積第二金屬層240。因此，半導體層220覆蓋基材202上的汲極212、源極214以及資料線連接墊216。

任何習知的材料及製程方式都可應用在步驟120中。舉例而言，半導體層220可例如為非晶矽(a-Si)、多晶矽(poly-Si)、有機半導體(organic semiconductor)或諸如非晶銦鎵鋅氧化物(a-IGZO)、銦鋅氧化物(IZO)及非晶銦鋅錫氧化物(a-IZTO)等金屬氧化物半導體材料所製成。絕緣層230可例如為氧化矽、氮化矽或有機絕緣材料所製成。第二金屬層240的材料可與第一圖案化金屬層210的材料相同或不同。例如，第二金屬層240可包含以下至少一材料：鉬、鉻、鋁、釹及鈦。可以依照不同的材料種類選擇適合的製程方法來形成半導體層220、絕緣層230以及第二金屬層240。

在步驟130中，形成圖案化光阻層250於第二金屬層240上，如第2圖所示。圖案化光阻層250覆蓋一部分的第二金屬層240，而另一部分的第二金屬層240是暴露出的。圖案化光阻層250包含第一區域R1以及第二區域R2，而且第一區域R1的圖案化光阻層250的厚度H1小於第二區域R2的圖案化光阻層250的厚度H2。在一實施例中，可利用半色調(half-tone)光罩及曝光來形成圖案化光阻層250的第一區域R1以及第二區域R2。

在一實施方式中，圖案化光阻層250包含第一部分251以及第二部分252，如第2圖所示。第一部分251位在資料線連接墊216的上方，而且第一部分251具有開口251a以及圍繞部251b。圍繞部251b環繞開口251a。開口251a露出第二金屬層240的一部分。第二部分252用以在後續步驟中形成閘線連接墊(下文步驟140中將更詳細敘述)。第二部分252具有內側部252a以及周邊部252b。周邊部252b圍繞內側部252a，且內側部252a的厚度H1小於周邊部252b的厚度H2。在本實施方式中，圖案化光阻層250還包含第三部分253。第三部分253大致位在汲極212和源極214的上方。第三部分253用以在後續步驟中形成主動元件的閘極、閘絕緣層及通道層(下文步驟140中將更詳細敘述)。

上述第一部分251的圍繞部251b、第二部分252的周邊部252b以及第三部分253位於上述第二區域R2中，亦即圍繞部251b、周邊部252b及第三部分253的厚度大致為H2。第二部分252的內側部252a位於第一區域R1中，亦即內側部252a的厚度為H1。

在一實施例中，藉由塗佈、乾燥、半色調曝光、顯影製程以及後烘烤(post-back)製程，而形成圖案化光阻層250。後烘烤(post-back)可在溫度為約100℃至150℃的環境中進行，以將顯影製程後所形成光阻圖案乾燥及/或硬化，而形成圖案化光阻層250。

在一實施方式中，圖案化光阻層250可例如為包含壓克力樹脂、環氧樹脂或酚醛樹脂的光阻材料。例如，日本科莱恩公司(Clariant)所提供的型號-501的光阻。

在步驟140中，圖案化第二金屬層240及其下方的絕緣層230和半導體層220，如第3A圖所示，而形成第二圖案化金屬層240P、圖案化絕緣層230P以及圖案化半導體層220P。

在一實施方式中，可利用圖案化光阻層250為遮罩，並以蝕刻方式移除暴露出的第二金屬層240及其下方的絕緣層230和半導體層220，且一併移除第一區域R1中的圖案化光阻層250。蝕刻方式可為乾式蝕刻、濕式蝕刻或乾式與濕式蝕刻合併使用。在一實施例中，先進行濕式蝕刻移除暴露出的第二金屬層240，接著再進行乾式蝕刻來移除下方的絕緣層230和半導體層220。因此，第二圖案化金屬層240P、圖案化絕緣層230P以及圖案化半導體層220P具有大致相同的輪廓。在進行蝕刻步驟後，一部分的汲極212會暴露出。此外，在蝕刻第二金屬層240、絕緣層230和半導體層220的過程中，蝕刻劑會侵蝕或溶解部分的圖案化光阻層250，而使光阻層250的厚度減少。因此，第一區域R1的光阻層250將在蝕刻過程中將被移除。換言之，在到達蝕刻半導體層220的蝕刻終點時，蝕刻劑對光阻層250的侵蝕厚度為H1，因此將第一區域R1中的光阻層250移除，使位於第一區域R1中的第二金屬層240的部分240a露出。

在一實施方式中，如第3A圖所示，進行步驟140的圖案化步驟可在圖案化光阻層250的第一部分251下方形成圍壁260，並在圖案化光阻層250的第二部分252下方形成閘線連接墊242，以及於圖案化光阻層250的第三部分253下方形成閘極244、閘絕緣層232以及通道層222的堆疊結構。通道層222連接汲極212和源極214。圍壁260圍繞資料線連接墊216，但資料線連接墊216的一部分是暴露出的。在進行上述圖案化過程時，將一併移除第二部分252的內側部252a，而露出閘線連接墊242的一部分242a。

第3B圖繪示本發明一實施方式在進行步驟140後的上視示意圖。主動陣列基板上具有主動區域A，諸如薄膜電晶體等主動元件位於主動區域A中。閘線連接墊242以及資料線連接墊216位於主動陣列基板的主動區域A的外圍，並分別用以連接至一閘極積體電路(gate IC)(未繪示)以及一資料積體電路(data IC)(未繪示)。在本實施方式中，進行步驟140時，可同時形成閘線246。換言之，閘線246、閘極244與閘線連接墊242是在同一道微影蝕刻製程中形成。在本實施方式中，圖案化光阻層250更包含一第四部分254，位於資料線218以及閘線246上方。因此，在資料線218上方覆蓋有一部分的圖案化半導體層220P、一部分的圖案化絕緣層230P以及一部分的第二圖案化金屬層240P。閘線246的下方存在一部分的圖案化絕緣層230P以及一部分的第二圖案化金屬層240P。

在步驟150中，加熱第二區域R2的剩餘圖案化光阻層250r，使其流動而形成保護層270，如第4圖所示。保護層270覆蓋第二圖案化金屬層240P的側壁、圖案化絕緣層230P的側壁以及圖案化半導體層220P的側壁。

在一實施方式中，藉由加熱剩餘的圖案化光阻層250r，使圖案化光阻層250r流動而覆蓋閘極244、閘絕緣層232、通道層222、圍壁260以及閘線連接墊242的外緣242b，並因此形成保護層270覆蓋上述結構。但是，汲極212的一部分212a未被保護層270覆蓋，而露出在保護層270之外。在一實施例中，可將剩餘之圖案化光阻層250放置在溫度為約200℃至約400℃的環境中加熱，使剩餘的圖案化光阻層250r熔化流動。

在步驟160中，形成畫素電極280於基材202與保護層270上，而形成主動陣列基板200，如第5圖所示。畫素電極280電性連接汲極212的露出部分212a。在一實施方式中，畫素電極280可例如為氧化銦錫(ITO)等透明的導電材料所製成。在另一實施方式中，畫素電極280可為諸如鋁、銀等具有高反射率的材料所製成。

本發明之另一態樣係提供一種主動陣列基板200，其包含基材202、源極212以及汲極214、通道層222、絕緣層230、閘極246、保護層270以及畫素電極280。源極212以及汲極214位於基材202上。通道層222配置於源極212和汲極214上。絕緣層230配置於通道層222上。閘極246配置於絕緣層230上，其中通道層222、絕緣層230以及閘極246具有大致相同之一圖案。保護層270覆蓋通道層222、絕緣層230、閘極246、源極212以及汲極214之一部分。畫素電極280位於基材202與保護層270上，且畫素電極280電性連接汲極214。

由以上揭露的實施方式可知，根據本發明之實施方式，僅需三道微影蝕刻製程即可完成主動陣列基板200。第一道微影蝕刻製程是形成第一圖案化金屬層210，其可包含諸如汲極212、源極214、資料線218及/或資料線連接墊216等元件。第二道微影蝕刻製程形成圖案化半導體層220P、圖案化絕緣層230 P以及第二圖案化金屬層240P。具體而言，第二道微影蝕刻製程可形成諸如閘極244、閘線246、閘絕緣層232、通道層222及/或閘線連接墊242等元件。第三道微影蝕刻製程可形成畫素電極280。因此，根據本發明所揭露之實施方式，具有極高的經濟效益，可大幅降低生產成本。

再者，閘線連接墊242以及資料線連接墊216的周圍被保護層270覆蓋，因此可以確保閘線連接墊242及資料線連接墊216的可靠度。此外，主動元件的閘極244、閘絕緣層232、通道層222也被保護層270覆蓋，所以主動元件亦具有良好的可靠度。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，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內，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。

100．．．方法

110、120、130、140、150、160．．．步驟

200．．．主動陣列基板

202．．．基材

210．．．第一圖案化金屬層

212．．．汲極

212a．．．汲極部分

214．．．源極

216．．．資料線連接墊

218．．．資料線

220．．．半導體層

220P．．．圖案化半導體層

222．．．通道層

230．．．絕緣層

230P．．．圖案化絕緣層

232．．．閘絕緣層

240．．．第二金屬層

240P．．．第二圖案化金屬層

242．．．閘線連接墊

242a．．．閘線連接墊部分

242b．．．外緣

244．．．閘極

246．．．閘線

250．．．圖案化光阻層

250r．．．剩餘之圖案化光阻層

251．．．第一部分

251a．．．開口

251b．．．圍繞部

252．．．第二部分

252a．．．內側部

252b．．．周邊部

253．．．第三部分

254．．．第四部分

260．．．圍壁

270．．．保護層

280．．．畫素電極

A．．．主動區域

H1、H2．．．厚度

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖繪示本發明一實施方式之製造主動陣列基板之方法的流程圖。

第2、3A、4及5圖繪示本發明一實施方式之製造主動陣列基板之方法中各製程階段的剖面示意圖。

第3B圖繪示本發明一實施方式的上視示意圖。

100．．．方法

110、120、130、140、150、160．．．步驟

Claims (10)

1. 一種製造主動陣列基板之方法，包含：形成一第一圖案化金屬層於一基材上，該第一圖案化金屬層包含一資料線連接墊；依序地形成一半導體層、一絕緣層以及一第二金屬層覆蓋該第一圖案化金屬層；形成一圖案化光阻層於該第二金屬層上，其中該圖案化光阻層包含一第一部分，該第一部分具有一開口以及一圍繞部圍繞該開口，該開口暴露出一部分的該第二金屬層，且該開口大致上對準該資料線連接墊；圖案化該第二金屬層及其下方之該絕緣層和該半導體層，以形成一第二圖案化金屬層、一圖案化絕緣層以及一圖案化半導體層，並移除一部分的該圖案化光阻層，其中一部分的該第二圖案化金屬層、一部分的該圖案化絕緣層以及一部分的該圖案化半導體層形成一堆疊結構，該堆疊結構具有一貫穿孔露出該資料線連接墊的一部分，且該堆疊結構覆蓋該資料線連接墊的一邊緣；加熱殘留部分的該圖案化光阻層，使其流動而形成一保護層覆蓋該第二圖案化金屬層之一側壁、該圖案化絕緣層之一側壁、該圖案化半導體層之一側壁、該堆疊結構以及該第一圖案化金屬層之一部分；以及形成一畫素電極於該基材與該保護層上，且該畫素電極電性連接該第一圖案化金屬層之另一部分。
2. 如請求項1所述之方法，其中形成該第一圖案化金屬層包含形成一汲極以及一源極，且形成該第二圖案化金屬層包含形成一閘極。
3. 如請求項1所述之方法，其中該第二圖案化金屬層、該圖案化絕緣層以及該圖案化半導體層具有大致相同之一輪廓。
4. 一種製造主動陣列基板之方法，包含：形成一第一圖案化金屬層於一基材上，該第一圖案化金屬層包含一汲極、一源極以及一資料線連接墊；依序地形成一半導體層、一絕緣層以及一第二金屬層覆蓋該基材上之該汲極、該源極以及該資料線連接墊；形成一圖案化光阻層於該第二金屬層上，該圖案化光阻層包含一第一部分、一第二部分以及一第三部分，該第一部分具有一開口露出該第二金屬層之一部分以及一圍繞部環繞該開口，該第二部分具有一內側部以及一周邊部圍繞該內側部，該內側部之一厚度小於該周邊部之一厚度；圖案化該第二金屬層及其下方之該絕緣層和該半導體層，以於該第一部分下方形成一圍壁圍繞該資料線連接墊，以及於該第二部分下方形成一閘線連接墊，並於該第三部分下方形成一閘極、一閘絕緣層以及一連接該汲極和該源極之通道層，並移除該第二部分的該內側部，而露出該閘線連接墊之一部分；加熱剩餘之該圖案化光阻層，使其流動而形成一保護 層覆蓋該閘極、該閘絕緣層、該通道層、該圍壁以及該閘線連接墊之一外緣，其中該汲極之一部分位於該保護層之外；以及形成一畫素電極於該基材與該保護層上，且該畫素電極電性連接該汲極之該部分。
5. 如請求項4所述之方法，其中形成該第一圖案化金屬層之步驟包含形成一資料線，且圖案化該第二金屬層之步驟包含形成一閘線。
6. 如請求項5所述之方法，其中該圖案化光阻層更包含一第四部分位於該資料線以及該閘線上方。
7. 如請求項4所述之方法，其中圖案化該第二金屬層及其下方之該絕緣層和該半導體層之步驟包含使該資料線連接墊之一部分暴露出。
8. 如請求項4所述之方法，其中圖案化該第二金屬層及其下方之該絕緣層和該半導體層之步驟包含依序以一乾蝕刻製程蝕刻該第二金屬層以及以一濕蝕刻製程蝕刻該絕緣層和該半導體層。
9. 如請求項4所述之方法，其中加熱該剩餘之圖案化光阻層的步驟包含將該剩餘之圖案化光阻層置於溫度為約200℃至約400℃的環境中。
10. 一種主動陣列基板，包含：一基材；一源極以及一汲極，位於該基材上；一資料線連接墊，位於該基材上；一通道層，配置於該源極和該汲極上；一絕緣層，配置於該通道層上；一閘極，配置於該絕緣層上，其中該通道層、該絕緣層以及該閘極具有大致相同之一圖案；一堆疊結構，由一半導體材料、一絕緣材料及一金屬材料堆疊而成，該堆疊結構具有一貫穿孔暴露出一部分的該資料線連接墊，且該堆疊結構覆蓋該資料線連接墊的一邊緣一保護層，覆蓋該通道層、該絕緣層、該閘極、該源極、該堆疊結構以及一部分的該汲極；以及一畫素電極，位於該基材與該保護層上，且該畫素電極電性連接該汲極。