TWI622844B - 畫素單元與其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種畫素單元的製造方法,包含以下步驟。形成一通道層。形成第一圖案層於通道層上方,且第一圖案層包含掃描線及閘極。形成第二圖案層於第一圖案層上方,且第二圖案層包含資料線及源極,其中源極與通道層電性連接。形成第三圖案層於第二圖案層上方,且第三圖案層包含汲極及輔助電極,其中汲極與通道層電性連接,且輔助電極與掃描線透過第一接觸洞而電性連接。
Description
本發明是有關於一種畫素單元與其製造方法。
於各式消費性電子產品之中,應用薄膜電晶體(thin film transistor;TFT)的液晶顯示器已經被廣泛地使用。薄膜電晶體式的液晶顯示器主要是由薄膜電晶體陣列基板、彩色濾光陣列基板和液晶層所構成,其中薄膜電晶體陣列基板上設置有多個以陣列排列的薄膜電晶體以及與每一個薄膜電晶體對應配置的畫素電極以構成畫素結構。
然而,對應各種消費性需求,應用薄膜電晶體的液晶顯示器的尺寸已有多種變化,其自小尺寸至大尺寸的應用皆已漸漸發展,其中,當顯示器應用在大尺寸且設計為具有高解析度的時候,畫素結構製程的設計規則(design rule)將更顯嚴苛。對此,隨著更嚴苛的設計規則,當製程中出現預期外狀況時,顯示器的顯示品質將會受到影響。
本發明之一實施方式提供一種畫素單元的製造
方法,於畫素單元的製造過程中,形成資料線的步驟早於形成與通道層及掃描線電性連接的導體的步驟,且至少有形成絕緣層的步驟介於其間,故可防止資料線與第二接觸洞內的導體因相連而發生短路,使得所進行的製程可以有更寬的設計規則並具有更佳的良率,藉以避免應用畫素單元的顯示器的顯示品質受到影響。
本發明之一實施方式提供一種畫素單元的製造方法,包含以下步驟。形成一通道層。形成第一圖案層於通道層上方,且第一圖案層包含掃描線及閘極。形成第二圖案層於第一圖案層上方,且第二圖案層包含資料線及源極,其中源極與通道層電性連接。形成第三圖案層於第二圖案層上方,且第三圖案層包含汲極及輔助電極,其中汲極與通道層電性連接,且輔助電極與掃描線透過第一接觸洞而電性連接。
於部分實施方式中,畫素單元的製造方法更包含形成第一電極與第二電極於該第三圖案層上方。
於部分實施方式中,畫素單元的製造方法更包含形成平坦層於第三圖案層上方,並形成第二接觸洞於平坦層之中,其中第一電極位於平坦層上方,並透過第二接觸洞與汲極電性連接。
於部分實施方式中,輔助電極的一部份位於第一接觸洞內,且沿一水平方向觀察,資料線不與輔助電極的另一部分重疊。
於部分實施方式中,汲極透過第三接觸洞而與通道層電性連接,且汲極的一部份位於第三接觸洞內,其中沿另
一水平方向觀察,資料線不與汲極的另一部份重疊。
於部分實施方式中,畫素單元的製造方法更包含形成一絕緣層,其中形成絕緣層之步驟晚於形成第二圖案層之步驟,並早於形成第三圖案層之步驟,且第一接觸洞至少穿過絕緣層。
本發明之一實施方式提供一種畫素單元,設置於基板上,並包含通道層、第一絕緣層、第一圖案層、第二絕緣層、第二圖案層、第三絕緣層及第三圖案層。通道層設置於基板上。第一絕緣層覆蓋通道層。第一圖案層設置於第一絕緣層上,並包含掃描線及閘極,其中閘極至基板的垂直投影與通道層至基板的垂直投影至少部分重疊。第二絕緣層設置於第一絕緣層上,並覆蓋第一圖案層,其中第一絕緣層及第二絕緣層共同具有第一接觸洞。第二圖案層設置於第二絕緣層上,並包含資料線及源極,其中源極透過第一接觸洞而與通道層電性連接。第三絕緣層設置於第二絕緣層上,並覆蓋第二圖案層,其中第二絕緣層及第三絕緣層共同具有第二接觸洞,而第一絕緣層、第二絕緣層及第三絕緣層共同具有第三接觸洞。第三圖案層設置於第三絕緣層上,並包含汲極及輔助電極,其中輔助電極透過第二接觸洞而與掃描線電性連接,且汲極透過第三接觸洞而與通道層電性連接。
於部分實施方式中,沿第一水平方向觀察,資料線的一部份不與輔助電極重疊。
於部分實施方式中,汲極的一部份位於第三接觸洞內,且沿第二水平方向觀察,資料線不與汲極的另一部份重
疊。
於部分實施方式中,輔助電極的一部份位於第二接觸洞內,且沿第一水平方向觀察,資料線不與輔助電極的另一部份重疊。
於部分實施方式中,畫素單元更包含平坦層、第一電極、平坦層、鈍化層及第二電極。平坦層覆蓋於第三圖案層上,並具有第四接觸洞。第一電極設置於平坦層上,並透過第四接觸洞而與汲極電性連接。鈍化層覆蓋於第一電極。第二電極設置於平坦層上,並透過鈍化層而與第一電極電性隔離。
102‧‧‧基板
110a、110b、110c‧‧‧通道層
112‧‧‧第一絕緣層
114‧‧‧第一圖案層
116‧‧‧掃描線
118、118a、118b、118c‧‧‧閘極
120‧‧‧第二絕緣層
122‧‧‧第二圖案層
124‧‧‧資料線
126a、126b、126c‧‧‧源極
128‧‧‧第三絕緣層
130‧‧‧第三圖案層
132‧‧‧輔助電極
134a、134b、134c‧‧‧汲極
136‧‧‧平坦層
138a、138b、138c‧‧‧第一電極
140‧‧‧鈍化層
142‧‧‧第二電極
144a、144b、144c‧‧‧開口
1B-1B’、1C-1C’、2B-2B’、2C-2C’、3B-3B’、3C-3C’、4B-4B’、4C-4C’、5B-5B’、5C-5C’、6B-6B’、6C-6C’‧‧‧線段
O1‧‧‧第一水平方向
O2‧‧‧第二水平方向
T1a、T1b、T1c‧‧‧第一接觸洞
T2b‧‧‧第二接觸洞
T3a、T3b、T3c‧‧‧第三接觸洞
T4a、T4b、T4c‧‧‧第四接觸洞
第1A圖為依據本揭露內容的部分實施方式繪示形成通道層及第一圖案層的上視示意圖。
第1B圖為沿第1A圖的線段1B-1B’的剖面示意圖。
第1C圖為沿第1A圖的線段1C-1C’的剖面示意圖。
第2A圖為依據本揭露內容的部分實施方式繪示形成第二圖案層的上視示意圖。
第2B圖為沿第2A圖的結構線段2B-2B’的剖面示意圖。
第2C圖為沿第2A圖的線段2C-2C’的剖面示意圖。
第3A圖為依據本揭露內容的部分實施方式繪示形成第二接觸洞及第三接觸洞的上視示意圖。
第3B圖為沿第3A圖的結構線段3B-3B’的剖面示意圖。
第3C圖為沿第3A圖的線段3C-3C’的剖面示意圖。
第4A圖為依據本揭露內容的部分實施方式繪示形成第三圖案層的上視示意圖。
第4B圖為沿第4A圖的結構線段4B-4B’的剖面示意圖。
第4C圖為沿第4A圖的線段4C-4C’的剖面示意圖。
第5A圖為依據本揭露內容的部分實施方式繪示形成第一電極的上視示意圖。
第5B圖為沿第5A圖的結構線段5B-5B’的剖面示意圖。
第5C圖為沿第5A圖的線段5C-5C’的剖面示意圖。
第6A圖為依據本揭露內容的部分實施方式繪示形成第二電極的上視示意圖。
第6B圖為沿第6A圖的結構線段6B-6B’的剖面示意圖。
第6C圖為沿第6A圖的線段6C-6C’的剖面示意圖。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式,為明確說明起見,許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而,應瞭解到,這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說,在本發明部分實施方式中,這些實務上的細節是非必要的。此外,為簡化圖式起見,一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
在本文中,使用第一、第二與第三等等之詞彙,是用於描述各種元件、組件、區域、層是可以被理解的。但是這些元件、組件、區域、層不應該被這些術語所限制。這些詞彙只限於用來辨別單一元件、組件、區域、層。因此,在下文
中的一第一元件、組件、區域、層也可被稱為第二元件、組件、區域、層,而不脫離本發明的本意。
於實施方式與申請專利範圍中,除非內文中對於冠詞有所特別限定,否則「一」與「該」可泛指單一個或複數個。將進一步理解的是,本文中所使用之「包含」、「包括」、「具有」及相似詞彙,指明其所記載的特徵、區域、整數、步驟、操作、元件與/或組件,但不排除其所述或額外的其一個或多個其它特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件,與/或其中之群組。
當一元件被稱為「連接」或「耦接」至另一元件時,它可以為直接連接或耦接至另一元件,又或是其中有一額外元件存在。相對的,當一元件被稱為「直接連接」或「直接耦接」至另一元件時,其中是沒有額外元件存在。
關於本文中所使用之「約」、「大約」或「大致約」一般通常係指數值之誤差或範圍約百分之二十以內,較好地是約百分之十以內,而更佳地則是約百分五之以內。文中若無明確說明,其所提及的數值皆視作為近似值,即如「約」、「大約」或「大致約」所表示的誤差或範圍。
以下將對本發明的畫素單元的製造方法的各流程做說明。請參照第1A圖、第1B圖及第1C圖,第1A圖為依據本揭露內容的部分實施方式繪示形成通道層及第一圖案層114的上視示意圖,第1B圖為沿第1A圖的線段1B-1B’的剖面示意圖,而第1C圖為沿第1A圖的線段1C-1C’的剖面示意圖。於此製作階段中,通道層110a、110b、110c先形成在基板102
上,通道層110a、110b、110c對應依序排列的三個畫素,通道層110b位於通道層110a和通道層110c之間,通道層110a與通道層110c的形狀以及開口方向舉例為相同,通道層110b的開口方向不同於通道層110a的開口方向,以正視第1A圖為例,通道層110a的開口係朝向下方,通道層110b的開口係朝向右上方,故通道層110b的開口方向與通道層110a的開口方向構成鈍角。第一絕緣層112形成在通道層110a、110b、110c上並覆蓋通道層110a、110b、110c。接著,第一圖案層114設置於第一絕緣層112上,並包含掃描線116及閘極118a、118b、118c,其中掃描線116可沿第一方向D1延伸。第一圖案層114的閘極118a至基板102的垂直投影可與通道層110a至基板102的垂直投影至少部分重疊,也就是說,當以垂直基板102的方向俯視通道層110a及第一圖案層114時,第一圖案層114與通道層110a的重疊部分可視為第一圖案層114的閘極118a,類似地,第一圖案層114與通道層110b的重疊部分可視為第一圖案層114的閘極118b,第一圖案層114與通道層110c的重疊部分可視為第一圖案層114的閘極118c。在本實施方式中,通道層110a對應兩個閘極118a,亦即為雙閘極結構,通道層110b、110c為類似的情況,在此不贅述。
請參照第2A圖、第2B圖及第2C圖,第2A圖為依據本揭露內容的部分實施方式繪示形成第二圖案層122的上視示意圖,第2B圖為沿第2A圖的線段2B-2B’的剖面示意圖,而第2C圖為沿第2A圖的線段2C-2C’的剖面示意圖。於此製作階段中,第二絕緣層120先形成在第一絕緣層112上,並覆蓋
第一圖案層114,接著,移除部分的第一絕緣層112及部分的第二絕緣層120,以使第一絕緣層112及第二絕緣層120共同具有第一接觸洞T1a、T1b、T1c。於形成第一接觸洞T1a、T1b、T1c後,通道層110a、110b、110c的一部分可分別由第一接觸洞T1a、T1b、T1c暴露出來,接著,再形成第二圖案層122於通道層110a、110b、110c、第一圖案層114及第二絕緣層120上方,其中第二圖案層122可透過第二絕緣層120而與第一圖案層114隔開。
第二圖案層122包含資料線124a、124b、124c及源極126a、126b、126c,其中資料線124a、124b、124c可分別沿第二方向D2延伸,資料線124a、124b、124c可沿第一方向D1依序排列,且第二方向D2與第一方向D1實質上正交。亦即,掃描線116a、116b、116c的延伸方向與資料線124a、124b、124c的延伸方向互為實質上正交,從而定義出畫素區域。源極126a的一部份至基板102上的垂直投影可與通道層110a至基板102上的垂直投影至少部分重疊,且源極126a的此一部份可填入第一接觸洞T1a,從而透過第一接觸洞T1a而與通道層110a電性連接。源極126b的一部份至基板102上的垂直投影可與通道層110b至基板102上的垂直投影至少部分重疊,且源極126b的此一部份可填入第一接觸洞T1b,從而透過第一接觸洞T1b而與通道層110b電性連接,源極126c的一部份至基板102上的垂直投影可與通道層110c至基板102上的垂直投影至少部分重疊,且源極126c的此一部份可填入第一接觸洞T1c,從而透過第一接觸洞T1c而與通道層110c電性連
接。
請參照第3A圖、第3B圖及第3C圖,第3A圖為依據本揭露內容的部分實施方式繪示形成第二接觸洞T2b及第三接觸洞T3a、T3b、T3c的上視示意圖,第3B圖為沿第3A圖的線段3B-3B’的剖面示意圖,而第3C圖為沿第3A圖的線段3C-3C’的剖面示意圖。於此製作階段中,第三絕緣層128先形成在第二絕緣層120上,並覆蓋第二圖案層122,第三絕緣層128的厚度舉例為等於或大於2000埃,第三絕緣層128的材料舉例為氧化矽。接著,移除部分的第一絕緣層112、部分的第二絕緣層120及部分的第三絕緣層128,以使第二絕緣層120及第三絕緣層128共同具有第二接觸洞T2b,而第一絕緣層112、第二絕緣層120及第三絕緣層128共同具有第三接觸洞T3a、T3b、T3c。於形成第二接觸洞T2b及第三接觸洞T3a、T3b、T3c後,部分的掃描線116可由第二接觸洞T2b暴露出來,而通道層110a、110b、110c的一部分可分別由第三接觸洞T3a、T3b、T3c暴露出來。
請參照第4A圖、第4B圖及第4C圖,第4A圖為依據本揭露內容的部分實施方式繪示形成第三圖案層130的上視示意圖,第4B圖為沿第4A圖的線段4B-4B’的剖面示意圖,而第4C圖為沿第4A圖的線段4C-4C’的剖面示意圖。於此製作階段中,第三圖案層130先形成在第三絕緣層128上,且第三圖案層130包含輔助電極132及汲極134a、134b、134c。如第4C圖所示,輔助電極132的一部分位於第二接觸洞T2b內,從而使輔助電極132透過第二接觸洞T2b而與掃描線116電性連
接。汲極134a透過第三接觸洞T3a與通道層110a電性連接,汲極134b透過第三接觸洞T3b與通道層110b電性連接,汲極134c透過第三接觸洞T3c與通道層110c電性連接。
由於形成第三絕緣層128的步驟晚於形成第二圖案層122的步驟且早於形成第三圖案層130的步驟,故第二圖案層122與第三圖案層130可視為形成在不同平面上,即沿水平方向觀察時,資料線124a、124b、124c的一部分不與輔助電極132重疊。舉例而言,當沿第4A圖的第一水平方向O1觀察時,資料線124a不會與輔助電極132重疊,資料線124b不會與輔助電極132重疊,資料線124c不會與輔助電極132重疊,即資料線124a、124b、124c不會與輔助電極132在同一水平面。而當沿第4A圖的第二水平方向O2觀察時,雖資料線124a會與汲極134a的一部份重疊,然而資料線124a不會與汲極134a的另一部分重疊,即位於第三絕緣層128上方的部分汲極134a不會與資料線124a位在同一水平面。類似地,資料線124b與汲極134b、資料線124c與汲極134c具有上述對應關係,在此不贅述。
於此配置下,可提升所形成結構的良率。舉例而言,如第4A圖所示,當所形成的結構是以垂直基板102的方向觀之時,由於第二圖案層122與第三圖案層130可視為形成在不同水平面,故可防止資料線124a與汲極134a之間、資料線124b與汲極134b之間、資料線124c與汲極134c之間因蝕刻因素(etching issue)而發生短路,亦即,可防止資料線124a、124b、124c分別與第三接觸洞T3a、T3b、T3c內的導體因相
連而發生短路。同樣地,也可防止資料線124b與第二接觸洞T2b內的導體因相連而發生短路,亦防止資料線124b與輔助電極132之間因蝕刻因素而發生短路。因此,透過前述製作順序,所進行的製程可以有更寬的設計規則(design rule),而不會因蝕刻步驟受到侷限。另一方面,由於防止了蝕刻因素所可能致使的短路,故即使前述製程是應用在大尺寸且設計為具有高解析度的面板中,所進行的製程仍可具有一定程度的良率,藉以防止顯示品質受到影響。
此外,於第三圖案層130形成後,第三圖案層130的輔助電極132與掃描線116互為並聯配置。於此並聯配置下,輔助電極132可降低掃描線116的阻抗,致使降低掃描線116及閘極118(請見第1A圖)的電阻電容乘積值(RC值)。舉例而言,當掃描線116的材料包含有鉬的時候,輔助電極132的材料可以包含鋁、銅、鈦或鉬,藉以透過並聯配置而降低掃描線116的阻抗。
請參照第5A圖、第5B圖及第5C圖,第5A圖為依據本揭露內容的部分實施方式所繪示之形成第一電極的上視示意圖,第5B圖為沿第5A圖的線段5B-5B’的剖面示意圖,而第5C圖為沿第5A圖的線段5C-5C’的剖面示意圖。於此製作階段中,可先形成平坦層136在第三絕緣層128上,並覆蓋第三圖案層130的輔助電極132及汲極134a、134b、134c。接著,移除部分的平坦層136,以使平坦層136具有第四接觸洞T4a、T4b、T4c。於形成第四接觸洞T4a、T4b、T4c後,汲極134a、134b、134c的第一部分可分別由第四接觸洞T4a、T4b、T4c
暴露出來。第一電極138a、138b、138c形成在平坦層136上,第一電極138a至基板102上的垂直投影會與汲極134a至基板102上的垂直投影至少部分重疊,且一部份的第一電極138a可填入第四接觸洞T4a,從而透過第四接觸洞T4a而與汲極134a電性連接,第一電極138b至基板102上的垂直投影會與汲極134b至基板102上的垂直投影至少部分重疊,且一部份的第一電極138b可填入第四接觸洞T4b,從而透過第四接觸洞T4b而與汲極134b電性連接,第一電極138c至基板102上的垂直投影會與汲極134c至基板102上的垂直投影至少部分重疊,且一部份的第一電極138c可填入第四接觸洞T4c,從而透過第四接觸洞T4c而與汲極134c電性連接。
請參照第6A圖、第6B圖及第6C圖,第6A圖為依據本揭露內容的部分實施方式所繪示之形成第二電極的上視示意圖,第6B圖為沿第6A圖的線段6B-6B’的剖面示意圖,而第6C圖為沿第6A圖的線段6C-6C’的剖面示意圖。於此製作階段中,鈍化層140可先形成在平坦層136上,並覆蓋第一電極138a及138b,鈍化層140的厚度舉例為1000埃,鈍化層140的材料舉例為氮化矽。接著,第二電極142可形成在鈍化層140上,並透過鈍化層140而與第一電極138a及138b隔離,其中第二電極142具有開口144a、144b、144c,且於垂直基板102的方向看向第二電極142時,開口144a、144b、144c分別落於對應的畫素區域內,開口144a、144b、144c分別與第一電極138a、138b、138c重疊。
第一電極138a、138b、138c與第二電極142的組
合可使其中一者做為畫素電極,而另一者做為共用電極,並用以透過其間的電場控制液晶分子(未繪示)的配向。於第二電極142形成後,基板102上的各層結構的組合可做為畫素單元,此外,基板102與畫素單元的組合可視為陣列基板。
綜上所述,本發明提供一種畫素單元的製造方法,於畫素單元的製造過程中,其形成資料線的步驟早於形成與通道層及掃描線電性連接的導體的步驟,且至少有形成絕緣層的步驟介於其之間,故可防止資料線與接觸洞內的導體因相連而發生短路,使得所進行的製程可以有更寬的設計規則並具有更佳的良率。另一方面,可形成與掃描線並聯的輔助電極,透過輔助電極,可降低掃描線的阻抗,致使降低閘極的電阻電容乘積值。
雖然本發明已以多種實施方式揭露如上,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。
Claims (11)
- 一種畫素單元的製造方法,包含:形成一通道層;形成一第一圖案層於該通道層上方,且該第一圖案層包含一掃描線及一閘極;形成一第二圖案層於該第一圖案層上方,且該第二圖案層包含一資料線及一源極,其中該源極與該通道層電性連接;以及形成一第三圖案層於該第二圖案層上方,且該第三圖案層包含一汲極及一輔助電極,其中該汲極與該通道層電性連接,且該輔助電極與該掃描線透過一第一接觸洞而電性連接。
- 如申請專利範圍第1項所述的畫素單元的製造方法,更包含:形成一第一電極與一第二電極於該第三圖案層上方。
- 如申請專利範圍第2項所述的畫素單元的製造方法,更包含:形成一平坦層於該第三圖案層上方,並形成一第二接觸洞於該平坦層之中,其中該第一電極位於該平坦層上方,並透過該第二接觸洞而與該汲極電性連接。
- 如申請專利範圍第2項所述的畫素單元的製造方法,其中該輔助電極的一部份位於該第一接觸洞內,且沿一第一水平方向觀察,該資料線不與該輔助電極的另一部分重疊。
- 如申請專利範圍第4項所述的畫素單元的製造方法,其中該汲極透過一第三接觸洞而與該通道層電性連接,且該汲極的一部份位於該第三接觸洞內,其中沿一第二水平方向觀察,該資料線不與該汲極的另一部份重疊。
- 如申請專利範圍第1項所述的畫素單元的製造方法,更包含:形成一絕緣層,其中形成該絕緣層之步驟晚於形成該第二圖案層之步驟,並早於形成該第三圖案層之步驟,且該第一接觸洞至少穿過該絕緣層。
- 一種畫素單元,設置於一基板上,並包含:一通道層,設置於該基板上;一第一絕緣層,覆蓋該通道層;一第一圖案層,設置於該第一絕緣層上,並包含一掃描線及一閘極,其中該閘極至該基板的垂直投影與該通道層至該基板的垂直投影至少部分重疊;一第二絕緣層,設置於該第一絕緣層上,並覆蓋該第一圖案層,其中該第一絕緣層及該第二絕緣層共同具有一第一接觸洞;一第二圖案層,設置於該第二絕緣層上,並包含一資料線及一源極,其中該源極透過該第一接觸洞而與該通道層電性連接;一第三絕緣層,設置於該第二絕緣層上,並覆蓋該第二圖案層,其中該第二絕緣層及該第三絕緣層共同具有一第二接觸洞,而該第一絕緣層、該第二絕緣層及該第三絕緣層共同具有一第三接觸洞;以及一第三圖案層,設置於該第三絕緣層上,並包含一汲極及一輔助電極,其中該輔助電極透過該第二接觸洞而與該掃描線電性連接,且該汲極透過該第三接觸洞而與該通道層電性連接。
- 如申請專利範圍第7項所述的畫素單元,其中沿一第一水平方向觀察,該資料線的一部份不與該輔助電極重疊。
- 如申請專利範圍第8項所述的畫素單元,其中該汲極的一部份位於該第三接觸洞內,且沿一第二水平方向觀察,該資料線不與該汲極的另一部份重疊。
- 如申請專利範圍第7項所述的畫素單元,其中該輔助電極的一部份位於該第二接觸洞內,且沿一第一水平方向觀察,該資料線不與該輔助電極的另一部份重疊。
- 如申請專利範圍第7項所述的畫素單元,更包含:一平坦層,覆蓋於該第三圖案層上,並具有一第四接觸洞;一第一電極,設置於該平坦層上,並透過該第四接觸洞而與該汲極電性連接;一鈍化層,覆蓋於該第一電極;以及一第二電極,設置於該平坦層上,並透過該鈍化層而與該第一電極電性隔離。
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