專利名稱：像素結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種像素結(jié)構(gòu)及其制造方法，且特別是有關(guān)于一種使用 四道光罩所形成的像素結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今社會(huì)多媒體技術(shù)相當(dāng)發(fā)達(dá)，多半受惠于半導(dǎo)體元件或顯示裝置的進(jìn) 步。就顯示器而言，具有高畫質(zhì)、空間利用效率佳、低消耗功率、無(wú)輻射等 優(yōu)越特性的薄膜晶體管液晶顯示器(thin film transistor liquid crystal display, TFT-LCD)已逐漸成為市場(chǎng)的主流。
一般的薄膜晶體管液晶顯示器主要是由一薄膜晶體管陣列基板、 一對(duì)向 基板以及一夾于兩基板之間的液晶層所構(gòu)成。其中，薄膜晶體管陣列基板主 要包括基板、陣列排列于基板上的薄膜晶體管、像素電極(pixel electrode)、 掃描線"can line)與資料線(date line)所構(gòu)成。 一般ll'Ud，掃描線與 資料線可將訊號(hào)傳輸至對(duì)應(yīng)的像素結(jié)構(gòu)。
圖1附圖為現(xiàn)有技術(shù)一種像素結(jié)構(gòu)的剖面圖。請(qǐng)參考圖1，現(xiàn)有的像素 結(jié)構(gòu)IOO包括一基板110、 一柵極120、 一下電極130、 一柵極絕緣層140、 一半導(dǎo)體層150、 一源極160a、 一漏極160b、 一圖案化保護(hù)層170與一像素 電極180，其中柵極120與下電極130配置于基板110上。柵極絕緣層140 配置于基板110上，并覆蓋柵極120與下電極130。半導(dǎo)體層150配置于柵 極絕緣層140上，并位于柵極120上方。源極160a與漏極160b配置于半導(dǎo) 體層150上，而圖案化保護(hù)層170配置于柵極絕緣層140上，并覆蓋下電極 130。此外，圖案化保護(hù)層170具有一接觸窗170a，其暴露出部分漏極160b。 像素電極180配置于圖案化保護(hù)層170上，而像素電極180經(jīng)由接觸窗170a 與漏極160b電性連接，且像素電極180與下電極130耦合成一儲(chǔ)存電容Cst。
這種現(xiàn)有的像素結(jié)構(gòu)IOO需要五道光罩才能形成，然而光罩?jǐn)?shù)越多，成 本也就相對(duì)增加。此外，像素電極180與下電極130之間的柵極絕緣層140 與圖案化保護(hù)層170的總厚度通常決定儲(chǔ)存電容Cst的電容值的因素之一。 簡(jiǎn)單而言，像素電極180與下電極130之間的距離越短，則儲(chǔ)存電容Cst的 電容值也就越大。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的一目的是提供一種像素結(jié)構(gòu)的制造方法，以減少光 罩?jǐn)?shù)。
此外，本發(fā)明的另一目的是提供一種像素結(jié)構(gòu)，以提高儲(chǔ)存電容值。 為達(dá)上述或是其他目的，本發(fā)明提出一種像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其包括 下列步驟。首先，在一基板上依序形成一金屬層、 一柵極絕緣層與一半導(dǎo)體 材料層。提供一光罩，而此光罩具有一不透光區(qū)與一部分透光區(qū)，并利用此 光罩在半導(dǎo)體材料層上形成一圖案化光阻層。以圖案化光阻層為遮罩移除部 份金屬層、部份柵極絕緣層與部份半導(dǎo)體材料層，以形成一柵極、 一下電極、 一圖案化柵極絕緣層與一半導(dǎo)體層。移除部分圖案化光阻層，以暴露出下電 極上方的半導(dǎo)體層。以圖案化光阻層為遮罩移除下電極上方的圖案化柵極絕 緣層與半導(dǎo)體層。移除圖案化光阻層。在半導(dǎo)體層上形成一源極與一漏極。 在基板上形成一圖案化保護(hù)層，其中圖案化保護(hù)層具有一接觸窗，暴露出部
分漏極。在圖絮化保護(hù)層！二形成一像素電極,艽中像素電極經(jīng)由接觸窗5漏
極電性連接，且像素電極與下電極耦合成一儲(chǔ)存電容。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，光罩包括一半色調(diào)光罩或一灰階光罩。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，移除部分圖案化光阻層的方法包括等離子灰化步驟。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在形成柵極、下電極、圖案化柵極絕緣層與半 導(dǎo)體層之后，柵極上方的圖案化光阻層的厚度大于下電極上方的圖案化光阻 層的厚度。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在形成半導(dǎo)體材料層之后，還包括在半導(dǎo)體材 料層上形成一歐姆接觸材料層。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在形成源極與漏極之后，還包括以源極與漏極 為遮罩進(jìn)行背通道蝕刻(back channel etching, BCE)步驟。
為達(dá)上述或是其他目的，本發(fā)明提出一種像素結(jié)構(gòu)，其包括一基板、一 柵極、 一下電極、 一圖案化柵極絕緣層、 一半導(dǎo)體層、 一源極、 一漏極、一 圖案化保護(hù)層與一像素電極，其中柵極與下電極配置于基板上，且柵極與下 電極電性絕緣。圖案化柵極絕緣層配置于柵極上。半導(dǎo)體層配置于圖案化柵
極絕緣層上，且柵極、圖案化柵極絕緣層與半導(dǎo)體層具有相同的圖案。源極 與漏極配置于半導(dǎo)體層上，而圖案化保護(hù)層配置于基板上，并覆蓋下電極。 此外，圖案化保護(hù)層具有一接觸窗，其暴露出部分漏極。像素電極配置于圖 案化保護(hù)層上，而像素電極經(jīng)由接觸窗與漏極電性連接，且像素電極與下電 極耦合成一儲(chǔ)存電容。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，像素電極與下電極之間的距離小于圖案化柵極 絕緣層與圖案化保護(hù)層的厚度總和。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，像素結(jié)構(gòu)還包括一歐姆接觸層，其配置于半導(dǎo) 體層與源極之間，以及半導(dǎo)體層與漏極之間。
綜上所述，由于本發(fā)明采用半色調(diào)光罩或灰階光罩，以同時(shí)定義出柵極、 圖案化柵極絕緣層與半導(dǎo)體層，因此本發(fā)明只需使用四道光罩，以簡(jiǎn)化步驟 并降低生產(chǎn)成本。此外，本發(fā)明采用半色調(diào)光罩或灰階光罩移除下電極上方 的圖案化柵極絕緣層，因此相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的儲(chǔ)存電容具有較高的 儲(chǔ)存電容值。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較
佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1附圖為現(xiàn)有技術(shù)一種像素結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2A至圖2G附圖為本發(fā)明的一實(shí)施例的一種像素結(jié)構(gòu)的制造方法的示 意圖。
主要元件符號(hào)說(shuō)明如下 100:現(xiàn)有技術(shù)像素結(jié)構(gòu) 110:基板 120:柵極 130:下電極 140:柵極絕緣層 150:半導(dǎo)體層
160a:源極
160b:漏極
170:圖案化保護(hù)層
180:像素電極
200:像素結(jié)構(gòu)
210:基板
220:金屬層
222:柵極
224:下電極
230:柵極絕緣層
232:圖案化柵極絕緣層
240:半導(dǎo)體材料層
242:半導(dǎo)體層
250:歐姆接觸材料層
252:歐姆接觸層
260a:源極
260b漏極
270:圖案化保護(hù)層
270;—l接觸窗
280:像素電極
310:光罩
310a不透光區(qū)
310b部分透光區(qū)
310c完全透光區(qū)
312:透明基板
314:半透過(guò)膜
316:遮光層
320:圖案化光阻層
具體實(shí)施例方式
圖2A至圖2G附圖為本發(fā)明的一實(shí)施例的一種像素結(jié)構(gòu)的制造方法的示 意圖。請(qǐng)參考圖2A，本實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)的制造方法包括下列步驟。首先， 提供一基板210，并在基板210上依序形成一金屬層220、 一柵極絕緣層230 與一半導(dǎo)體材料層240。此外，為了提高元件的電性品質(zhì)，在半導(dǎo)體材料層
240上也可以形成一歐姆接觸材料層250。
然后，提供一光罩310，而光罩310例如是半色調(diào)光罩。此外，光罩310 包括一透明基板312、 一半透過(guò)膜314與一遮光層316。其中，半透過(guò)膜314 配置于透明基板312上，而遮光層316配置于半透過(guò)膜314上，因此此光罩 310可以區(qū)分為不透光區(qū)310a、部分透光區(qū)310b與完全透光區(qū)310c，而部 分透光區(qū)310b的透光率介于不透光區(qū)310a與完全透光區(qū)310c之間。
值得注意的是，本實(shí)施例雖然以光罩310為半色調(diào)光罩為例進(jìn)行說(shuō)明， 然而光罩310也可以是灰階光罩或其他具有不透光區(qū)與部分透光區(qū)的光罩。 簡(jiǎn)單而言，灰階光罩乃是具有多條狹縫而形成部分透光區(qū)。
請(qǐng)繼續(xù)參考圖2A，利用此光罩310在歐姆接觸材料層250上形成一圖案 化光阻層320。此外，對(duì)應(yīng)于不透光區(qū)310a圖案化光阻層320的厚度大于對(duì) 應(yīng)于部分透光區(qū)310b的圖案化光阻層320的厚度。
請(qǐng)參考圖2B，以圖案化光阻層320為遮罩移除部份金屬層220、部份柵 極絕緣層230、部份半導(dǎo)體材料層240與部分歐姆接觸材料層250，以形成一 柵極222、 一下電極224、 一圖案化柵極絕緣層232、 一半導(dǎo)體層242與一歐 姆接觸;iJ252，其中下;乜極22:1可為儲(chǔ)存電極。此吋，姍極222 l:方的圖案 化光阻層320的厚度大于下電極224上方的圖案化光阻層的厚度320。
請(qǐng)參考圖2C，在形成柵極222與下電極224之后，移除部分圖案化光阻 層320，以暴露出下電極224上方的歐姆接觸層252。此外，移除部分圖案化 光阻層320的方法例如是等離子灰化(plasma ashing)步驟。
請(qǐng)參考圖2D，以圖案化光阻層320為遮罩移除下電極224上方的圖案化 柵極絕緣層232、半導(dǎo)體層242與歐姆接觸層252。然后，移除剩余的圖案化 光阻層320。
請(qǐng)參考圖2E，在歐姆接觸層252上形成一源極/漏極260。更詳細(xì)而言， 在基板210上先形成一金屬層(圖中未示)，然后對(duì)于此金屬層進(jìn)行微影步 驟與蝕刻步驟，以形成源極260a與漏極260b。此外，在本實(shí)施例中，己經(jīng) 形成有歐姆接觸層252，因此在形成源極260a與漏極260b之后，便以源極 260a與漏極260b為遮罩對(duì)于歐姆接觸層252進(jìn)行背通道蝕刻(back channel etching, BCE)步驟。
請(qǐng)參考圖2F，在基板210上形成一圖案化保護(hù)層270，其中圖案化保護(hù) 層270具有一接觸窗270a，暴露出部分漏極260b。值得注意的是，圖案化保
護(hù)層270覆蓋下電極224。
請(qǐng)參考圖2G，在圖案化保護(hù)層270上形成一像素電極280，其中像素電 極280經(jīng)由接觸窗270a與漏極260b電性連接，且像素電極280與下電極242 耦合成一儲(chǔ)存電容Cst。至此，大致完成本實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)200的制作， 而有關(guān)于此像素結(jié)構(gòu)200的結(jié)構(gòu)部分將詳述如后。
請(qǐng)繼續(xù)參考圖2G，本實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)200包括一基板210、一柵極222、 一下電極224、一圖案化柵極絕緣層232、一半導(dǎo)體層242、一歐姆接觸層252、 一源極260a、 一漏極260b、 一圖案化保護(hù)層270與一像素電極280，其中柵 極222與下電極224配置于基板210上，且柵極222與下電極224電性絕緣。 圖案化柵極絕緣層232配置于柵極222上。值得注意的是，圖案化柵極絕緣 層232并未覆蓋下電極224。半導(dǎo)體層242配置于圖案化柵極絕緣層232上， 且柵極222、.圖案化柵極絕緣層232與半導(dǎo)體層242具有相同的圖案。源極 260a與漏極260b配置于半導(dǎo)體層242上方，且歐姆接觸層252配置于半導(dǎo) 體層242與源極260a和漏極260b之間。
圖案化保護(hù)層270配置于基板210上，并覆蓋下電極224。此外，圖案 化保護(hù)層270貝冇-」接觸窗270a,，〗1;暴露出部分漏極260b。另外，像素屯極 280配置于圖案化保護(hù)層270上，而像素電極280經(jīng)由接觸窗270a與漏極260b 電性連接，且像素電極280與下電極224耦合成一儲(chǔ)存電容Cst。更詳細(xì)而 言，由于本實(shí)施例的像素電極280與下電極224未配置有圖案化柵極絕緣層 232，因此相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施例的儲(chǔ)存電容Cst具有較高的儲(chǔ)存電容值。 換言之，像素電極280與下電極224之間的距離小于圖案化柵極絕緣層232 與圖案化保護(hù)層270的厚度總和。
由于本發(fā)明采用半色調(diào)光罩或灰階光罩，以同時(shí)定義出柵極、圖案化柵 極絕緣層與半導(dǎo)體層，因此相較于現(xiàn)有技術(shù)所采用的五道光罩，本發(fā)明只需 使用四道光罩，以簡(jiǎn)化步驟并降低生產(chǎn)成本。此外，本發(fā)明在定義出柵極、 下電極、圖案化柵極絕緣層與半導(dǎo)體層之后，亦可移除下電極上方的圖案化 柵極絕緣層，因此相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的儲(chǔ)存電容具有較高的儲(chǔ)存電容 值。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng) 域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與修飾，因 此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種像素結(jié)構(gòu)的制造方法，包括在一基板上依序形成一第一金屬層、一柵極絕緣層與一半導(dǎo)體材料層；提供一光罩，該光罩具有一不透光區(qū)與一部分透光區(qū)，并利用該光罩在該半導(dǎo)體材料層上形成一圖案化光阻層；以該圖案化光阻層為遮罩移除部份該第一金屬層、部份該柵極絕緣層與部份該半導(dǎo)體材料層，以形成一柵極、一下電極、一圖案化柵極絕緣層與一半導(dǎo)體層；移除部分該圖案化光阻層，以暴露出該下電極上方的該半導(dǎo)體層；以該圖案化光阻層為遮罩移除該下電極上方的該圖案化柵極絕緣層與該半導(dǎo)體層；移除該圖案化光阻層；在該半導(dǎo)體層上形成一源極與一漏極；在該基板上形成一圖案化保護(hù)層，其中該圖案化保護(hù)層具有一接觸窗，暴露出部分該漏極；以及在該圖案化保護(hù)層上形成一像素電極，其中該像素電極經(jīng)由該接觸窗與該漏極電性連接，且該像素電極與該下電極耦合成一儲(chǔ)存電容。
2. 如權(quán)利要求l所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該光罩包括 一半色調(diào)光罩或一灰階光罩。
3. 如權(quán)利要求l所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，移除部分該 圖案化光阻層的方法包括等離子灰化步驟。
4. 如權(quán)利要求l所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，在形成該柵 極、該下電極、該圖案化柵極絕緣層與該半導(dǎo)體層之后，該柵極上方的該圖 案化光阻層的厚度大于該下電極上方的該圖案化光阻層的厚度。
5. 如權(quán)利要求l所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，在形成該半 導(dǎo)體材料層之后，還包括在該半導(dǎo)體材料層上形成一歐姆接觸材料層。
6. 如權(quán)利要求5所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，在形成該源 極與該漏極之后，還包括以該源極與該漏極為遮罩進(jìn)行背通道蝕刻步驟。
7. —種像素結(jié)構(gòu)，包括 一基板； 一柵極，配置于該基板上；一下電極，配置于該基板上，并與該柵極電性絕緣； 一圖案化柵極絕緣層，配置于該柵極上；一半導(dǎo)體層，配置于該圖案化柵極絕緣層上，且該柵極、該圖案化柵極 絕緣層與該半導(dǎo)體層具有相同的圖案；一源極與一漏極，配置于該半導(dǎo)體層上；一圖案化保護(hù)層，配置于該基板上，并覆蓋該下電極，且該圖案化保護(hù) 層具有一接觸窗，暴露出部分該漏極；以及一像素電極，配置于該圖案化保護(hù)層上，而該像素電極經(jīng)由該接觸窗與 該漏極電性連接，且該像素電極與該下電極耦合成一儲(chǔ)存電容。
8. 如權(quán)利要求7所述的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于，該像素電極與該下電極 之間的距離小于該圖案化柵極絕緣層與該圖案化保護(hù)層的厚度總和。
9. 如權(quán)利要求7所述的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括一歐姆接觸層， 配置于該半導(dǎo)體層與該源極之間以及該半導(dǎo)體層與該漏極之間。
全文摘要
一種像素結(jié)構(gòu)的制造方法。在一基板上依序形成一金屬層、一柵極絕緣層與一半導(dǎo)體材料層。提供具有一不透光區(qū)與一部分透光區(qū)的一光罩，并利用此光罩在半導(dǎo)體材料層上形成一圖案化光阻層。以圖案化光阻層為遮罩移除部分金屬層、部分柵極絕緣層與部分半導(dǎo)體材料層，以形成一柵極、一下電極、一圖案化柵極絕緣層與一半導(dǎo)體層。移除部分圖案化光阻層，以暴露出下電極上方的半導(dǎo)體層。以圖案化光阻層為遮罩移除下電極上方的圖案化柵極絕緣層與半導(dǎo)體層。移除圖案化光阻層。在半導(dǎo)體層上形成一源極與一漏極。在基板上依序形成一圖案化保護(hù)層與一像素電極。
文檔編號(hào)G02F1/136GK101114127SQ20061010863
公開日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月27日
發(fā)明者宋慧敏, 洪孟鋒 申請(qǐng)人:中華映管股份有限公司