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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