显示面板的制作方法

文档序号:12613850阅读:251来源:国知局
显示面板的制作方法与工艺

本发明涉及一种显示面板,尤其涉及一种能防止源极与漏极和其他层别剥离的情形发生的薄膜晶体管基板及包含该薄膜晶体管基板的显示面板。



背景技术:

随着显示器技术不断进步,所有的装置均朝体积小、厚度薄、重量轻等趋势发展,故目前市面上主流的显示器装置已由以往的阴极射线管发展成薄型化显示设备。特别是,液晶显示面板及有机发光二极管显示面板可应用的领域相当多,举凡日常生活中使用的手机、笔记本电脑、摄影机、照相机、音乐播放器、移动导航装置、电视等显示设备,大多数均使用液晶显示面板及有机发光二极管显示面板。

其中,无论是液晶显示面板及有机发光二极管显示面板,其中一基板均为一薄膜晶体管基板。目前已知的薄膜晶体管基板种类相当多,目前已知最常见的薄膜晶体管基板的有源层材料为非晶硅、金属氧化物半导体、低温多晶硅。其中,以金属氧化物半导体中的IGZO制成的薄膜晶体管,因其具有极低的漏电流,受到各界厂商的瞩目。



技术实现要素:

本发明的主要目的是提供一种显示面板,其中通过一保护层的设置,可提升薄膜晶体管单元特性并防止薄膜晶体管单元中的源极与漏极和其他层别剥离的情形发生。

本发明的显示面板,包括:一基板,其上方设置有一栅极;一栅极绝缘层,设于该栅极及该基板上;一有源层,设于该栅极绝缘层上,且该有源层位于该栅极上方;一源极及一漏极,设于该有源层上;以及一第一保护层,设于该源极及该漏极上;其中,该源极及该漏极的侧壁上形成有一 金属氧化层。

本发明的显示面板,该源极与该漏极可包含一金属元素,且该金属氧化层包含该金属元素。

在本发明的显示面板的实施例中,该源极及该漏极分别具有一底切部,位于该第一保护层下方;更具体而言,该第一保护层的侧壁相较于该源极及该漏极的该侧壁突出。

在本发明的显示面板的另一实施例中,该源极及该漏极的该侧壁具有一倾斜面,且该倾斜面的相对远离该第一保护层的一侧较另一侧突出。

在本发明的显示面板中,该源极及该漏极包含一金属层,且该金属层的材料为铜、钼、铝、钛、或其组合。或者,该源极及该漏极包含多个金属层,且该多个金属层的材料包含铜/钼、铜/钛、钼/铜/钼、钼/铝/钼、或钼/铝/钛。

在本发明的显示面板中,有源层材料为IGZO、ITZO、IGTO、IGZTO、ZnON、或其组合;且优选为IGZO。

在本发明的显示面板可选择性的还包括一第二保护层,设于有源层及该源极及该漏极间,且该源极及该漏极夹置于该第一保护层及该第二保护层间。

在本发明的显示面板中,该源极及该漏极可分别具有一底切部,位于该第一保护层与该第二保护层之间。更具体而言,该第一保护层与该第二保护层的侧壁相较于该源极及该漏极的该侧壁突出。

其中,该第一保护层的材料可为一透明金属氧化物、或一绝缘材料;而该第二保护层的材料则仅能为一透明金属氧化物。透明金属氧化物的具体例子包括:ITO、IZO、AZO、GZO、IGZO、ITZO、或其组合;而绝缘材料的具体例子包括:氮化硅、氧化铝、氧化钛、及其组合。

在本发明的显示面板中,该源极与该漏极可包含一金属元素;当薄膜晶体管基板仅包括该第一保护层时,该第一保护层包含该金属元素;而当薄膜晶体管基板同时包括该第一保护层及该第二保护层时,该第一保护层与该第二保护层皆包含该金属元素。该第一保护层的该金属原子的含量可为1-8at%,且较佳为4-5at%;而扩散至该第二保护层的该金属原子的含量可为3-10at%,且较佳为5.5-6.5at%。

此外,在本发明的显示面板中,该金属氧化层中的氧含量为20-30at%。

再者,本发明的显示面板,包括:如前述的基板;一对侧基板;以及一显示介质,夹置于该基板与该对侧基板之间。

在本发明的显示面板中,因源极及漏极上更设置有一保护层,故在后续有源层退火及N2O处理的工艺中,仅会于源极及漏极的侧壁上形成金属氧化层,而不会于源极及漏极与其他层别接触的表面上形成金属氧化层;因此,可防止薄膜晶体管单元中的源极与漏极和其他层别剥离的情形发生,并进一步提升所制得的薄膜晶体管单元特性。同时,使用本发明的薄膜晶体管基板所制得的显示面板,因薄膜晶体管单元特性的提升,而更可进一步提升显示面板的显示质量。

附图说明

图1A至1F为本发明实施例1的薄膜晶体管基板的制作流程剖面示意图。

图2A至2C为本发明实施例1的一实施方式的金属层的制作流程剖面示意图。

图3A至3C为本发明实施例1的另一实施方式的金属层的制作流程剖面示意图。

图4A至4F为本发明实施例2的薄膜晶体管基板的制作流程剖面示意图。

图5A至5C为本发明实施例2的一实施方式的金属层的制作流程剖面示意图。

图6A至6C为本发明实施例2的另一实施方式的金属层的制作流程剖面示意图。

图7A至7C为本发明实施例2的再一实施方式的金属层的制作流程剖面示意图。

图8及9分别为图4F所示的薄膜晶体管基板部分区域于A-A’及B-B’剖面在线的元素分析结果图。

图10A至10C为本发明实施例3的一实施方式的金属层的制作流程剖面示意图。

图11A至11C为本发明实施例3的另一实施方式的金属层的制作流程剖面示意图。

图12为本发明实施例4的显示面板的剖面示意图。

图13为本发明实施例5的触控显示面板的剖面示意图。

附图标记说明

11基板 12栅极

13栅极绝缘层 14有源层

15金属层 15a第一金属层

15a’、15b’、15c’、15d’侧壁 15b第二金属层

15c第三金属层 15d第四金属层

151源极 152漏极

153通道区 151a,151b,152a,152b金属氧化层

161第一保护层 161a侧壁

162第二保护层 162a侧壁

17绝缘层 41薄膜晶体管基板

42对侧基板 43显示介质

51显示面板 52触控面板

A-A’、B-B’剖面线

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明也可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用,本说明书中的各项细节亦可针对不同观点与应用,在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

实施例1

请参照图1A至1F,图1A至1F为本实施例的薄膜晶体管基板的制作流程剖面示意图。首先,如图1A所示,提供一基板11,其上方依序设置有一栅极12、一栅极绝缘层13、一有源层14、及一金属层15。其中,栅极12、栅极绝缘层13、有源层14、及金属层15可使用本技术领域常用的方法形成,故在此不再赘述。此外,在本实施例中,基板11可使用本技 术领域常用的基材材料制作,例如玻璃、塑料、及其他可挠性材质等;栅极绝缘层13可使用本技术领域常用的绝缘层材料(如:氧化物、氮化物或氮氧化物)制作;有源层14可使用本技术领域常用的金属氧化物半导体材料制作,如IGZO、ITZO、IGTO、IGZTO、ZnON、及其组合等,在本实施例中,有源层14的材料为IGZO;而栅极12及金属层15的材料可使用本技术领域常用的导电材料,如金属、合金、或其他本技术领域常用的电极材料,且较佳为金属材料。

在形成金属层15后,又在金属层15上形成一第一保护层161,其厚度约为且较佳为接着,如图1B所示,在第一保护层161上又形成一掩模21;并通过一蚀刻工艺,图案化第一保护层161,以使第一保护层161具有与掩模21相同的图案。在此,用于图案化第一保护层161的工艺,可依据第一保护层161的材料做适当的选择。在本实施例中,第一保护层161可使用一透明金属氧化物、或一绝缘材料;其中,透明金属氧化物的具体例子包括:ITO、IZO、AZO、GZO、IGZO、ITZO、及其组合,而绝缘材料的具体例子包括:氮化硅(SiNx)、氧化铝(AlOx)、氧化钛(TiOx)、及其组合(较佳为,氮化硅)。当第一保护层161使用透明金属氧化物制作时,可以湿蚀刻方式将其图案化,而蚀刻液可使用本技术领域已知的蚀刻液,如:草酸或磷酸、醋酸及硝酸(PAN(phosphoric-acetic-nitric))的混合蚀刻液等;而当第一保护层161使用绝缘材料制作时,可以干蚀刻或湿蚀刻方式将其图案化,例如,可使用包含SF6/O2或CF4的气体进行干蚀刻的方式、或使用包含HF的二氧化硅蚀刻剂(Buffered oxide etch,BOE)的湿蚀刻方式进行。

在图案化第一保护层161后,如图1D所示,更进一步图案化金属层15,以定义出源极151及漏极152,且源极151及漏极152间设有一通道区153,以显露有源层14。在此,用于图案化金属层15的工艺,可依据金属层15的材料做适当的选择,且可选用干蚀刻或湿蚀刻方式;而关于金属层15的材料及其对应的图案化金属层15所使用的蚀刻方法,将在之后说明。

在图案化金属层15的同时,容易造成有源层14表面的氧缺陷增加,导致最终所制得的薄膜晶体管组件特性不佳;因此,在图案化金属层15 后,会进行一回复步骤,其包含退火处理,以及通入N2O(g),以回复有源层14的半导体特性。当进行回复步骤的同时,则会分别于源极151及漏极152的侧壁形成金属氧化层151a,151b,152a,152b,如图1E所示。最后,再形成一绝缘层17,则完成本实施例的薄膜晶体管基板的制作,如图1F所示。

如图1F所示,本实施例的薄膜晶体管基板,包括:一基板11,其上方设置有一栅极12;一栅极绝缘层13,设于栅极12及基板11上;一有源层14,设于栅极绝缘层13上,且位于栅极12上方;一源极151及一漏极152,设于有源层14上,且源极151及漏极152间设有一通道区153,以显露有源层14;以及一第一保护层161,设于源极151及漏极152上;其中,源极151及漏极152的侧壁上形成一金属氧化层151a,151b,152a,152b。在此,金属氧化层151a,151b,152a,152b形成于源极151及漏极152的所有侧壁上,包括邻近通道区153的所有侧壁上。

接下来,将详细描述1E中源极151的侧壁形成金属氧化层151a,151b的各种实施方式;至于漏极152的材料因与源极151相同,故关于漏极152部分的说明将不再赘述。

图2A至2C为本实施例的一实施方式的金属层的制作流程剖面示意图。首先,如图1C及2A所示,金属层15可为包括第一金属层15a及第二金属层15b的双层金属结构,其中第一金属层15a的材料为铜,而第二金属层15b的材料为钼或钛。经蚀刻后,如图1D及2B所示,源极151具有一底切部,在第一保护层161下方;更具体而言,第一保护层161的一保护层侧壁161a相较于源极151中的第一金属层15a的侧壁15a’及第二金属层15b的侧壁15b’突出。由于第一金属层15a的蚀刻速率较第二金属层15b要快,故第二金属层15b的侧壁15b’也相较于第一金属层15a的侧壁15a’突出。而后,当进行回复步骤后,则会于第一金属层15a的侧壁15a’及第二金属层15b的侧壁15b’上形成金属氧化层151a,151b,如图1E及2C所示。由于铜的氧化速率较钼或钛要快,故在第一金属层15a的侧壁15a’上所形成的氧化铜厚度较第二金属层15b的侧壁15b’上所形成的氧化钼或氧化钛厚度大。

在此,当第一金属层15a为铜层而第二金属层15b为钼层时,则可使 用H2O2类蚀刻液,以湿蚀刻方式图案化第一金属层15a及第二金属层15b。当第一金属层15a为铜层而第二金属层15b为钛层时,则可使用H2O2类蚀刻液图案化第一金属层15a,并使用干蚀刻图案化第二金属层15b。

图3A至3C为本实施例的另一实施方式的金属层的制作流程剖面示意图;其与图2A至2C所示的实施方式类似,除了本实施方式的金属层15更包括一第三金属层15c,其材料为钼。如图1D及3B所示,经蚀刻后,第一保护层161的一保护层侧壁161a相较于第三金属层15c的侧壁15c’突出,且第三金属层15c的侧壁15c’也相较于第一金属层15a的侧壁15a’突出。如图1E及3C所示,当进行回复步骤后,第三金属层15c的侧壁15c’上也形成金属氧化层151a,151b,且第一金属层15a的侧壁15a’上所形成的金属氧化层151a,151b厚度较第三金属层15c的侧壁15c’的金属氧化层151a,151b厚度大。

在此,当第一金属层15a为铜层而第二金属层15b及第三金属层15c为钼层时,则可使用H2O2类蚀刻液,以湿蚀刻方式图案化第一金属层15a、第二金属层15b及第三金属层15c。

实施例2

请参照图4A至4F,图4A至4F为本实施例的薄膜晶体管基板的制作流程剖面示意图。本实施例额薄膜晶体管基板的制作方法、结构、材料与实施例1相似,除了下述不同点。

如图4A所示,在本实施例的薄膜晶体管基板中,在形成有源层14后,更形成一第二保护层162,其厚度约为且较佳为在此,第二保护层162的材料可为透明金属氧化物,其具体例子包括:ITO、IZO、AZO、GZO、IGZO、ITZO、及其组合。此外,如图4D所示,除了图案化金属层15以定义出源极151及漏极152,更对第二保护层162图案化,以在信道区153显露有源层14。由于第二保护层162的材料可为透明金属氧化物,其也具有导电特性,因此,源极151与有源层14之间、漏极152与有源层14之间皆可电性连接。

如图4F所示,相较于图1F所示的实施例1的薄膜晶体管基板,本实施例的薄膜晶体管基板还包括:一第二保护层162,设于有源层14与源极151之间,以及有源层14与漏极152之间,且源极151及漏极152夹置于 第一保护层161及第二保护层162间。

接下来,将详细描述4E中源极151的侧壁形成金属氧化层151a,151b的各种实施方式;至于漏极152额材料因与源极151相同,故关于漏极152部分的说明将不再赘述。

图5A至5C为本实施例的一实施方式的金属层的制作流程剖面示意图。首先,如图4C及5A所示,金属层15可为具有单一第一金属层15a的结构,其中第一金属层15a的材料为铜。经蚀刻后,如图4D及5B所示,源极151具有一底切部,在第一保护层161下方;更具体而言,第一保护层161的侧壁161a相较于源极151中的第一金属层15a的侧壁15a’突出。此外,第二保护层162的侧壁162a亦相较于源极151中的第一金属层15a额侧壁15a’突出。而后,当进行回复步骤后,则会于第一金属层15a的侧壁15a’上形成金属氧化层151a,151b,如图4E及5C所示。

图6A至6C为本实施例的另一实施方式的金属层的制作流程剖面示意图,其结构、材料及实施方式均与实施例1中图2A至2C所示的实施方式相同,除了本实施方式的金属层下又形成一第二保护层162,且第一保护层161的侧壁161a及第二保护层162的侧壁162a均相较于第一金属层15a的侧壁15a’及第二金属层15b的侧壁15b’突出。

图7A至7C为本实施例的再一实施方式的金属层的制作流程剖面示意图,其结构、材料及实施方式均与实施例1中图3A至3C所示额实施方式相同,除了本实施方式的金属层下更形成一第二保护层162,且第一保护层161的侧壁161a及第二保护层162的侧壁162a均相较于第一金属层15a的侧壁15a’、第二金属层15b的侧壁15b’及第三金属层15c的侧壁15c’突出。

实验例

请同时参考图4F及5C,当将图4F中圆圈所表示的区域及以图5C所示的当第一金属层15a为铜层的情形进行元素分析,在不同剖面上的元素分析结果分别如图8及9所示。

图8及9中圆圈所表示的区域即为对应图4F中圆圈所表示的区域的放大图。当沿着A-A’剖面线进行元素分析,如图8中图表所示,在0nm至约60nm相对位置的区域中主要元素组成为Si及O,可对应至以SiOx 制得的绝缘层17;在60nm至约120nm相对位置的区域中主要元素组成为Cu及O,可对应至材料为CuOx的金属氧化层152a;而在约120nm以后相对位置的区域中主要元素组成为Cu,可对应至材料为Cu的漏极152。由此结果得知,经进行回复步骤后,漏极152侧壁上所形成的金属氧化层152a厚度约为60nm;此外,金属氧化层152a中的氧原子含量为20-30at%;然而,本发明的其他实施例的金属氧化层152a的厚度及氧含量并不仅限于此,可依据回复步骤的条件不同而有所改变。

当沿着B-B’剖面线进行元素分析,如图9中图表所示,在0nm至约25nm相对位置的区域中主要元素组成为Si及O,可对应至以SiOx制得的绝缘层17;在约25nm至约50nm相对位置的区域中主要元素组成为Zn及O,且含少量的In,可对应至以IZO制得的第一保护层161;在约50nm至约250nm相对位置的区域中主要元素组成为Cu,可对应至材料为Cu的漏极152;在约250nm至约270nm相对位置的区域中主要元素组成为Zn及O,且含少量的In,可对应至以IZO制得的第二保护层162;在约270nm至约300nm相对位置的区域元素组成大部分In、Ga、Zn及O,可对应至材料为IGZO的有源层14;而于约300nm以后相对位置的区域中主要元素组成为Si及O,可对应至以SiOx制得的栅极绝缘层13。

在此,需特别注意的是,在图9中,在约25nm至约50nm及约250nm至约300nm相对位置的区域中,元素组成更包括少量的Cu;此结果代表,在回复步骤的过程中,源极(图未示)及漏极152的材料中的金属元素部分扩散至第一保护层161及第二保护层162,使得第一保护层161及第二保护层162包含源极(图未示)及漏极152的材料中的金属元素。在本实施例中,漏极152材料所含的铜,部分扩散至第一保护层161,使得最后扩散至第一保护层161的铜元素含量为4.0-5.0at%,而最后扩散至第二保护层162的铜元素含量为5.5-6.5at%。然而,在其他实施例中,扩散至第一保护层161及第二保护层162的漏极152材料中的金属元素含量可依据回复步骤的条件不同而有所改变,且扩散至第二保护层162的金属元素含量较扩散至第一保护层161的金属元素含量要多;较佳为,扩散至第一保护层161的金属元素含量可为1-8at%,而扩散至第二保护层162的金属元素含量可为3-10at%。

实施例3

请参照图10A至10C及11A至11C,本实施例的薄膜晶体管基板的制作方法、结构、材料与实施例1及2相似,除了下述不同点。

图10A至10C为本实施例的一实施方式的金属层的制作流程剖面示意图,其结构、材料及实施方式均与实施例1中图3A至3C所示的实施方式相同,除了本实施方式使用铝层的第四金属层15d以取代实施例1中的使用铜层的第一金属层15a。此外,由于本实施方式使用铝层作为第四金属层15d,故可以磷酸、醋酸及硝酸(PAN)的混合蚀刻液图案化第四金属层15d。再者,当进行回复步骤后,第四金属层15d的侧壁15d’上也形成氧化铝的金属氧化层151a,151b。

由于铝蚀刻表现与铜不同,如图10B及10C所示,当以湿蚀刻方式图案化第四金属层15d时,源极151的第四金属层15d的侧壁15d’具有一倾斜面,且该倾斜面的相对远离第一保护层161的一侧较另一侧突出。

图11A至11C为本实施例的另一实施方式的金属层的制作流程剖面示意图;其与图10A至10C所示的实施方式类似,除了本实施方式的第二金属层15b下更形成一第二保护层162。

实施例4

本实施例前述的薄膜晶体管基板可应用于显示面板中。因此,如图12,本实施例显示面板包括:一薄膜晶体管基板41;一对侧基板42;以及一显示介质43,夹置于薄膜晶体管基板41与对侧基板42之间。在本实施例中,显示介质43可为一液晶层或一有机发光二极管层。此外,对侧基板42可为一上方设置有彩色滤光层的彩色滤光片基板或一保护玻璃;在其他实施例中,彩色滤光层亦可设置于薄膜晶体管基板41上,故薄膜晶体管基板41为整合彩色滤光片数组的薄膜晶体管基板(color filter on array,COA)。

再者,本实施例所提供的显示面板,也可与本技术领域已知的触控面板合并使用,如图13所示,本实施例的触控显示面板包括:一如前述的显示面板51;以及一触控面板52,设置于显示面板51上。

本发明前述实施例所制得的显示面板及触控显示面板,可应用于本技术领域已知的任何需要显示屏幕的电子装置上,如显示器、手机、笔记本 电脑、摄影机、照相机、音乐播放器、移动导航装置、电视等。

以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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