專利名稱：像素結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種像素結(jié)構(gòu)及其制造方法，且特別是涉及一種具有高開口率的像素結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般的薄膜晶體管液晶顯示器主要是由一薄膜晶體管陣列基板、一對向基板以及夾于前述二基板之間的一液晶層所構(gòu)成。其中，薄膜晶體管陣列基板主要包括基板、陣列排列于基板上的像素結(jié)構(gòu)、掃描線(Scanning line)與數(shù)據(jù)線(Date line)。前述的像素結(jié)構(gòu)主要由薄膜晶體管、像素電極(PixelElectrode)、儲存電容(Cst)所構(gòu)成。一般而言，掃描線與數(shù)據(jù)線可將信號傳輸至對應(yīng)的像素結(jié)構(gòu)，以達到顯示的目的。此外，像素結(jié)構(gòu)可通過其儲存電容的輔助，而維持正常的顯示。
圖1為現(xiàn)有像素結(jié)構(gòu)的俯視示意圖，而圖2為圖1中像素結(jié)構(gòu)沿A-A’剖面線的示意圖。請同時參考圖1與圖2，現(xiàn)有的像素結(jié)構(gòu)100包括基板110、薄膜晶體管120、像素電極130與儲存電容140，且上述像素結(jié)構(gòu)100通過掃描線10與數(shù)據(jù)線20驅(qū)動。其中，薄膜晶體管120是以底柵極的方式配置于基板110上，且其包括一柵極120g、一源極120s、一漏極120d、一半導(dǎo)體層120c、一柵絕緣層120i與一保護層(passivation layer)122。
此外，儲存電容140包括一下電極層142與一上電極層144，其中，下電極層142配置于基板110上，而上述柵絕緣層120i覆蓋住柵極120g與下電極層142，且柵絕緣層120i位于下電極層142與上電極層144之間。此外，保護層122覆蓋住源極120s、漏極120d、半導(dǎo)體層120c與上電極層144。而上電極層144通過形成于保護層122中的接觸窗W1與像素電極130電連接，而上電極層144與漏極120d電連接且為同一膜層。
值得留意的是，由于儲存電容140位于像素結(jié)構(gòu)100區(qū)域內(nèi)，而儲存電容140的下電極142與上電極144是由金屬材質(zhì)所形成。因此，下電極142與上電極144會阻擋光線的穿透。換言之，儲存電容140位于像素結(jié)構(gòu)100區(qū)域內(nèi)的面積愈大，會導(dǎo)致顯示區(qū)域的開口率下降，進而影響薄膜晶體管液晶顯示器的顯示品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是在提供一種像素結(jié)構(gòu)，其可減少儲存電容器于基板上所占的面積且不影響其電容值。
本發(fā)明的再一目的是提供一種像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其適于制造出一特殊結(jié)構(gòu)的儲存電容器，進而提升顯示區(qū)域的開口率。
本發(fā)明提出一種像素結(jié)構(gòu)的制造方法，此方法包括下列步驟首先，提供一基板，其具有一主動元件區(qū)(active device area)與一電容區(qū)。接著，在基板的電容區(qū)中形成多個開口，然后，于主動元件區(qū)內(nèi)形成一柵極并于電容區(qū)內(nèi)形成一第一電極層，且第一電極層共形地(conformably)形成于開口內(nèi)。此外，于基板上形成一柵絕緣層，其覆蓋柵極與第一電極層。接著，于柵極上方的柵絕緣層上形成一半導(dǎo)體層。然后，于半導(dǎo)體層上形成一源極與一漏極，且于電容區(qū)內(nèi)形成一第二電極層，其覆蓋住柵絕緣層。另外，于基板上形成一保護層，其覆蓋源極、漏極以及第二電極層。最后，于保護層上形成一像素電極，且像素電極會與漏極電連接，并且像素電極與第二電極層電連接。
依照本發(fā)明的較佳實施例的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其中形成開口的方法包括首先，于基板上形成一圖案化阻擋層。接著，對基板進行一刻蝕工藝以形成開口。最后，移除圖案化阻擋層。
依照本發(fā)明的較佳實施例的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其中圖案化阻擋層的材質(zhì)包括光刻膠。
依照本發(fā)明的較佳實施例的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其中圖案化阻擋層的材質(zhì)包括氮化硅。
依照本發(fā)明的較佳實施例的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其中刻蝕工藝包括干刻蝕。
依照本發(fā)明的較佳實施例的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其中移除阻擋層的方式包括濕刻蝕。
依照本發(fā)明的較佳實施例的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其中每一開口的半徑例如為0.5～3微米。
依照本發(fā)明的較佳實施例的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其中每一開口的深度例如為5～10微米。
依照本發(fā)明的較佳實施例的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其中形成保護層的方法包括旋涂式玻璃方式。
依照本發(fā)明的較佳實施例的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其中于保護層上形成像素電極之前，還包括先在保護層中形成一接觸窗開口，其暴露出漏極與第二電極層。
依照本發(fā)明的較佳實施例的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所形成的第二電極層與漏極連接在一起。
依照本發(fā)明的較佳實施例的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其中于保護層上形成像素電極之前，還包括先在保護層中形成一接觸窗開口，其暴露出第二電極層。
依照本發(fā)明的較佳實施例的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其中形成柵極與第一電極層的方法包括下列步驟，首先，進行一沉積工藝，以形成一金屬層，其中沉積工藝包括有機金屬化學(xué)氣相沉積法、分子層磊晶法或原子層化學(xué)氣相沉積法。最后，進行一光刻工藝以及一刻蝕工藝，以圖案化金屬層。
依照本發(fā)明的較佳實施例的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其中形成源極、漏極以及第二電極層的方法包括下列步驟，首先，進行一沉積工藝，以形成一金屬層，其中沉積工藝包括下列步驟，首先，進行一沉積工藝，以形成一金屬層，其中沉積工藝包括有機金屬化學(xué)氣相沉積法、分子層磊晶法或原子層化學(xué)氣相沉積法。最后，進行一光刻工藝以及一刻蝕工藝，以圖案化金屬層。
本發(fā)明另提出一種像素結(jié)構(gòu)，其包括一基板、一薄膜晶體管、一電容器、一保護層與一像素電極。其中，基板具有一主動元件區(qū)與一電容區(qū)，且在電容區(qū)中已形成有多個開口。此外，薄膜晶體管配置于主動元件區(qū)中，而電容器配置于電容區(qū)中，并共形地(conformably)形成于開口內(nèi)。另外，保護層覆蓋薄膜晶體管與電容器，而像素電極配置于保護層上，且像素電極會與薄膜晶體管以及電容器電連接。
依照本發(fā)明的較佳實施例的像素結(jié)構(gòu)，其中每一開口的半徑例如為0.5～3微米。
依照本發(fā)明的較佳實施例的像素結(jié)構(gòu)，其中每一開口的深度例如為5～10微米。
在本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)中，因在基板上形成有多個開口，并于這些開口內(nèi)形成電容器以提高電容器的電容儲存面積。如此一來，可以在不影響電容器的電容值之前提下縮小電容器于基板上所占的面積，進而提升顯示區(qū)域的開口率。


圖1為現(xiàn)有像素結(jié)構(gòu)的俯視示意圖；圖2為圖1中像素結(jié)構(gòu)沿A-A’剖面線的示意圖；圖3A～3H為本發(fā)明第一實施例的像素結(jié)構(gòu)制造流程示意圖；圖4A～4B為本發(fā)明第一實施例形成開口的制造方法；圖5A～5D為本發(fā)明第一實施例形成開口的另一制造方法；圖6A～6B為本發(fā)明第一實施例形成柵極與第一電極層的制造方法；圖7A～7B為本發(fā)明第一實施例形成源極、漏極以及第二電極層的制造方法；圖8為本發(fā)明第一實施例的像素結(jié)構(gòu)的俯視示意圖；圖9為本發(fā)明第二實施例的像素結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明第二實施例的像素結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。
主要元件符號說明10掃描線 20數(shù)據(jù)線100、200、300像素結(jié)構(gòu) 110、210基板120、220T薄膜晶體管120g、220g柵極120s、220s源極 120d、220d漏極120i、220i柵絕緣層 122、260保護層130、270像素電極 140儲存電容142下電極層144上電極層210a氮化硅層 210b圖案化光刻膠層220、250金屬層 220e第一電極層250e第二電極層 A主動元件區(qū)B電容區(qū)C電容器H開口 P圖案化阻擋層W1、W2、W3接觸窗具體實施方式
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，現(xiàn)特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下第一實施例圖3A～3H為本發(fā)明第一實施例的像素結(jié)構(gòu)制造流程示意圖。請先參考圖3A，本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)的制造方法包括下列步驟首先，提供一基板210，其具有一主動元件區(qū)A與一電容區(qū)B。接著，于基板210的電容區(qū)B中形成多個開口H，此開口H的半徑例如為0.5～3微米，而其深度例如為5～10微米。此開口H所預(yù)留的空間為將來形成電容器之用(將詳述于后)。然而，形成開口H的方法，在下文中列舉兩種較佳的實施方式以便說明，但并無意局限形成開口H的方式。
圖4A～4B繪示為本發(fā)明第一實施例形成開口的制造方法，此方法主要包括下列步驟請參考圖4A，首先，于基板210上形成一圖案化阻擋層P。此圖案化阻擋層P的材質(zhì)為光刻膠。請參考圖4B，接著，以圖案化阻擋層P作為刻蝕掩膜對基板210進行一刻蝕工藝以形成開口H，而此刻蝕工藝例如采用具有非等向性的干刻蝕工藝。最后，移除圖案化阻擋層P，而形成如圖3A所示的結(jié)構(gòu)。
隨著開口H的深度的愈深，而所選擇的圖案化阻擋層P的材料相對基板210的刻蝕選擇比也會有所不同。圖5A～5D為本發(fā)明第一實施例形成開口的另一制造方法。請參考圖5A～5D，此方法包括于基板210上形成一氮化硅層210a(如圖5A所示)。接著，形成一圖案化光刻膠層210b于氮化硅層210a層(如圖5B所示)上。請參考圖5C，然后，以圖案化光刻膠層210b作為刻蝕掩膜對氮化硅層210a層進行刻蝕步驟，以形成圖案化阻擋層P。換言之，這里的圖案化阻擋層P的材料即為氮化硅。
請參考圖5D，接著，以圖案化阻擋層P作為刻蝕掩膜對基板210進行刻蝕工藝以形成開口H，而此刻蝕工藝例如是采用具有非等向性的干刻蝕工藝。由于氮化硅對基板210的刻蝕選擇比相對于光刻膠對基板210的刻蝕選擇比來得高。因此，能制作出深度更深的開口H。接著，移除圖案化阻擋層P，而移除圖案化阻擋層P的方式例如是以濕刻蝕的方式進行，而形成如圖3A的結(jié)構(gòu)。
在形成開口H之后，請接著參考圖3B，于主動元件區(qū)A內(nèi)形成一柵極220g并于電容區(qū)B內(nèi)形成一第一電極層220e，且第一電極層220e是共形地形成于開口H內(nèi)。實際上，上述柵極220g與第一電極層220e為同時形成，且其材質(zhì)例如為鈦、鋁、氮化鈦、銅、鉻、銀或鉬，或由上述金屬所組成的合金或多層金屬結(jié)構(gòu)。
更詳細地說，形成柵極220g與第一電極層220e的方法包括下列步驟，首先，進行一沉積工藝，以形成一金屬層220(如圖6A所示)，其中沉積工藝例如包括有機金屬化學(xué)氣相沉積法、分子層磊晶法或原子層化學(xué)氣相沉積法。最后，進行一光刻工藝以及一刻蝕工藝，以圖案化金屬層220(如圖6B所示)，進而形成柵極220g與第一電極層220e(如圖3B所示)。
接著，請參考圖3C，于基板210上形成一柵絕緣層220i，其覆蓋柵極220g與第一電極層220e。接著，請參考圖3D，于柵極220g上方的柵絕緣層220i上形成一半導(dǎo)體層240。
請參考圖3E，然后，于半導(dǎo)體層240上形成一源極220s與一漏極220d，且于電容區(qū)B內(nèi)形成一第二電極層250e，其覆蓋住柵絕緣層220i。而前述的第一電極層220e、第二電極層250e以及夾于兩者之間的柵絕緣層220i可構(gòu)成一電容器C。值得留意的是，由于電容器C共形的形成于開口H內(nèi)，因此在不影響電容器C的電容值的前提下，可以縮減電容器C于基板210上所占的面積，進而提高顯示區(qū)域的開口率。
在一實施例中，上述的源極220s、漏極220d與第二電極層250e為同時形成，且其材料例如為鈦、鋁、氮化鈦、銅、鉻、銀或鉬，或由上述金屬所組成的合金或多層金屬結(jié)構(gòu)。在本實施例中漏極220d與第二電極層250e是連接在一起且為同一膜層。當(dāng)然，漏極220d與第二電極層250e也可以是分離的，上述的情況將在第二實施例中詳述。
更詳細地說，形成源極220s、漏極220d以及第二電極層250e的方法包括下列步驟，首先，進行一沉積工藝，以形成一金屬層250(如圖7A所示)，其中沉積工藝包括有機金屬化學(xué)氣相沉積法、分子層磊晶法或原子層化學(xué)氣相沉積法。請參考圖7B，進行一光刻工藝以及一刻蝕工藝，以圖案化金屬層250，進而形成源極220s、漏極220d以及第二電極層250e，上述至此，便可在主動元件區(qū)A內(nèi)形成一薄膜晶體管220T。
請參考圖3F，于基板210上形成一保護層260，其覆蓋源極220s、漏極220d以及第二電極層250e。這里要詳加說明的是，由于基板210上具有多個開口H，若要使保護層260能夠平坦的覆蓋于基板210上，較佳的作法是通過旋涂式玻璃方式(spin on glass，SOG)來形成保護層260。接著，于保護層260中形成一接觸窗開口W1，以暴露出第二電極層250e，如圖3G。
請參考圖3H，最后，于保護層260上形成一像素電極270，且像素電極270會與第二電極層250e電連接并且與漏極220d電連接。如此，便完成了本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)200，其俯視圖如圖8所示。請同時參考圖8與圖3H，本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)300包括基板210、薄膜晶體管220T、一電容器C、一保護層260與一像素電極270。其中，基板210具有一主動元件區(qū)A與一電容區(qū)B，且在電容區(qū)B中已形成有多個開口H。此開口H的半徑例如為0.5～3微米，而其深度例如為5～10微米。
此外，薄膜晶體管220T配置于主動元件區(qū)A中，而電容器C配置于電容區(qū)B中，并形成于開口H內(nèi)。另外，保護層260覆蓋薄膜晶體管220T與電容器C，而像素電極270配置于保護層260上，且像素電極270會與薄膜晶體管220T以及電容器C電連接。本實施例的像素結(jié)構(gòu)200是通過掃描線10與數(shù)據(jù)線20驅(qū)動。而由于本發(fā)明的電容器C是共形的形成于開口H內(nèi)，因此可以增加電容器儲存面積。如此一來，在不影響電容器C的儲存電容的前提下，可以縮小電容器C于基板210上所占的面積，進而提高顯示區(qū)域的開口率。
第二實施例圖9為本發(fā)明第二實施例的像素結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明第二實施例的像素結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。請同時參考圖9與圖10，本實施例與第一實施例類似，其中不同之處在于本實施例的像素結(jié)構(gòu)300中的漏極220d與第二電極層250e為分離的，因此在保護層260中會形成接觸窗開口W2與W3以分別暴露出漏極220d與第二電極層250e，以使像素電極270能填入接觸窗開口W2與W3內(nèi)而與其兩者(漏極220d與第二電極層250e)電連接。
綜上所述，本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)及其制作方法至少具有下列優(yōu)點由于本發(fā)明像素結(jié)構(gòu)及其制造方法，其在基板上會先形成多個開口，且于開口內(nèi)形成電容器以提高電容器的儲存電容。因此在不影響電容器的電容值情況下可以縮小電容器于基板上所占的面積，進而提升顯示區(qū)域的開口率。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的變動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)以權(quán)利要求書請求保護的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于包括提供一基板，其具有一主動元件區(qū)與一電容區(qū)；于所述基板的所述電容區(qū)中形成多個開口；于所述主動元件區(qū)內(nèi)形成一柵極并于所述電容區(qū)內(nèi)形成一第一電極層，該第一電極層共形地形成于所述多個開口內(nèi)；于所述基板上形成一柵絕緣層，覆蓋所述柵極與所述第一電極層；于所述柵極上方的所述柵絕緣層上形成一半導(dǎo)體層；于所述半導(dǎo)體層上形成一源極與一漏極，且于所述電容區(qū)內(nèi)形成一第二電極層，覆蓋住所述柵絕緣層；于所述基板上形成一保護層，覆蓋所述源極、漏極以及第二電極層；以及于所述保護層上形成一像素電極，且所述像素電極會與所述漏極電連接，并且與所述第二電極層電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于形成所述多個開口的方法包括于所述基板上形成一圖案化阻擋層；對所述基板進行一刻蝕工藝，以形成所述多個開口；以及移除所述圖案化阻擋層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述圖案化阻擋層的材質(zhì)包括光刻膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述圖案化阻擋層的材質(zhì)包括氮化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述刻蝕工藝包括干刻蝕。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于移除所述阻擋層的方式包括濕刻蝕。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于每一開口的半徑為0.5～3微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于每一開口的深度為5～10微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于形成所述保護層的方法包括旋涂式玻璃方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于于所述保護層上形成所述像素電極之前，還包括先在所述保護層中形成一接觸窗開口，暴露出所述漏極與所述第二電極層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于形成的所述第二電極層是與所述漏極連接在一起。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于于所述保護層上形成所述像素電極之前，還包括先在所述保護層中形成一接觸窗開口，暴露出所述第二電極層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，形成所述柵極與所述第一電極層的方法包括進行一沉積工藝，以形成一金屬層，其中所述沉積工藝包括有機金屬化學(xué)氣相沉積法、分子層磊晶法或原子層化學(xué)氣相沉積法；以及進行一光刻工藝以及一刻蝕工藝，以圖案化所述金屬層。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，形成所述源極、漏極以及第二電極層的方法包括進行一沉積工藝，以形成一金屬層，其中所述沉積工藝包括有機金屬化學(xué)氣相沉積法、分子層磊晶法或原子層化學(xué)氣相沉積法；以及進行一光刻工藝以及一刻蝕工藝，以圖案化所述金屬層。
15.一種像素結(jié)構(gòu)，其特征在于包括一基板，其具有一主動元件區(qū)與一電容區(qū)，且在所述電容區(qū)中已形成有多個開口；一薄膜晶體管，配置于所述主動元件區(qū)中；一電容器，配置于所述電容區(qū)中，并共形地形成于所述多個開口內(nèi)；一保護層，覆蓋所述薄膜晶體管與所述電容器；以及一像素電極，配置于所述保護層上，且所述像素電極會與所述薄膜晶體管以及電容器電連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于每一開口的半徑為0.5～3微米。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于每一開口的深度為5～10微米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種像素結(jié)構(gòu)及其制造方法，所述結(jié)構(gòu)包括一基板、一薄膜晶體管、一電容器、一保護層與一像素電極。其中，基板具有一主動元件區(qū)與一電容區(qū)，且在電容區(qū)中已形成有多個開口。此外，薄膜晶體管配置于主動元件區(qū)中，而電容器配置于電容區(qū)中并共形地形成于開口內(nèi)。另外，保護層覆蓋薄膜晶體管與電容器，而像素電極配置于保護層上，且像素電極會與薄膜晶體管以及電容器電連接。本發(fā)明可以在不影響電容器的電容值之前提下縮小電容器于基板上所占的面積，進而提升顯示區(qū)域的開口率。
文檔編號G02F1/1343GK1743933SQ200510105758
公開日2006年3月8日 申請日期2005年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者丁進國 申請人:廣輝電子股份有限公司