TWI595621B - 畫素結構及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種畫素結構及其製造方法，且特別是有關於一種包括多個接觸窗的畫素結構及其製造方法。
在畫素結構的製程中，會在具有隔離作用之絕緣層形成接觸窗(Contact Window)，藉以連接上下兩層導電層。例如一畫素結構中，會在絕緣的平坦層上製作一個接觸窗以曝露出汲極的一部分，使畫素電極能與此部分的汲極作電性連接。
在習知的畫素結構製程中，在形成接觸窗後，為增加覆蓋在平坦層上的畫素電極與平坦層之間的附著力，會先對平坦層採用表面電漿處理，再將畫素電極覆蓋在平坦層上。然而，此種做法需要多一道製程，且有可能會導致良率損失或是產能下降。因此，如何改良習知畫素結構的製程與結構使其畫素電極與平坦層之間能附著良好，是畫素結構製程中值得討論的問題。
本發明提供一種畫素結構，可解決其畫素電極與平坦層間附著不佳的問題。
本發明提供一種畫素結構的製造方法，可解決其畫素電極與平坦層間附著不佳的問題。
本發明之一實施例提出一種畫素結構。畫素結構包括一基板、一電晶體、一平坦層、多個接觸窗以及一畫素電極層。電晶體配置於基板上且包括一閘極、一源極及一汲極。平坦層配置於閘極、源極及汲極的一部分上。多個接觸窗貫穿平坦層，且暴露出汲極的另一部分。畫素電極層，配置於平坦層上、接觸窗中及汲極的另一部分上，且電性連接至汲極。
在本發明之一實施例中，上述之畫素結構的畫素電極層的材質為金屬或透明導電材料。
在本發明之一實施例中，上述之畫素結構的平坦層的材料為有機材料。
在本發明之一實施例中，上述之畫素結構的多個接觸窗中，其中至少部分接觸窗位於汲極的角落。
在本發明之一實施例中，上述之畫素結構的閘極配置於基板上，且電晶體更包括一絕緣層以及一半導體層。絕緣層配置於閘極上，半導體層配置於絕緣層上。其中源極連接至半導體層的一端，且汲極連接至半導體層的另一端。
在本發明之一實施例中，上述之畫素結構的汲極的材質為金屬。
本發明之一實施例提出一種畫素結構的製造方法，包括下列步驟。首先，提供一基板。接著在基板上形成一電晶體，其中電晶體包括一閘極、一源極及一汲極。再來，在基板上形成一平坦層，以覆蓋電晶體。之後，形成多個貫穿平坦層的接觸窗，並使接觸窗暴露出汲極的一部分。
在平坦層上、接觸窗中及汲極的一部分上形成一畫素電極層。
在本發明之一實施例中，上述之形成畫素結構的製造方法中，其中在基板上形成電晶體的步驟包括下列步驟。在基板上形成閘極，再來在閘極上形成一閘絕緣層，接著在閘絕緣層上形成一半導體層，之後在半導體層的相對兩端上分別形成源極與汲極。
在本發明之一實施例中，上述之形成畫素結構的製造方法中，其中形成貫穿平坦層的接觸窗的步驟包括使至少部分接觸窗位於汲極的角落。
在本發明之一實施例中，上述之形成畫素結構的製造方法中，畫素電極層的材質為金屬或透明導電材料，該透明導電材料例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物或鋁鋅氧化物(aluminum zonc oxide,AZO)，但本發明並不以此為限
在本發明之一實施例中，上述之形成畫素結構的製造方法中，平坦層的材料為有機材料。
在本發明之一實施例中，上述之形成畫素結構的製造方法中，汲極的材質為金屬。
基於上述，本發明之實施例的畫素結構及其製造方法中，由於畫素結構包括多個接觸窗，因此能增加畫素結構的畫素電極層與汲極間的接觸面積，並藉此增加覆蓋在平坦層上的畫素電極層與平坦層之間的附著力。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A是本發明之一實施例之畫素結構的上視圖，圖1B是圖1A之畫素結構沿I-I’割面線的剖面示意圖。請同時參考圖1A與圖1B，以下將針對畫素結構100的膜層結構進行描述。
畫素結構100包括一基板110、一電晶體120、一平坦層130、多個接觸窗140以及一畫素電極層150。電晶體120配置於基板110上。電晶體120包括一閘極G、一源極S及一汲極D。平坦層130配置於閘極G、源極S及汲極D的第一部分D1上。多個接觸窗140貫穿平坦層130，且暴露出汲極D的第二部分D2。畫素電極層150配置於平坦層130上、接觸窗140中及汲極D的第二部分D2上，且電性連接至汲極D。在圖1B中僅繪示出多個接觸窗的其中一個，實際上如圖1A的上視圖所繪示，畫素結構100包括多個接觸窗140。為了使圖1A中各結構的位置關係能夠清楚表現，圖1A將畫素電極層150繪示成透明的，以能清楚表現其所覆蓋的結構。然而，如果畫素電極層150材質為金屬時，應是不透明的，因此圖1A中畫素電極層150底下的結構應會被遮避而看不到。
請參考圖1B，詳細而言，畫素結構100的電晶體120更包括一閘絕緣層121與一半導體層C。閘絕緣層121配置於閘極G上，半導體層C配置於閘絕緣層121上。源極S與汲極D相隔一段距離。源極S連接至半導體層C的一
端，且汲極D連接至半導體層C的另一端。此外，電晶體120更包括一歐姆接觸層122，與一保護層123。歐姆接觸層122配置在源極S與半導體層C之間，以及汲極D與半導體層C之間。保護層123覆蓋在源極S、汲極D與半導體層C之上。
平坦層130的材料可以是有機材料，例如高分子聚合物、含感光材質之有機物、苯并環丁烯(Benzocyclobutene；BCB)、全氟環丁烷(Perfluorocyclobutane；PFCB)、氟化之對二甲苯(fluorinated para-xylene)、丙烯酸酯樹脂(acrylic resin)及有色樹脂(color resin)等。畫素電極層150的材質為金屬或透明導電材料，該透明導電材料例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物或鋁鋅氧化物(aluminum zonc oxide,AZO)，但本發明並不以此為限。汲極D的材質為金屬。汲極D的材料例如是鋁(Al)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鉻(Cr)等金屬或其合金。由於畫素結構100具有多個接觸窗140，因此畫素電極層150可與汲極D具有多個接觸位置，如此一來可增加兩者間的接觸面積。如果畫素電極層150材質為金屬時，由於畫素電極層150與汲極D的材料皆為金屬，因此可透過增加兩金屬間接觸面積來增加兩者間的錨定力，使得覆蓋在平坦層130上的畫素電極層150與平坦層130之間能有良好的附著力。
請再參考圖1A，在圖1A中，部分的接觸窗140是位在汲極D的角落。在畫素結構100中，由於層與層之間較容易由邊緣剝離脫層，因此將部分接觸窗140的位置配置在汲極D的各個角落，能夠避免覆蓋在平坦層130上的畫
素電極層150由角落剝離。
此外，如圖1A所繪示，畫素結構100更可包括共用電極160、資料線DL與掃描線SL。在資料線DL與共用電極160之間的半導體層C，可以降低兩層金屬之間的耦合(coupling)效應，但本發明並不限於此。設計者可按照實際應用的需求，選擇性地調整是否在兩金屬層之間增加此半導體層C。
本實施例的畫素結構100可應用於顯示裝置例如電泳顯示裝置。圖1C是應用本發明之畫素結構的電泳顯示裝置的剖面示意圖。請參考圖1C，電泳顯示裝置200包括透明基板210、透明電極層220、微膠囊230與本實施例之畫素結構100。透明基板210配置於畫素結構100的上方，透明電極層220配置於透明基板210之下。透明電極層220的材料可以是銦錫氧化物、銦鋅氧化物或鋁鋅氧化物(aluminum zonc oxide,AZO)，但本發明並不限制透明電極層220之材料。
微膠囊230介於透明電極層220與畫素結構100之間做為顯示介質。每一個微膠囊230包括電泳液230a，以及分佈於電泳液230a中的多個黑色帶電粒子230c與多個白色帶電粒子230b。透過施加直流電壓或交流電壓的方式可以驅動黑色帶電粒子230c與白色帶電粒子230b的移動。舉例而言，黑色帶電粒子230c例如是帶負電，而白色帶電粒子230b例如是帶正電，當畫素電極層150的電位高於透明電極層220時，可以控制使黑色帶電粒子230c相較於白
色帶電粒子230b更靠近畫素電極層150。反過來說，當畫素電極層150的電位低於透明電極層220時，可使白色帶電粒子230b相較於黑色帶電粒子230c更靠近畫素電極層150。
在電泳顯示裝置200中，利用黑色帶電粒子230c與白色帶電粒子230b的移動，從而使各畫素結構100分別顯示黑色、白色或是不同階調的灰色。此外，透明基板210與基板110的材料可以是具有可撓性的材料，例如塑膠。此電泳顯示裝置200可做為電子紙(e-paper)或電子書(e-book)。
微膠囊230內的帶電粒子並不限於黑色與白色。在另一個例子裡，電泳液230a與帶電粒子可以具有其他顏色例如是紅色、綠色或藍色，使電泳顯示裝置200具有全彩的效果，於此並不加以限制。當然，也可在電泳顯示裝置200中搭配彩色濾光片技術，但本發明並不以此為限。
以上已將本實施例之畫素結構100的各膜層結構與其應用做出描述與介紹，以下將針對本實施例之畫素結構100的製作流程進行介紹。圖2A至圖2J是繪示圖1B之畫素結構的製作流程之剖面示意圖。畫素結構100的製作流程主要包括下列步驟。首先，提供一基板110。接著在基板110上形成一電晶體120，其中電晶體120包括一閘極G、一源極S及一汲極D。再來，在基板110上形成一平坦層130以覆蓋電晶體120。之後，形成多個貫穿平坦層130的接觸窗140，並使接觸窗140暴露出汲極D的第
二部分D2。接著在平坦層130上、接觸窗140中及汲極D的第一部分D1上形成一畫素電極層150。配合圖2A至圖2J的詳細製作流程描述如下。
首先請參考圖2A，提供一基板110，基板110的材質可以是塑膠、玻璃或其他透明材質。接著如圖2B所繪示，在基板110上形成一閘極G，閘極G的材料可以是金屬。閘極G可用於控制電晶體120是處於開啟或是關閉狀態。
請再參考圖2C，在圖2C的步驟中，會在閘極G的上方形成一閘絕緣層121，閘絕緣層121可以由無機材料(例如氧化矽、氮化矽或氮氧化矽)、有機材料或是由包含絕緣材料及其他絕緣材料之堆疊層製作而成。
請再參考圖2D，在形成閘絕緣層121之後，接著會在閘絕緣層121的上方形成半導體層C，半導體層C的材料可以是非晶矽，但本發明並不限於此。半導體層C可提供電子通道，使電荷經由此通道流動。在前述步驟中所形成介於閘極G與半導體層C之間的閘絕緣層121，可用於將閘極G與半導體層C做電性隔離。
接著請參考圖2E，形成一摻雜材料層122a在半導體層C的上方，並可依半導體層C材料的類型選擇摻雜p型摻雜材料或n型摻雜材料。隨之，如圖2F所繪示，形成一層金屬材料層122b覆蓋於摻雜材料層122a、半導體層C以及閘絕緣層121。
接著請先參考圖2G，先以溼蝕刻蝕刻金屬材料層122b形成源極S與汲極D，其中源極S、汲極D會與下方
的半導體層C電性連接。接著如圖2H所繪示，再以乾蝕刻蝕刻摻雜材料層122a形成歐姆接觸層122。在此，歐姆接觸層122可降低源極S、汲極D與半導體層C的接觸阻抗。
請再參考圖2I，在圖2I的步驟中，先形成一保護層123覆蓋在源極S、汲極D與半導體層C。此保護層123可以將水氣與源極S、汲極D做隔絕以保護這些金屬構成的結構。保護層123的材料，例如是氧化矽，但本發明並不以此為限。接著，在保護層123上再形成一層平坦層130，平坦層130的材料可以是有機材料。
請再參考圖2J，在此步驟中，會同時形成多個接觸窗140，接觸窗140會暴露出汲極D的第二部分D2。圖2J中僅示意性的繪示出其中一個接觸窗140。在此請參考圖1A，在圖2J的步驟中所形成的多個接觸窗140，其位置可以位在汲極D的各個角落，其功能如前述，可避免覆蓋在平坦層130上的畫素電極層150由角落剝離。
接著請參考圖1B，形成一畫素電極層150在平坦層130上、接觸窗140中及汲極D的第一部分D1上，此畫素電極層150的材料可以是金屬或透明導電材料，該透明導電材料例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物或鋁鋅氧化物(aluminum zonc oxide,AZO)，但本發明並不以此為限。藉由上一步驟中形成的多個接觸窗140，畫素電極層150與汲極D可具有多個接觸位置以增加兩者間的接觸面積。
在本實施例中，將畫素電極層150形成平坦層130
上、接觸窗140中及汲極D的第一部分D1上之前，可以不用在平坦層130的表面上先採用表面電漿處理技術，以提升畫素電極層150與平坦層130間的附著性。只要在畫素結構100的製程中，同時形成多個接觸窗140以增加畫素電極層150與汲極D兩金屬間的錨合力，並藉此使畫素電極層150與平坦層130能附著良好。因此，可簡化製程的步驟並提升製程的良率。
綜上所述，本發明的實施例之畫素結構及其製造方法中，藉由於畫素結構中形成多個接觸窗，以增加畫素結構的畫素電極層與汲極間的接觸面積，並以此增加覆蓋在平坦層上的畫素電極層與平坦層之間的附著力。此外，製程中可省略對平坦層做表面電漿處理的步驟，具簡化製作流程的優點。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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。
100‧‧‧畫素結構
110‧‧‧基板
120‧‧‧電晶體
121‧‧‧閘絕緣層
122a‧‧‧摻雜材料層
122b‧‧‧金屬材料層
122‧‧‧歐姆接觸層
123‧‧‧保護層
130‧‧‧平坦層
140‧‧‧接觸窗
150‧‧‧畫素電極層
160‧‧‧共用電極
200‧‧‧電泳顯示裝置
210‧‧‧透明基板
220‧‧‧透明電極層
230‧‧‧微膠囊
230a‧‧‧電泳液
230b‧‧‧白色帶電粒子
230c‧‧‧黑色帶電粒子
G‧‧‧閘極
S‧‧‧源極
D‧‧‧汲極
D1‧‧‧第一部分
D2‧‧‧第二部分
C‧‧‧半導體層
SL‧‧‧掃瞄線
DL‧‧‧資料線
圖1A是本發明之一實施例之畫素結構的上視圖。
圖1B是圖1A之畫素結構沿I-I’割面線的剖面示意圖。
圖1C是應用本發明之畫素結構的電泳顯示裝置的剖面示意圖。
圖2A至圖2J是繪示圖1B之畫素結構的製作流程之
剖面示意圖。
100‧‧‧畫素結構
120‧‧‧電晶體
140‧‧‧接觸窗
150‧‧‧畫素電極層
160‧‧‧共用電極
G‧‧‧閘極
S‧‧‧源極
D‧‧‧汲極
C‧‧‧半導體層
SL‧‧‧掃瞄線
DL‧‧‧資料線
Claims (12)
- 一種畫素結構，包括：一基板；一電晶體，配置於該基板上，且包括一閘極、一源極及一汲極；一平坦層，配置於該閘極、該源極及該汲極的一部分上；多個接觸窗，貫穿該平坦層，且暴露出該汲極的另一部分；以及一畫素電極層，配置於該平坦層上、該些接觸窗中及該汲極的該另一部分上，且電性連接至該汲極，其中一該接觸窗與另一該接觸窗之間的一第一連線距離略等於該畫素電極層的一第一邊長的長度，而另一該接觸窗與又一該接觸窗之間的一第二連接距離略等於該畫素電極層的一第二邊長的長度，且該第一邊長的延伸方向不平行於該第二邊長的延伸方向。
- 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該畫素電極層的材質為金屬或透明導電材料。
- 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該平坦層的材料為有機材料。
- 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中至少部分該些接觸窗位於該汲極的角落。
- 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該閘極配置於該基板上，且該電晶體更包括： 一絕緣層，配置於該閘極上；以及一半導體層，配置於該絕緣層上，其中該源極連接至該半導體層的一端，且該汲極連接至該半導體層的另一端。
- 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該汲極的材質為金屬。
- 一種畫素結構的製造方法，包括：提供一基板；在該基板上形成一電晶體，其中該電晶體包括一閘極、一源極及一汲極；在該基板上形成一平坦層，以覆蓋該電晶體；形成多個貫穿該平坦層的接觸窗，並使該接觸窗暴露出該汲極的一部分；以及在該平坦層上、該接觸窗中及該汲極的該部分上形成一畫素電極層，其中一該接觸窗與另一該接觸窗之間的一第一連線距離略等於該畫素電極層的一第一邊長的長度，而另一該接觸窗與又一該接觸窗之間的一第二連接距離略等於該畫素電極層的一第二邊長的長度，且該第一邊長的延伸方向不平行於該第二邊長的延伸方向。
- 如申請專利範圍第7項所述之形成畫素結構的製造方法，其中在該基板上形成該電晶體的步驟包括：在該基板上形成該閘極；在該閘極上形成一絕緣層；在該絕緣層上形成一半導體層；以及在該半導體層的相對兩端上分別形成該源極與該汲極。
- 如申請專利範圍第7項所述之畫素結構的製作方法，其中形成該些貫穿該平坦層的接觸窗的步驟包括使至少部分該些接觸窗位於該汲極的角落。
- 如申請專利範圍第7項所述之畫素結構的製作方法，其中該畫素電極層的材質為金屬或透明導電材料。
- 如申請專利範圍第7項所述之畫素結構的製作方法，其中該平坦層的材料為有機材料。
- 如申請專利範圍第7項所述之畫素結構的製作方法，其中該汲極的材質為金屬。
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