具有光敏元件的液晶显示器件及其制造方法

专利名称：具有光敏元件的液晶显示器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示器件，尤其涉及一种包括具有提高的传感效率的 光敏元件的液晶显示器件，及其制造方法。
背景技术：
近年来根据各种移动电子器件，如移动电话，PDA和笔记本计算机的发 展，对具有薄外形和轻重量的平板显示器件的需要增加。平板显示器件的例子 包括液晶显示器件(LCD)、场发射型显示器件(FED)、和等离子体显示面 板(PDP)。在平板显示器件中，由于技术适于大量生产，驱动方法简便以及 可实现高分辨率，所以液晶显示器件受到较大的关注。
液晶显示器件对应于透射型显示器件，其通过折射率各向异性控制通过液 晶层的光透射率，由此在屏幕上显示理想的图像。为了在液晶显示器件中显示 理想的图像，需要一种其光穿过液晶层的背光单元。因而，液晶显示器件由液 晶显示面板和设置在液晶显示面板后侧的背光单元组成。
背光单元给液晶面板发射恒定亮度的光。就是说，因为即使在相对明亮的 环境中，背光单元也发射恒定亮度的光，所以大致电力消耗增加。实际上，背 光单元使用了较大百分比的总电力，更详细地说，其使用了用于驱动液晶显示 器件的大约80%或更多的总电力。为了制造低电力消耗型的液晶显示器件， 具有各种方法来降低背光单元的电力消耗。
降低背光单元电力消耗的各种方法中的一个是，提供一种包括光敏元件的 液晶显示器件，光敏元件能传感来自周围的外部光亮度。
如图1中所示，包括用于传感来自周围的外部光亮度的光敏元件的液晶显
示器件100包括设置有上基板110、下基板120和夹在上下基板110和120之 间的液晶层130的液晶面板150;和设置在下基板120处给液晶面板150发射 光的背光单元200。液晶面板150定义有显示图像的显示区域；其上不显示图 像的非显示区域；和设置在显示区域与非显示区域之间用于阻挡光的黑色矩阵区域。
上基板IIO对应于彩色滤色片基板。此时，在上基板110的像素区域中形 成有R， G和B彩色滤色片lOl，在上基板110的黑矩阵区域中形成有黑矩阵 膜105。尽管没有详细示出，但黑矩阵膜105设置在像素的边界(没有示出) 中，由此阻止光泄漏。彩色滤色片101是包含染料或颜色的树脂膜。此外，形 成涂层(没有示出)来平化彩色滤色片101的表面。在涂层上，具有给液晶层 130施加电压的公共电极103。
下基板120设置有彼此交叉从而限定像素的多个栅极和数据线125和 127。此外，在栅极和数据线125和127的每个交点处都设置有用于开关每个 像素的开关器件。例如，开关器件由包含栅极、半导体层、以及源极和漏极的 薄膜晶体管121形成。然后，在每个栅线125的一侧设置有栅焊盘125a，在 每个数据线127的一侧设置有数据焊盘127a，其中栅焊盘和数据焊盘125a和 127a给各个栅线和数据线125和127施加信号。每个像素都设置有像素电极 123，其中下基板120的像素电极123与上基板110的公共电极103面对。公 共电极103和像素电极123由适于透过背光单元200光的透明导电材料形成。
此外，在下基板120的黑矩阵区域中形成有光敏元件140，用于传感外部 光的亮度并控制背光的亮度。为了将光敏元件140暴露于外部环境，部分移除 上基板110的黑矩阵中的相应部分。
如图2中所示，裉据从上基板110的黑矩阵区域移除黑矩阵105的相应部 分，下基板120的光敏元件140暴露到外部。此时，当形成薄膜晶体管121 时同时形成光敏元件140。
图3是图解在依照现有技术的液晶显示器件中的薄膜晶体管和光敏元件 的横截面图。
如图3中所示，基板120包括具有p型离子植入区域的沟道的薄膜晶体管 区域(I);具有n型离子植入区域的沟道的薄膜晶体管区域(II);和光敏元 件区域(III)。参照图3， p型半导体层163、 n型半导体层164、和n型及p型半导体层 165以固定间隔形成在包括缓冲层162的基板120上。然后，在p型半导体层 163、 n型半导体层164、和n型及p型半导体层165上形成栅绝缘膜166。此 外，在p型半导体层163和n型半导体层164之上的栅绝缘膜166上形成栅极 168。
此外，在栅极168上形成包括用于暴露半导体层的接触孔的层间绝缘层 170。然后，在层间绝缘层170上形成源极和漏极172，其中源极和漏极172 通过暴露半导体层的接触孔分别与p型半导体层163、 n型半导体层164、和n 型及p型半导体层165连接。
n型半导体层164如此形成，即其与源极和漏极172接触的区域设置有n+ 型离子植入区域164a，其与栅绝缘膜166接触的区域设置有非离子植入区域 164b，它们之间的区域设置有n—型LDD层164c。
p型半导体层163没有形成额外的LDD层，其如此形成，即其与源极和 漏极172接触的区域设置有p型离子植入区域163a，其与栅绝缘膜166接触 的区域设置有非离子植入区域163b。
n型及p型半导体层165如此形成，即其与源极和漏极172接触的区域设 置有p+型和n+型离子植入区域165a和165b，其与栅绝缘膜166接触的区域设 置有离子植入区域165c。
根据形成LDD层的离子植入工序，代替使用光刻胶图案掩模，通过使用 形成在栅绝缘膜上的栅极作为离子植入掩模形成n型半导体层164的n—型LDD 层164c。然而，在形成LDD层的离子植入工序时，栅极以及光刻胶图案掩模 没有形成在光敏元件区域(III)中。因而，在p+型离子植入区域165a与n+型 离子植入区域165b之间的离子植入区域165c中掺杂了 n型离子。
在光敏元件区域(III)的情形中，如果离子植入区域165c形成在p+型离 子植入区域165a与n+型离子植入区域165b之间，则很难根据外部光的强度检 査光敏元件区域中的电流强度。
换句话说，如果外部光变强，则提高了流过源极和漏极，即p+型和n+型 离子植入区域165a和165b的电流强度。同时，如果外部光变弱，则降低了流 过源极和漏极的电流强度。因此，可根据外部光的强度检查光敏元件区域中的 电流强度。
图4A到4H是图解根据现有技术的具有光敏元件的液晶显示器件的制造 方法的截面图。
参照图4A到4H，下面将说明根据现有技术的具有光敏元件的液晶显示 器件的制造方法。
首先，如图4A所示，在基板120上形成缓冲层162。
然后，通过使用光刻胶图案作为第一掩模在缓冲层162的第一薄膜晶体管 区域(I)、第二薄膜晶体管区域(II)和光敏元件区域(III)中分别形成半导 体层163、 164和165。
随后，在包括半导体层163、 164和165的基板120上形成栅绝缘膜166。
然后，通过采用第二掩模工序在半导体层163和164的各中部上面的栅绝 缘膜166上分别形成栅极168。
如图4B所示，通过光刻工序形成第一光刻胶图案210，以暴露第一薄膜 晶体管区域(I)和光敏元件区域(III)的一些部分。由于通过使用第一光刻 胶图案210作为离子植入掩模而植入p型离子，在第一薄膜晶体管区域(I) 的半导体层163和光敏元件区域(III)的半导体层165中分别形成p型离子植 入区域163a和165a。
第一薄膜晶体管区域(I)的p型离子植入区域163a变为p型薄膜晶体管 的源极和漏极。而且，光敏元件区域的p型离子植入区域165a变为源极或漏 极。然后，通过剥离工序移除限定p型离子植入区域的第一光刻胶图案210。
如图4C所示，第二光刻胶图案214形成在包括p型离子植入区域163a 和165a的基板120上，并随后通过光刻工序被构图，以暴露第二薄膜晶体管 区域(II)和光敏元件区域(III)的一些部分。然后，在使用第二光刻胶图案 214作为离子植入掩模的状态下植入高掺杂n+型离子，因而在第二薄膜晶体管 (II)的半导体层164和光敏元件区域(III)的半导体层165中分别形成n+型 离子植入区域164a和165b。
第二薄膜晶体管区域(II)的n+型离子植入区域164a变为n型薄膜晶体 管的源区和漏区。而且，光敏元件区域(III)的n+型离子植入区域165b变为 源区或漏区。然后，通过剥离工序移除第二光刻胶图案214。
如图4D所示，第三光刻胶图案215形成在基板120上，并且随后通过光 刻工序被构图，以暴露第二薄膜晶体管区域(II)。
如图4E所示，轻掺杂n—型离子植入到基板120的整个表面中，从而在第 二薄膜晶体管区域(n)的半导体层164中形成LDD层164c。当形成LDD层 164c时，第三光刻胶图案215被用作离子植入掩模。特别地，当形成n+型离 子植入区域164a时，轻掺杂n—型离子比高掺杂n+型离子更经常地被使用。
同时，n—型离子被轻掺杂到基板120的整个表面上。实际上，仅在没有植 入离子的半导体层中形成掺杂层。即，掺杂层不形成在提供有植入到其中的 n+型离子的n+型离子植入区域164a中。
如图4F所示，通过剥离工序移除第三光刻胶图案215。
如图4G所示，钝化膜170被形成并随后被构图以形成接触孔171。此时， 接触孔171暴露分别在第一薄膜晶体管区域(I)、第二薄膜晶体管区域(II) 和光敏元件区域(III)中的源区和漏区163a、 164a、 165a和165b的半导体层。
如图4H所示，金属膜沉积在包括接触孔171的基板120的整个表面上， 并随后被构图以形成与源区和漏区163a、 164a、 165a和165b接触的源极和漏 极172，从而完成工序。
然而，现有技术的光敏元件区域不能根据外部光的强度检査电流强度，因 为形成在p+型离子植入区域165a与n+型离子植入区域165b之间的n—型离子 植入区域165c影响了流过p+型和n+型离子植入区域的电流强度，从而光敏元 件区域的传感效率降低。就是说，如图5中所示，现有技术的光敏元件区域具 有漏极电流相对于漏极-源极电压Vds的非线性特性，由此很难根据外部光的 强度精确检查电流差。

发明内容
因此，本发明涉及一种具有光敏元件的液晶显示器件及其制造方法，其基 本上避免了由于现有技术的限制和缺点所造成的一个或多个问题。
本发明的一个方面是提供一种包括具有提高的传感效率的光敏元件的液 晶显示器件，及其制造方法。
本发明其他的优点、目的和特征一部分在下面的描述中列出了， 一部分根 据下面的解释对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见，或者通过实践本 发明而理解到。通过在所写说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构可 实现和获得本发明的目的和其他优点。
为了获得这些目的和其他优点并依照本发明的目的，如这里具体化和广泛 描述的， 一种具有光敏元件的液晶显示器件，包括液晶面板，包括在其间具有 液晶层而彼此粘接的第一和第二基板、和形成在第二基板上的用于传感来自环 境的外部光的光敏元件，其中光敏元件包括半导体层，其形成在第二基板上并 设置有n+型离子植入区域、非离子植入区域和轻掺杂区域；绝缘膜，形成在第 二基板上，用于覆盖半导体层；钝化膜，形成在第二基板上，用于覆盖绝缘膜; 第一接触孔，其穿过绝缘膜和钝化膜，从而暴露半导体层的源极和漏极区域； 源极和漏极，通过第一接触孔与半导体层的源极和漏极区域连接；离子植入阻 止膜，其形成在绝缘膜上并与非离子植入区域交迭；和第二接触孔，其穿过非 离子植入区域之上的钝化膜和离子植入阻止膜，从而给非离子植入区域提供外 部光。
在另一个方面中， 一种具有光敏元件的液晶显示器件，包括液晶面板，包 括在其间具有液晶层而彼此粘接的第一和第二基板、和形成在第二基板上的用 于传感来自环境的外部光的光敏元件，其中光敏元件包括半导体层，其形成在 第二基板上并设置有n+型离子植入区域、非离子植入区域和轻掺杂区域；绝缘 膜，形成在第二基板上，用于覆盖半导体层；第一和第二辅助图案，其形成在 靠近半导体层的绝缘膜上；钝化膜，形成在第二基板上，用于覆盖第一和第二 辅助图案以及绝缘膜；第一接触孔，其穿过绝缘膜和钝化膜，从而暴露半导体 层的源极和漏极区域；源极和漏极，其通过第一接触孔与半导体层的源极和漏 极区域连接并与第一和第二辅助图案交迭；第一和第二辅助电容，其形成在分 别在源极和漏极与第一和第二辅助图案之间交迭的部分中；离子植入阻止膜， 其形成在绝缘膜上并与非离子植入区域交迭；和第二接触孔，其穿过非离子植 入区域之上的钝化膜以及源极和漏极，并通过移除离子植入阻止膜的一些部分 或整个部分而形成，从而给非离子植入区域提供外部光。
此时，在形成第二接触孔的工序时移除离子植入阻止膜的中部。 此外，当形成第二接触孔时，部分地移除离子植入阻止膜，从而离子植入 阻止膜仅保留在对应于n+型离子植入区域的第二接触孔的一个下边缘处。 此外，离子植入阻止膜以及源极和漏极由相同的材料形成。 在另一个方面中， 一种具有光敏元件的液晶显示器件的制造方法，包括制 备包含彩色滤色片层的第一基板；制备包含薄膜晶体管和光敏元件区域的第二
基板；和在第一和第二基板之间形成液晶层，其中制备第二基板包括在第二基 板上形成缓冲层；在薄膜晶体管和光敏元件区域的缓冲层上形成半导体层；在 第二基板上形成覆盖半导体层的绝缘膜；在薄膜晶体管区域的绝缘膜上形成与 半导体层交迭的栅极，在光敏元件区域的绝缘膜上形成离子植入阻止膜；通过 使用栅极和离子植入阻止膜，同时在薄膜晶体管的半导体层中形成n+型和p 型离子植入区域中的至少一个，在光敏元件区域的半导体层中形成n+型和p 型离子植入区域中的至少一个、非离子植入区域和轻掺杂区域；在第二基板的 整个表面上形成钝化膜；形成暴露薄膜晶体管区域的半导体层的源极和漏极区 域以及光敏元件区域的半导体层的源极和漏极区域的第一接触孔，并通过暴露 离子植入阻止膜或移除离子植入阻止膜的一些部分或整个部分，形成穿过光敏 元件区域的非离子植入区域之上的钝化膜的第二接触孔；和在包含第一和第二 接触孔的第二基板上形成金属膜，同时构图通过第一接触孔与薄膜晶体管的半 导体层连接的源极和漏极、和通过第一接触孔与光敏元件区域的半导体层连接 的源极和漏极。
此外，该方法进一步包括形成第一和第二辅助图案，该第一和第二辅助图
案形成在靠近光敏元件区域的半导体层的绝缘膜上并与源极和漏极交迭。
此时，在形成第二接触孔的工序时完全移除离子植入阻止膜。
此外，在形成第二接触孔的工序时暴露离子植入阻止膜，并在构图源极和
漏极的工序时完全移除离子植入阻止膜。
此外，在形成第二接触孔的工序时移除离子植入阻止膜的中部。
此外，当形成第二接触孔时，部分地移除离子植入阻止膜，从而离子植入
阻止膜仅保留在对应于n+型离子植入区域的第二接触孔的一个下边缘处。
此外，离子植入阻止膜以及源极和漏极由相同的材料形成。 应当理解，本发明前面一般性的描述和下面的详细描述都是示意性的和说
明性的，意在提供如权利要求所述的本发明进一步的解释。


给本发明提供进一步的理解并结合组成该说明书一部分的附解了本 发明的实施方案，并与说明书一起用于解释本发明的原理。其中
图1是图解依照现有技术的具有光敏元件的液晶显示器件的分解透视图2是图解图1的液晶面板的面板视图3是图解依照现有技术的液晶面板中的光敏元件和薄膜晶体管的横截 面图4A到4H是图解根据现有技术的具有光敏元件的液晶显示器件的制造 方法的截面图5是图解依照现有技术的光敏元件中的电流-电压特性的曲线；
图6是图解在依照本发明第一个实施方案的具有光敏元件的液晶显示器 件中的光敏元件区域和薄膜晶体管区域的横截面图7A到7F是图解依照本发明第一个实施方案的具有光敏元件的液晶显 示器件的制造方法的横截面图8是图解依照本发明的光敏元件中的电流-电压特性的曲线；
图9A到9C是图解依照本发明第二个实施方案的具有光敏元件的液晶显 示器件的制造方法的横截面图IOA和10B是图解依照本发明第三个实施方案的具有光敏元件的液晶 显示器件的制造方法的横截面图IIA和IIB是图解依照本发明第四个实施方案的具有光敏元件的液晶 显示器件的制造方法的横截面图12是图解在依照本发明第五个实施方案的具有光敏元件的液晶显示器 件中的光敏元件和薄膜晶体管区域的横截面图13A到13F是图解依照本发明第五个实施方案的具有光敏元件的液晶 显示器件的制造方法的横截面图14A到14C是图解依照本发明第六个实施方案的具有光敏元件的液晶 显示器件的制造方法的横截面图15A和15B是图解依照本发明第七个实施方案的具有光敏元件的液晶
显示器件的制造方法的横截面图；和
图16A和16B是图解依照本发明第八个实施方案的具有光敏元件的液晶
显示器件的制造方法的横截面图。
具体实施例方式
现在将作为参考详细描述本发明的优选实施方案，在附图中图解了其实施
例。无论何时，在整个附图中使用的相同参考数字都指代相同或相似的部件。 之后，将按照附图描述依照本发明的具有光敏元件的液晶显示器件。 图6是图解在依照本发明第一个实施方案的具有光敏元件的液晶显示器
件中的光敏元件区域和薄膜晶体管区域的横截面图。
如图6中所示，基板300限定有具有由p型离子植入区域形成的沟道的第 一薄膜晶体管区域(I);具有由n型离子植入区域形成的沟道的第二薄膜晶
体管区域(II);和光敏元件区域(III)。
第一薄膜晶体管区域(I)包括在缓冲层302上设置有两个p型离子植入 区域312a、和形成在两个p型离子植入区域312a之间的非离子植入区域的p 型半导体层；形成在包含p型半导体层的基板300上的栅绝缘膜306;形成在 非离子植入区域之上的栅绝缘膜306上的栅极308a;在包含栅极308a的基板 300整个表面上的钝化膜320;和通过第一接触孔322a与p型离子植入区域 312a连接的源极和漏极324。
图6公开了第一薄膜晶体管区域(I)仅设置有p型离子植入区域。然而， 在第一薄膜晶体管(I)中可具有n型离子植入区域。
第二薄膜晶体管区域(II)包括在缓冲层302上设置有两个n型离子植入 区域316a、形成在两个n型离子植入区域361a之间的非离子植入区域、和形 成在n型离子植入区域361a与非离子植入区域之间的LDD区域318a的n型 半导体层；形成在包含n型半导体层的基板300上的栅绝缘膜306;形成在非 离子植入区域之上的栅绝缘膜306上的栅极308b;在包含栅极308b的基板300 整个表面上形成的钝化膜320;和通过第一接触孔322a与n型离子植入区域 316a连接的源极和漏极324。
图6公开了第二薄膜晶体管区域(II)仅设置有n型离子植入区域。然而， 在第二薄膜晶体管(II)中可具有p型离子植入区域。
光敏元件区域(III)包括在缓冲层302上设置有p型和n型离子植入区域 312b和316b、形成在p型和n型离子植入区域312b和316b之间的非离子植 入区域、和形成在n型离子植入区域316b与非离子植入区域319之间的LDD 区域318b的半导体层；形成在包含半导体层的基板300上的栅绝缘膜306; 形成在栅绝缘膜306上的钝化膜320;通过移除非离子植入区域319上的钝化 膜320而形成的第二接触孔322b;和通过第二接触孔322b与p型和n型离子
植入区域312b和316b连接的源极和漏极324。
图6公开了光敏元件区域(III)设置有具有不同类型的n型和p型区域。 然而，光敏元件区域(III)可设置有相同类型的离子植入区域。
根据在光敏元件区域(III)中形成非离子植入区域319，可根据来自环境 的外部光强度检查光敏元件中的电流强度。
以与现有技术相同的方式，光敏元件区域(III)形成在与黑矩阵交迭的区 域中。此外，光敏元件区域(III)可形成在液晶面板的显示区域中、或者靠近 显示区域的非显示区域中。在该情形中，优选在光敏元件区域下面设置遮光层 (没有示出)，由此阻止背光单元发射的光传输到光敏元件。
图7A到7F是图解依照本发明第一个实施方案的具有光敏元件的液晶显 示器件的制造方法的横截面图。
参照图7A到7F，在下面将解释具有光敏元件的液晶显示器件的制造方法。
首先，如图7A中所示，在基板300上形成缓冲层302。缓冲层302 —般 由无机绝缘膜，例如氮化硅SiNx或氧化硅SiOx形成。
然后，在缓冲层302的第一薄膜晶体管区域(I)、第二薄膜晶体管区域 (II)和光敏元件区域(III)中分别形成半导体层304a， 304b和304c。
更详细地说，通过PECVD或溅射在包含缓冲层302的基板300整个表面 上沉积非晶硅层。随后，进行脱氢处理，即大约40(TC的加热处理，从而阻止 下面结晶工序中的效率由于混在非晶硅层中的氢而降低。通过该脱氢工序，从 非晶硅层移除氢。通过激光将移除氢的非晶硅层结晶，由此形成多晶硅。之后， 在多晶硅膜上形成光刻胶图案，然后通过光刻将其构图，由此形成半导体层。 然后，通过使用光刻胶图案作为蚀刻掩模将多晶硅膜蚀刻，由此在第一薄膜晶 体管区域(I)、第二薄膜晶体管区域(II)和光敏元件区域(III)中分别形成 半导体层304a， 304b和304c。
随后，在包含半导体层304a， 304b和304c的基板300上形成栅绝缘膜 306。栅绝缘膜306由无机绝缘材料，如Si02形成。
然后，在半导体层304a， 304b和304c的各个中部之上的栅绝缘膜306上 分别形成栅极308a和308b以及离子植入阻止膜308c。
为了形成栅极308a和308b以及离子植入阻止膜308c，在栅绝缘膜306
上形成铝A1，铜Cu，钼Mo，钛Ti，铬Cr，钽Ta，铝合金Al合金，铜合金 Cu合金，钼合金Mo合金，基于钨的金属W中的任何一个，然后通过光刻将 其构图。
如图7B中所示，通过光刻形成第一光刻胶图案310，从而暴露第一薄膜 晶体管区域(I)和光敏元件区域(III)的一些部分。根据使用第一光刻胶图 案310作为离子植入掩模植入p型离子，在第一薄膜晶体管区域(I)的半导 体层304a和光敏元件区域(III)的半导体层304c中分别形成p型离子植入区 域312a和312b。
第一薄膜晶体管区域(I)的p型离子植入区域312a变为p型薄膜晶体管 的源极和漏极区域。此外，光敏元件区域的p型离子植入区域312b变为源极 或漏极区域。然后，通过剥离移除用于确定p型离子植入区域的第一光刻胶图 案310。
如图7C中所示，在包含p型离子植入区域312a和312b的基板300上形 成第二光刻胶图案314，然后通过光刻将其构图，从而暴露第二薄膜晶体管区 域(II)和光敏元件区域(III)的一些部分。然后，在使用第二光刻胶图案314 作为离子植入掩模的情形中，植入高掺杂的n+型离子，由此在第二薄膜晶体管 区域(II)的半导体层304b和光敏元件区域(III)的半导体层304c中分别形 成n+型离子植入区域316a和316b。
第二薄膜晶体管区域(II)的n+型离子植入区域316a变为n型薄膜晶体 管的源极和漏极区域。此外，光敏元件区域(III)的n+型离子植入区域316b 变为源极或漏极区域。接着，通过剥离移除第二光刻胶图案314。
如图7D中所示，将轻掺杂的n—型离子植入进基板300的整个表面中，由 此在第二薄膜晶体管区域(II)的半导体层304b和光敏元件区域(III)的半 导体层304c中形成各个LDD层318a和318b。
当形成LDD层318a和318b时，使用栅极308b和离子植入阻止膜308c 作为离子植入掩模。尤其是，当形成n+型离子植入区域316a和316b时， 一般 轻掺杂n—型离子比高掺杂n+型离子更常用。
同时，在基板300整个表面上轻掺杂n—型离子。实际上，仅在没有植入 离子的半导体层中形成掺杂区域。就是说，在植入有p型离子的p+型离子植入 区域312a和312b、以及植入有n+型离子的n+型离子植入区域316a和316b中
不形成掺杂层。
当植入离子从而在光敏元件区域(III)中形成LDD层318b时，由于离子 植入阻止膜308c，所以在半导体层304c中形成非离子植入区域319。
在光敏元件区域(III)中形成非离子植入区域319时，与现有技术相比， 可提高光敏元件区域(III)中的光传感效率。就是说，具有离子植入区域的现 有技术的光敏元件在基于光强度的电流之间提供了不明确的差值。同时，依照 本发明的具有非离子植入区域319的光敏元件可在基于光强度的电流之间提 供明确的差值。
之后，形成钝化膜320，然后将其构图，从而同时形成第一和第二接触孔 322a和322b,如图7E中所示。此时，第一接触孔322a暴露各个第一薄膜晶 体管区域(I)和第二薄膜晶体管区域(II)中的源极和漏极区域312a和316a 的半导体层。此外，第二接触孔322b暴露光敏元件区域中的源极和漏极区域 312b和316b的半导体层。当一起形成第二接触孔322b时，通过蚀刻剂移除 光敏元件区域(III)的离子植入阻止膜308c，从而移除钝化膜320和栅极材 料。此时，第二接触孔322b形成在用于将电路区域(没有示出)的栅极与源 极和漏极电性连接的部分中。然而，因为电路区域中包含的接触孔(没有示出) 在尺寸上比光敏元件区域(III)包含的第二接触孔322b小，所以当形成第二 接触孔时，没有移除电路区域中包含的栅极(没有示出)。
参照图7F，在包含第一和第二接触孔322a和322b的基板300整个表面 上沉积金属膜，然后将其构图，从而形成与源极和漏极区域312a， 316a， 312b 和316b接触的源极和漏极324，由此完成该工序。
在依照本发明第一个实施方案的光敏元件中，流过光敏元件的p型和n+ 型离子植入区域的电流强度随着外部光的强度增加而变强。此外，随着外部光 的强度降低，流过源极和漏极的电流强度变弱，如图8中所示。结果，光敏元 件的电流强度显示了根据外部光强度的线性特性，由此提高了光传感效率。
在本发明的第一个实施方案中，在形成接触孔的工序时移除离子植入阻止 膜308c。下面公开了一种依照本发明第二个实施方案的具有光敏元件的液晶 显示器件的制造方法，其中在形成源极和漏极的工序时移除离子植入阻止膜 308c。
图9A到9C是图解依照本发明第二个实施方案的具有光敏元件的液晶显
示器件的制造方法的横截面图。
首先，通过根据本发明第一个实施方案的图7A和7D中所述的步骤形成
LDD层318a和318b。
随后，如图9A中所示，在包含LDD层318a和318b的基板300整个表 面上形成钝化膜320，然后将其构图，由此同时形成第一和第二接触孔322a 和322c。此时，第一接触孔322a暴露各个第一和第二薄膜晶体管区域(I)和 (II)中的源极和漏极区域312a和316a的半导体层。此外，第二接触孔322c 暴露光敏元件区域(III)的离子植入阻止膜308c。
如图9B中所示，在包含第一和第二接触孔322a和322c的基板300整个 表面上形成金属膜324。然后，在金属膜324上形成用于源极和漏极的光刻胶 图案340。此时，金属膜优选由与栅极相同的材料形成。
如图9C所示，通过使用用于源极和漏极的光刻胶图案340作为掩模将金 属膜324构图，由此形成与各个区域(I) ， (II)和(III)中的源极和漏极区 域312a， 316a， 312b和316b接触的源极和漏极324。此时，金属膜324和离 子植入阻止膜308c在光敏元件区域(III)中同时被构图，由此形成第二接触 孔322c。
依照本发明第二个实施方案的光敏元件具有与依照本发明第一个实施方 案的光敏元件相同的效率。
本发明的第一和第二优选实施方案公开了完全移除离子植入阻止膜308c。 下面公开了一种依照本发明第三个实施方案的具有光敏元件的液晶显示器件 的制造方法，其中仅移除离子植入阻止膜308c的中部。
图10A和10B是图解依照本发明第三个实施方案的具有光敏元件的液晶 显示器件的制造方法的横截面图。
首先通过解释本发明第一个实施方案的图7A到7D的步骤形成LDD层 318a和318b。
随后，如图10A中所示，在包含LDD层318a和318b的基板300整个表 面上形成钝化膜320，然后将其构图，由此同时形成第一和第二接触孔322a 和322d。此时，第一接触孔322a暴露各个第一和第二薄膜晶体管区域(I)和 (II)中的源极和漏极区域312a和316a的半导体层。此外，通过仅移除光敏 元件区域(III)中的离子植入阻止膜308c的中部形成第二接触孔322d。此时，离子植入阻止膜308c保留在第二接触孔322d的下边缘，由此阻止位于第二接 触孔322d下面的半导体层损坏。
换句话说，如果完全移除离子植入阻止膜，如本发明第一和第二实施方案 中所示的，在形成接触孔的工序时蚀刻栅绝缘膜，位于第二接触孔322下面的 半导体层会损坏。然而，在依照本发明第三个实施方案的光敏元件的情形中， 离子植入阻止膜308c保留在第二接触孔322d的两个下边缘处，由此可阻止位 于第二接触孔322d下面的半导体层损坏。
然后，在包含第一和第二接触孔322a和322d的基板300上形成金属膜， 然后将其构图，由此在各个区域(I) ， (II)和(III)中形成与源极和漏极区 域312a， 316a， 312b和316b接触的源极和漏极324，如图10B中所示，由此 完成该工序。
依照本发明第三个实施方案的光敏元件具有与本发明第一个实施方案的 光敏元件相同的效果。
图IIA和IIB是图解依照本发明第四个实施方案的具有光敏元件的液晶 显示器件的制造方法的横截面图。
除了离子植入阻止膜308c的工序之外，本发明第四个实施方案的制造工 序与本发明第一个实施方案的制造工序相同。
本发明第三个实施方案公开了当形成第二接触孔322d时仅移除离子植入 阻止膜308c的中部。在参照图IIA的本发明的第四个实施方案的情形中，将 钝化膜320和离子植入阻止膜308c构图，从而使离子植入阻止膜308c保留在 对应于光敏元件区域(III)中n+型离子植入区域316b的第二接触孔322d的一 个下边缘处。
然后，在包含第一和第二接触孔322a和322d的基板300上形成金属膜， 然后将其构图，由此在各个区域(I) ， (II)和(III)中形成与源极和漏极区 域312a, 316a， 312b和316b接触的源极和漏极324，如图11B中所示，由此 完成该工序。
前述优选的实施方案公开了设置有p型和n型离子植入区域的光敏元件。 然而，可变为仅设置有n型离子植入区域的光敏元件，或者仅设置有p型离子 植入区域的光敏元件。
在本发明的前述实施方案的情形中，在第一薄膜晶体管区域中仅形成p
型离子植入区域。然而，在本发明前述实施方案的第一薄膜晶体管区域中可形
成n型离子植入区域。此外，第二薄膜晶体管区域仅设置有n型离子植入区域。
然而，第二薄膜晶体管区域可设置有p型离子植入区域。
图12是图解在依照本发明第五个实施方案的具有光敏元件的液晶显示器 件中的光敏元件和薄膜晶体管区域的横截面图。
除了依照本发明第五个实施方案的光敏元件具有浮动栅极结构之外，依照 本发明第五个实施方案的光敏元件与依照本发明第一个实施方案的光敏元件 结构相同。
详细地说，依照本发明第五个实施方案的光敏元件设置有第一和第二辅助 图案309a和309b，第一和第二辅助图案形成在栅绝缘膜306上并与光敏元件 区域(III)的源极和漏极324交迭。此时，第一和第二辅助图案309a和309b 形成第一和第二辅助电容Cgs和Cgd。
第一和第二辅助图案309a和309b与源极和漏极324交迭，并在它们之间 夹有钝化膜320，由此形成第一和第二辅助电容Cgs和Cgd。因而，第一和第 二辅助图案309a和309b阻止了充在栅极中的电压由于源极和栅极之间的寄生 电容以及漏极和栅极之间的寄生电容而发生变化。此时，第一和第二辅助电容 Cgs和Cgd的电容比寄生电容大。
依照本发明第五个实施方案的液晶显示器件设置有具有浮动栅极结构的 光敏元件，还设置有用于阻止栅极中的电压发生变化的第一和第二辅助电容 Cgs和Cgd，由此提高了光敏元件的传感效率。
此外，依照本发明第五个实施方案的包含光敏元件的液晶显示器件公开了 非离子植入区域319形成在光敏元件区域(III)的半导体层中，从而可提高光 敏元件的传感效率。
图13A到13F是图解依照本发明第五个实施方案的具有光敏元件的液晶 显示器件的制造方法的横截面图。
将参照图13A到13F解释依照本发明第五个实施方案的具有光敏元件的 液晶显示器件的制造方法。
首先，如图13A中所示，在基板300上形成缓冲层302。缓冲层302 —般 由无机绝缘膜，例如氮化硅SiNx或氧化硅SiOx形成。然后，在缓冲层302的 第一薄膜晶体管区域(I)，第二薄膜晶体管区域(II)和光敏元件区域(III)
中分别形成半导体层304a， 304b和304c。
之后，在包含半导体层304a， 304b和304c的基板300上形成栅绝缘膜 306。栅绝缘膜306由无机绝缘材料，如Si02形成。
然后，在半导体层304a， 304b和304c的中部之上的栅绝缘膜306上分别 形成栅极308a和308b以及离子植入阻止膜308c。同时，在靠近光敏元件区 域(III)的半导体层的栅绝缘膜306上形成第一和第二辅助图案309a和309b。
为了形成栅极308a和308b、离子植入阻止膜308c、和第一和第二辅助图 案309a和309b，在栅绝缘膜306上形成铝Al，铜Cu，钼Mo，钛Ti，铬Cr， 钽Ta，铝合金A1合金，铜合金Cu合金，钼合金Mo合金，基于钨的金属W 中的任何一个，然后通过光刻将其构图。
参照图13B到13F，在第一薄膜晶体管区域(I)的半导体层304a和光敏 元件区域(III)的半导体层304c中分别形成p型离子植入区域312a和312b。 之后，在第二薄膜晶体管区域(II)的半导体层304b和光敏元件区域(III) 的半导体层304c中分别形成n+型离子植入区域316a和316b。然后，按照顺 序形成LDD层318a和318b、第一和第二接触孔322a和322b、以及源极和漏 极324。图13B到13F的每个工序的解释与图7B到7F的每个工序的解释相 同，由此将通过图7B到7F的每个工序的解释组成图13B到13F的每个工序 的详细解释。
如图13F中所示，光敏元件区域(III)中的源极和漏极324与第一和第二 辅助图案309a和309b交迭。
依照本发明第五个实施方案的包含光敏元件的液晶显示器件的制造方法 通过使用第一和第二辅助电容Cgs和Cgd阻止了充在栅极中的电压的变化， 还通过使用离子植入阻止膜308c在光敏元件区域(III)的半导体层中形成非 离子植入区域319而提高了光敏元件的传感效率。
图14A到14C是图解依照本发明第六个实施方案的具有光敏元件的液晶 显示器件的制造方法的横截面图。
通过组合图13A到13D与图9A到9C形成依照本发明第六个实施方案的 包含光敏元件的液晶显示器件，由此通过依照本发明第二和第五个实施方案的 液晶显示器件的解释组成依照本发明第六个实施方案的液晶显示器件的解释。
图15A和15B是图解依照本发明第七个实施方案的具有光敏元件的液晶
显示器件的制造方法的横截面图。
通过组合图13A到13D与图IOA和IOB组成依照本发明第七个实施方案 的包含光敏元件的液晶显示器件，由此通过依照本发明第三和第五个实施方案 的液晶显示器件的解释组成依照本发明第七个实施方案的液晶显示器件的解 释。
图16A和16B是图解依照本发明第八个实施方案的具有光敏元件的液晶 显示器件的制造方法的横截面图。
通过组合图13A到13D与图IIA和IIB组成依照本发明第八个实施方案 的包含光敏元件的液晶显示器件，由此通过依照本发明第四和第五个实施方案 的液晶显示器件的解释组成依照本发明第八个实施方案的液晶显示器件的解 释。
如上所述，依照本发明优选实施方案的具有光敏元件的液晶显示器件及其 制造方法具有下面的优点。
在依照本发明优选实施方案的具有光敏元件的液晶显示器件中，在形成薄 膜晶体管的栅极的工序时在光敏元件区域中形成离子植入阻止膜，并通过使用 离子植入阻止膜在光敏元件的半导体层中形成没有植入离子的非离子植入区 域，由此提高了光敏元件的传感效率。
此外，第一和第二辅助电容可阻止充在光敏元件浮动电极中的电压的变 化，离子植入阻止膜可允许在光敏元件区域的半导体层中形成非离子植入区 域，由此提高了光敏元件的传感效率。
在不脱离本发明精神或范围的情况下，本发明可以做各种修改和变化，这 对于本领域熟练技术人员来说是显而易见的。因而本发明意在覆盖落入所附权 利要求及其等价物范围内的本发明的修改和变化。
权利要求
1.一种具有光敏元件的液晶显示器件，包括液晶面板，包括在其间具有液晶层而彼此粘接的第一和第二基板、和形成在第二基板上的用于传感来自环境的外部光的光敏元件，其中光敏元件包括形成在第二基板i的缓冲层；通过使用第一掩模工序形成在缓冲层上的半导体层；形成在第二基板上用于覆盖半导体层的绝缘膜；通过使用第二掩模工序形成在绝缘膜上的栅极和离子植入阻止膜；通过使用第三和第四掩模工序形成在半导体层中的n+型和p型离子植入区域的至少一个；形成在半导体层中的非离子植入区域和轻掺杂区域；形成在第二基板的整个表面上的钝化膜；通过使用第五掩模工序形成的用于暴露半导体层的源区和漏区的第一接触孔和用于暴露离子植入阻止膜的第二接触孔；以及通过使用第六掩模工序形成的与半导体层中的n+型和p型离子植入区域的至少一个连接的源极和漏极。
2. 根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述光敏元件还包括 形成在靠近半导体层的绝缘膜上的第一和第二辅助图案；以及 形成在分别在源极和漏极与第一和第二辅助图案之间交迭的部分中的第一和第二辅助电容。
3. 根据权利要求1或2所述的器件，其特征在于，通过第五掩模工序形 成第二接触孔以用于进一步暴露绝缘膜。
4. 根据权利要求1或2所述的器件，其特征在于，在形成第二接触孔的工序时移除离子植入阻止膜的中部。
5. 根据权利要求1或2所述的器件，其特征在于，当形成第二接触孔时， 部分地移除离子植入阻止膜，从而离子植入阻止膜仅保留在对应于n+型离子植 入区域的第二接触孔的一个下边缘处。
6. 根据权利要求1或2所述的器件，其特征在于，离子植入阻止膜和栅 极由相同的材料形成。
7. —种具有光敏元件的液晶显示器件的制造方法，包括 制备包含彩色滤色片层的第一基板；制备包含薄膜晶体管和光敏元件区域的第二基板；禾口 在第一和第二基板之间形成液晶层， 其中制备第二基板包括 在第二基板上形成缓冲层；通过使用第一掩模工序在薄膜晶体管和光敏元件区域的缓冲层上形成半导体层；在第二基板上形成覆盖半导体层的绝缘膜；通过使用第二掩模工序在薄膜晶体管区域的绝缘膜上形成与半导体层交 迭的栅极，在光敏元件区域的绝缘膜上形成离子植入阻止膜；通过使用第三掩模工序在薄膜晶体管的半导体层中形成n+型和p型离子 植入区域中的至少一个，通过使用第四掩模工序在光敏元件区域的半导体层中 形成n+型和p型离子植入区域中的至少一个和非离子植入区域，通过使用栅极 和离子植入阻止膜形成轻掺杂区域； 在第二基板的整个表面上形成钝化膜；通过使用第五掩模工序形成暴露薄膜晶体管区域的半导体层的源极和漏 极区域以及光敏元件区域的半导体层的源极和漏极区域的第一接触孔，并通过 暴露离子植入阻止膜或移除离子植入阻止膜的一些部分或整个部分，形成穿过 光敏元件区域的非离子植入区域之上的钝化膜的第二接触孔；和在包含第一和第二接触孔的第二基板上形成金属膜，同时通过使用第六掩 模工序构图通过第一接触孔与薄膜晶体管的半导体层连接的源极和漏极、和通 过第一接触孔与光敏元件区域的半导体层连接的源极和漏极。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括 通过使用第二掩模工序形成第一和第二辅助图案，该第一和第二辅助图案形成在靠近光敏元件区域的半导体层的绝缘膜上并与源极和漏极交迭。
9. 根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在形成第二接触孔的 工序时完全移除离子植入阻止膜。
10. 根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在形成第二接触孔的工序时暴露离子植入阻止膜，并在构图源极和漏极的工序时完全移除离子植入 阻止膜。
11. 根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在形成第二接触孔的 工序时移除离子植入阻止膜的中部。
12. 根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，当形成第二接触孔时， 部分地移除离子植入阻止膜，从而离子植入阻止膜仅保留在对应于n+型离子植 入区域的第二接触孔的一个下边缘处。
13. 根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，离子植入阻止膜和栅 极由相同的材料形成。
全文摘要
本发明公开了一种具有光敏元件的液晶显示器件及其制造方法，其中液晶显示器件，包括液晶面板，包括在其间具有液晶层而彼此粘接的第一和第二基板、和形成在第二基板上的用于传感来自环境的外部光的光敏元件，其中光敏元件包括半导体层，其形成在第二基板上并设置有n⁺型离子植入区域、非离子植入区域和轻掺杂区域；绝缘膜，形成在第二基板上，用于覆盖半导体层；钝化膜，形成在第二基板上，用于覆盖绝缘膜；第一接触孔，其穿过绝缘膜和钝化膜，从而暴露半导体层的源极和漏极区域；源极和漏极，通过第一接触孔与半导体层的源极和漏极区域连接；离子植入阻止膜，其形成在绝缘膜上并与非离子植入区域交迭；和第二接触孔，其穿过非离子植入区域之上的钝化膜和离子植入阻止膜，从而给非离子植入区域提供外部光。
文档编号G02F1/133GK101206325SQ200710198798
公开日2008年6月25日 申请日期2007年12月19日 优先权日2006年12月22日
发明者李炅彦, 百明基, 黄汉郁 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社