TWI240839B - TFT LCD device having multi-layered pixel electrodes - Google Patents
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Description
1240839
、，本l明係關於一種薄膜電晶體液晶顯示阳T l⑶)裝置 夏且特別疋關於具有多層式圖素電極以絕緣層***其間 而連接到及極電極之反射或半穿透式TFT LCD裝置。 iljg之背景 TFT LCD裝置—般分類為使用反射層當作圖素電極之反 射式TFT LCD裝置’使用透明圖素電極之穿透式tft :⑶ 裝置’以及根據圖素電極之反射性或漏光性，以部分反射 區域反射層具有穿透區域為圖素電極之半穿透式丁Η [CD 裝置。TFT LCD裝置中’供應電壓來控制液晶對於圖素電 極的安置’在每一圖素形成之薄膜電晶體汲極電極連接到 對應之圖素電極。圖素電極一般透過在夾層絕緣物所形成 之孔洞，而連接到汲極電極。 穿透式TFT LCD裝置中，圖素電極以姻氧化物為透明電 極 '然而’此材料引起料氧化成絕緣氧化物，而阻止供 應到圖素電極的電壓。所以，穿透式丁FT LCD裝置中，及 極電極由單層金屬如鉻（Cr)，或含A1金屬層與料化物之兩 層導電層，或鉻在含A1金屬層上形成。 反射式TFT LCD裝置中，通常使用_化物^_為_ 素電極。在此情形之下，形成汲極電極的材料也受到限制 。參考圖1 ’展列出反射式TFT LCD裝置的圖素部分使用易 於氧化的金屬如A1為源極與沒極電極2 1，2 1，。源極與、及 極電極21，2 1’上，放置一種如感光有機絕緣層當作保護層 23。此保護層23有一通孔將汲極電極2丨，連接到圖素雷極u -4 - 1240839 五 、發明説明（ 因此，於光學照像蝕刻之曝光顯影以及清潔處理中，若 顯影劑或強力氧化物清潔劑透過接觸通孔汲極電極2丨，時， /及極電極21 ’上層會形成絕緣層25。此絕緣層25增加及極電 極21，與圖素電極27之間的接觸電阻。 為解決此問題，汲極電極21，的上 2，以 一形成，如圖2所列。然而，這種情形下二^ 池内部一樣，因為汲極電極21，的上層212，與圖素電極U 所形成含A1反射層之間陰電性差異，而發.生電池效應。例 口為又到黾池效應腐|虫，間隙2 9近似於石夕層與a 1層之界 面所發生的突起現象，而在上層2丨2，與含A1反射層界面處 形成。同樣地，當圍繞著間隙29之部分含A1反射層掉落時 ，圍繞著通孔的含A1反射層會產生裂痕31。間隙29或裂痕 3 1會引起增加圖素電極27與汲極電極2丨，之間接觸電阻的 問題。 一般而言，電池效應隨著兩金屬層間表面面積差與陰電 性差成比例增加。因此，通常汲極電極21，和圖素電極以相 較有相當小面積’以強迫更多電池效應，因此更增加圖素 電極2 7與〉及極電極2 1 ’之間接觸電阻。 、 為解決電池效應，可以考慮使用MoW4Cr作為反射板或 是圖素電極27。然而如此選擇退化了圖素電極反射性與導 電性。 ^ 因此，需要一種新型TFT LCD裝置可以防止因為電池效 應引起接觸電阻增加或圖素電極與汲極電極之間界面之表 面氧化，而維持高度反射性與導電性。 本紙張尺度適用中國國家標A4規格(21〇χ 297公釐） 1240839 A7
本發明之一目標為提 捉1，、種改善之TFT LCD裝置，可以 預防圖素電極與汲 了以 度反射性與導電性。之間界面之電池效應’而維持高 本务明之另一目標為描 不马挺ί、一種改善之TFT LCD裝置，可 以預防圖素電極與:及極 ^ ，、义柽包極之間界面之絕緣氧化物，而維 持南度反射性與導電性。 本發明之其他目標A摇 、一種改善之TFT LCD裝置，可 以預防圖素電極與汲極雷 ^ %才°之間界面接觸電阻增加，而維 持高度反射性與導電彳生。 ^據本I月，藉著由多層導電層形成圖素電極之TFT 裝置提t、這些與其他目標。較佳地，沒極電極為多 層結構]匕多層結構最上層為強力抗氧化金屬組成。同樣 地〔層結構導電層包含兩層導電層結構，其本身與沒極 電極最上層以及含A1金屬較上層之間有小的陰電性差。 本發明中’兩層導電層結構低層較佳地包含與汲極電極 上層相同材料，例如由Cr|%M〇w選出。含A1金屬常使用純 A或AINd目此兩層導電層結構，低層自心與M〇w選出沉 積，亚且由含A1金屬成為上層，然後對之圖形定義。 值得注意的是，多層導電層結構不侷限於兩層導電層結 構。如有需要，為了有效地減少電池效應，需在兩層導電 層結構下層與上層之間***一中間金屬。 通常汲極電極之多層導電層結構使用高導電性金屬，來 防止因資料線阻值引起之信號電壓降。同樣地，此汲極電 -6,
1240839 五、發明説明（4 °吏用人連接到源極電極資料線相同的導電材料。因此， :成及極電極的多層導電層結構較佳地包含兩層結構，星 有A1層增加導電性 "、 仆+ _ 乂及Ct^MoW在A1上形成而強力抗氧 S二層結構’使用—中間含A1金屬，含A1金屬層之 上下層為WMQW，來防止主動面積切層所引起之突起 現象。當及極電極與資料線為三層結構時，MOW較Cr適用 於下層與上層’因為它較易於與中間含A1層做圖形定義。 根據本發明’因為汲極電極上層與圖素電極下層由相同 材料或具有小陰電性差異金屬形成，#間的電池效應可被 ί略。同樣地，兩層結構之圖素電極中，目前上層與下層 错由相同之光學照像蝕刻處王里，而有相同之表面積。此會 仏成陰私性差# ’但能避免電池效應。因此，圖素電極與 及極電極之界面上’電池效應可明顯減輕，同時可以避免 突起或裂痕現象。 同樣地’因為汲極電極上層為強力抗氧化金屬組成，即 使曝露在氧化材料如顯影劑或清潔劑，絕緣氧化物不會在 上層表面形成，因此防止接觸電阻增加。 败圖之詳細說明 圖1與圖2為傳統反射式TFT LCD裝置圖素部分的切面視 圖。 圖3為一上視圖，列出根據本發明一實施例之上閘極型式 多晶矽TFT LCD裝置圖素部分的佈局。 圖4列出圖j中’沿著線條I之切面視圖。 圖），6，7與8為示意圖，列出一方法之處理步驟，製造 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)-"—--- Ϊ240839 A7 B7 五 發明説明 圖4所列的上閘極型式多晶矽TFT LCD裝置圖素部分。 &佳實施例之說明 本發明稍後將參考附圖完整說明，其中列出本發明之較 佳實施例。然而本發明以不同型式具體化，並且不限於此 處實施例所述。相似數字參照為相似元素。 圖3為一平面上視圖，列出根據本發明一實施例之上閘 極型式多晶矽TFT LCD裝置圖素部分的佈局。參考圖3， 可以清楚地在平面上視圖中見到，本發明之TFT 置圖素部分具有與一般反射式或穿透式Tft [CD裝置相 同之結構。那就是，TFT LCD裝置在基板上形成一主動 區域圖形13，在主動區域圖形13上形成一閘極絕緣層（圖 4之15)，以及在閘極絕緣層15上形成一薄膜電晶體。此 薄膜黾a曰體具有一包含許多閘極電極之閘極線1 7，每一 者將線型或棒型之主動區域圖形i 3次區域分成跨越主動 區域圖形1 3的兩部分。 艰成閘極線1 7部 π上形成之絕緣中間層(圖4之19)所覆蓋。絕緣中間層_ ，形成接觸孔22連接源極與汲極電極121，121，，並且主動 區域圖形13上每一線型次區域的兩部分是由閘極電極所分 割。源極與沒極電極12卜121，由導電層组成，分別在此二 部分上形成。關於源極與汲極電極ΐ2ι，12「，源極電極 12 1連接到資料線2 1 〇。此資料綠〇 此貝枓線21Q包含與源極與汲極電極 121，相同材料之導電層’放置於與閘極線”垂直的方 向。 -8- 1240839 A7 _______ B7 五、發明説明（6 ) 在源極與汲極電極12丨，12丨，以及資料線21〇上形成一保 濩層（圖4之23)。此.保護層具有孔洞24曝露每一汲極電極 121’的部分。圖素電極丨27由導電層組成，而在保護層形成 ，透過孔洞24連接至汲極電極丨2丨，。用以供應電容之儲存 線5 3平行於閘極線1 7形成。
本發明上述TFT LCD裝置圖素部分結構與傳統TFT lCD 裝置相同’因為本發明描述圖素電極並非單層結構，而是 多層導電層。 圖4列出沿著圖3線條u之切面圖，一上閘極多晶矽型式 薄膜電晶體置於基槔10。在絕緣中間層19上形成電晶體之 源極與汲極電極121，121，，為透過絕緣中間層丨9的孔洞22 連接到源極與汲極區域。源極與汲極電極丨2丨，丨2 1，為三層 金屬結構，包含底部M〇w層122，中間A1Nd層123以及頂部 MoW層124。在源極與汲極電極12丨，121，上，保護層23為 幾微米厚之感光有機絕緣層。在汲極電極丨2丨，上之保護層 23具有孔洞。沒極電極121，透過孔洞連接在保護層23形成 之圖素電極[27。此圖素電極127由底部“〇冒層27丨與頂部 AINd層272組成。 現在說明根據本發明之一種製造TFT LCD裝置的方法。 圖5到圖8為示意圖，列出形成圖4中TFT LCD裝置圖素部分 之處理步驟。 首先芩考圖5，一非晶矽層在基板1〇形成。然後，藉由執 仃雷射退火處理，將非晶矽層轉換為多晶矽層。一般而言 ，在非晶矽層形成之前，一厚度數百至1〇〇〇八氧化矽層形成 -9 -
1240839 五、發明説明（ 阻擋層[1。然後對多晶矽圖形定義，以形成具有許多線型 或條型部分之主動區域圖形13。在主動區域圖形13上沉積 一閘極絕缘層15。此閘極絕緣層15是藉由化學氣相沉積 (CVD)方法，沉積一百至數百A厚度之氧化矽層或氮化矽而 形成。在閘極絕緣層15形成閘極線17。儲存線53也與閘極 線1 7 —起形成。閘極線1 7包含單一含μ金屬層，或多層金 屬包括含Α1金屬層以及MoW層或〇層。值得注意的是，在 一圖素中，每一閘極線17包含一閘極電極與閘極墊。 以閘極電極當作離子植人遮罩’在主動區域圖形Η處執 行離子植入。因此，主動區域圖形13線型部分分成源極與 汲極區域。由於多晶矽LCD裝置中’一般n型電晶體與p型 電晶體放置在週邊部分，因此進行兩次離子植“型與p型 雜質。每一次離子植入處理中，要形成一離子植入遮罩。 參考圖6，以CVD方法在閘極線17上沉積氮化矽或氧化矽 ，來形成絕緣中間層19。在源極與汲極區域上，移除絕緣 中間層19與閘極絕緣層15，形成接觸孔22 ’並且曝露部= 主動區域圖形13。然後，一具有底部M〇w層丨22，中間 八圓層123以及頂部Mow層124之三層金屬層結構，以_ 方法在整個基板表面上形成。之後，使用光阻圖形當作= 刻遮罩’對此三層金屬層圖形定義，來形成源極與:極電 極121，121’與資料線（未在圖5中列出）。 ^ 上述本發明之實施例列出一具有由多晶矽所形成主動區 域之低溫多晶碎TFT LCD裝置，但本發明亦可應用至具有 由非晶矽所形成主動區域之非晶矽TFT LCD裝置，其^非 本紙張尺度適财國S家標準(CNS) M祕( x挪公#) -10- 1240839 A7 _______ B7 _ 五、發明説明（8 ) 成之後並不執彳亍雷射退火。同樣地’本發明可以 應用至底閘極型式TFT LCD裝置與上閘極型式丁FT LCD裝 置。 參考圖7 ’由有機感光絕緣層組成之保護層23在整個基板 1 0表面形成。因為可不需個別蝕刻處理而可圖形定義，此 感光保護層便於與其他絕緣層比較。然後藉由光學曝光與 頌衫處理，形成通孔以曝露每一部分汲極電極12 1，。此時 ’顯影劑強力的氧化特性，透過通孔接觸汲極電極121，。 然而，汲極電極121，的上層124由MoW組成，可強力抗氧化 ,而不形成絕緣氧化物。同樣地，藉由控制光學曝光，可 在保護層23上表面形成粗糙的投影。此粗糙的投影型成微 型透鏡，來提昇稍後型反射板或圖素電極127的集中效率。 參考圖8，底層MoW與上層AINd層271，272以濺鍍處理 連續形成圖素電極127底層與上層。然後，底層m〇w與上層 AINd層27 1，272以光阻圖形為触刻遮罩進行姓刻，來形成 雙層式反射板’亦即是，雙層式圖素電極127。MoW層可便 於與Cr層比較，因為其可與A1Nd層連續蝕刻。其他導電材 料也可能***MoW層與AINd層之間。例如，圖素電極127 底層與上層金屬層271，272之間的大陰電性形成反射板， 可因材料差異而增加電池效應，其考慮在底層與上層金屬 層271，272之中間準位***陰電性之緩衝金屬層。 上述本發明之貫施例列出使用反射層為圖素電極之反射 式TFT LCD裝置，但本發明不限於此實施例。本發明也可 應用至半穿透式TFT LCD裝置與反射式TFT [CD裝置。例 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1240839 五、發明説明（ 如’當曝露每—部分汲極電極的保護層形成之後，在圖素 區域形成圖素電極圖形。此圖素電極圖形由透明電極組成 。然後心與八!層連續在基板上透明電極所在表面形成，並 =圖形定a，來形成部分圖素區域裡具有窗孔之反射層圖 ’、電極圖形。此汲極電極由底層M〇w層，中間…層與上層 …層等一層材料組成。此範例中，汲極電極底層與圖素 電極上層並非相同材料’而使得圖素電極底層A1層與淡極 電極上層直接接觸引起的問題可以相當減輕。 如月J面况明所明瞭，值得注意的是，本發明提供一種 TFT LCD裝置，其可預防電化學效應如電池效應在製造處 理上不良的影響’因此防止反射電極的破壞，以及增加反 射率而獲得更高清晰度。 附圖與陳述中，已經揭示本發明之典型較佳實施例，雖 然引用明確項目，募只是使用一般描述，而無限制之用， 本發明之領域在以下申請專利範圍中公佈。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
Claims (1)
1240839
1.種薄膜電晶體液晶顯示（TFT LCD)裝置，包含 一基板； 並且具有—源極電極 在该基板上形成一薄膜電晶體 與一沒極電極； 在該基板整個表面上該薄膜電晶體所在之處形成_絕 緣層，並具有一接觸孔曝露部分汲極電極；以及 一對應薄膜電晶體之圖素電極，在該絕緣層上形成， 並透過接觸孔連接到汲極電極， 其中該圖素電極由多層導電層組成。 2.如申請專利範圍第！項之TFT⑽裝置，其中沒極電極為 多層次’並且多層次之最上層由Cr層與MoW層選出。 3·如申請專利範圍第2項之TFTLCD裝置，其中多層導電層 為兩層結構’其中具有與多層次結構最上層相；之底； 材料，以及上層為含八丨金屬。 曰 4·如申請專利範圍第2項之TFT LCD裝置，其中多層導電層 由三層結構組成，纟有與多層次結構最上層#同之底^ 材料，上層為含A1㈣，以及具有陰電性之中間層材^ 位於底層與上層之間的中間準位。 5·如申請專利範圍f 2項之TFT LCD裝置，其中多層結構由 三層式層次組成，包含底部M〇w層與中間含A1金屬層。 6·如申請專利範圍第i項之TFT LCD裝置，其中該薄膜電晶 體為一上閘極型式多晶矽薄膜電晶體。 7.如中請專利範圍第L項之TFT LCD裝置，其中該絕緣層由 感光有基絕緣層組成。 -13- 1240839 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 中小型投影工 8.如申請專利範圍第2項之TFT LCD裝置， 作為在該絕緣層上表面形成的微型透鏡。 -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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