專利名稱：液晶顯示器的像素結(jié)構及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器及其制造方法，且尤其涉及一種液晶顯示器的像素結(jié)構及其制造方法。
背景技術：
在現(xiàn)有液晶顯示器的像素結(jié)構中，若其薄膜晶體管為頂柵極(top gate)的結(jié)構，則其儲存電容器的下電極與薄膜晶體管的硅島通常由同一層硅層所構成，而儲存電容器的上電極與薄膜晶體管的柵極通常由同一層金屬層所構成。造成在以柵極與上電極為掩膜來對上述硅層進行離子摻雜時，由于儲存電容器的上電極將下電極遮蓋住，因此無法對下電極進行有效的離子摻雜，造成無法有效增加儲存電容器的儲存電容量。而薄膜晶體管也容易因照光產(chǎn)生漏電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種適用于液晶顯示器的像素結(jié)構及其制造方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種像素結(jié)構，適用于一液晶顯示器，該像素結(jié)構至少包括一薄膜晶體管，位于一基板的一主動區(qū)上，該薄膜晶體管包括一主動堆棧，該主動堆棧由下至上依序具有一金屬遮光層、一介電層與一硅島，該硅島的兩端具有重摻雜的一源極區(qū)與一漏極區(qū)；一柵介電層，位于該主動堆棧之上；以及至少一柵極，位于該主動堆棧上方的該柵介電層上；一儲存電容器，位于該基板的一電容區(qū)上，該儲存電容器由下至上依序具有一第一電極、一電容介電層與一第二電極，其中該第一電極與該金屬遮光層由不連續(xù)的一第一金屬層所構成，該電容介電層與該介電層由不連續(xù)的一第一介電層所構成，該第二電極與該硅島由不連續(xù)的一硅層所構成，該第二電極為重摻雜且與該漏極區(qū)電性相接；以及一像素電極，與該第二電極電性相接。
而且，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種顯示器像素結(jié)構的制造方法，首先，在基板上依序形成第一金屬層、第一介電層與硅層，然后圖案化該一金屬層、第一介電層與硅層，分別在基板的主動區(qū)與電容區(qū)上形成主動堆棧與電容堆棧，以及形成與電容堆棧連接的電容線。接著，在基板、主動堆棧、電容堆棧與電容線的上依序形成柵介電層與第二金屬層，再圖案化第二金屬層，以在主動堆棧上方形成至少一柵極，以及與柵極相連的掃描線。以柵極與掃描線為摻雜掩膜，對主動堆棧、電容堆棧與電容線的硅層進行重摻雜工藝以形成多個重摻雜區(qū)。其中，主動堆棧的硅層兩端的重摻雜區(qū)分別為源極區(qū)與漏極區(qū)，而電容堆棧的第一金屬層與重摻雜區(qū)分別為構成儲存電容器的第一電極與第二電極。
接著，在柵介電層、柵極與掃描線的上形成第二介電層，再圖案化第二介電層，以形成第一開口、第二開口與第三開口分別暴露出源極區(qū)、漏極區(qū)與第二電極。然后，形成第三金屬層覆蓋于第二介電層之上，再圖案化第三金屬層，形成數(shù)據(jù)線、電性連接數(shù)據(jù)線與源極區(qū)的第一導線以及電性連接漏極區(qū)與第二電極的第二導線。然后，在第二介電層、數(shù)據(jù)線、第一導線與第二導線之上形成平坦層，然后圖案化平坦層，形成第四開口以暴露出第二導線。然后，在平坦層之上與第四開口之中形成透明導電層，再圖案化透明導電層，形成與第二導線電性相接的像素電極。
采用本發(fā)明，在儲存電容器的部分，其下電極(也即第一電極105b)是由金屬所構成，其上電極(也即第二電極130c)由重摻雜的硅層所構成。因此，與由非摻雜硅層、柵介電層與金屬層所構成的現(xiàn)有技術的儲存電容器相較下，可大幅增加儲存電容器的電容量。此外，薄膜晶體管的下方也多一層金屬遮光層，以阻斷光漏電流的產(chǎn)生。


為讓本發(fā)明之上述和其它目的、特征、優(yōu)點與實施例能更明顯易懂，所附附圖的詳細說明如下請參照圖1A-圖6B，其繪示依照本發(fā)明單柵極實施例的一種液晶顯示器的像素結(jié)構的制造流程示意圖。
請參照圖7A-圖7B，其繪示依照本發(fā)明雙柵極實施例的一種液晶顯示器的像素結(jié)構的示意圖。
其中，附圖標記100基板 105a金屬遮光層105b第一電極105c第一端子110b電容介電層 110a第一介電層110d第一介電層 110c第一介電層115b硅層115a硅島115d硅層115c硅層118b電容堆棧118a主動堆棧118d電容線 118c端子堆棧125a柵極120柵介電層125c第二端子125b掃描線130b漏極區(qū) 130a源極區(qū)130d重摻雜區(qū)130c第二電極130f重摻雜區(qū)130e重摻雜區(qū)140第二介電層 135淡摻雜區(qū)145b第二開口145a第一開口145d第四開口145c第三開口150b數(shù)據(jù)線 150a第一導線150d第三端子150c第二導線160a第五開口155平坦層165a像素電極160b第六開口165b保護層具體實施方式
單柵極實施例請參照圖1A-圖6B，其繪示依照本發(fā)明單柵極實施例的一種液晶顯示器的像素結(jié)構的制造流程示意圖。
請先參照圖1A-圖1B，圖1A為俯視圖，圖1B為圖1A的AA’、BB’、CC’剖面結(jié)構示意圖。先在基板100上依序形成第一金屬層、第一介電層與硅層，然后圖案化第一金屬層、第一介電層與硅層，分別在主動區(qū)(剖面線AA’)、電容區(qū)(剖面線BB’)與端子區(qū)(剖面線CC’)分別形成主動堆棧118a、電容堆棧118b與端子堆棧118c，以及與電容堆棧118b和端子堆棧118c連接的電容線118d。上述的硅層的材料例如可為多晶硅或非晶硅，第一介電層的材料例如可為氧化硅。
上述的主動堆棧118a由金屬遮光層105a、第一介電層110a與硅島115a堆棧而成，其中金屬遮光層105a由第一金屬層構成，硅島115a由硅層所構成。電容堆棧118b由第一電極105b、電容介電層110b與硅層115b堆棧而成，其中第一電極105b由第一金屬層構成，電容介電層110b由第一介電層所構成。端子堆棧118c由第一端子105c、第一介電層110c與硅層115c堆棧而成，第一端子105c由第一金屬層構成。而上述的電容線118d(圖1A)，其由第一金屬層、第一介電層與硅層堆棧而成，在第1A圖只能看到最上層的硅層115d。
請先參照圖2A-圖2B，圖2A為俯視圖，圖2B為圖2A的AA’、BB’、CC’剖面結(jié)構示意圖。先在基板100、主動堆棧118a、電容堆棧118b、端子堆棧118c與電容線118d之上依序形成柵介電層120與第二金屬層，然后圖案化第二金屬層，以在主動堆棧118a上形成柵極125a以及與柵極125a相連的掃描線125b與第二端子125c。接著，以柵極125a為摻雜掩膜對硅島115a以及硅層115b、115c、115d進行重摻雜工藝，以形成重摻雜區(qū)。其中位于硅島115a中的重摻雜區(qū)分別作為源極區(qū)130a與漏極區(qū)130b，重摻雜的硅層115b作為第二電極130c，以及位于硅層115d中的重摻雜區(qū)130e。此外，還有位在硅層115c中的重摻雜區(qū)130d。上述的第一電極105b與第二電極130c組成儲存電容器。上述的柵介電層120例如可為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
此外，也可選擇性地進一步等向性蝕刻柵極125a(以及掃描線125b)，再以柵極125a為摻雜掩膜對硅島115a進行淡摻雜工藝，形成淡摻雜區(qū)135。
請參照圖3，先在柵介電層120、柵極125a與掃描線125b與第二端子125c之上形成第二介電層140。接著，圖案化第二介電層140，在第二介電層140之中形成第一開口145a、第二開口145b、第三開口145c與第四開口145d以分別暴露出源極區(qū)130a、漏極區(qū)130b、第二電極130c以及重摻雜區(qū)130d。上述的第二介電層140的材料例如可為氧化硅。
請先參照圖4A-圖4B，圖4A為俯視圖，圖4B為圖4A的AA’、BB’、CC’剖面結(jié)構示意圖。先在第二介電層140之上以及第一開口145a、第二開口145b、第三開口145c與第四開口145d之中形成第三金屬層。然后，圖案化第三金屬層，以形成數(shù)據(jù)線150b、數(shù)據(jù)線150b末端的第三端子150d、連接數(shù)據(jù)線150b與源極區(qū)130a的第一導線150a(經(jīng)由第一開口145a)以及連接漏極區(qū)130b與第二電極130c的第二導線150c(經(jīng)由第二開口145b與第三開口145c)。同時，也將第四開口145d內(nèi)的第二金屬層以及暴露出的重摻雜區(qū)130d移除之，暴露出第一介電層110c。
請參照圖5，接著在在第二介電層140、數(shù)據(jù)線150b、第一導線150a、第二導線150c、第三端子150d之上以及第四開口145d之中形成平坦層155。然后，圖案化平坦層155，在平坦層155中形成第五開口160a與第六開口160b。其中，第五開口160a暴露出第二導線150c，而第六開口160b則暴露出第一端子105c。
請先參照圖6A-圖6B，圖6A為俯視圖，圖6B為圖6A的AA’、BB’、CC’剖面結(jié)構示意圖。接著，在平坦層155之上以及第五開口160a、第六開口160b的內(nèi)形成透明導電層。再圖案化透明導電層，以形成像素電極165a以及第一端子105c的保護層165b。上述的透明導電層的材料例如可為氧化銦錫、氧化銦鋅或氧化鋁鋅。
雙柵極實施例請參照圖7A-圖7B，其繪示依照本發(fā)明雙柵極實施例的一種液晶顯示器的像素結(jié)構的示意圖。圖7A為俯視圖，圖7B為圖7A的AA’、BB’、CC’剖面結(jié)構示意圖。
基本上，除了晶體管的結(jié)構由單柵極改為雙柵極之外(顯示于剖面線AA’)，其它基本結(jié)構相同(如剖面線BB’與剖面線CC’)。因此相同結(jié)構的部分，都采用相同的元件標號，不再贅述。此外，由于雙柵極實施例與單柵極實施例的制造流程也基本上相同，因此也不再贅述。以下僅就薄膜晶體管結(jié)構的部分加以敘述。
在圖7A中，薄膜晶體管結(jié)構的主動堆棧118a的形狀為彎曲的，以與柵極125a與掃描線125b部分重迭，讓重迭的部分形成雙柵極結(jié)構(125a、125b)。在圖7B中的剖面AA’部分，柵極125a與作為柵極的部分掃描線125b、源極區(qū)130a、漏極區(qū)130b與重摻雜區(qū)130f構成雙柵極薄膜晶體管。此外，也可在制造過程中，選擇在柵極125a與作為柵極的部分掃描線125b的兩側(cè)硅層中分別制造淡摻雜區(qū)135。
由上述可知，在儲存電容器的部分，其下電極(也即第一電極105b)是由金屬所構成，其上電極(也即第二電極130c)由重摻雜的硅層所構成。因此，與由非摻雜硅層、柵介電層與金屬層所構成的現(xiàn)有技術的儲存電容器相較下，可大幅增加儲存電容器的電容量。此外，薄膜晶體管的下方也多一層金屬遮光層，以阻斷光漏電流的產(chǎn)生。
當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領域的普通技術人員當可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種像素結(jié)構的制造方法，適用于一液晶顯示器，其特征在于，該制造方法包括依序形成一第一金屬層、一第一介電層與一硅層于一基板上；圖案化該第一金屬層、該第一介電層與該硅層，分別在該基板的一主動區(qū)與一電容區(qū)上形成一主動堆棧與一電容堆棧，以及形成與該電容堆棧連接的一電容線；依序形成一柵介電層與一第二金屬層于該基板、該主動堆棧、該電容堆棧與該電容線之上；圖案化該第二金屬層，以在該主動堆棧上方形成至少一柵極，以及與該柵極相連的一掃描線；以該柵極與該掃描線為摻雜掩膜，對該主動堆棧、該電容堆棧與該電容線的該硅層進行一重摻雜工藝以形成多個重摻雜區(qū)，其中該主動堆棧的該硅層兩端的該二重摻雜區(qū)分別為一源極區(qū)與一漏極區(qū)，而該電容堆棧的該第一金屬層與該重摻雜區(qū)分別為構成一儲存電容器的一第一電極與一第二電極；形成一第二介電層于該柵介電層、該柵極與該掃描線之上；圖案化該第二介電層，以形成一第一開口、一第二開口與一第三開口分別暴露出該源極區(qū)、該漏極區(qū)與該第二電極；形成一第三金屬層覆蓋于該第二介電層之上以及該第一開口、該第二開口與該第三開口中；圖案化該第三金屬層，形成一數(shù)據(jù)線、電性連接該數(shù)據(jù)線與該源極區(qū)的一第一導線以及電性連接該漏極區(qū)與該第二電極的一第二導線；形成一平坦層于該第二介電層、該數(shù)據(jù)線、該第一導線與該第二導線之上；圖案化該平坦層，形成一第四開口以暴露出該第二導線；形成一透明導電層于該平坦層之上與該第四開口之中；以及圖案化該透明導電層，形成與該第二導線電性相接的一像素電極。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在進行該重摻雜工藝與形成該第二介電層的步驟之間還包括等向性蝕刻該柵極，以縮減該柵極的尺寸；以及以蝕刻后的該柵極為摻雜掩膜，對該主動堆棧的該硅層進行一淡摻雜工藝，以在該源極區(qū)與該漏極區(qū)的內(nèi)側(cè)分別形成一淡摻雜區(qū)。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在該電容線的末端形成一第一端子，該第一端子的形成方法包括在圖案化該第一金屬層、該第一介電層與該硅層的步驟中，形成連接該電容線末端的一端子堆棧；在圖案化該第二介電層的步驟中，形成一第五開口于該第二介電層中暴露出該端子堆棧的該硅層；在圖案化該第三金屬層的步驟中，除去該端子堆棧上的該第三金屬層與該硅層；在圖案化該平坦層的步驟中，除去該端子堆棧上的該平坦層與該第一介電層以暴露出該第一金屬層，該端子堆棧的該第一金屬層構成該第一端子；以及在圖案化該透明導電層的步驟中，形成一保護層于暴露出的該第一端子之上。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，圖案化該第二金屬層的步驟中還包括形成一第二端子，電性連接于該掃描線的末端。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，該圖案化該第三金屬層的步驟中還包括形成一第三端子，電性連接于該數(shù)據(jù)線的末端。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，部分的該掃描線位于該主動堆棧之上。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，該硅層的材料包括多晶硅或非晶硅。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，該第一介電層與該第二介電層的材料包括氧化硅。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，該柵介電層的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，該透明導電層的材料包括氧化銦錫、氧化銦鋅或氧化鋁鋅。
11.一種像素結(jié)構，適用于一液晶顯示器，其特征在于，該像素結(jié)構至少包括一薄膜晶體管，位于一基板的一主動區(qū)上，該薄膜晶體管包括一主動堆棧，該主動堆棧由下至上依序具有一金屬遮光層、一介電層與一硅島，該硅島的兩端具有重摻雜的一源極區(qū)與一漏極區(qū)；一柵介電層，位于該主動堆棧之上；以及至少一柵極，位于該主動堆棧上方的該柵介電層上；一儲存電容器，位于該基板的一電容區(qū)上，該儲存電容器由下至上依序具有一第一電極、一電容介電層與一第二電極，其中該第一電極與該金屬遮光層由不連續(xù)的一第一金屬層所構成，該電容介電層與該介電層由不連續(xù)的一第一介電層所構成，該第二電極與該硅島由不連續(xù)的一硅層所構成，該第二電極為重摻雜且與該漏極區(qū)電性相接；以及一像素電極，與該第二電極電性相接。
12.根據(jù)權利要求11所述的像素結(jié)構，其特征在于，還包括二淡摻雜區(qū)于該源極區(qū)與該漏極區(qū)的內(nèi)側(cè)。
13.根據(jù)權利要求11所述的像素結(jié)構，其特征在于，還包括一掃描線，電性連接于該至少一柵極；一第二介電層，位于該柵介電層、該至少一柵極與該掃描線之上；一數(shù)據(jù)線，位于該第二介電層上；一第一導線，位于該第二介電層上，電性連接該數(shù)據(jù)線與該源極區(qū)；以及一第二導線，位于該第二介電層上，電性連接該漏極區(qū)、該第二電極和該像素電極。
14.根據(jù)權利要求13所述的像素結(jié)構，其特征在于，還包括一電容線，電性連接于該儲存電容器，該電容線的結(jié)構由下至上與該儲存電容器相同；以及一第一端子位于該電容線的末端，該第一端子由該第一金屬層所構成，該第一端子之上具有一保護層，該保護層與該像素電極由同一透明導電層所構成。
15.根據(jù)權利要求14所述的像素結(jié)構，其特征在于，還包括一第二端子位于該掃描線的末端，以及一第三端子位于該數(shù)據(jù)線的末端。
16.根據(jù)權利要求15所述的像素結(jié)構，其特征在于，該掃描線、該至少一柵極與該第二端子由一第二金屬層所構成，以及該數(shù)據(jù)線、該第一導線、該第二導線與該第三端子由一第三金屬層所構成。
17.根據(jù)權利要求13所述的像素結(jié)構，其特征在于，部分的該掃描線位于該主動堆棧上方的該柵介電層上。
18.根據(jù)權利要求11所述的像素結(jié)構，其特征在于，該硅層的材料包括多晶硅或非晶硅。
19.根據(jù)權利要求11所述的像素結(jié)構，其特征在于，該柵介電層的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
20.根據(jù)權利要求11所述的像素結(jié)構，其特征在于，該像素電極的材料包括氧化銦錫、氧化銦鋅或氧化鋁鋅。
21.一種像素結(jié)構，適用于一液晶顯示器，其特征在于，該像素結(jié)構包括一薄膜晶體管，位于一基板的一主動區(qū)上，該薄膜晶體管包括一主動堆棧，該主動堆棧由下至上依序具有一金屬遮光層、一介電層與一硅島，該金屬遮光層、該介電層與該硅島具有相同的圖案，且該硅島的兩端具有重摻雜的一源極區(qū)與一漏極區(qū)；一柵介電層，位于該主動堆棧之上；以及至少一柵極，位于該主動堆棧上方的該柵介電層上；一儲存電容器，位于該基板的一電容區(qū)上，該儲存電容器由下至上依序具有一第一電極、一電容介電層與一第二電極，其中該第二電極為重摻雜的一硅層且與該漏極區(qū)電性相接；以及一掃描線，電性連接于該至少一柵極；一第二介電層，位于該柵介電層、該至少一柵極與該掃描線之上；一數(shù)據(jù)線，位于該第二介電層上；一第一導線，位于該第二介電層上，電性連接該數(shù)據(jù)線與該源極區(qū)；一第二導線，位于該第二介電層上，電性連接該漏極區(qū)與該第二電極；以及一像素電極，電性連接該第二導線。
22.根據(jù)權利要求21所述的像素結(jié)構，其特征在于，還包括二淡摻雜區(qū)于該源極區(qū)與該漏極區(qū)的內(nèi)側(cè)。
23.根據(jù)權利要求21所述的像素結(jié)構，其特征在于，還包括一電容線，電性連接于該儲存電容器，該電容線的結(jié)構由下至上與該儲存電容器相同；以及一第一端子位于該電容線的末端，該第一端子由該第一金屬層所構成，該第一端子之上具有一保護層，該保護層與該像素電極由同一透明導電層所構成。
24.根據(jù)權利要求23所述的像素結(jié)構，其特征在于，還包括一第二端子位于該掃描線的末端，以及一第三端子位于該數(shù)據(jù)線的末端。
25.根據(jù)權利要求24所述的像素結(jié)構，其特征在于，該掃描線、該至少一柵極與該第二端子由一第二金屬層所構成，以及該數(shù)據(jù)線、該第一導線、該第二導線與該第三端子由一第三金屬層所構成。
26.根據(jù)權利要求21所述的像素結(jié)構，其特征在于，部分的該掃描線位于該主動堆棧上方的該柵介電層上。
27.根據(jù)權利要求21所述的像素結(jié)構，其特征在于，該硅層的材料包括多晶硅或非晶硅。
28.根據(jù)權利要求21所述的像素結(jié)構，其特征在于，該柵介電層的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
29.根據(jù)權利要求21所述的像素結(jié)構，其特征在于，該像素電極的材料包括氧化銦錫、氧化銦鋅或氧化鋁鋅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液晶顯示器的像素結(jié)構及其制造方法，在此像素結(jié)構中，由金屬層/介電層/重摻雜硅層構成儲存電容器的下電極/電容介電層/上電極，以增加其電容量。同時，在薄膜晶體管的底部形成金屬遮光層以減少光漏電流的發(fā)生。采用本發(fā)明，在儲存電容器的部分，其下電極是由金屬所構成，其上電極由重摻雜的硅層所構成。因此，與由非摻雜硅層、柵介電層與金屬層所構成的現(xiàn)有技術的儲存電容器相較下，可大幅增加儲存電容器的電容量。此外，薄膜晶體管的下方也多一層金屬遮光層，以阻斷光漏電流的產(chǎn)生。
文檔編號H01L27/04GK101067705SQ20071012722
公開日2007年11月7日 申請日期2007年7月3日 優(yōu)先權日2007年7月3日
發(fā)明者鄭逸圣, 趙志偉 申請人:友達光電股份有限公司