專(zhuān)利名稱(chēng)：薄膜晶體管液晶顯示器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管液晶顯示器及其制造方法，特別是涉及一種可減少薄膜晶體管液晶顯示器的陣列光罩層數(shù)的制造方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(liquid crystal display，以下簡(jiǎn)稱(chēng)LCD)是目前被最廣泛使用的一種平面顯示器，其具有低消耗電功率、薄型輕量以及低電壓驅(qū)動(dòng)等特征，可以應(yīng)用在個(gè)人電腦、文書(shū)處理器、導(dǎo)航系統(tǒng)、游樂(lè)器、投影機(jī)、取景器(view finder)以及生活中的手提式機(jī)器，例如手表、電子計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等的顯示方面。
液晶顯示器的顯示原理是利用液晶分子所具有的介電異方性及導(dǎo)電異方性，于外加電場(chǎng)時(shí)會(huì)使液晶分子的排列狀態(tài)轉(zhuǎn)換，造成液晶薄膜產(chǎn)生各種光電效應(yīng)。而薄膜晶體管(thin film transistor，以下簡(jiǎn)稱(chēng)TFT)-LCD即是利用TFT作為主動(dòng)元件，使其具有低消耗電功率、低電壓驅(qū)動(dòng)、薄、輕等優(yōu)點(diǎn)。
請(qǐng)參考圖1A至圖1E，圖1A至圖1E是顯示傳統(tǒng)薄膜晶體管液晶顯示器制作流程的剖面圖。首先，如圖1A所示將一金屬層，如鉬/鋁—釹合金，沉積于一透明基板21上，再利用一道光蝕刻工藝(微影蝕刻工藝)將該金屬層定義形成一柵極電極(gate electrode)22。接著，再在柵極電極22表面上形成一柵極絕緣層23。
然后，如圖1B所示，依序在透明基板21上沉積一絕緣層24、一第一半導(dǎo)體層25，如非晶硅(amorphous silicon，以下簡(jiǎn)稱(chēng)a-Si)層以及一第二半導(dǎo)體層26，如摻雜硅層(n+doped amorphous silicon)。之后，定義絕緣層24、第一半導(dǎo)體層25以及第二半導(dǎo)體層26，以形成如圖所示的島狀結(jié)構(gòu)。
接著，如圖1C所示，在透明基板21上沉積一鋁合金層，例如是純鋁金屬、鋁—鈮合金、鋁—釹合金、鋁—鈦合金或鋁—硅—銅合金。之后，利用一道光蝕刻工藝，將金屬層定義形成一信號(hào)線(xiàn)27及一源極/漏極金屬層，其中，源極/漏極金屬層包括源極電極31與漏極電極32間隔一通道28，并使通道28中的第一半導(dǎo)體層25暴露出來(lái)。
然后，如圖1D所示，在透明基板21上沉積一保護(hù)層34，將整個(gè)TFT元件完全包覆蓋住，但露出接觸窗30，以保護(hù)元件免受外界的侵蝕干擾。保護(hù)層34例如是氮化硅層。
最后，在透明基板21上沉積一銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)層，并進(jìn)行光蝕刻工藝，將銦錫氧化物層定義成一信號(hào)線(xiàn)區(qū)36以及一像素(pixel)區(qū)38，如圖1E所示。
圖2是顯示另一種傳統(tǒng)薄膜晶體管液晶顯示器的剖面圖，該剖面圖主要顯示薄膜晶體管液晶顯示器的電容器(capacitor storage)部分。這種傳統(tǒng)薄膜晶體管液晶顯示器的制作流程需要六道光蝕刻工藝，首先，在一透明基板50上沉積一第一金屬層，再利用第一道光蝕刻工藝將該第一金屬層定義形成一柵極電極52。之后，在柵極電極52表面上形成一柵極絕緣層54，并利用第二道光蝕刻工藝定義柵極絕緣層54。在柵極絕緣層54上形成一半導(dǎo)體層(未顯示)，并利用第三道光蝕刻工藝定義該半導(dǎo)體層。接著，在透明基板50上沉積一第二金屬層，再利用第四道光蝕刻工藝，將第二金屬層定義形成一源極/漏極金屬層56。其次，在透明基板50上依序沉積一保護(hù)層58及一平坦層60，將整個(gè)TFT元件完全包覆蓋住，以保護(hù)元件免受外界的侵蝕干擾，之后，進(jìn)行第五道光蝕刻工藝，定義平坦層60、保護(hù)層58以形成一接觸窗。最后，在透明基板50上沉積一銦錫氧化物層64，并進(jìn)行第六道光蝕刻工藝，將銦錫氧化物層64定義成一信號(hào)線(xiàn)區(qū)以及一像素(pixel)區(qū)。
在上述過(guò)程后，還包括再進(jìn)行形成彩色濾光片(color filter)70及形成間隔物(spacer)及液晶(liquid crystal)72的過(guò)程。
而由于傳統(tǒng)TFT需兩道接觸窗制作過(guò)程，使得現(xiàn)有的TFT制造過(guò)程需要多達(dá)六道掩膜(mask)并進(jìn)行多次光蝕刻工藝(photolithographyprocess)，因此會(huì)產(chǎn)生低產(chǎn)量、高成本等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出一種薄膜晶體管液晶顯示器及其制造方法，利用該制造方法可以減少陣列制作的光罩?jǐn)?shù)，其包括下列步驟沉積一第一金屬層于一透明基板上，并定義第一金屬層以形成至少二相鄰柵極電極；在上述柵極電極表面上形成一柵極絕緣層；在柵極絕緣層上形成一半導(dǎo)體層，并定義半導(dǎo)體層以形成預(yù)定的形狀；在上述透明基板上沉積一第二金屬層，并定義第二金屬層以形成一源極/漏極金屬層；沉積一絕緣層于上述透明基板上；定義該絕緣層、該源極/漏極金屬層及柵極絕緣層以形成一接觸窗；沉積一透明導(dǎo)電層于上述透明基板上，并定義一像素區(qū)及一信號(hào)線(xiàn)區(qū)；以及形成一黑矩陣區(qū)于該接觸窗的上方對(duì)應(yīng)區(qū)域。
本發(fā)明所提出的薄膜晶體管液晶顯示器，包括一透明基板，其上形成有至少二相鄰柵極電極；一柵極絕緣層，形成于上述柵極電極表面上；一定義成預(yù)定形狀的半導(dǎo)體層，形成于柵極絕緣層上；一源極/漏極金屬層，形成于該透明基扳上的預(yù)定區(qū)域；一絕緣層，形成于該源極/漏極金屬層上；一接觸窗，其穿過(guò)該絕緣層、該源極/漏極金屬層及該柵極絕緣層并露出這些相鄰柵極電極之間的透明基板表面；一透明導(dǎo)電層，形成于透明基板上；以及一黑矩陣區(qū)，形成于接觸窗的上方對(duì)應(yīng)區(qū)域。
本發(fā)明的方法可減少光蝕刻工藝的掩膜(mask)形成次數(shù)，因此可減少制造時(shí)間和制造過(guò)程所需的設(shè)備，增加產(chǎn)量及降低成本；且同時(shí)借助柵極結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，將柵極形成于接觸窗兩側(cè)，可避免接觸窗過(guò)度蝕刻而與柵極產(chǎn)生短路；另外，由于在接觸窗上方位置對(duì)應(yīng)形成有黑矩陣區(qū)，可避免接觸窗周邊區(qū)域產(chǎn)生漏光。


為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下圖1A至圖1E為顯示傳統(tǒng)薄膜晶體管液晶顯示器制作流程的剖面圖。
圖2為顯示另一種傳統(tǒng)薄膜晶體管液晶顯示器的電容器部分結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖3為顯示本發(fā)明實(shí)施例的薄膜晶體管液晶顯示器制作流程的像素布局上視圖。
圖4A至圖4E為顯示根據(jù)圖3的AA’剖面的制作流程剖面圖。
具體實(shí)施例方式
首先，請(qǐng)參照?qǐng)D3，顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜晶體管液晶顯示器結(jié)構(gòu)的像素布局上視圖。該薄膜晶體管液晶顯示器結(jié)構(gòu)包括一透明基板100；柵極區(qū)310；摻雜硅層320；源極/漏極區(qū)330；接觸區(qū)340；銦錫氧化物層350；彩色濾光片上的黑矩陣區(qū)360；電容器線(xiàn)370以及柵極線(xiàn)380。
圖4A至圖4E顯示了根據(jù)圖3的AA’剖面的制作流程剖面圖，這些流程剖面圖主要顯示了薄膜晶體管液晶顯示器的電容器部分。首先，如圖4A所示，將一第一金屬層，如鉬—鋁—釹合金層，沉積于一透明基板100上，再利用第一道光蝕刻工藝將該第一金屬層定義形成一柵極電極(gate electrode)102。
接著，如圖4B所示，再在柵極電極102表面上形成一柵極絕緣層104，例如利用化學(xué)氣相沉積工藝沉積一氧化物層。之后，在柵極絕緣層104上形成一半導(dǎo)體層(未顯示)，如摻雜硅層(n+doped amorphous silicon)。之后，再利用第二道光蝕刻工藝定義該半導(dǎo)體層。
然后，如圖4C所示，在透明基板100上沉積一第二金屬層，例如是純鋁金屬、鋁—鈮合金、鋁—釹合金、鋁—鈦合金或鋁—硅—銅合金。之后，利用第三道光蝕刻工藝，將第二金屬層定義形成一源極/漏極金屬層106。
其次，如圖4D所示，在透明基板100上依序沉積一絕緣層，如一具有保護(hù)功用的保護(hù)層108及一用以平坦化的平坦層110，將整個(gè)TFT元件完全包覆蓋住，以保護(hù)元件免受外界的侵蝕干擾。保護(hù)層108例如為以化學(xué)氣相沉積法形成的氧化物層或氮化物層，平坦層110例如為以化學(xué)氣相沉積法形成的氧化物層。之后，進(jìn)行第四道光蝕刻工藝，定義平坦層110、保護(hù)層108、源極/漏極金屬層106及柵極絕緣層104，以形成一接觸窗112，且接觸窗112位于上述柵極電極102之間，且柵極電極102與接觸窗112未連接。
最后，如圖4E所示，在透明基板100上沉積一透明導(dǎo)電層，如一銦錫氧化物層114，并進(jìn)行第五道光蝕刻工藝，將銦錫氧化物層114定義成一信號(hào)線(xiàn)區(qū)以及一像素(pixel)區(qū)。
請(qǐng)?jiān)賲⒁?jiàn)圖4E，本發(fā)明實(shí)施例尚包括在距離透明基板100的特定距離處形成一彩色濾光片(color filter)120。之后，在彩色濾光片(color filter)120上對(duì)應(yīng)接觸窗112的對(duì)應(yīng)區(qū)域上形成黑矩陣(black matrix)區(qū)122。形成黑矩陣區(qū)122的目的是要遮擋邊緣區(qū)域(edge domain)避免漏光現(xiàn)象。然后，再在透明基板100及彩色濾光片120之間形成間隔物(spacer)及液晶(liquid crystal)124。
如上所述，本發(fā)明實(shí)施例的薄膜晶體管液晶顯示器包括有一透明基板100，其上形成有至少二相鄰柵極電極102；一柵極絕緣層104形成于柵極電極102表面上；一定義成預(yù)定形狀的半導(dǎo)體層(未顯示)形成于柵極絕緣層104上；一源極/漏極金屬層106形成于透明基板100上的預(yù)定區(qū)域；一保護(hù)層108及一平坦層110形成于源極/漏極金屬層106上；一接觸窗112穿過(guò)保護(hù)層108、平坦層110、源極/漏極金屬層106及柵極絕緣層104并露出透明基板100表面；一銦錫氧化物層114形成于透明基板100上；以及一黑矩陣區(qū)122形成于接觸窗112的上方對(duì)應(yīng)區(qū)域。
本發(fā)明在蝕刻保護(hù)層以形成接觸窗的過(guò)程中，同時(shí)將接觸窗的蝕刻過(guò)程繼續(xù)蝕刻至源極/漏極金屬層和柵極電極，如此可省略定義柵極絕緣層的光蝕刻工藝/過(guò)程。而在電容器區(qū)域，柵極亦對(duì)應(yīng)挖開(kāi)以避免源極/漏極金屬層和銦錫氧化物層間的短路。本發(fā)明的方法減少了光蝕刻工藝的掩屏蔽(mask)次數(shù)，因此可減少制造時(shí)間和制造過(guò)程中所需設(shè)備，增加產(chǎn)量及降低成本；且同時(shí)通過(guò)柵極結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，將柵極形成于接觸窗兩側(cè)，可避免接觸窗過(guò)度蝕刻而與柵極產(chǎn)生短路；另外，由于在接觸窗上方位置對(duì)應(yīng)形成有黑矩陣區(qū)，可避免接觸窗周邊區(qū)域產(chǎn)生漏光。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例的方式說(shuō)明如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)本技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可作出各種改進(jìn)或變化，這些均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
附圖標(biāo)記說(shuō)明100～透明基板；310～柵極區(qū)；320～摻雜硅層；330～源極/漏極區(qū)；340～接觸區(qū)；350～銦錫氧化物層；360～黑矩陣區(qū)；370～電容器線(xiàn)；380～柵極線(xiàn)；102～柵極電極；104～柵極絕緣層106～源極/漏極金屬層；108～保護(hù)層；110～平坦層；112～接觸窗；114～銦錫氧化物層；120～彩色濾光片；122～黑矩陣區(qū)；124～間隔物及液晶。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管液晶顯示器的制造方法，其特征在于，包括下列步驟沉積一第一金屬層于一透明基板上，并定義該第一金屬層，以形成至少二相鄰的柵極電極；在上述柵極電極表面上形成一柵極絕緣層；在該柵極絕緣層上形成一半導(dǎo)體層，并定義該半導(dǎo)體層以形成預(yù)定的形狀；在該透明基板上沉積一第二金屬層，并定義該第二金屬層以形成一源極/漏極金屬層；沉積一絕緣層于該透明基板上；定義該絕緣層、該源極/漏極金屬層及該柵極絕緣層以形成一接觸窗，且該接觸窗位于所述相鄰柵極電極之間；沉積一透明導(dǎo)電層于該透明基板上；以及形成一黑矩陣區(qū)于該接觸窗的上方對(duì)應(yīng)區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管液晶顯示器的制造方法，其中，該第一金屬層是為鉬/鋁—釹合金層。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管液晶顯示器的制造方法，其特征在于，該第二金屬層為純鋁金屬、鋁—鈮合金、鋁—釹合金、鋁—鈦合金或鋁—硅—銅合金。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管液晶顯示器的制造方法，其特征在于，該柵極絕緣層通過(guò)利用化學(xué)氣相沉積工藝沉積一氧化物層的方式形成。
5.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管液晶顯示器的制造方法，其特征在于，該絕緣層為利用化學(xué)氣相沉積工藝沉積一氧化物層或氮化物層的方式形成。
6.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管液晶顯示器的制造方法，其特征在于，更包括在距離該透明基板的一特定距離處形成一彩色濾光片；以及在該彩色濾光片上的一對(duì)應(yīng)該接觸窗的對(duì)應(yīng)區(qū)域上形成一黑矩陣區(qū)。
7.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管液晶顯示器的制造方法，其特征在于，該柵極電極與該接觸窗未連接。
8.一種薄膜晶體管液晶顯示器，其特征在于，包括一透明基板，其上形成有至少二相鄰柵極電極；一柵極絕緣層，其形成于該些柵極電極表面上；一定義成預(yù)定形狀的半導(dǎo)體層，其形成于該柵極絕緣層上；一源極/漏極金屬層，其形成于該透明基板上的預(yù)定區(qū)域；一絕緣層，其形成于該源極/漏極金屬層上；一接觸窗，其穿過(guò)該絕緣層、該源極/漏極金屬層及該柵極絕緣層并露出該些相鄰柵極電極之間的透明基板表面；一透明導(dǎo)電層，其形成于該透明基板上；以及一黑矩陣區(qū)，其形成于該接觸窗的上方對(duì)應(yīng)區(qū)域。
9.如權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征在于，該柵極電極為鉬/鋁—釹合金。
10.如權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征在于，該源極/漏極金屬層為純鋁金屬、鋁—鈮合金、鋁—釹合金、鋁—鈦合金或鋁—硅—銅合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管液晶顯示器及其制造方法，利用該制造方法可減少陣列制作的光罩?jǐn)?shù)，其包括下列步驟沉積一第一金屬層于一透明基板上，并定義第一金屬層以形成至少二相鄰柵極電極；在上述柵極電極表面上形成一柵極絕緣層；在柵極絕緣層上形成一半導(dǎo)體層，并定義該半導(dǎo)體層以形成預(yù)定的形狀；在上述透明基板上沉積一第二金屬層，并定義該第二金屬層以形成一源極/漏極金屬層；沉積一絕緣層于上述透明基板上；定義該絕緣層、該源極/漏極金屬層及柵極絕緣層以形成一接觸窗，且此接觸窗位于上述相鄰柵極電極之間；沉積一透明導(dǎo)電層于上述透明基板上；以及形成一黑矩陣區(qū)于該接觸窗的上方對(duì)應(yīng)區(qū)域。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1519629SQ0310340
公開(kāi)日2004年8月11日 申請(qǐng)日期2003年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月24日
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