TWI373680B - Fabricating method of pixel structure - Google Patents
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Description
1373680 AU0806036 28996twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術頜域】 本發明是有關於一種畫素結構的製造方法，且特別 是有關於一種形成具有配向狹縫之晝素結構的製造方 法。 【先前技術】 ^般來說，液晶.顯示面板中之晝素結構的製造方 法，較常見的是五道光罩製程。第一道光罩製程是用來 定義第一金屬層的圖案’以形成掃描線以及主動元件的 閘極等結構。苐二道光罩製程疋定義出主動元件的通道 層以及歐姆接觸層，其中通道層以及歐姆接觸層可合稱 為半導體層。第三道光罩製程是用來定義第二金屬層的 圖案，以形成資料線以及主動元件的源極/汲極等圖案。 第四道光罩製程是用來圖案化第二金屬層上方的介電 層。第五道光罩製程是用來圖案化電極材料層，以形成 晝素電極。 此外’消費者不僅追求大尺寸的液晶顯示面板，還 追求廣視角的顯示效果。目前，常見的廣視角技術為多 域垂真配向式液晶顯示面板，其利用配向狹縫（slit)的 配置以令不同區域内的液晶分子朝不同方向傾倒，而達 到廣祝角的功效。其中’利用上述之第五道光罩製程來 圖案彳b電極材料層’便能形成具有配向狹缝的晝素電極。 然而，在製程中所使用的光罩成本較高，而使光罩 數目成為影響製程之製作成本的主要原因之一。此外， 1373680 AU0806036 28996twf.doc/n 隨著液晶顯示面板朝大尺寸製作的發展趨勢，而促使光 罩的尺寸隨之增大，進而提高光罩的成本。因此，各家 廠商都致力於研發減少光罩數目的可能技術。 【發明内容】 本發明提供一種晝素結構的製造方法，其可使用較 少光罩以形成具有配向狹缝的晝素結構。
钓兴餵描述本發明之内容’在此提出一種晝素結構 的製造方法，其方法包括n在基板上形成主動元 件再者，在基板上依序形成第一介電層、第二介電層 ^及第三介電層並覆蓋絲元件，其巾第-介電層與第 ^介電^㈣速率低於第二介電層的_速率。接 、第—與第—介電層中形成接觸窗開口’其 t it件的—部分。之後，圖案化第三介電層以
Γ以形成多個堆疊結構。然後，形成電極 材利層，以覆蓋堆疊結構盥第一介λ 口，其中位於堆#構電層絲人接觸窗開 層上的電極材為極材料層與位於第-介電 並同時剝除位於堆心Μ ^來。而後，移除堆疊結構， 素電極且同時在書^^^電極材觸，収義出晝 在本發明之二少一配向狹縫。 寬度大於其第二介電層的寬度堆®結構的第三介電層的 在本發明之—實施例 化第三介電層虚第二八笮形成接觸窗開口以及圖案 介電層上形成圖案法包括··首先，在第三 曰，且此圖案化光阻層具有一 [S] 6 1373680 AU0806036 28996twf.doc/n 較薄部分以及一較厚部分。再去 、 罩幕，並於第三、第二與第圖案化光阻層作為 之後，移除圖案化光阻層的較薄二^成接觸窗開口。 ^後’以圖純植層的較厚部分作為2^^^。 ===:，層，成堆以暴
包括利用半調式光罩"^光^成圖案化光阻層的方法 在本發明之一實施例中，第— 的密度高，二介電層的密度。在—實二中電： 電層三介電層的㈣與第二 在本發明之一實施例中，第一介電層二貝相同八。 層的材質不同於第二介電層的材質。a弟二"電 使用施例中，移除堆叠結構的方法包括
#用^發明之一實施例中’移除堆疊結構的方法包括 移除 礼化碳氣體、液體及固體三相的移除程序來 在本發明 之一貫施例中，第一、第二以及第三介雷 (silicon based materTal) 〇 刻氣:來：’移除堆疊結構的方法包括使用氣_ 莖必ί發!!之晝素結構的製造方法’可藉由钱刻速率不 -書二介電層與第三介電層來定義出每 一 ’、'、、σ構的晝素電極以及配向狹缝。此外，晝素結構 AU0806036 28996twf.doc/n 中的接觸窗開口與畫素電極是在同〜道光罩製程中形 成，所以本發明之晝素結構的製造方法可減少^程中所 需的光罩數目。 衣 為讓本發明之上述特徵和優點此更明顯易懂，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】 圖1至圖9繪示本發明之一實施例之晝素結構的製 造流程剖面示意圖。為方便說明，圖1至圖9僅繪示一 個旦素結構的局部剖面作代表說明。請先參照圖1，首 先’在基板100上形成主動元件200。在一較佳實施例中， 升> 成主動元件200的方法例如是利用兩道光罩製程來完 成:舉例來說，首先在基板.100上形成第一金屬層（未 4示），其中基板100的材質例如是玻璃、石英或塑膠 等透光的材質。之後再將第一金屬層圖案化，以形成主 動元件200的閘極200G。其中，第一金屬層例如是藉由 賤鑛（sputtering)、蒸鍍（evap0rati〇n)或是其他薄膜沉 積技術所形成，而第一金屬層的圖案化例如是藉由—道 光罩製程來進行。此外，若欲進一步在畫素結構中設置 儲存電容，則可在形成閘極2〇〇G的同時，選擇性地於晝 素結構内的基板1〇〇上形成電極圖案3〇〇，其中電極圖案 300可作為儲存電容的下電極。 接著，便可在基板1〇〇上形成主動元件200的半 體層200C、源極2〇〇S以及汲極2〇〇d。詳細而言，首先 於基板1〇〇上依序形成閘極絕緣層GI、半導體層（未繪 AU0806036 28996twf.doc/n 示）以及第二金屬層（未繪示），其中閘極絕緣層研、 半導體層與第二金屬層例如是全岐覆蓋基板鮮間極 絕緣層G；[的材質例如是氮切、氧化發、氮氧化石夕或宜 前述材料之疊詹等介電材料’而形成閉極絕緣層GI財 法例如是藉由化學氣相沉積法（chemical vap〇r deposition，CVD)或其他合適的薄瞑沉積技術。 另一方面’本貝施例之半導體層包括通道材質層（未 繪示）以及位於通道材質層上方的歐姆接觸材質層（未 繪不）。通道材質層以及歐姆接觸材質層的材質例如分 別是非晶郭及N型重摻雜之非㈣，而其形成方法例 如是化學氣相沉積法。 接下來，圖案化半導體層與第二金屬層。在本實施 例中，半導體層與第二金屬層的圖案化例如是利用具有 不同光穿透率區域的半調式光罩或灰階光罩來進行一道 光罩製程，其中半調式光罩或灰階光罩包括穿透率為 100%的透光區、穿透率為〇%的非透光區以及半透光區。 藉由半調式光罩或灰階光罩的製程步驟，便可定義出主 動元件200的半導體層200C (包含通道層202C以及歐 姆接觸層204C)、源極200S以及没極200D。為了避免 位於通道層202C上方之歐姆接觸層204C造成源極200S 與汲極200D之間形成短路而影響主動元件200的電性， 因此在形成源極200S以及汲極200D時，更移除源極 200S以及汲極200D所暴露的歐姆接觸層204C。上述至 此’本實施例之主動元件2〇〇已大致製作完成。 傳統上，晝素結構的製造方法會以兩道光罩製程來 1373680 AU0806036 28996tw£doc/n 形成主動元件的半導體層、源極以及汲極，而本實施例 之半導體層200C、源極200S以及没極200D可以整合於 同一道光罩製程中，以進一步省略一道光罩製程，而本 發明對於主動元件200之製程，亦可以因需求及其他考 量而使用或搭配其他的做法，例如搭配雷射剝離(laser ablation process)製程或是剝離製程(1浪〇汗pr〇cess)來更 進一步節省光罩，但並不僅限於此；另外主動元件2〇〇 之結構’除了本實施例之底閘極結構(bottom gate)外，亦
可為頂閘極結構(top gate)，且主動元件2〇〇之結構並不 僅限於此。 再者’請參照圖2，在基板
JLUU 上侬序形成第一介％ 層PV1、第二介電層PV2以及第三介電層PV3，其中第 一、第二與第三介電層PV1、PV2與PV3覆蓋主動元件 200。較特別的是，在本實施例中，第一介電層pvi與第 三介電層PV3的钱刻速率低於第二介電層pV2的触刻速 率，其中第一介電層PV1的材質、第二介電層pV2的材
?第三介電層PV3的材質例如為相同的材質，且例如 皆是以矽為主的材料（siliC0n baSed邮故⑹）。此外，本 實施例是以第-介電層W與第三介電層PV3的密度高 於第二介電層Μ的密度的方式，來達到第—與第^ 2 PV1與PV3的餘刻速率低於第二介電層ρν2'的餘刻 ^率的效果H在其他實施例中，也可採取第一盘 的材質不同於第二介電層m的 材質的方式來達到第一與第三介電層m與pv 速率低於第二介電層pv2的餘刻速率的效果。 x 1373680 AU0806036 28996twf.doc/n 然後，凊參照圖3，在第三介電層pv3上形成一圖 案化光阻層400,且圖案化光阻層4〇〇具有一較厚部分 400k以及一較薄部分400η，其中較厚部分4〇〇k的厚度 h。在本實施例中，圖案化光阻層4〇〇例如是正型 (positive)光阻，而形成圖案化光阻層4〇〇的方法例如 是先以旋轉塗佈法（spin coating) '噴嘴/旋轉塗佈法 (slit/spin coating)或非旋轉塗佈法（spin_lessc〇ating) 將具有感光特性的材料層塗佈於第g介電層PV1上。接 著，利用具有不同光穿透率區域的半調式光罩M (Half-Tone Mask，HTM)或灰階光罩 M (Gray_Levd
Mask)以對此感光材料層進行曝光後，再進行顯影、硬 烤等程序。其中，半調式光罩M或灰階光罩M包括對應 於開口 Η1絲穿透率為1GG%的透光區Μ】。。、對應於較 厚=分4〇〇k且光穿透率為0%的非透光區Mq以及對應於 較薄部分400η的半透光區μ。
X 承上述，再利用圖案化光阻層4〇〇作為罩幕來進行 钱刻製私，以移除開口 Η1所對應的第三介電層ρν3、第 二介電層PV2與第-介電層m，其中崎製程可以是 乾式餘刻製程、濕絲刻製程或二者搭配使用。如此， 如圖4所示，本實施例便可於第三介電層pv3、第二介 電層PV2與第-介電層pVl中形成—接觸窗開口 ， 其中接觸窗開口 Η2暴露出主動元件細的一部分，而此 部分用為主動元件200的汲極2〇〇D。在本實施例中接 ，窗開π H2的形成可使沒極2_與後續製程步驟中的 晝素電極電性連接。
II 1373680 AU0806036 28996twfdoc/n 接下來’縮減圖案化光阻層4〇〇的厚度直 光阻層彻的較薄部分聲被移除，並保留 缝’如圖5所示。在本實施例中，縮減圖案化光阻層 =〇之厚度的綠例如是氧進行灰化（Ashing) 衣程 '然而’較厚部分.的厚度ti會在灰化製程的過 私中隨之變薄而形成厚度為t2的較厚部分働k，，因此厚 度12會小於厚度tl，其中厚度ti請參考圖4。 •^傻
猎由剩餘的圖案化光阻層400作為罩幕以圖 案化第三介電層PV3以及第二介電層pv2。具體而言， 如圖6所示’利用圖案化光阻層·的較厚部分400k，作 為罩幕來，倾刻製程，以移除被暴露出的第三介電層 PV3以及第二介電層pV2，並形成堆疊結構·。在本 ，例中，由於第三介電層PV3的_速率低於第二介電 層PV2的韻刻速率，因此，第二、第三介電層pv2、州 兩者，相同時間内’第三介電層m被㈣掉的部分會 於第二介電層PV2被侧掉的部分。如此 ^
的寬歧會大料二介訪pv2喊度。料電 由於第-介電層PV1的侧速率低於第二介電層pv 餘刻速率，所以在進行_製程中，可控制製程參數以 ，除未破圖案化光阻層働所遮蔽 PV2與PV3,而保留第—介電層W。 "電層 由上述可知，第三介電層pv3的侧速 介電層PV2的_速率有助於形成第三介電層PV3 ^ f大於第二介電層PV2之寬度的堆疊結構則，而第三 ”電層PV3的兹刻速率低於第—介電層…祕刻速^ 12 1373680 AU0806036 28996twf.doc/n =移介電層Μ，的製程步驟中 而後’再移除圖案化光阻層4〇〇，也就是移除A ^交厚部分條，，如圖7所示。然後，請參照圖，^ 二板上形成電極材料層600，以覆蓋堆疊結構500與 第-介電層PV卜且電極村料層_會填人接觸窗開口
H2。其巾，形成電極材料層_的方法例如是藉由舰 來形成銦錫氧化物（ΙΤ0)層或銦鋅氧化物（IZ0).層。 由圖8可知，在本實施例中，藉由堆疊結構500的設置， ^吏位於堆疊結構上的電極材料層議與位於第一 ^電層PVI上的電極材料層_分離開來。換言之堆 豐結構5GG的設計猶如在對電極材料層_進行圖案 化。此外，在本實施例中，電極材料層6〇〇與電極圖案 3〇〇夹閘極絕緣層GI與第一介電層pVi可構成一種金 屬層/介電層/銦錫氧化層（Metal_Insul
型態的贿電容。然而，本發明並不限定贿電^^ 構型態’舉例來說，儲存電容也可以呈現金屬層/介電層/ 金屬層（MetaK[nsulator_Metai，MJ[M)結構型態。 而後，移除堆疊結構500，並同時剝除位^堆疊結構 500上的電極材料層6〇〇，如圖9所示。在本實施例中， ^除堆疊結構500的方法例如是使用_氣體來移除。 牛例來說’對材質以⑦為主的第—介電層W、第二介 電層PV2與第三介電層PV3而言，本實施例可利用數氟 酸（HF)蝕刻氣體來移除堆疊結構5〇〇。然而，在其他 實施例中，也可以使用具有二氧化碳氣體y液體及固體 13 AU0806036 28996twf.doc/n 二相的移除程序來移除堆疊結構5〇〇，其中前述之二氧化 2體、及固體三相共存的狀態是指具備氣態的穿 透月&力、固態的撞擊力以及液態的溶解能力。所以，在 移除^疊結構之後，便可定義出—畫素電極帽p， 亚同時在晝素電極600P中形成配向狭缝8 (圖9僅繪示 個狹縫為例）。就液晶顯示面板而言，配向狹缝s適 於使其附近的液晶分子朝特定方向傾倒，而多個配向狹 縫S的設置則可令不同.區域内的液晶分子朝不同方向傾 倒進而達到廣視角的功效。在此需要說明的是，配向 狹缝S的數里應視貫際產品之需求而定，本發明並無限 制。上述至此，本實施例之晝素結構700已大致製作完 成。 a傳統上，畫素結構的製造方法其需以兩道光罩製程 才f分別形成介電層的接觸窗開口與晝素電極。然而， 士貫施例是利用一道光罩製程並搭配不同蝕刻速率的第 二、第二、第三介電層PV1、PV2、PV3來一併形成第一 介電層PV1的接觸窗開口 H2與具有至少一配向狹缝S 的晝素電極600p，其中具有配向狹縫s的晝素結構700 有助於提昇液晶顯示面板的視角。因此，本實施例有助 於;成少製程中所需的光罩數目。在一較佳實施例中，當 2動凡件200的形成是以兩道光罩製程來完成製作時， 里素結構700的形成便可僅由三道光罩製程來完成製作。 a 本發明之晝素結構的製造方法’可藉由蝕刻速率不 等的第一介電層、第二介電層與第三介電層來定義出畫 素結構的畫素電極以及配向狹缝。如此，利用本發明之 1373680 AU0806036 28996twf.doc/i 晝素結構的製造方法所形成的畫素結構可應用於廣視角 液晶顯示面板。此外，晝素結構中的接觸窗開口與晝素 電極會在同一道光罩製程中形成，所以本發明之畫素結 構的製造方法還有助於減少製程中所需的光罩數目。 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内，當可作些許之更動與 潤飾Θ此本發明之保護範圍當視彳細之巾請專利範圍 所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1至圖9纟會示本發明之—實施狀畫素結構的製 造流程剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 100 .基板 200 :主動元件 200G :閘極 200C :半導體層 200D :及極 200S :源極 202C :通道層 204C :歐姆接觸層 300 :電極圖案 400 :圖案化光阻層 iS] 15 1373680 AU0806036 28996twf.doc/n 400k :較厚部分 400η :較薄部分 • 400k’：較厚部分 500 :堆疊結構 600 :電極材料層 600p :晝素電極 700 ··晝素結構 GI :閘極絕緣層 • H1 :開口 H2 :接觸窗開口 Μ:灰階光罩、半調式光罩 Μ10〇 :逸光區 Μ〇 :非透光區 Μχ :半透光區 PV1 :第一介電層 PV2:第二介電層 ^ PV3 :第三介電層 S:配向狹缝 tl、12 ·厚度 [s < 16
Claims (1)
1373680 -101-3-27 年月曰修(更)正本 十、申請專利範圍： 1.一種畫素結構的製造方法，包括： 在一基板上形成一主動元件； ’ 在該基板上依序形成一第一介電層、一第二介電層 以及一第三介電層，覆蓋該主動元件，其中該第一介電 層與該第三介電層的钱刻速率低於該第二介電層的姓刻 速率； _ 於該第三、第二與第一介電層中形成一接觸窗開 口，其暴露出該主動元件的一部分，並且圖案化該第三 介電層以及該第二介電層以形成多個堆疊結構，其中形 成該接觸窗開口以及圖案化該第三介電層以及該第二介 電層的方法包括： 在該第三介電層上形成一圖案化光阻層，其具 有一較薄部分以及一較厚部分； 以該圖案化光阻層作為罩幕，於該第三、第二 與第一介電層中形成該接觸窗開口； • 移除該圖案化光阻層的該較薄部分，而保留該 較厚部分； 以該圖案化光阻層的該較厚部分作為罩幕，移 除被暴露出的該第三介電層以及該第二介電層，而形成 該些堆疊結構；以及 ' 移除該圖案化光阻層； 形成一電極材料層，覆蓋該些堆疊結構以及該第一 介電層，並且填入該接觸窗開口，其中位於該些堆疊結 構上的該電極材料層與位於該第一介電層上的該電極材 17 1373680 101-3-27 料層分離開來；以及 移除該些堆疊結構，並同時剝除位於該些堆疊結構 上的該電極材料層，以定義出一畫素電極且同時在該晝 • 素電極中形成至少一配向狹縫。 2. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構的製造方 法，其中該些堆疊結構的第三介電層的寬度大於其第二 介電層的寬度。 3. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構的製造方 法，其中形成該圖案化光阻層的方法包括利用一半調式 光罩或一灰階光罩。 4. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構的製造方 法，其中該第一介電層與該第三介電層的密度高於該第 二介電層的密度。 5. 如申請專利範圍第4項所述之晝素結構的製造方 法，其中該第一介電層與該第三介電層的材質與該第二 介電層的材質相同。 • 6.如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製造方 法，其中該第一介電層與該第三介電層的材質不同於該 第二介電層的材質。 7. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構的製造方 法，其中移除該些堆疊結構的方法包括使用蝕刻氣體來 • 移除。 8. 如申請專利範圍第1項所述之晝素結構的製造方 法，其中移除該些堆疊結構的方法包括使用具有二氧化 碳氣體、液體及固體三相的移除程序來移除。 18 1373680 101-3-27 9. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構的製造方 法，其中該第一、第二以及第三介電層之材質包括以矽 為主的材料。 10. 如申請專利範圍第9項所述之畫素結構的製造方 法，其中移除該些堆疊結構的方法包括使用氫氟酸蝕刻 氣體來移除。
s 19
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