主動元件及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種主動元件及其制作方法。主動元件包括一柵極、一柵絕緣層、一通道、一源極與一漏極。柵極配置于一基板上。柵絕緣層配置于基板上且覆蓋柵極。柵絕緣層分為一第一區(qū)與一第二區(qū)。第一區(qū)具有均一的厚度，第二區(qū)具有均一的厚度，且第一區(qū)的厚度大于第二區(qū)的厚度。通道配置于柵絕緣層上。源極與漏極分別配置于柵絕緣層上且彼此分離。源極與漏極的分布位置與第一區(qū)的分布位置一致。通道接觸源極與漏極。本發(fā)明可改善現(xiàn)有技術中饋通電壓過大所造成的問題。
【專利說明】
主動元件及其制作方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種元件及其制作方法，尤其涉及一種主動元件及其制作方法。
【背景技術】
[0002] 具有高畫質、空間利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優(yōu)越特性的液晶顯示器 (Liquid Crystal Display，簡稱IXD)已逐漸成為市場的主流。一般而言，液晶顯示器包 括液晶顯示面板（LCD panel)與用以提供面光源的背光模塊，其中，液晶顯示面板通常 包括薄膜晶體管陣列基板（Thin Film Transistor Array Substrate,簡稱 TFT array substrate)、彩色濾光基板（Color Filter substrate,簡稱 CF substrate)以及位于兩基 板之間的液晶層（liquid crystal layer)。
[0003] 圖I為一種現(xiàn)有的像素陣列基板的電路示意圖。請參照圖1，一般而言，像素陣列 基板10位于同一列上的像素結構P 1QA、P1QB、Piqc…的薄膜晶體管TFT1QA、TFT 1QB、TFTiqc…皆由 同一條掃描線SlO進行驅動。當掃描線SlO提供足夠的開啟電壓時，連接至掃描線SlO的 薄膜晶體管1?1'_3?1'_3?1' 1。^就會被打開，以使各條數(shù)據(jù)線010所搭載的數(shù)據(jù)（電壓電 平）能夠寫入像素結構P1DA、P 1DB、P1De···。當上述寫入動作完成后，薄膜晶體管TFT1QA、TFT 1QB、 TFT1ik…就會被關閉，并通過液晶電容與像素存儲電容C ST等保持各像素結構P ιω、P1(]B、 P1ik…內像素電極的電壓電平。
[0004] 然而，當薄膜晶體管1?1'1。^?1'1。^?1' 1(^"被關閉時，各像素結構？應、？1。^1(^"內 的像素電極的電壓電平很容易受到其他周圍電壓改變的影響而變動，此電壓變動量稱為饋 通電壓（Feed-through voltage)，以下以AVp表示。饋通電壓可表示為：
[0005] AVp= [Cgd/(Clc+Cst+Cgd)]X AVg (1)
[0006] 方程式⑴內的Q為液晶電容，Cst為像素存儲電容，Cra為薄膜晶體管的柵極與 漏極間的電容，AVJlJ為掃描線在開啟與關閉薄膜晶體管時的電壓差。在液晶顯示器的作 動原理中，主要就是通過施加于液晶分子的電場大小來改變液晶分子的旋轉角度，進而表 現(xiàn)出各種灰階變化。由于施加于液晶分子的電場大小是由各像素結構的像素電極與一共用 電極的電壓差所決定，因此當像素電極的電壓電平受饋通電壓A Vp影響而改變時，就會影 響液晶顯示器的顯示效果。
[0007] -般而言，經(jīng)由調整共用電極的電壓電平便可以消除饋通電壓AVp所造成的影 響。然而，由于掃描線內的電阻及其他電容的影響，使得AV p會隨著像素結構距離掃描線 輸入端越遠而越小，即圖1所示的像素結構P1DA、P1DB、P觀的AV p會呈現(xiàn)（AVp)AMAVp) Β> ( Δ VP) C的現(xiàn)象，使得液晶顯示器的畫面發(fā)生閃爍的情形。

【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明提供一種主動元件，可改善現(xiàn)有技術中饋通電壓過大所造成的問題。
[0009] 本發(fā)明提供一種主動元件的制作方法，可改善現(xiàn)有技術制作出來的主動元件的饋 通電壓過大所造成的問題。
[0010] 本發(fā)明的主動元件包括一柵極、一柵絕緣層、一通道、一源極與一漏極。柵極配置 于一基板上。柵絕緣層配置于基板上且覆蓋柵極。柵絕緣層分為一第一區(qū)與一第二區(qū)。第 一區(qū)具有均一的厚度，第二區(qū)具有均一的厚度，且第一區(qū)的厚度大于第二區(qū)的厚度。通道配 置于柵絕緣層上。源極與漏極分別配置于柵絕緣層上且彼此分離。源極與漏極的分布位置 與第一區(qū)的分布位置一致。通道接觸源極與漏極。
[0011] 在本發(fā)明的一實施例中，柵絕緣層包括一第一絕緣層以及一第二絕緣層。第一絕 緣層位于第一區(qū)與第二區(qū)且具有均一的厚度，第二絕緣層位于第一區(qū)且具有均一的厚度。
[0012] 在本發(fā)明的一實施例中，第一絕緣層的材質不同于第二絕緣層的材質。
[0013] 在本發(fā)明的一實施例中，柵絕緣層由單一材質構成。
[0014] 在本發(fā)明的一實施例中，主動元件還包括一像素電極，電性連接漏極。
[0015] 在本發(fā)明的一實施例中，通道的材質為非晶硅。
[0016] 本發(fā)明的主動元件的制造方法包括下列步驟。形成一柵極于一基板上。形成一柵 絕緣層于基板上且覆蓋柵極。柵絕緣層分為一第一區(qū)與一第二區(qū)。第一區(qū)具有均一的厚度， 第二區(qū)具有均一的厚度，且第一區(qū)的厚度大于第二區(qū)的厚度。形成一通道、一源極與一漏極 于柵絕緣層上。源極與漏極彼此分離，且源極與漏極的分布位置與第一區(qū)的分布位置一致。 通道接觸源極與漏極。
[0017] 在本發(fā)明的一實施例中，形成柵絕緣層包括下列步驟。形成一第一絕緣層于第一 區(qū)與第二區(qū)。第一絕緣層具有均一的厚度。形成一第二絕緣層于第一區(qū)。第二絕緣層具有 均一的厚度。
[0018] 在本發(fā)明的一實施例中，形成第二絕緣層所使用的光罩及形成源極與漏極所使用 的光罩相同。
[0019] 在本發(fā)明的一實施例中，柵絕緣層是以單一微影蝕刻制程形成。
[0020] 基于上述，在本發(fā)明的主動元件及其制作方法中，柵絕緣層在源極與漏極下方的 厚度增加以減少柵極與漏極間的電容，因此可降低主動元件的饋通電壓。
[0021] 為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并合附圖作詳細 說明如下。
【附圖說明】
[0022] 圖1是現(xiàn)有的像素陣列基板的電路示意圖；
[0023] 圖2A至圖2G是本發(fā)明一實施例的主動元件的制作方法的流程剖面圖；
[0024] 圖3為電容Cm與顯示器的解析度的模擬分析圖；
[0025] 圖4為饋通電壓Δ Vp與顯示器的解析度的模擬分析圖；
[0026] 圖5為圖2G的主動元件的上視示意圖；
[0027] 圖6是本發(fā)明另一實施例的主動元件的剖面示意圖。
[0028] 附圖標記說明：
[0029] 10 :像素陣列基板；
[0030] Cgd、Clc、Cst:電容；
[0031] P1QA、P1QB、Piqc:像素結構；
[0032] TFT艦、TFT· TFTloc:薄膜晶體管；
[0033] SlO :掃瞄線；
[0034] DlO :數(shù)據(jù)線；
[0035] 50 :基板；
[0036] 100、200 :主動元件；
[0037] 110 :柵極；
[0038] 120、220 :柵絕緣層；
[0039] 120A :第一區(qū)；
[0040] 120B :第二區(qū)；
[0041] 122:第一絕緣層；
[0042] 124 :第二絕緣層；
[0043] 130 :通道；
[0044] 140:像素電極；
[0045] 152 :源極；
[0046] 154 :漏極；
[0047] 160 :絕緣層；
[0048] 170:共用電極；
[0049] S20 :掃瞄線；
[0050] D20 :數(shù)據(jù)線；
[0051] L12、L14、L16、L18 :曲線；
[0052] Δ Vp:饋通電壓。
【具體實施方式】
[0053] 本發(fā)明的一實施例的主動元件的制作方法介紹如下。首先如圖2A所示，形成一柵 極110于一基板50上?；?0的材質可為玻璃、石英、有機聚合物、不透光/反射材料（如 導電材料、晶片、陶瓷等）或是其它合適的材質。柵極110的材料一般是金屬材料。但本發(fā) 明不限于此，在其他實施例中，柵極110的材質也可以是其他導電材質，如合金、金屬材料 的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物或是金屬材料與其它導電材質的堆疊 層。
[0054] 請參考圖2A及圖2B，首先如圖2B所示，形成一第一絕緣層122于基板50上且覆 蓋柵極110,第一絕緣層122同時分布于一第一區(qū)120A與一第二區(qū)120B。第一絕緣層122 具有均一的厚度。接著如圖2C所示，形成一第二絕緣層124于第一區(qū)120A。第二絕緣層 124具有均一的厚度。藉此，形成一柵絕緣層120于基板50上且覆蓋柵極110。換言之，本 實施例的柵絕緣層120是由第一絕緣層122與第二絕緣層124共同構成，但本發(fā)明不限于 此?；旧希瑬沤^緣層120是覆蓋整個基板50,但不限定于此，只要能覆蓋整個柵極110。 柵絕緣層120分為第一區(qū)120A與第二區(qū)120B。第一區(qū)120A具有均一的厚度，第二區(qū)120B 具有均一的厚度，且第一區(qū)120A的厚度大于第二區(qū)120B的厚度。本實施例中，第一區(qū)120A 是多個分開的區(qū)域的集合，第二區(qū)120B也是多個分開的區(qū)域的集合。第一區(qū)120A具有均 一的厚度的意思是，柵絕緣層120在第一區(qū)120A的部分的厚度基本上都相同，但不排除因 制程誤差或其他原因所造成的厚度差異，第二區(qū)120B也相同。在此一提，以圖2B的柵絕緣 層120為例，在柵極110的邊緣處所示的第一絕緣層122的厚度較厚，但實際上并非如此， 只是因為示意圖的表示方法所造成。真正在制作第一絕緣層122時，柵極110的邊緣處的 厚度也可能有誤差。但是，本實施例所述的第一絕緣層122具有均一的厚度是指理想的設 計值，第二絕緣層124也相同。由于第一絕緣層122與第二絕緣層124各自具有均一的厚 度，但第一絕緣層122同時分布于第一區(qū)120A與第二區(qū)120B，而第二絕緣層124僅分布于 第一區(qū)120A，因此柵絕緣層120在第一區(qū)120A的厚度就會大于柵絕緣層120在第二區(qū)120B 的厚度。第一絕緣層122與第二絕緣層124的材質可選自無機材料（例如氧化硅、氮化硅、 氮氧化硅、其它合適的材料或上述至少二種材料的堆疊層）、有機材料或上述的組合。第一 絕緣層122與第二絕緣層124的材質可以相同或不同。
[0055] 接著如圖2D所示，形成一通道130于柵絕緣層120上。本實施例可應用在顯示器 中，此時可如圖2E所示，選擇性地在柵絕緣層120上形成一像素電極140。接著如圖2F所 示，形成一源極152與一漏極154于柵絕緣層120上，其中漏極154接觸并電性連接像素電 極140。源極152與漏極154彼此分離，通道130接觸源極152與漏極154。至此，大致完 成本實施例的主動元件100。本實施例中是依序形成通道130、像素電極140、源極152與漏 極154,但形成順序可依據(jù)需求調整，只要通道130接觸源極152與漏極154,且漏極154電 性連接像素電極140。
[0056] 另外，源極152與漏極154的分布位置與第一區(qū)120A的分布位置一致。換言之， 在不考慮制程誤差等影響時，源極152與漏極154的分布位置加總后恰等于第一區(qū)120A的 分布位置，而柵絕緣層120在源極152與漏極154下方的部分（即第一區(qū)120A)的厚度大 于柵絕緣層120沒有在源極152與漏極154下方的部分（即第一區(qū)120A)的厚度。現(xiàn)有主 動元件的柵極與漏極之間的柵絕緣層僅相當于本實施例的第一絕緣層122,而本實施例的 主動元件100的柵極110與漏極154之間則除了第一絕緣層122之外還有第二絕緣層124。 因此，本實施例的柵極110與漏極154之間的距離相較于現(xiàn)有技術而言被加大了，柵極110 與漏極154之間的電容(^也就變小。根據(jù)先前所提到的方程式（1)，本實施例的主動元件 100的饋通電壓AV p會隨之縮小。
[0057] 發(fā)明人以第二絕緣層124的厚度為2000A的條件進行模擬獲得如圖3的結果。曲 線L12表示柵絕緣層是均一厚度的狀況，而曲線L14表示柵絕緣層如圖2F所示且第二絕緣 層124的厚度為2000A的狀況。從曲線L12可發(fā)現(xiàn)當所應用的顯示器的解析度（以單位 PPI表示，即pixel per inch)提高時，電容Cra會隨著提高。從曲線L14可發(fā)現(xiàn)電容Cm依 舊隨著解析度提高，但相較于曲線L12則可看出電容(^有30%的降幅。另外，圖4顯示與 圖3相同的條件下模擬所得的饋通電壓AV p與顯示器的解析度的關系。圖4的曲線L16與 圖3的曲線L12的模擬條件相同，而圖4的曲線L18與圖3的曲線L14的模擬條件相同。從 曲線L16與曲線L18的比較可看出曲線L18的饋通電壓AV p也有30%的降幅。由此可知， 本實施例的主動元件100在應用于顯示器時將可大幅減少畫面發(fā)生閃爍的狀況，進而提高 顯示品質。
[0058] 同時，通過本實施例的設計，在主動元件100的通道130的材質采用成本較低的多 晶硅的條件下，還可制作出高解析度的顯示器，而不需采用需使用昂貴制程制作的低溫多 晶硅的材質的通道。此外，本實施例的主動元件100的面積適于縮小而仍可發(fā)揮正常功能， 因此有助于減少顯示器的邊框寬度。另外，源極152與漏極154的分布位置與柵絕緣層120 的第一區(qū)120A的分布位置一致，也就是在利用微影蝕刻制程形成源極152與漏極154以及 形成柵絕緣層120時可以采用相同的光罩。以本實施例而言，形成第二絕緣層124所使用 的光罩及形成源極152與漏極154所使用的光罩相同。因此，雖然本實施例中制作了厚度 不均勻的柵絕緣層120,但并不會額外產(chǎn)生購買與存儲光罩的成本。另外，若將整層柵絕緣 層的厚度都增加，根據(jù)先前所提到的方程式（1)，像素存儲電容C st也會減少，反而會再次增 加饋通電壓AVp。
[0059] 再者，本實施例的通道130具有較佳的載子迀移率（mobility)。載子迀移率與電 流大小及載子移動路徑的長度成正比。在霍爾（Hell)效應的影響下，由于本實施例的通道 130在第二絕緣層124之間的厚度相較于現(xiàn)有通道的厚度加大了，因此載子從源極152邊緣 進入通道130的上層后，會先往下移動到通道130的下層，再橫向移動至漏極154的邊緣下 方，然后往上移動到通道130的上層并進入漏極154。藉此，本實施例的通道130具有較長 的載子移動路徑，因此可以提高通道130的載子迀移率。
[0060] 選擇性地，還可如圖2G所示，在基板50上方形成一絕緣層160。絕緣層160覆蓋 前述所形成的各元件。接著，在絕緣層160上形成一共用電極170。利用像素電極140與共 用電極170之間的電壓差所形成的電場，本實施例的主動元件100應用于液晶顯示器時可 控制液晶分子的排列而達成顯示效果。
[0061] 接著參照圖5與圖2G說明本發(fā)明一實施例的主動元件100應用于顯示器的范例， 其中圖2G是沿圖5中剖面線I-I所見的剖面示意圖。本實施例的主動元件100包括柵極 110、柵絕緣層120 (僅標示于圖2G)、通道130、源極152與漏極154。另外，因為本實施例 的主動元件100應用于顯示器，故還包括掃瞄線S20、數(shù)據(jù)線D20、像素電極140與共用電極 170,但本發(fā)明不限于此。柵極110與掃瞄線S20例如是由同一材料層形成，而數(shù)據(jù)線D20、 源極152與漏極154例如是由同一材料層形成。柵極110直接與掃瞄線S20相連或者是掃 瞄線S20的一部分，源極152直接與數(shù)據(jù)線D20相連或者是數(shù)據(jù)線D20的一部分。本實施 例是以應用于邊際電場切換式（Fringe Field Switching，簡稱FFS)液晶顯示面板為例， 像素電極與共用電極兩個至少其中一個可具有多個狹縫（slit)與多個分支（branch)。在 本實施例中，像素電極140為塊狀電極圖案，而共用電極170具有多個分支電極圖案，但其 他實施例中像素電極140與共用電極170也可形成為其他形狀的圖案。
[0062] 圖6是本發(fā)明另一實施例的主動元件的剖面示意圖。請參照圖6,本實施例的主動 元件200與圖2G的主動元件100,差異僅在于本實施例的柵絕緣層220是由單一材質以單 一微影蝕刻制程形成。由于柵絕緣層220在源極152與漏極154下方的部分的厚度較大， 因此本實施例的主動元件200同樣具有較小的柵極110與漏極154之間的電容C m，饋通電 壓AVp也隨之縮小。由此可知，本實施例的主動元件100在應用于顯示器時將可大幅減少 畫面發(fā)生閃爍的狀況，進而提高顯示品質。舉例而言，本實施例的柵絕緣層220可利用正光 阻劑搭配形成源極152與漏極154所使用的光罩并調整曝光時間而形成，柵絕緣層220也 可利用正光阻劑搭配半色調（halftone)光罩而形成。
[0063] 綜上所述，在本發(fā)明的主動元件及其制作方法中，源極與漏極下方的柵絕緣層厚 度增加，因此可以減少柵極與漏極間的電容，進而降低主動元件的饋通電壓。如此，可獲得 較佳品質的主動元件，且應用于顯示器時可大幅減少畫面發(fā)生閃爍的狀況，進而提高顯示 品質。
[0064] 最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制； 盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其 依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征 進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技 術方案的范圍。
【主權項】
1. 一種主動元件，其特征在于，包括： 柵極，置于基板上； 柵絕緣層，置于所述基板上且覆蓋所述柵極，所述柵絕緣層分為第一區(qū)與第二區(qū)，所述 第一區(qū)具有均一的厚度，所述第二區(qū)具有均一的厚度，且所述第一區(qū)的厚度大于所述第二 區(qū)的厚度； 通道，置于所述柵絕緣層上；以及 源極與漏極，分別置于所述柵絕緣層上且彼此分離，其中所述源極與所述漏極的分布 位置與所述第一區(qū)的分布位置一致，所述通道接觸所述源極與所述漏極。2. 根據(jù)權利要求1所述的主動元件，其特征在于，所述柵絕緣層包括： 第一絕緣層，位于所述第一區(qū)與所述第二區(qū)且具有均一的厚度；以及 第二絕緣層，位于所述第一區(qū)且具有均一的厚度。3. 根據(jù)權利要求2所述的主動元件，其特征在于，所述第一絕緣層的材質不同于所述 第二絕緣層的材質。4. 根據(jù)權利要求1所述的主動元件，其特征在于，所述柵絕緣層由單一材質構成。5. 根據(jù)權利要求1所述的主動元件，其特征在于，還包括像素電極，電性連接所述漏 極。6. 根據(jù)權利要求1所述的主動元件，其特征在于，所述通道的材質為非晶硅。7. -種主動元件的制造方法，其特征在于，包括下列步驟： 形成柵極于基板上； 形成柵絕緣層于所述基板上且覆蓋所述柵極，所述柵絕緣層分為第一區(qū)與第二區(qū)，所 述第一區(qū)具有均一的厚度，所述第二區(qū)具有均一的厚度，且所述第一區(qū)的厚度大于所述第 二區(qū)的厚度；以及 形成通道、源極與漏極于所述柵絕緣層上，其中所述源極與所述漏極彼此分離，且所述 源極與所述漏極的分布位置與所述第一區(qū)的分布位置一致，所述通道接觸所述源極與所述 漏極。8. 根據(jù)權利要求7所述的主動元件的制造方法，其特征在于，形成所述柵絕緣層的步 驟包括： 形成第一絕緣層于所述第一區(qū)與所述第二區(qū)，其中所述第一絕緣層具有均一的厚度； 以及 形成第二絕緣層于所述第一區(qū)，其中所述第二絕緣層具有均一的厚度。9. 根據(jù)權利要求8所述的主動元件的制造方法，其特征在于，形成所述第二絕緣層所 使用的光罩及形成所述源極與所述漏極所使用的光罩相同。10. 根據(jù)權利要求7所述的主動元件的制造方法，其特征在于，所述柵絕緣層是以單一 微影蝕刻制程形成。
【文檔編號】H01L29/786GK106033778SQ201510108450
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月12日
【發(fā)明人】王豪偉, 江佳銘, 賴枝文
【申請人】中華映管股份有限公司