TWI320233B - Pixel structure and fabricating method thereof - Google Patents

Description

1320233 QD1-95015 21 〇〇5twf.doc/t 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於'一種晝素結構及其製造方法，且特別 是有關於一種應用於液晶顯示器的畫素結構及其製造方 法。 ^ 【先前技術】 一般薄膜電晶體液晶顯示器可分為穿透式、反射式， 以及半穿透半反射式三大類，其分類的依據在於光源的利 用以及陣列基板（array)的差異。其中，穿透式之薄膜電 晶體液晶顯示器（transmissive TFT-LCD )主要係以背光源 (backlight)作為光源，其薄膜電晶體陣列基板上的晝素 電極為透明電極以利背光源所發出的光線穿透。此外旦反 射式薄膜電晶體液晶顯示器（reflective tFT_lcd)主要係 以前光源（front-light)或是外界光源作為光源， 雷 晶體陣列練上的晝素電極為金屬或其 射 ，崎質之反射f極，適謂前錢或是外界統反 二=二式綱晶體液晶顯示器則可視為穿透 二:ί，器與反射式薄膜電晶體液晶顯示器 源^;it 同時湘背光肋及前光源或外界光 顯示=反射式液晶 ”从圭本思圖。*參考® 1Α，此種 ° } 110 ^ …、、後在基板11G依序形成—閘極12G、_閘絕緣層⑽、一 5 1320233 QDI-95015 21005twf.doc/t 此外，本發明之另一目的是提供一種畫素結構的 方法，以簡化製程。 、 另外，本發明之再一目的是提供一種畫素結構的製造 方法，以減少所需的光罩數。 基於上述目的或其他目的，本發明提出一種畫素結 構’其包括-基板、-閘極、—第_介電層、—半導體芦、 多個半導體凸塊、一源極、一汲極與一反射晝素電極。曰其 中，閘極配置於基板上，而第一介電層配置於基板上，並 覆蓋閘極。半導體層配置於閘極上方之第一介電層上 +導體凸塊配置於第-介電層上。源極與汲極配置於 f層上。反射晝素電極配置於第—介電層上，並覆蓋半導 體凸塊，且反射晝素電極與汲極電性連接。 施，畫素結構更包括-第二介電層 二ϋ 該第二介電層配置於第—介電層 ，、’覆蓋半導體層、源極、沒極盘 曰 第二介電声且右一技_ β ”夂射畫素電極。此外’

觸1^、暴露出部分汲極。透明書辛 電極配置於第二介電層上， d旦I 汲極電性連接。 1相晝素電極經由接觸窗與 層，其配置 =第’晝素結構更包括—第二介電 第二介電層具有-接上導體凸塊。此外’ 素電極配置於第二介電層/，、=^卩^極，且反射畫 接。 並'，里由接觸窗與汲極電性連 在本發明-實施例中，晝素結構更包括一透明晝素電 7 1320233 QDJ-95015 2 J 005twf.doc/t 配置於第―1電層與反射畫素電極之間，且透明查 f電=由接觸窗與沒極電性連接： 透明晝素電極與汲極電性連接。 一1电拉厶由 f本發明-實施财，4素結構更包括 極，其配置於反射晝素電極上，且 二素電 畫素電極與及極電性連接。 旦素電由反射 同-ΐί發m财，半導體層與料體凸塊可以是 層，更包括-歐姆接觸 h X 原極及極與半導體凸塊上。 =上述目的或其他目的，本發明提出—種晝素 步驟°首先’提供一基板’並在 介電層，蓋 雜凸塊，其中半導體層位;二:==半： 來，在第-介電層上形成―_二=二再 極，其中極與沒極覆蓋部分半導體声，而、壹電 在本發明一實施例中些半導體&塊。 電極之後，此晝素結構的製造:=括 蓋-第二介電層，*第二介電層 : 部分沒極。然後，在2=出 且透明晝钱極經由鋪窗岐極電ί連素電極， 在本u声、施例中，形成半導體層與半導體凸塊的 8 1320233 QDI-95015 21005twf.doc/t 步驟包括在第一介電層上形成—半導體材料層。然後，圖 案化此半導體材料層，以形成半導體層與半導體凸塊。 在本發明一實施例中，在形成半導體材料層之後，此 畫素結構的製造方法更包括在半導體材料層上形成 一歐姆 接觸材料層。 .基於上述目的或其他目的，本發明提出一種晝素結構 造方法’其包括下列步驟。首先，提供—基板，並在 • *板上形成—閘極。在基板上形成-第-介電層，以覆蓋 閘極。然後，在第一介電層上形成一半導體層與多個半導 體凸塊，其中半導體層位於閘極上方之第一介電層上。再 • 來，苐"電層上形成一源極與一汲極，其中源極與没 極，盍部分半導體層。在基板上全面覆蓋一第二介電層， =第二介電層具有一接觸窗，其暴露出部分汲極，且第二 覆蓋半導體凸塊'然後，在第二介電層上形成一反 素電極，且反射晝素電極經由接觸窗與汲極電性連接。 Φ μ ΐ本發明—實施例+ ’反射4素電極係形成於半導體 • 凸塊上方之第二介電層上。 . 電極2發明一實施例中，在第二介電層上形成反射晝素 則，畫素結構的製造方法更包括在第二介電層上形 電性^晝素電極，其中透明晝素電極經由接觸窗與汲極 連接。接，而反射晝素電極經由透明畫素電極與汲極電性 雷搞ίί發明一實施例中，在第二介電層上形成反射晝素 後’晝素結構的製造方法更包括在反射晝素電極上 9 1320233 QDl-95015 2l〇〇5twf.doc/t 成一透明畫素電極，而透M素·經由反射晝素電極 與汲極電性連接。 在本發明-實施例中，形成半導體層與半導體凸塊的 乂驟包括在第-介電層上形成—半導體材料層 。然後，圖 案化此半導體材料層，㈣財導體層與半導體凸塊。 在本發明-貫施例巾，在形成半導體材料層之後，此

旦素結構的製造方法更包括在半導體材料層上形成一歐姆 接觸材料層。 基於上述，由於本發明採用由半導體層所形成的凸 塊’因此她於習知技術’本發明的製程不僅較為簡單， 且所形成的晝素結構也具有較佳的可靠度。 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， 作洋細說明如下。 【實施方式】 【第一實施例】 圖2A至圖2D是本發明第一實施例的一種畫素結構 的製造方法的示意圖。請參考圖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()，然後 在基板21二上形成-閘極22〇。更詳細而言，先在基板21〇 上形成-第-導體層（切示），然後對於第—導體層進 行圖案化製程，以形成-閘極22()。然後，在基板21〇上 形成一第一介電層230,以覆蓋閘極22〇。此外，形成第一 介電層230的方法例如是採用電漿增強式化學蒸氣沈積 1320233 QDI-95015 21005twf.doc/t • 法，並以小於攝氏300度之溫度下所形成。 請參考圖2B，在第一介電層230上形成一半導體芦 242a與多個半導體凸塊242b，其中半導體層242a位於& 極220上方之第一介電層230上。此外，這些半導體凸^ 242b可以是以亂數或一預定規格排列。更詳細而言，在第 ，.一介電層230上形成一半導體材料層（未繪示），然後對 • 於此半導體材料層進行圖案化製程，以形成半導體層242a φ 與半導體凸塊。此外，為了提升電性品質，在形成半 導體材料層之後，在半導體材料層上形成一歐姆接觸材料 層（未繪示）。然後，對於半導體材料層與歐姆接觸材料 層進行圖案化製程’以在半導體層242a上形成一歐姆接觸 層244a’以及在半導體凸塊242b上形成一歐姆接觸層 244b。再者，圖案化製程包括微影製程與蝕刻製程。 請麥考圖2C，在第一介電層230上形成一源極25〇a、 一汲極250b與一反射畫素電極250c，其中源極250a與汲 極覆蓋部分半導體層242a，而反射晝素電極250c與 汲極250b電性連接，且反射晝素電極25〇c覆蓋這些半導 體凸塊242b。更詳細而言，先在第一介電層23〇上形成一 . 第二導體層（未繪示），然後對於第二導體層進行圖案化 製程，以形成源極250a、没極250b與反射晝素電極25〇ρ 此外，在形成源極25〇a與汲極250b之後，以源極25〇a 與汲極250b為遮罩進行背通道蝕刻製程（back channel etching, BCE) ’以移除源極25〇a與汲極250b之間的歐姆 接觸層244a。值得注意的是’上述製程所形成晝素結構可 1320233 QDI-95015 21005twf.doc/t 以應用於反射式液晶顯示器（re£lective LCJ))中，然而本 實施例也可以再進行其他步驟’以形成出應用於半穿透半 反射式液晶顯示器（transflectiveLCD)中的晝素結構，其 詳述如後。 請參考圖2D，在基板210上全面覆蓋一第二介電層 ， 260，而第二介電層26〇具有一接觸窗26〇a，其暴露出部 • 分汲極250b。此外，形成第二介電層26〇的方法例如是採 φ 用電漿增強式化學蒸氣沈積法，並以小於攝氏300度之溫 度下所形成。然後，在第二介電層260上形成一透明畫素 電極270，且透明晝素電極270經由接觸窗260a與汲極 250b電性連接。至此，大致完成應用於半穿透半反射式液 晶顯示器的畫素結構200的製造流程。以下就此晝素結構 200的結構部份進行說明。 請繼續參考圖2D，本實施例之晝素結構2〇〇包括— 基板210、一閘極220、一第一介電層230、一半導體層 鲁 242a、多個半導體凸塊242b、歐姆接觸層244a、244b、一 • 源極、一汲極250b、一反射晝素電極250c、一第二 . 介電層260與一透明晝素電極270。其中，閘極220配置 於基板210上。第一介電層230配置於基板210上，並覆 蓋閘極220。半導體層242a配置於閘極220上方之第一介 電層230上’而半導體凸塊242b配置於第一介電層230 上。源極250a與汲極250b配置於半導體層242a上。反射 晝素電極250c配置於第一介電層230上，並覆蓋半導體凸 塊242b，且反射晝素電極250c與汲極250b電性連接。 12 1320233 QDI-95015 21005twf.doc/t 此外，歐姆接觸層244a配置於源極250a與汲極250b 與半導體層242a之間，而歐姆接觸層244b配置於半導體 凸塊242b上。另外，第二介電層26〇配置於第一介電層 230上並覆蓋半導體層242a、源極250a、汲極250b與反 射晝素電極250c，而第二介電層260具有一接觸窗260a， 其暴露出部分汲極250b。透明晝素電極270配置於第二介

電層260上，且透明晝素電極270經由接觸窗260a與汲極 250b電性連接。 更詳細而言，基板210可以是玻璃基板、石英基板或 其他型態的基板。此外，閘極220、源極250a、汲極250b 與反射晝素電極250c的材質例如是鋁（A1)、鉬（M)、 氮化銷（MoN)、欽（Ti)、氮化鈦（)、鉻（⑺、 亂化鉻（CrN)或其他導體材質。在本實施例巾，閘極22〇、 源極250a、汲極250b與反射畫素電極25〇c的結構例如是 鋁/鈦或鋁/氮化鈦。鋁層的厚度例如是介於5〇〇至2〇〇〇埃 之間，而鈦層或氮化鈦層的厚度例如是介於至ι〇〇〇 埃之間。 另外，弟-介電層230的材質例如是矽氮化物 (slNx)、魏化物（Si〇x) 1氧氮化物（撕⑹或 其他絕緣材質，而第-介電層23G的厚度例如是介於15〇〇 至4000埃。半導體層242a與_接觸層鳥的厚度總和 例如是條500至4_埃之間。半導體層2似盘半導體 凸，鳩的材質例如是非晶石夕或多⑽，而 244a與244b的材質例如是摻雜非晶矽。 13 1320233 QDI-95015 21005twf.doc/t 广第一介電層260的材質例如是石夕氮化物（SiNx)、矽 氧，物（Sl〇x)、矽氧氮化物（SiOxNY)或其他絕緣材質， 而第一介電層260的厚度例如是介於5〇〇至4〇〇〇埃。此 外.，透明晝素電極270的材質例如是銦錫氧化物（indium诎 oxide, ITO)、銦鋅氧化物（Μι· ㈣如，ιζο)、鋅 .鋁氧化物（aluminum zinc oxide，AZO)或是其他透明導體 • 材質。另外，透明晝素電極27〇的厚度例如是介於5〇〇至 ^ 3000 埃。 值得注意的是，本實施例並不限定需形成歐姆接觸層 244a、244b。此外，本實施例之的晝素結構2〇〇乃是應用 於半穿透半反射式液晶顯示器中，然而不具有透明晝素電 極270的畫素結構也可以應用於反射式液晶顯示器中。 【第二實施例】 ，圖3A至圖3D是本發明第二實施例的一種晝素結構 的製造方法的示意圖。請參考圖3人與3]8，圖3A與圖3B 所示相似於圖2A與圖2B所示，在此不再贅述。 • 請參考圖3C，在第一介電層23〇上形成一源極 250a 與及極250b，其中源極250a與汲極250b覆蓋部分半導 ’ 體屬么@#卩形成源極250a與汲極250b之後，以源極250a 與汲極250b為遮罩進行背通道蝕刻製程，以移除源極25〇a 與及極250b之間的歐姆接觸層244a。然後，在基板210 上全面覆蓋一第二介電層260，而第二介電層26〇具有一 接觸窗260a’其暴露出部分汲極250b。此外，第二介電層 260覆蓋這些半導體凸塊242b。 1320233 QDI-95015 21005twf.doc/t 睛參考圖3D，在第二介電㉟26〇上形成一透明晝素 電極270，其中透明晝素電極27.0經由接觸窗260a與及極 250b電性連接。然後，在透明晝素電極27〇上形成一反射 晝素電極310,而反射畫素電極31〇經由透明畫素電極 與没極250b電性連接。至此，大致完成應用於半穿透半反 式液晶顯示器的晝素結構3〇〇的製造流程。值得注意的 • 是，本實施例雖然依序形成透明晝素電極27〇與反射畫素 • 電極310,然而本實施例也可以依序形成反射晝素電極;310 與透明晝素電極270。以下就此晝素結構3〇〇的結構部份 進行說明。 請繼續參考圖3D，本實施例之晝素結構3〇〇包括一 基板210、一閘極220、一第一介電層230、一半導體層 242a、多個半導體凸塊242b、歐姆接觸層244a、244b、一 源極250a、一汲極250b、一第二介電層260、一透明晝素 電極270與一反射畫素電極31〇。其中，閘極220配置於 基板210上。第一介電層230配置於基板210上，並覆蓋 • 閘極220。半導體層242a配置於閘極220上方之第一介電 層230上，而半導體凸塊242b配置於第一介電層230上。 ’ 源極250a與汲極250b配置於半導體層242a上。此外，歐 姆接觸層244a配置於源極250a與沒極250b與半導體層 242a之間，而歐姆接觸層244b配置於半導體凸塊242b上。 第二介電層260配置於第一介電層230上並覆蓋半導 體層242a、半導體凸塊242b、源極250a與汲極250b，而 第二介電層260具有一接觸窗260a，其暴露出部分汲極 15 1320233 QDI-95015 21005twf.doc/t 此外第一介電層260覆蓋這些半導體凸塊242b。 電極270配置於第二介電層_上，且透明書素 ，了經由接觸窗細a與汲極2通電性連接。此; =晝素電極3H)配置於透明晝素電極謂上，且反射晝 素電^ 310經由透明畫素電極270與沒極250b電性連接: 下列ίί所述’本發明的畫素結構及其製造方法至少具有 凸Γ、㈣本發财軸半導㈣時，料形成半導體 Ινλ η 么明的畫素結構的製造方法所需的光罩 。此外，相較於習知技術採用由=阻= 素結構具有較佳的可靠度。龙口此本發明的晝 ilfi日#由於反射晝素電極與源極、汲極為一同开i成，® Γ較於習知技術’本發明的畫素結構的製造^=‘ 無須：ϊ::=構的製造方法與現有的製程相容 和範圍内，參可你此社+ * β 在不脫離本發明之精神 g二後：之申；專利範者=本發明之保言蔓 【圖式簡單說明】 圖1A至1D繪示為習知應用於半穿透半反射式液晶 16 1320233 QDI-95015 21005twf.doc/t 顯示器之畫素結構的製造流程示意圖。 圖2A至圖2D是本發明第一實施例的一種晝素結構 的製造方法的示意圖。 圖3A至圖3D是本發明第二實施例的一種晝素結構

的製造方法的示意圖。 【主要元件符號說明】 110 :基板 130 :閘絕緣層 150a :源極 160 :保護層 170 :凸塊 180b :透明晝素電極 210 :基板 230 :第一介電層 242b ··半導體凸塊 250a :源極 250c :反射晝素電極 260a :接觸窗 300 :晝素結構 120 :閘極 140 :半導體層 150b :汲極 160a :接觸窗 180a :反射晝素電極 200 :晝素結構 220 :閘極 242a :半導體層 244a、244b :歐姆接觸層 250b :汲極 260 :第二介電層 270 :透明晝素電極 310 :反射晝素電極 17

Claims (1)

1. J320233 货年彳月丨日修正本 98-4-1 十、申請專利範圍： L一種晝素結構，包括： 一基板； 一閘極，配置於該基板上； 一第一介電層’配置於該基板上，並覆蓋該 一半導體層，配置於該閘極上方之該第二^巧極； 多個半導體凸塊，配置於該第一介電層上;;丨電層上； 一源極與一 j：及極，配置於該半導體層上. 一反射晝素電極，配置於該第一介電層 些半導體凸塊，且就射錄紐触祕羞該 導體兮配置於該第—介電層上，並覆蓋該半 ^層冑源極、該没極與該反射晝素電極，且 電層具有-接觸窗，暴露出部分該難；以及” 一透明晝素電極，配置於該第二介電 晝素電極經由該接觸窗與該汲極電性連接。 ^透 道請專纖圍第1項所述之晝储構，其中該半 V體層與該些半導體凸塊為同一膜層。 八° 歐姆=請專利範圍第1項所述:晝素結構，更包括-姆接觸層’配置於料導體層與該料導體凸塊上。 4.一種晝素結構的製造方法，包括： 提供一基板； 在該基板上形成一閘極； 在s亥基板上形成一第一介電屛 如外嚷.^ 7丨电層，以覆盍該閘極； 在該弟-介電層上形成―”體層與多個半導體凸 18 1320233 98-4-1 塊’其中該半導體独於該閘極上方之該第-介電層上； ”在該第一介電層上形成一源極、一汲極與一反射畫素 電極，其中該源極與該汲極覆蓋部分該半導體層 ，而該反 射晝素電極與魏極電性連接，且該反射晝素電極覆蓋該 些半導體凸塊； — 在該基板上全面覆蓋一第二介電層，而該第二介電層 具有一接觸窗’暴露出部分該沒極；以及 在該第一介電層上形成一透明晝素電極，而該透明畫素電 極經由該接觸窗與該汲豳電性連接。 、5·如申請專利範圍第4項所述之晝素結構的製造方 法，其中形成辭導體層無些半導體凸塊之步驟包括： 在該第一介電層上形成一半導體材料層；以及 圖案化該半導體材料層，以形成該半導體層與該些半 導體凸塊。 6. 如申請專利範圍第5項所狀晝素結構的製造方 去、’其中在形成該半導體材料層之後，更包括在該半導體 材料層上形成一歐姆接觸材料層。 7. —種晝素結構的製造方法，包括： 提供一基板； 在該基板上形成一閘極； 在該基板上形成一第一介電層，以覆蓋該閘極； 在該第一介電層上形成一半導體層與多個半導體凸 塊，其中該半導體層位於該閘極上方之該第一介電層上； 在該第一介電層上形成一源極與一汲極，其中該源極 1320233 泰 98-9-7 與該汲極覆-盖部分該半導體声. 具有^介電層，而該第二物 該些半導體凸塊； 巧弟—介電層覆1 在該第二介電層上形成明 晝素電極經由該接觸涔言電極，其申該透明 .Α设觸固與該汲極電性連接；以及 ―"電層上形成—反射畫 晝素電極經㈣翻晝錢極與紐 接中該反射 、項所述之制# 法’其中該反射晝素電極係導換= 該第二介電層上。 —干令杜凸塊上方之 法二=利=第7項所述之晝素結構的製造方 包括7 "電層上形成一反射晝素電極之後，更 金極上形成一透明晝素電極，而該透明 旦素电極、、工由該反射晝素電極與該汲極電性連接。 如申請專利範圍第7項所述之畫素結構造方 法’其中形賴铸體層與馳半導體凸塊之步驟包拉： 在該第一介電層上形成一半導體材料層；以及 、曾圖案化該半導體材料層，以形成該半導體層與該竣半 導體凸塊。 、 、U.如申請專利範圍第10項所述之晝素結構的製造方 法，其中在形成該半導體材料層之後，更包括在該半導# 材料層上形成一歐姆接觸材料層。 Λ 20 98-4-1 1320233 12. —種晝素結構，包括： 一基板； 一閘極，配置於該基板上； 一第一介電層，配置於該基板上，並覆蓋該閘極； 一半導體層，配置於該閘極上方之該第一介電層上； 多個半導體凸塊，配置於該第一介電層上； 一源極與一汲極，配置於該半導體層上；

   一第二介電層，配置於該第一介電層上，並覆蓋該些 半導體凸塊，且該第二介電層具有一接觸窗，暴露出部分 該〉及極， 一反射晝素電極，配置於該第二介電層上，並覆蓋該 些半導體凸塊；以及 一透明晝素電極，配置於該第二介電層與該反射晝素 電極之間，且該透明晝素電極經由該接觸窗與該汲極電性 連接，而該反射晝素電極經由該透明晝素電極與該汲極電 性連接。 13. —種晝素結構，包括： 一基板； 一閘極’配置於該基板上； 一第一介電層，配置於該基板上，並覆蓋該閘極； 一半導體層，配置於該閘極上方之該第一介電層上； 多個半導體凸塊，配置於該第一介電層上； 一源極與一汲極，配置於該半導體層上； 一第二介電層，配置於該第一介電層上，並覆蓋該些 21 ,1320233 98-4-1 半導體凸塊，且該第二介電層具有一接觸窗，暴露出部分 該汲極； 一反射晝素電極，配置於該第二介電層上，並覆蓋該 些半導體凸塊，且該反射晝素電極與該汲極電性連接；以 及 一透明晝素電極，配置於該反射晝素電極上，且該透 明晝素電極經由該反射晝素電極與該汲極電性連接。 22