专利名称：储存电容架构及其制造方法与像素结构的制作方法
储存电容架构及其制造方法与像素结构
技术领域：
本发明涉及一种半导体结构及其制造方法，且特别是涉及一种储存电容架构及其制造方法与包括所述储存电容架构的像素结构。
背景技术：
薄膜晶体管矩阵(Thin-FilmTransistor Array, TFT Array)是液晶显示器 (Liquid Crystal Display，IXD)不可或缺的重要显示组件，薄膜晶体管矩阵主要是由多个像素结构(Pixel unit)、多条扫描线(scan line)以及多条数据线(data line)所组成。这些像素结构电性连接扫描线与数据线，像素结构具有一薄膜晶体管、液晶电容 (liquid-crystal capacitor,CLC) 1 ! ^ (storage capacitor，CS)。i&H，·· 结构所对应的液晶电容进行充电，以驱动液晶层内的液晶分子，使液晶显示器显示影像；同时，对连接所述数据线的这些储存电容进行充电，所述储存电容在于使液晶电容两端的电压维持在一定值下，亦即在未进行数据更新之前，液晶电容的两端电压藉由储存电容维持住。图1是现有技术中金属层-绝缘层-金属层结构之储存电容100的剖视图。现有的薄膜晶体管矩阵(TFT)之储存电容100使用下金属层102与上金属层104之结构中间夹一绝缘层106形成所述储存电容(CS)，保护层108覆盖于所述上金属层104，透明电极层110电性连接所述上金属层104。其中下金属层102与上金属层104之储存电容100用以维持像素结构的电位，下金属层102或是上金属层104的材质亦可被取代为铟锡氧化物 (Indium Tin Oxide，ΙΤ0)。然而不论是下金属层102或是上金属层104的材质为金属与铟锡氧化物(ITO)或是金属与金属的夹层结构，只要下金属层102或是上金属层104的面积 (正比例于长度L)越大，将会造成像素结构的开口率下降，导致液晶显示面板的穿透率减小，降低影像显示质量。因此需要发展一种新式的储存电容架构与像素结构，以解决上述开口率降低的问题。
发明内容本发明的目的在于提供一种储存电容架构及其制造方法与包括所述储存电容架构的像素结构，以解决液晶显示器的开口率降低的问题。为达到上述发明目的，本发明提供一种储存电容架构，所述储存电容架构包括第一电极、绝缘层以及第二电极。第一电极具有第一凹凸结构；绝缘层覆盖于所述第一电极的所述第一凹凸结构上；以及第二电极覆盖于所述绝缘层上，所述第二电极具有第二凹凸结构，所述第一凹凸结构与所述第二凹凸结构相对应形成一叉合空间，且所述绝缘层设置于所述叉合空间中形成储存电容架构。在一实施例中，所述第一电极包括一共享线。在一实施例中，所述第一电极包括一扫描线。在一实施例中，所述第一凹凸结构与所述第二凹凸结构是选自立体直线形状、立
4体斜线形状、立体同心环型形状以及立体交叉形状所组成的族群。
为达到上述发明目的，本发明另提供一种包括所述储存电容架构的像素结构，其包括薄膜晶体管、第一电极、绝缘层、第二电极、保护层以及透明电极。第一电极具有第一凹凸结构；绝缘层覆盖于所述第一电极的所述第一凹凸结构上；第二电极覆盖于所述绝缘层上，所述第二电极具有第二凹凸结构，所述第一凹凸结构与所述第二凹凸结构相对应形成一叉合空间，且所述绝缘层设置于所述叉合空间形成储存电容架构中；保护层形成于所述第二电极与所述绝缘层上，并且曝露一部分的第二电极；以及透明电极，形成于所述保护层上，以电性连接所述曝露的第二电极与所述薄膜晶体管。
在一实施例中，所述第一电极包括一共享线。在一实施例中，所述第一电极包括一扫描线。在一实施例中，所述第一凹凸结构与所述第二凹凸结构是选自立体直线形状、立体斜线形状、立体同心环型形状以及立体交叉形状所组成的族群。为达到上述发明目的，本发明另提供一种储存电容架构的制造方法，包括下列步骤(a)形成一第一导电层于一基材上；(b)图案化所述第一导电层，以形成一第一电极，所述第一电极包括第一凹凸结构；(c)形成一绝缘层于所述基材以及所述第一电极上；(d)形成一第二导电层于所述绝缘层上；(e)图案化所述第二导电层，以形成一第二电极，所述第二电极包括第二凹凸结构，其中所述第一凹凸结构与所述第二凹凸结构相对应形成一叉合空间，且所述绝缘层设置于所述叉合空间中形成储存电容架构；(f)形成一保护层于所述第二电极层与所述绝缘层上，并且曝露一部分的第二电极；以及(g)形成一透明电极于所述保护层与所述部分第二电极上，使所述透明电极与所述第二电极电性接触。在一实施例中，所述第一电极的材质为金属。在一实施例中，所述第二电极的材质为金属或是铟锡氧化物。在一实施例中，在步骤(b)中，使用灰阶光罩或是半灰阶光罩形成所述第一电极的所述第一凹凸结构。在一实施例中，所述第一电极包括一共享线。在一实施例中，所述第一电极包括一扫描线。在一实施例中，所述第一凹凸结构与所述第二凹凸结构是选自立体直线形状、立体斜线形状、立体同心环型形状以及立体交叉形状所组成的族群。本发明利用第一电极的第一凹凸结构与第二电极的第二凹凸结构提高平均长度， 藉以增加第一电极与第二电极的面积，故可增加所述储存电容架构之电容值，此时像素结构的开口率维持不变。另一方面，相较于现有的像素结构之储存电容架构，在相同的电容值情况，本发明可调整平均长度产生所述相同的电容值，但是却可缩减第一电极与第二电极的面积，达到提高像素结构的开口率之目的。
图1为现有技术中金属层-绝缘层-金属层结构之储存电容的剖视图。图2为根据本发明实施例中具有储存电容架构的像素结构之上视图。图3为根据本发明之图2中沿着A-A’线段的储存电容架构之剖视图。图4A-4D为根据本发明实施例中储存电容架构的凹凸结构之立体图。图5A-5E为根据本发明实施例中储存电容架构的制造方法之步骤流程图。
具体实施方式
本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。实施例中的各组件的配置是为了清楚说明本发明揭示的内容，并非用以限制本发明。在不同的图式中，相同的组件符号表示相同或相似的组件。参考图2及图3，图2为根据本发明实施例中具有储存电容架构的像素结构之上视图，图3为根据本发明之图2中沿着A-A’线段的储存电容架构300之剖视图。在图2中， 像素结构200电性连接扫描线202与数据线204，像素结构200具有一薄膜晶体管206、液 1(liquid-crystal capacitor,CLC) ( τ^ /^ ) URii^^^· (storage capacitor, CS) 208。具体来说，像素结构200所对应的液晶电容进行充电，以驱动液晶层内的液晶分子，使液晶显示器显示影像；同时，对连接所述数据线204的这些储存电容208进行充电， 所述储存电容208在于使液晶电容两端的电压维持在一定值下，亦即在未进行数据更新之前，液晶电容的两端电压藉由储存电容维持住。在图3中，储存电容架构300包括基材302、第一电极304、绝缘层306以及第二电极308。所述绝缘层306介于第一电极304与第二电极308之间，所述第二电极308上依序形成保护层312与透明电极314。所述第一电极304设置于基材302上且具有第一凹凸结构310a。所述绝缘层306覆盖于所述第一电极304的所述第一凹凸结构310a上。所述第二电极308覆盖于所述绝缘层306上，所述第二电极308具有第二凹凸结构310b，所述第一凹凸结构310a与所述第二凹凸结构310b相对应形成一叉合空间316，且所述绝缘层306 设置于所述叉合空间316中形成储存电容架构300。换言之，第一电极304的第一凹凸结构 310a穿插于第二电极308的第二凹凸结构310b之间，且第一凹凸结构310a与第二凹凸结构310b形成厚度d的叉合空间316，其中所述绝缘层306填满所述叉合空间316，藉以产生储存电容架构300之电容值Cst。具体来说，所述储存电容架构300之电容值Cst定义如下Cst = ε * (A/d)其中，ε是绝缘层306的介电常数(dielectric constant) ；A为第一电极304与第二电极308相对应的面积，且所述面积A与平均长度L’成正比例，其中L’是沿着绝缘层 306所在的叉合空间316之横向弯曲长度，亦即由第一电极304与第二电极308之右侧至左侧的横向弯曲长度，且所述面积A等于平均长度L’与宽度W(标示于图4A至图4D)的乘积，故只要增加平均长度L’，即可提高面积A ；d为第一电极304与第二电极308之间的绝缘层306之厚度，此处平均长度L’例如是位于厚度d —半之位置。如图3所示，当绝缘层306的介电常数ε且绝缘层306之厚度d被选定时，若是第一电极304与第二电极308的面积A越大时，则表示电容值Cst越大，亦即第一电极304 与第二电极308的平均长度L’ (大于现有技术之长度L)越大时，所述电容值Cst也越大； 换言之，第一电极304的第一凹凸结构310a与第二电极308的第二凹凸结构310b可延长平板电容之绝缘层306的长度，以增加面积A。因此本发明利用第一电极304的第一凹凸结构310a与第二电极308的第二凹凸结构310b提高平均长度L’，藉以增加第一电极304与第二电极308的面积A，故可增加所述储存电容架构300之电容值Cst，此时像素结构200的开口率维持不变。另一方面，相较于现有的像素结构之储存电容架构，在相同的电容值Cst 情况，本发明可调整平均长度L’产生所述相同的电容值Cst，但是却可缩减第一电极304与第二电极308的面积A，达到提高像素结构200的开口率之目的。如图2和图3所示，在本发明的实施例中，所述第一电极304包括一共享线205。 在本发明的其他实施例中，所述第一电极304包括一扫描线202。如图4A-4D所示，并参考图3，图4A-4D为根据本发明实施例中储存电容架构300 的凹凸结构之立体图。所述第一电极304的第一凹凸结构310a与所述第二电极308的第二凹凸结构310b是选自立体直线形状(如图4A所示)、立体斜线形状(如图4B所示)、立体同心环型形状(如图4C所示)以及立体交叉形状(如图4D所示)所组成的族群，其中第二凹凸结构310b是相对应于第一凹凸结构310a，以形成叉合空间。图4A-4D是以第一电极304的第一凹凸结构310a为例，所述第二电极308的第二凹凸结构310b类似于第一凹凸结构310a。在图4A之立体直线形状中，第一电极304的第一凹凸结构310a之间的间距可相等或是不相等，亦即可调整平均长度L’，以调整面积A的大小，达到增加电容值或是提升开口率的目的。在图4B之立体斜线形状中，第一电极304的第一凹凸结构310a之间的间距可相等或是不相等，且立体斜线形状的第一凹凸结构310a与X方向呈夹角θ，所述夹角 θ介于0度至90度之间。在图4C之立体同心环型形状中，第一电极304的第一凹凸结构 310a之间的间距在X方向与Y方向可相等或是不相等，且立体同心环型形状的第一凹凸结构310a与X方向呈夹角θ，所述夹角θ介于0度至90度之间。在图4D之立体交叉形状中，第一电极304的第一凹凸结构310a之间的间距在X方向与Y方向可相等或是不相等， 且立体交叉形状的第一凹凸结构310a与X方向呈夹角θ，所述夹角θ介于0度至90度之间。继续参考图2以及图3，包括所述储存电容架构300的像素结构200包括薄膜晶体管206、第一电极304、绝缘层306、第二电极308、保护层312以及透明电极314。第一电极304具有第一凹凸结构310a。绝缘层306覆盖于所述第一电极304的所述第一凹凸结构310a上。第二电极308覆盖于所述绝缘层306上，所述第二电极308具有第二凹凸结构 310b，所述第一凹凸结构310a与所述第二凹凸结构310b相对应形成一叉合空间316，且所述绝缘层306设置于所述叉合空间316中形成储存电容架构300。保护层312形成于所述第二电极308与所述绝缘层306上，并且曝露一部分的第二电极308。透明电极314形成于所述保护层312上，以电性连接所述曝露的第二电极308与所述薄膜晶体管206。如图2和图3所示，在本发明的实施例中，所述第一电极304包括一共享线205。 在本发明的其他实施例中，所述第一电极304包括一扫描线202。如图4A-4D所示，并参考图3，图4A-4D为根据本发明实施例中储存电容架构300的凹凸结构之立体图。所述第一电极304的第一凹凸结构310a与所述第二电极308的第二凹凸结构310b是选自立体直线形状(如图4A所示)、立体斜线形状(如图4B所示)、立体同心环型形状(如图4C所示)以及立体交叉形状(如图4D所示)所组成的族群。参考图5A-5E，图5A-4E为根据本发明实施例中储存电容架构的制造方法之步骤流程图，所述制造方法的流程包括下列步骤在图5A中，形成第一导电层500于一基材302上，例如沉积一金属层于一硅基材上。在图5B中，图案化所述第一导电层500，以形成一第一电极304，所述第一电极304 包括第一凹凸结构310a。在一实施例中，以微影技术以及蚀刻方式形成所述第一电极304 及第一凹凸结构310a，例如使用灰阶光罩(gray tone mask)或是半灰阶光罩(half tone mask) 318形成所述第一电极304的所述第一凹凸结构310a。例如区域Rl为完全曝光显影之后，蚀刻区域Rl的部分第一导电层500至曝露出基材302 ；区域R2为半曝光显影之后，蚀刻区域Rl的部分第一导电层500至一半高度；以及区域R3为未曝光显影区，遮蔽区域Rl 的部分第一导电层500。在图5C中，形成一绝缘层306于所述基材302以及所述第一电极304上。例如沉积氧化硅层或氮化硅层于基材302以及所述第一电极304上。在图5D中，形成一第二导电层(未图示)于所述绝缘层306上，例如沉积一金属层于所述绝缘层306上。继续参考图5D，图案化所述第二导电层，以形成第二电极308，所述第二电极308 包括第二凹凸结构310b，其中所述第一凹凸结构310a与所述第二凹凸结构310b相对应形成一叉合空间316，且所述绝缘层306设置于所述叉合空间中316。在一实施例中，所述第二电极308的材质为金属(metal)或是铟锡氧化物(ITO)。在图5E中，形成保护层312于所述第二电极层308与所述绝缘层306上，并且曝露一部分的第二电极308。例如沉积氧化硅层或氮化硅层于所述第二电极层308与所述绝缘层306上，并且以微影技术以及蚀刻方式形成所述保护层312，以曝露第二电极308，形成接触窗320。继续参考图5E，形成一透明电极314于所述保护层312与所述部分第二电极308 上，使所述透明电极314与所述第二电极308电性接触。例如沉积铟锡氧化物(ITO)于所述保护层312与所述部分第二电极308上，使所述透明电极314与所述第二电极308经由接触窗320电性接触。在一实施例中，所述第一电极304包括一共享线205或是一扫描线202，如图2所示，所述第二电极308设置于共享线205上。另外，如图4A-4D所示，所述第一凹凸结构310a 与所述第二凹凸结构310b是选自立体直线形状、立体斜线形状、立体同心环型形状以及立体交叉形状所组成的族群。为解决液晶显示器的开口率降低的问题，本发明利用第一电极的第一凹凸结构与第二电极的第二凹凸结构提高平均长度，藉以增加第一电极与第二电极的面积，故可增加所述储存电容架构之电容值，此时像素结构的开口率维持不变。另一方面，相较于现有的像素结构之储存电容架构，在相同的电容值情况，本发明可调整平均长度产生所述相同的电容值，但是却可缩减第一电极与第二电极的面积，达到提高像素结构的开口率之目的。
虽然本发明已用较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定者为准。
权利要求
1.一种储存电容架构，其特征在于，所述储存电容架构包括一第一电极，具有一第一凹凸结构；一绝缘层，覆盖于所述第一电极的所述第一凹凸结构上；以及一第二电极，覆盖于所述绝缘层上，所述第二电极具有一第二凹凸结构，所述第一凹凸结构与所述第二凹凸结构相对应形成一叉合空间，且所述绝缘层设置于所述叉合空间中。
2.根据权利要求1所述的储存电容架构，其特征在于，所述第一电极包括一共享线。
3.根据权利要求1所述的储存电容架构，其特征在于，所述第一电极包括一扫描线。
4.根据权利要求1所述的储存电容架构，其特征在于，所述第一凹凸结构与所述第二凹凸结构是选自立体直线形状、立体斜线形状、立体同心环型形状以及立体交叉形状所组成的族群。
5.一种包括根据权利要求1所述的储存电容架构的像素结构，其特征在于，所述像素结构包括一薄膜晶体管；一第一电极，具有一第一凹凸结构；一绝缘层，覆盖于所述第一电极的所述第一凹凸结构上；一第二电极，覆盖于所述绝缘层上，所述第二电极具有一第二凹凸结构，所述第一凹凸结构与所述第二凹凸结构相对应形成一叉合空间，且所述绝缘层设置于所述叉合空间中； 一保护层，形成于所述第二电极与所述绝缘层上，并且曝露一部分的第二电极；以及一透明电极，形成于所述保护层上，以电性连接所述曝露的第二电极与所述薄膜晶体管。
6.根据权利要求5所述的像素结构，其特征在于，所述第一电极包括一共享线。
7.根据权利要求5所述的像素结构，其特征在于，所述第一电极包括一扫描线。
8.根据权利要求5所述的像素结构，其特征在于，所述第一凹凸结构与所述第二凹凸结构是选自立体直线形状、立体斜线形状、立体同心环型形状以及立体交叉形状所组成的族群。
9.一种储存电容架构的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括下列步骤(a)形成一第一导电层于一基材上；(b)图案化所述第一导电层，以形成一第一电极，所述第一电极包括一第一凹凸结构；(c)形成一绝缘层于所述基材以及所述第一电极上；(d)形成一第二导电层于所述绝缘层上；(e)图案化所述第二导电层，以形成一第二电极，所述第二电极包括一第二凹凸结构， 其中所述第一凹凸结构与所述第二凹凸结构相对应形成一叉合空间，且所述绝缘层设置于所述叉合空间中；(f)形成一保护层于所述第二电极层与所述绝缘层上，并且曝露一部分的第二电极；以及(g)形成一透明电极于所述保护层与所述部分第二电极上，使所述透明电极与所述第二电极电性接触。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述第一电极的材质为金属。
11.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述第二电极的材质为金属或是铟锡氧化物。
12.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在步骤(b)中，使用灰阶光罩或是半灰阶光罩形成所述第一电极的所述第一凹凸结构。
13.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述第一电极包括一共享线。
14.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述第一电极包括一扫描线。
15.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述第一凹凸结构与所述第二凹凸结构是选自立体直线形状、立体斜线形状、立体同心环型形状以及立体交叉形状所组成的族群。
全文摘要
本发明涉及一种储存电容架构及其制造方法与包括所述储存电容架构的像素结构，所述储存电容架构包括第一电极、绝缘层以及第二电极。第一电极具有第一凹凸结构；绝缘层覆盖于所述第一电极的所述第一凹凸结构上；以及第二电极覆盖于所述绝缘层上，所述第二电极具有第二凹凸结构，所述第一凹凸结构与所述第二凹凸结构相对应形成一叉合空间，且所述绝缘层设置于所述叉合空间中，以解决液晶显示器的开口率降低的问题。
文档编号G02F1/1368GK102290398SQ201110210350
公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日
发明者康志聪 申请人:深圳市华星光电技术有限公司