TWI352429B - Method for manufacturing pixel structure - Google Patents
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Description
1352429 AU0609035 22853twf.do/p 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種畫素結構的製作方法，且特別是 有關於一種使用雷射剝離製程(laser ablation process)製作 晝素結構的製作方法。 【先前技術】 顯示Is為人與資訊的溝通界面，目前以平面顯示器為 主要發展之趨勢。平面顯示器主要有以下幾種：有機電激 發光顯不裔（organic electroluminescence display)、電聚顯示 器（plasma display panel)以及薄膜電晶體液晶顯示器等 (thin film transistor liquid crystal display)，其中又以薄膜電 日日體液日日顯示器的應用表為廣泛。一般而言，薄膜電晶體 液晶顯示器主要由薄膜電晶體陣列基板(thin fllm transistor array substrate)、彩色滤光陣列基板(c〇i〇r f|iter substrate) 和液晶層（liquid crystal layer)所構成，其中薄膜電晶體陣列 基板包括多條掃描線(scan lines)、多條資料線(data lines) 以及多個陣列排列的晝素結構(pixel unit)，且各個畫素結 構分別與對應的掃描線及資料線電性連接。 圖1A至圖1G為習知晝素結構之製作方法示意圖。請 參照圖1A ’首先提供基板10，並藉由第一道光罩製程於 基板10上形成閘極20。接著，請參照圖1B，在基板1〇 上形成閘絕緣層30以覆蓋住閘極20。然後，請參照圖1C， 藉由第二道光罩製程於閘絕緣層30上形成一位於閘極20 上方之通道層40。一般而言’通道層4〇之材質為非晶石夕 5 1352429 AU0609035 22853twf.do/p (amorphous silicon)。之後，請參照圖1D，藉由第三道光 罩製程於通道層40的部分區域以及閘絕緣層3〇的部分區 域上形成源極50以及汲極60。由圖1D可知，源極5〇與 汲極60分別由通道層40的兩側延伸至閘絕緣層3〇上，並 * 暴露出通這層40的部分區域。接著，請參照圖1E，於基 ' 板10上形成保護層70以覆蓋閘絕緣層30、通道層40、源 極50以及汲極60。然後，請參照圖1F，藉由第四道光罩 • 製程將保護層70圖案化’以於保護層70中形成接觸孔ή。 由圖1F可知，保護層70中的的接觸孔η會暴露出没極6〇 的部分區域。之後，請參照圖1G，藉由第五道光罩製程於 保遵層70上形成晝素電極，由圖可知，晝素電極 8〇會透過接觸孔Η與汲極60電性連接。在晝素電極8〇 製作完成之後，便完成了畫素結構9〇的製作。 承上述’習知的晝素結構90主要是藉由五道光罩製程 來進行製作，換言之，畫素結構9〇需採用五個具有不同圖 g 案的光罩(mask)來進行製作。 由於光罩的造價十分昂貴，且每道光罩製程皆須使用 到具有不同圖案之光罩，因此，若無法縮減光罩製裎的數 '目，前述習知晝素結構的製造成本將無法降低。此外，隨 著薄膜電晶體液晶顯示面板的尺寸曰益增加，用來製作薄 膜電晶體陣列基板的光罩尺寸亦會隨之增加，而大尺寸的 光罩在造價上將更為昂貴，使得習知晝素結構的製造成本 無法有效地峰低。 【發明内容】 6 1352429 AU0609035 22853twf.dc/p 素結種畫素结構的製作方法，其適於降低畫 為具體描述本發明之内容，扃 製作方法，其先難-級，^晝素結構的 接著，提供第-料於第—導電層上方， ;部分之第-導電層。使用雷射經由第-遮ΐ4= 電層，以移除第-遮罩所暴露的部分第—導❹，== -閘極。之後，形成-閘絕緣層於基板上，以^梅成 並形成^半導體層於閘絕緣層上^接著，提供第=罩於 +導體巧方，且第二鮮暴露出部分之铸 用 雷射經_二遮罩照射半導縣，以移除第 = 的部分半導體層’而形成—通道層。繼之，形成 層於通道料及_緣層±。接著，提㈣三於: 導電層上^且第二遮罩暴露出部分之第二導電層。使用 雷射經由第if罩照射第二導電層，以於閘極兩側的通道 層上形及極’其中間極、通道層、源極以 及没極構成—賴電晶體。之後，形成— 層與薄滕電晶體上，並提供第四遮罩於保護層上方= 四遮罩暴露出部分之保護層。·f射經由第四遮罩照射 保護層’ ^於保濩層中形成一將沒極暴露之接觸開口。之 後，形成第三導電如覆蓋紐層，並提供第五遮罩於第 三導電層上方，且第五遮罩暴露出部分的第三導電斧。使 用雷射經由第五遮罩照射第三導電層，以使剩餘的^ 電層形成—晝素電極，其巾t素電極透過接觸開口連接至 7 AU0609035 22853twf.do/p 汲極。 本發明另提出一種晝素結構的製作方法，其先提供— 基板’並藉由雷射剝離製程於基板上形成一閘極。接著， 形成一閘絕緣層於基板上’以覆蓋閘極。之後，藉由雷射 剝離製程於閘絕緣層上形成一通道層’然後藉由雷射剝離 製程於閘極兩側的通道層上形成一源極以及一汲極，其中 閘極、通道層、源極以及汲極構成一薄膜電晶體。繼之， 形成一保護層於閘絕緣層與薄膜電晶體上，並藉由雷射剝 離製程於保護層中形成一將汲極暴露之接觸開口。之後， 藉由雷射剝離製程於保護層上形成一畫素電極，而晝素電 極透過接觸開口連接至没極。 、 在本發明之晝素結構製作方法中，亦可利用數位曝 光^，（digital exposure) ’達到雷射光束自動定位及調 整能量之作用，以便於進行雷射剝除。 在本發明之晝素結構製作方法中，形成第三導電層的 方法包括藉由贿形成導·料層，其中此導電材料L 如為銦錫氧化物層或銦鋅氧化物層或其它具^ 材料層。 在本發明之晝素結構製作方法巾，另包括於半導體声 形成後’於半導體層的表面侃接觸層，在盆他二 在形成歐姆接觸層後，織刻製程“ 至素結構製作方法中，雷射的能量介於丨〇 1352429 AU0609035 22853twf.do/p 在本發明之晝素結構製作方法中 100 nm 至 400 nm 之間。 本發明藉由雷射剝離進行晝素結構各膜層之製作，因 此相較於習知畫素結作妓，可崎低光罩的製 本與減少製程步驟。此外，由於雷射剝離製程可以例如是 利用遮罩純製作，而鮮㈣知光㈣$，故造價較為 供.藤。
為讓本發明之上述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，作詳細說明如下。 【實施方式】
雷射的波長介於 圖2A至圖20為本發明晝素結構的製作方法示意 圖。請參照圖2A，首先提供基板2〇〇，基板2〇〇之材質二 如為玻璃、塑膠等硬質或軟質材料。接著，形成第一導電 層210於基板200上，其中第一導電層21〇例如是藉由濺 鍍(sputtering)、蒸鍍(evaporation)或是其他薄膜沉積技術所 形成。然後，藉由一雷射剝離製程而形成一閘極212 (繪 示於圖2C)。第一導電層210之材質可為：鋁(A1)、鉬(M〇)、 鈦(Ti)、鈦(Nd)或其它導電材料，以及前述導電材料之氮 化物’例如：氮化鉬(MoN)、氮化鈦(TiN);其中，第一導 電層210可由一種或是一種以上之導電層或合金所構成。 雷射剝離製程可以如圖2B所示，提供第一遮罩S1於 第一導電層210上方，且第一遮罩S1暴露出部分之第一 導電層210,並使用雷射L經由第一遮罩si照射第一導電 層210。詳言之，經雷射l照射後的第一導電層21〇會吸 9 1352429 AU0609035 22853twf.do/p 收雷射L的能量而自基板200表面剝離（ablation)。舉例 而言，用來剝離第一導電層210的雷射L之能量例如是介 於10至500 mJ/cm2之間；另外，雷射L的波長例如是介 於100 nm至400 nm之間。 之後，如圖2C所示，移除第一遮罩S1所暴露的部分 第一導電層210之後，剩餘的第一導電層210構成閘極
212。值得注意的是，不同於習知使用造價昂貴的光罩來進 行閘極的製作’本發明使用造價相對低廉之遮罩來完成閘 極的製作，因此能節省成本。 接著，請參考圖2D ’形成閘絕緣層220於基板200 上，以覆蓋閘極212，其中閘絕緣層220例如是藉由化學 氣相;儿積法（chemical vapor deposition，CVD)或其他合
適的薄膜沉積技術所形成，而閘絕緣層22〇之材質例如是 氧化矽、氮化矽或氮氧化矽等介電材料。接著，如圖2D 所不，形成半導體層230於閘絕緣層220上。在本實施例 中，半導體層230之材質例如是非晶梦（am〇rph〇us silicon)、η型摻雜非晶石夕(n+ am〇rph〇us silic〇n)或其他合適 ΐ 1 ί ΐ。然後’藉由雷射剝離製程使得閘絕緣層220 的半¥體層230形成通道層232 (繪示於圖2F)。 . ^如圖2E所不，提供第二遮罩S2於 ，且第二遮罩幻暴露出部分的半導體 二+射π射乙缒由第二遮罩S2照射半導體層230, 、工由射L知、射後的半導舻 間絕緣層220表面制^體與層230會吸收雷射L的能量而自 '雌。舉例而言，用來剝離半導體層23〇 1352429 AU0609035 22853twf.do/p 的雷射L之能量例如是介於10至50〇 mJ/cm2之間；另外， 雷射L的波長例如是介於1〇〇 nm至400 nm之間。 請繼續參照圖2F，在移除第二遮罩S2所暴露的部分 半導體層230之後，剩餘的半導體層230形成通道層232。 值得注意的是，不同於習知使用造價昂責的光罩來進行通 道層的製作，本發明使用造價相對低廉的遮罩完成通層的 製作，因此能節省成本。 曰 繼之’請參考圖2G，形成第二導電層240於通道層 232以及閘絕緣層220上，而第二導電層24〇之材質例二 為鋁(Α1)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鈦(Nd)或其它導電材料，以及 其氮化物例如氮化鉬(MoN)、氮化鈦(TiN);其中，第二導 電層240可由一種或是一種以上之導電層或合金所構成。 然後，藉由雷射剝離製程於閘極212兩側的通道層232 上形成源極242以及汲極244 (繪示於圖21)。 雷射剝離製程可以如圖2H所示，提供第三遮罩S3於 第二導電層240上方，且第三遮罩S3暴露出部分之第二 導電層240,使用雷射L經由第三遮罩S3照射第二導電層 240 ’經雷射L照射後的第二導電層240會吸收雷射L的 能量而自閘絕緣層220以及通道層232表面剝離，其中用 來剝離第二導電層240的雷射L之能量例如是介於10至 500 mJ/cm2之間’而雷射L之波長例如是介於100 nm至 400 nm之間。 如圖21所示，在移除第三遮罩S3所暴露的部分第二 導電層240之後，於閘極212兩側的通道層232上形成源 11 1352429 AU0609035 22853twf.do/p 極242以及，2?其中問極212、通道層拉、源極⑽ 以及汲極244構成溥膜電晶體26〇。值得注音 ， 於習知使用造價昂貴的光罩來進行源極以及=極=製 本發明使絲價相對低廉的遮衫絲 作，因此能節省成本。 ㈣衣 中在本發明之一種晝素結構的製作方式 5 層230的表面形成歐姆接觸層幻4，接 =再猎由-侧製程移除部分的歐姆接觸層⑽，如圖 所不’以使得歐姆接觸層234形成於通道層加與源極 間以及通道層232與汲極244之間 3 =離子摻雜(iGn d_g财式於半導體層23〇 (繪 盥丄？的表面形成N型摻雜區，以減少通道層232 抗源極242之間以及通道層说與汲極撕之間的接觸阻 220 照圖2J’接著形成保護層270於問絕緣層 材質;列如二晶體260上。在本實施例中，健層270之 理气相、-并、化矽或氧化矽，而其形成之方法例如是以物 上二;?或化學氣相沉積法全面性地沉積在基板2(H) 接觸二程而使得保護層270中形成- 罩^^以如二所示’雷射L經由第四遮 會吸收雷射曰270，而經雷射L照射後的保護層270 i第四二w的能量而自薄膜電晶體260表面剝離，留下 遮住的保護層270。舉例而言，用來剝離保 1352429 AU0609035 22853twf.do/p 。又層270的田射L之月b里例如是介於 間，而雷射L之波長例如是介於 mj/cm之 如闰抓-如疋；丨於100nm至40〇nm之間。 如圖2L所不’在移除第四遮罩^所暴露 層270之後，於保護層27〇中形 、 刀… τ〜成接觸開α η並最霪屮％ 極244的部分區域。值得注惫 业恭路出及 ::的光罩來進行保護層之接二的製:I:::: 造價相對低廉的遮罩，因此能節省成本。 更用 請繼續參照圖观，接著形成第三導電層以覆苗保 護層270，而形成第三導電層的方 ^ 形，材料層，例如:銦錫氧化物層或銦鋅氧=鐘 ，疋其^具有導電性質的材料層。然後，藉由雷射剝離製 私於保護層27〇上形成晝素電極撕（緣示於圖2⑴。 雷射剝離製程可以如圖2Ν所示，#机經由第五遮 罩S5知、射第二導電層280,而、經雷射L照射後的第三導電 層280會吸收雷射L的能量而自保護層27〇表面剝離，留 了被第五遮罩S5遮住的第三導電層，其中用來制離第 二導電層280的雷射L之能量例如是介於丨〇至5〇〇 mJ/cm2 之間，而雷射L之波長例如是介於1〇〇 nm至4〇〇 nm之間。 後，如圖2〇所示，在移除第五遮罩S5所暴露的部 分第二導電層280之後，剩餘的第三導電層28〇形成晝素 電極282，其中晝素電極282透過接觸開口 H連接至汲極 244。值得注意的是，不同於習知使用造價昂貴的光罩來進 打畫素電極的製作，本發明使用造價相對低廉的遮罩，因 此能郎省成本。 13 AU0609035 22853twf.do/p 基於上述，本發明藉由雷 之製作，而非採用習知的微影二素結構各膜層 出之晝素結構的製作方法具有至灯此本發明所提 不需讀的製作枝，其各膜層製程 不而使Up貝之騎度光罩製程 程，能降低畫素結構的製作成本。《目較於各知衣 冗膜層製程不需使用微影製程，可以減少 =長的光罩製私（如光阻塗佈、軟烤、硬烤、曝光、鮮、 _、光_除等）製作晝素結構時所產生缺陷。… ^本發明所提出之雷射_製程的方法可以應用於畫 素、4之修補。舉例而言，可扁於晝素電極之短路修補: 以和除可&殘冑的晝素電極（ITOresidue)，解決畫素電極 之間的短路問題，進而增加生產良率。 4.另外，本發明之實施例亦包括利用數位曝光方 式（digital exp0sure)，使得雷射光束自動定位及調 整旎置之作用，便於進行雷射剝除。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明’任何具有本發明所屬技術領域之通常知識 者’在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動 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。 【圖式簡單說明】 圖1A至圖10為習知畫素結構之製作方法示意圖。 圖2A至圖2〇為本發明畫素結構的製作方法示意圖。 1352429 AU0609035 22853twf.do/p 【主要元件符號說明】
10、 200 基板 20、 212 閘極 30、 220 閘絕緣層 40、 232 通道層 50、 242 源極 60 ' 244 汲極 70、 270 保護層 80、 282 畫素電極 90 ： 畫素結構 210 :第- -導電層 230 :半導體層 234 :歐姆接觸層 240 :第二導電層 260 :薄膜電晶體 280 :第J L導電層 L ： 雷射 Η : 接觸開口 S1 第一遮罩 S2 ： 第二遮罩 S3 ： 第三 遮罩 S4 : 第四 遮罩 S5 ： 第五遮罩 15
Claims (1)
1352429 ιοο年4月泛日巧更)正替換 -tOO'-4=22·..... 十、申請專利範圍： 1. 一種畫素結構的製作方法，包括： 提供一基板； 形成一第一導電層於該基板上； 提供一第一遮罩於該第一導電層上方，且該第一遮罩暴 露出該第一導電層之一部分； 使用雷射經由該第一遮罩照射該第一導電層，其中雷射 直接照射至該第一導電層被該第一遮罩暴露之該部份，以 直接移除該第一導電層之該部分，而形成一閘極； 形成一閘絕緣層於該基板上，以覆蓋該閘極； 形成一半導體層於該閘絕緣層上； 提供一第二遮罩於該半導體層上方，且該第二遮罩暴露 出該半導體層之一部分； 使用雷射經由該第二遮罩照射該半導體層，其中雷射直 接照射至該半導體層被該第二遮罩暴露之該部份，以直接 移除該半導體層之該部分，而形成一通道層； 形成一第二導電層於該通道層以及該閘絕緣層上； 提供一第三遮罩於該第二導電層上方，且該第三遮罩暴 露出該第二導電層之一部分； 使用雷射經由該第三遮罩照射該第二導電層，其中雷射 直接照射至該第二導電層被該第三遮罩暴露之該部份，以 於該閘極兩側的該通道層上形成一源極以及一汲極，其中 該閘極、該通道層、該源極以及該汲極構成一薄膜電晶體； 形成一保護層於該閘絕緣層與該薄膜電晶體上； 16 1352429 100-4-22 提供一第四遮罩於該保護層上方，且該第四遮罩暴露出 該保護層之一部分； 使用雷射經由該第四遮罩照射該保護層，其中雷射直接 照射至該保護層被該第四遮罩暴露之該部份，以於該保護 層中形成一接觸開口，且該接觸開口暴露出該汲極之一部 分； 形成一第三導電層，以覆蓋該保護層； 提供一第五遮罩於該第三導電層上方，且該第五遮罩暴 露出該第三導電層之一部分；以及 使用雷射經由該第五遮罩照射該第三導電層，其中雷射 直接照射至該第三導電層被該第五遮罩暴露之該部份，以 使剩餘的該第三導電層形成一晝素電極，其中該晝素電極 透過該接觸開口連接至該汲極。 2. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，其中形成該第三導電層的方法包括：藉由一濺鍍製程 形成導電材料層，該導電層材料層包括一銦錫氧化物層或 一銦鋅氧化物層。 3. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，另包括於該半導體層形成後，於該半導體層的表面形 成一歐姆接觸層。 4. 如申請專利範圍第3項所述之晝素結構的製作方 法，另包括在形成該歐姆接觸層後，移除該歐姆接觸層之 一部分。 5. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 17 1352429 100-4-22 法，其中該雷射的能量介於10至500 mJ/cm2之間。 6. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，其中該雷射的波長介於100 nm至400 nm之間。 7. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，其中該基板為玻璃或塑膠。 8. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，其中該半導體層為非晶矽或η型摻雜非晶矽。 9. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，其中該第一導電層之材質為鋁、鉬、鈦、鈦、氮化鉬、 氮化鈦，或前述材質之組合。 10. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，其中該第二導電層之材質為鋁、鉬、鈦、钕、氮化鉬、 氮化鈦，或前述材質之組合。 11. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，其中該第三導電層之材質為銦錫氧化物或銦鋅氧化物。 12. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，其中使用雷射之步驟包括：利用數位曝光方式進行 雷射光束自動定位及調整能量。 13. —種晝素結構的製作方法，包括： 提供一基板； 藉由雷射剝離製程使用一第一遮罩於該基板上形成一 閘極； 形成一閘絕緣層於該基板上，以覆蓋該閘極； 藉由雷射剝離製程使用一第二遮罩於該閘絕緣層上形 18 100斗22 成一通道層； 通道藉層由上程使用—第三遮罩於剌極兩側的該 _極=::=中該閉極一 =-保護層於該閘絕緣層與該薄膜電晶體上，· —接^罩於該保護層中形成 觸開口 ’使該接關口暴露出槪極之—部分；以及 書 極 =雷射㈣製程使用—第五遮罩於該保護層上形成 “極，其中該晝素電極透過該接觸開口連接至該汲 、、14·如申請專利範圍ί13項所述之晝素結構的製作方 法，其中該雷射的能量介於10至500mJ/cm2之間。 15. 如申請專利範圍帛13工員所述之晝素結構的製作方 法’其中該雷射的波長介於10()11111至4〇〇11111之間。 16. 如申請專利範圍第13項所述之晝素結構的製作方 法，其中該基板為玻璃或塑膠。 17·如申請專利範圍第13項所述之晝素結構的製作方 法，其中該半導體層為非晶矽或！!型摻雜非晶矽。 18. 如申請專利範圍第13項所述之晝素結構的製作方 法，其中該第一導電層之材質為鋁、鉬、鈦、鈥、氮化錮、 氮化鈦，或前述材質之組合。 19. 如申請專利範圍第13項所述之畫素結構的製作方 法，其中該第二導電層之材質為鋁、鉬、鈦、鈥、氮化鉬、 氮化鈦，或前述材質之組合。 19 1352429 100-4-22 20. 如申請專利範圍第13項所述之晝素結構的製作方 法，其中該第三導電層之材質為銦錫氧化物或銦鋅氧化物。 21. 如申請專利範圍第13項所述之晝素結構的製作方 法，其中使用雷射之步驟包括：利用數位曝光方式進行 雷射光束自動定位及調整能量。
20
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