TWI352235B - Method for manufacturing pixel structure - Google Patents

Description

1352235 AU0605045 22851twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種晝素結構的製作方法，且特別是 有關於一種減少光罩數目之晝素結構的製作方法。 【先前技術】 顯示器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^

發光顯示器(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，低溫多曰 矽薄膜電晶體液晶顯示器的優點在於其厚度薄、重量輕33 解析度佳，特別適合應用於要求輕巧省電的行動終端產品 上0

低溫多晶矽薄膜電晶體的畫素製作流程繁瑣。—般而 5，首先利用在一基板上形成一多晶石夕層以及第一電容電 極。接著，經由離子摻雜製程將多晶矽層定義出通道區、 源極區以及及極區。之後，形成—閘介電層以覆蓋多晶石夕 層以及第-電容電極。然後，在多晶⑦層之通道區上方的 閘介電層上形成-·。接著’形成—介電層覆蓋閘極以 及閘絕緣層’並於介電層切成暴露出源極區以及没極區 之接觸孔。讀’形成-透鱗麻麵純連接之源極 以及透過接觸孔與汲極區連接之汲極。接著，形成一保護 層以覆蓋源極、祕以及介電層，其_保護層具有一暴露 出沒極之接賴口。然後，形成—透過接觸開讀沒極連 1352235 22851twf.doc/n AU0605045 • 接之晝素電極。 j综上所述，習知之低溫多晶矽薄膜電晶體的晝素結構 製作^法，主要是藉由第一道光罩製程形成多晶矽層以及 第一電容電極，利用第二道光罩製程形成閘極而利用第 二道光罩製程在介電層中形成接觸孔，並利用第四道光罩 製程形成源極以及汲極，接著利用第五道光罩製程在保護 層中形成接觸開口以及藉由第六道光罩製程形成晝素電 _ 極。此外，在上述低溫多晶矽薄膜電晶體的晝素結構製作 方法中，形成通道區、源極區以及汲極區的離子摻雜製程 通常需要利用二至三道的光罩製程。因此，一般而言，習 知之低溫多晶矽薄膜電晶體的晝素製作約採用八至九道光 罩製程進行製作，此種製作方法步驟繁複，且製作時間冗 長。當製作步驟較繁複時’低溫多晶矽薄膜電晶體的晝素 產生缺陷的機會較高，生產良率也較低。此外，習知之低 '里夕日曰石夕薄膜電晶體的畫素製作是採用較多的製作步驟且 _ 化費車父長的製作時間’因此不論是機台設備添購的固定成 本或是生產利用上的材料成本皆會使生產總成本變高。 【發明内容】 本發明關於一種晝素結構的製作方法，其適於降低製 作成本。 為具體播述本發明之内容，在此提出一種晝素結構的 製作方法，其先提供一基板，且基板上已形成一主動元件， ， 主動元件具有一閘極、一閘介電層以及一半導體層，其中 半導體層具有一通道區對準閘極，以及位於通道區兩側之 AU0605045 22851twf.doc/n 一源極區以及一汲極區。 人 件。繼之，形成一光阻層於介㈣±，二=== ==;光阻區塊鄰接之-第二二塊，其 ::且f-光阻區塊的厚度大於第二光阻區塊的厚； 罩幕移除部份介電層，以暴露出源極區以 換品。接著’減少光阻層的厚度以完全移除第二光阻 二塊。贿，形成-第二金屬層覆蓋第—光阻區塊、介 層^及主動元件。接著，移除第—光阻區塊，以使第_^ ，區塊^之第二金屬層—併被移除，其中源極區以及 品上之第—金屬層分別構成—源極以及一没極。繼之 成一與汲極連接之晝素電極。 、 5 在本發明之一實施例中，晝素結構的製作方法更包祛 ^形成該源極以及該汲極之後，形成一保護層於該介電層 /、X第—金屬層上，該保5蔓層具有暴露該沒極之接觸 口，而該晝素電極藉由該接觸開口與該汲極連接。 坪 ”在本發明之晝素結構製作方法中，主動元件為一頂 極溥祺電晶體。在一實施例中，形成頂閘極薄膜電晶體的 方士例如包括下列步驟。首先，形成一半導體層於基板上。 接著’形成一閘介電層覆蓋半導體層。然後，形成一閘核 於半導體層上方之閘介電層上，再於半導體層之二端形 一源極區以及一汲極區。 #在本發明之晝素結構製作方法中，主動元件為一底間 極溥犋電晶體。在一實施例中，形成底閘極薄膜電晶體的 1352235 AU0605045 22851twf.doc/n 万法包括下列步驟。首先，形成一 形成-問介電層於基板上，以覆蓋閑極上^著’ 導體層於閘極上方之閘介電層上，再 成-半 成一源極區以及一及極區。 、 —a之二端开》 在本發明之畫素結構製作方 包括經由-半調式光罩製程或—灰調式層的方法 方製作方法中’移除部份介電層的 減少光阻層厚度( 移除第一光阻區4 半導體層的材料爸 介電層的材質包名 在本發明之畫素結構製作方法中 方法包括進行一灰化(ashing)製程。 在本發明之晝素結構製作方法中 的方法包括娃刻製程。 在本發明之畫素結構製作方法中 括多晶石夕。 在本發明之晝素結構製作方法中 氧化矽、氮化矽或有機材料。 ^發_目案齡電層與雜/難導線的兩 查：ίΪΪ以整合，採用較少光罩之製程，相較於習知 但可節省光罩之成本’還可減低因製程 為讓本㈣之上料徵和優减更明_懂，下文； 牛較佳實_，並配合所賴式，料細 【實施方式】 广 圖1Α〜圖II為本發明之—種畫素結構的製作方法示· 8 1352235 AU0605045 22851twf.doc/n . 圖。請參照圖1A，首先提供一基板200，基板2〇〇之材質 例如為玻璃、塑膠等硬質或軟質材料。接著，在基板2〇〇 上形成半導體層210。在本實施例中，形成半導體層 的方法例如是先於基板200上形成半導體材料層（未繪 示）。之後，再利用一道光罩製程對半導體材料^進行^ 案化製程，以形成半導體層210。圖2A為圖丨八之上視圖， 而圖1A為圖2A中對應於A_A，剖面線之剖面圖。另外， • 半導體層210的材質例如為多晶矽或是經摻雜的多晶矽。 在本實施例中，於形成半導體層21〇之前，可選擇性 地先於基板200上形成緩衝層202 (buffer laye〇，用以 抑制基板200中的雜質在後續製程中對半導體層21〇造成 污染。同時，緩衝層202可提昇半導體層21〇與基板2〇〇 之間的附著性，而緩衝層202的材質例如為氮化矽、氧化 矽或其組合。 接著，請參照圖1β，在基板200上形成一閘介電層 220以覆蓋半導體層210,其中閘介電層22〇例如是藉由化 子氣相沈積法（chemical vapor deposition , CVD)或其他 合適的薄膜沈積技術所形成，而閘介電層220之材質例如 ^氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或是其組合等介電材料。接 著，於半導體層210上方之閘介電層220上形成一閘極 中化成閘極230的方法為例如先形成一第一金屬層 (未繪示）於基板2〇〇上，之後再利用第二道光罩製程將 第一金屬層圖案化，以形成閘極23〇。圖2B為圖1B之上 . 視圖，而圖1B為圖2B中對應A-A，剖面線之剖面圖。此 1352235 AU0605045 22851twf.doc/n 外第金屬層例如是藉由賤鍍（sputtering)、蒸鍍 (evaporation)或是其他薄膜沈積技術所形成，而第一金屬^ 的圖案化例如是藉由微影及蝕刻製程來進行。 請接著參照圖1C，進行一摻雜製程D，以使半導體層 210具有對準於閘極230之通道區210C，以及位於半導體 層210之二端之源極區2i〇s以及汲極區21〇d，其中摻雜 製程D為自行對準(self-aligned)離子掺雜製程。詳言之， 利用閘極230為自行對準罩幕，而對半導體層21〇進行離 子摻雜，其尹離子摻雜的方法例如是離子射叢製程(i〇n shower)或離子植入(i〇n impiantati〇n)，而掺雜的離子可以 是正型摻質（P-type dopant)，也可以是負型摻質（n_type dopant) °此外，在本實施例中，更可以於源極區21〇s與 通道區210C之間以及汲極區21〇d與通道區210C之間再 形成一淺摻雜區210L，以降低漏電流的影響，其中形成淺 摻雜區210L·的方法例如是先利用一光阻層（未繪示）作 為罩幕進行重摻雜製程D，以形成源極區210S以及汲極區 210D，然後移除光阻層，接著以閘極為罩幕進行另一輕摻 雜製程，以將摻質植入源極區210S與通道區210C之間， 以及汲極區210D與通道區210C之間。 請繼續參照圖1C，在進行完半導體層210之通道區 210C、源極區210S以及汲極區210D的製作之後，便完成 主動元件240的初步製作。在本實施例中，主動元件240 為一頂閘極薄膜電晶體，然而，本發明並不限定主動元件 240的型態。舉例而言，主動元件240也可以為一底閘極 1352235 AU0605045 22851twf.doc/n 薄膜電晶體，如圖1C’所示，其中形成底閘極薄膜電晶體 的方法例如先形成一閘極230於基板200上，而基板2〇0 上可以選擇性地形成緩衝層202。接著，於緩衝層2〇2上 形成一閘介電層220 ’以覆蓋閘極230 〇然後，於閘極23〇 上方之閘電層220上形成一半導體層210，並於半導體 層210之一端形成一源極區210S以及一沒極區210Γ)。 請參照圖1D，在薄膜電晶體240製作完成之後，接著 形成一 ’I電層250以覆蓋主動元件240及閘介電層220。 在本實施例中，介電層250例如是利用化學氣相沈積法或 其他合適的薄膜沈積技術所形成，而介電層25〇之材質例 如是氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或是其組合等介電材料。 繼之，請參照圖1E，於介電層250上形成一圖案化光 阻層260,光阻層260具有第一光阻區塊260A以及與第一 光阻區塊260A鄰接之第二光阻區塊26〇B，其中第二光阻 區塊260B具有位於源極區21〇s以及汲極區21〇D上方的 一開口 260C，且第一光阻區塊26〇A的厚度大於第二光阻 區塊260B的厚度。詳言之，光阻層26〇例如是利用光罩 Μ進行一圖案化製程所形成的。圖2C繪示為一種形成上 述光阻層的光罩Μ，其中僅繪示部分的光罩圖案為代表進 行說明。請同時參照圖1Ε與圖2C，光罩Μ具有對應第一 光阻區塊260Α的遮光區rs、對應第二光阻區塊26〇Β的 半穿透區RH以及一對應開口 26〇c的透光區Rt，而光罩 Μ例如疋半調式光罩（half-tone mask )、灰調式光罩 (gray-tone mask )、柵狀圖案光罩(slit_pattern mask)或繞 1352235 AU0605045 22851twf.doc/n 射式光罩。接著，如圖庄所示，以 阻層260為罩幕移除部份介電層25〇及部份閘芦 220，以暴露出源極區210S以及汲極區21〇D。在曰 中，移除部份介電層，及部份閘介電層22〇的方=如 是進打->1錢刻製程，在其他實關巾，歸部份介電 層25?及部份閘介電層22〇的方法也可叹乾絲刻製程。 請接者參照圖1F，減少光阻層26〇的厚度，直 光阻區塊260B (緣示_ 1E)被完全移除在本實_ 中’減少光阻層260厚度的方法例如是進行—灰化製程 (ashing p脆SS)。接著，形成—第二金屬層27〇覆 光阻區塊260A、介電層25〇以及主動元件，其 金屬層，例如找由雜、蒸鍍或是其麟 =形成，第二金屬層270之材質例如為例如為紹二二 (Mo)、鈦(Ti)、敍_、上述之氣化物如氮 化鈦(、其疊層、上述之合金或是其他導電材料。 然後，請參照圖1G，移除第—光阻區塊26〇a，以使 塊26〇A上之部分第二金屬層謂一併被移 ^ ’其中奸源極區21〇S以及沒極區獅上之第二金屬 層一270分別構成-源極27〇s以及一沒極2漏，如圖犯 =圖2D為圖ig之上視圖，而圖為圖奶中對應 剖面線之剖面圖。料，歸第-絲區塊260A 2去例如使用—_液於第-光阻區塊26GA以及第二 據，270之表面使得第一光阻區塊26〇A之底表面因 剝離液的侵入而自介電層25q表面剝離。此外，可輔以超 12 (S ) 1352235 AU0605045 2285Itwf.doc/n • 音波震盪，增進剝離效果。在其他實施例中，移除第一光 阻區塊260A的方法也可以是進行一蝕刻製程，或者是使 用雷射剝離製程來移除第一光阻區塊260A。值得注竜的 是，不同於習知，本發明之介電層25〇的圖案化以及源極 270S、汲極270D為利用一道光罩形成的，因此可以減少 一道光罩製程，並降低製程的複雜度。 接著，請參照圖1H，在本實施例中，可以於介電層 φ 250與第二金屬層270上形成一保護層280，保護層28〇 具有一將汲極270D暴露之接觸開口 H。藉由保護層28〇 之保護可以避免主動元件240受到水氣的侵入而影響元件 • 特性，同時可以避免源極270S與汲極270D受到損^。在 本貝施例中’保s蒦層280之材質例如為氮化石夕或氧化碎， 而其形成之方法例如是以物理氣相沈積法或化學氣相沈積 法全面性地沈積在基板200上。接著，再藉由第四光罩（未 繪示）進行圖案化製程。在其他實施例中，保護層28〇之 材質也可以是有機材料’例如感光性樹脂。 ® 之後，請參照圖II，形成一晝素電極290於保護廣280 上，且晝素電極290透過接觸開口 Η連接至没極270D， 其中形成晝素電極290的方法例如是藉由濺鍍形成—導電 層，例如銦錫氧化物層或一銦鋅氧化物層。之後，再藉由 第五光罩（未繪示）圖案化導電層以製得畫素電極290。 在其他實施例中，形成晝素電極290的方法也可以是利用 雷射剝離製程(laser ablation process)或其他適合製程。經由 上述之圖1A〜圖II之步驟，可製得晝素結構300，其中 13 1352235 AU0605045 22851twf.doc/n 本發明並不限定圖1A' 驟。

基於上述，本發明不同於習知’將介電層之圖案化制 程與形成絲、錄之圖案化製程純整合。換言之，^ 發明之晝素結構的製作方法僅需㈣較少的光轉程 此相較於習知，具有減少光罩的使用數量，簡化製程口 =降低躲成本之優點。並且，由於製作晝素結‘ 私較少’可以減少冗長的光罩製程（如光阻塗佈、=衣 硬烤、曝光、顯f彡、朗、光卩轉除 所產生缺陷，提升良率。 衣乍旦素、.、口構時 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上然其 限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知^者^ 脫離本發明之精神和範_，當可作㈣ =不 =本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍二：

圖1C之主動元件的製作方法與步 【圖式簡單說明】 圖1Α〜圖II為本發明之一種 圖。 料牧種畫素結構的製作方法示意 圖2Α為圖ία之上視圖。 圖2Β為圖1Β之上視圖。 圖2C繪不為一種形成光阻層 圖2D為圖ig之上視圖。 【主要元件符號說明】 300 :晝素結構 200 :基板 1352235 AU0605045 2285 ltwf.doc/n 202 :緩衝層 210 :半導體層 210S :源極區 210D .没極區 210C :通道區 210L :淺摻雜區 220 :閘介電層 230 :閘極 240 :主動元件 250 :介電層 260 :光阻層 260A :第一光阻區塊 260B :第二光阻區塊 260C :開口 270 :第二金屬層 270S :源極 270D :汲極 280 :保護層 290 :晝素電極 D:摻雜製程 Η :接觸開口 Μ :光罩 Rs :遮光區 Rh .半穿透區 RT :透光區 15

Claims (1)

1352235 AU0605045 22851twf.doc/n 十、申請專利範圍： L 一種晝素結構的製作方法，包括： Is -提供-基板’且該基板上已形成一主動元件該 兀件具有-半導體層、1介電層以及—閘極其中該 導體層具有—通道區，以及位於該通道n兩侧之二源^ 以及一汲極區，且該閘極對準該通道區； 形成一介電層覆蓋該主動元件；

形成一圖案化光阻層於該介電層上，該圖案化光阻層 具有一第一光阻區塊以及與該第一光阻區塊鄰接之—第丄 光阻區塊’其中該第二光阻區塊具有位於該源極區以及該 汲極區上方的開口，且該第一光阻區塊的厚度大於該第二 光阻區塊的厚度； Λ 以該圖案化光阻層為罩幕，移除部份該介電層，以暴露 出該源極區以及該汲極區； 減少該圖案化光阻層的厚度，以完全移除該第二光阻區 塊；

形成一第二金屬層覆蓋該第一光阻區塊、該介電層以及 該主動元件； 移除該第一光阻區塊’以使該第一光阻區塊上之該第二 金屬層一併被移除，其中該源極區以及該汲極區上之該第 二金屬層分別構成一源極以及一汲極；以及 形成與該汲極連接之一晝素電極。 2.如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，更包括在形成該源極以及該汲極之後’形成一保護層 16 (S ) AU0605045 22851twf.doc/n 於該介電層與該第二金屬層上，_ 之一接觸開口，而該晝素雷爲一丄“濩S八有暴路該汲極 接。 错由該接觸開口與該汲極連 3.如t請專利範圍第丨項 法’其=元件為一她薄= 法範圍第3項所述之畫素結構的製作方 法，其中形成該頂間極薄膜電晶體的方 衣作方 形成一半導體層於該基板上；忐匕括. 形成一閘介電層覆蓋該半導體層； 形成-閘極於該半導體層上方^該閉介電声上；以及 於該半導體層中形成一通 曰 之一源極^及-汲健。以£’以及位於該通道區兩側 料圍第丨項所述之晝素結構的製作方 -中該主動70件為—底閘極薄膜電晶體。 6.=申請專利翻第5 述之晝素結構的製作方 '/、中形成該底閘極薄膜電晶體的方法包括： 形成一閘極於該基板上； 形成-閘介電層於該基板上，以覆蓋該問極； 形成一半導體層於該閘極上方之該閘介電層上 ;以及 於該半導體層中形成一通道區，以及位於該通道區兩側 之一源極區以及—汲極區。 、、7.如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 法，其中形成該圖案化光阻層的方法包括經由一半調式光 罩製程或一灰調式光罩製程。 17 AU0605045 2285 ltwf.d〇c/n 8盆：申請專利範圍第】項所述之晝素結構 附該介電層的方法包括進行製程。 法，盆^利範圍第1項所述之晝素結構的製作方 該圖案化光阻層厚度的方法包括進行一灰化 法，二=述之畫素結構的製作方 法，其中第1項所述之晝素結構的製作方 法，其中該;圍第1項所述之畫素結構的製作方 13·如材料包括多晶砍。 法’其中該介電層4質第二=述之畫素結構的製作方 何買包括氧化石夕、氮化石夕或有機材料。