专利名称：液晶显示器的像素结构及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示器及其制造方法，且特别涉及一种液晶显示器的像素结构及其制造方法。
背景技术：
近来光电技术不断地推陈出新，加上数字化时代的到来，推动了液晶显示器市场的蓬勃发展。液晶显示器因为具有高画质、体积小、重量轻、低驱动电压与低消耗功率等众多优点。因此被广泛应用于个人数字助理(PDA)、移动电话、摄录放影机、笔记型电脑、桌上型显示器、车用显示器及投影电视等消费性通讯或电子产品之上，并逐渐取代阴极射线管，而成为显示器的主流。
现今液晶显示器的薄膜晶体管阵列(TFT Array)基板的制造方法主要是以沉积、光刻和蚀刻三种不同工艺组合而成。在这三种工艺中，以光刻工艺所占的生产成本最高。因此要如何减少TFT阵列基板整个制造过程所需要的光刻工艺数目，亦即减少所需光掩模数目，就成了各国面板大厂降低液晶显示器生产成本的首要课题。
发明内容
因此本发明的目的是在提供一种适用于液晶显示器的像素结构及其制造方法。
先在基板上依序形成第一金属层、第一介电层与硅层，然后图案化第一金属层、第一介电层与硅层，以定义出由第一金属层、第一介电层与硅层所构成的晶体管堆叠，以及分别定义出由第一金属层所构成的数据线与第一电极。接着，在基板、晶体管堆叠、数据线与第一电极之上依序形成栅介电层与第二金属层，再图案化第二金属层，以在晶体管堆叠与第一电极之上分别定义出栅极与第二电极。以栅极为掺杂掩模，对晶体管堆叠的硅层进行重掺杂工艺，以在硅层的两侧分别形成第一重掺杂区与第二重掺杂区。
在栅介电层、栅极与第二电极之上形成第二介电层，然后图案化第二介电层，以形成第一开口、第二开口、第三开口与第四开口以分别暴露出数据线、第一重掺杂区、第二重掺杂区与第一电极。随后，形成第三金属层以覆盖于第二介电层之上，接着图案化第三金属层以定义出第一导线与第二导线。其中，第一导线通过第一开口与第二开口电性连接数据线与第一重掺杂区，以及第二导线通过第三开口与第四开口电性连接第二重掺杂区与第一电极，且第二导线延伸至该第二电极之上以与第一电极以及第二电极构成存储电容器。
然后，在第二介电层、第一导线与第二导线之上形成透明导电层，再图案化透明导电层，以在第二导线与第二介电层上定义出像素电极。
为让本发明之上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的详细说明如下图1A-1F绘示依照本发明的实施例的一种液晶显示器的像素阵列结构的制造流程剖面示意。
图2绘示一般液晶显示器的剖面结构示意图。
附图标记说明100基板 105第一金属层105a金属遮光层 105b数据线105c第一电极110第一介电层115硅层 120栅介电层130a栅极130b第二电极135源极 140漏极142轻掺杂区 145第二介电层150a第一开口150b第二开口150c第三开 150d第四开口155a第一导线155b第二导线160像素电极 165保护层190数据线区 192有源元件区
194存储电容区 196像素区205第一基板210第二基板215液晶层 220液晶显示器具体实施方式
请参照图1A-1F，其绘示依照本发明的实施例的一种液晶显示器的像素阵列结构的制造流程剖面示意图。
在图1A中，在基板100上依序沉积第一金属层105、第一介电层110与硅层115，其中硅层的材料例如是多晶硅或非晶硅，而第一介电层的材料例如是氧化硅。基板100上可区分为数据线区190、有源元件区192与存储电容区194。
在图1B中，图案化第一金属层105、第一介电层110与硅层115。在数据线区190以及存储电容区194只留下第一金属层，以分别作为数据线105b与第一电极105c。在有源元件区192则定义出由金属遮光层105a、第一介电层110a与硅层115a所构成的晶体管堆叠。上述的图案化的方法，例如可使用光刻蚀刻法；而光刻所使用的光掩模，例如可为半调式光掩模。
在图1C中，在基板100、数据线105b、第一电极105c与硅层115a之上依序形成栅介电层120与第二金属层，其中该栅介电层的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。然后图案化第二金属层，以在硅层115a之上方形成栅极130a，并在第一电极105c上形成第二电极130b。接着，对硅层115a进行掺杂工艺，以在硅层115a的两侧形成第一重掺杂区与第二重掺杂区，以分别作为源极135与漏极140之用。上述的金属遮光层105a位在由栅极130a、源极135与漏极140所构成的薄膜晶体管的下方，因此可帮忙挡光，以降低薄膜晶体管的光电流。
在此，亦可选择进一步各向同性蚀刻栅极130a，之后对硅层115a进行轻掺杂工艺，以在源极135与漏极140的内侧形成轻掺杂区142。
在图1D中，在栅介电层120、栅极130a与第二电极130b之上形成第二介电层145，其中第二介电层145的材料例如是氧化硅。然后，图案化第二介电层145，以在第二介电层145中形成第一、第二、第三与第四开口150a、150b、150c、150d以分别暴露出数据线105b、源极135(第一重掺杂区)、漏极140(第二重掺杂区)与第一电极105c。在图1E中，先在第二介电层145之上与第一、第二、第三与第四开口150a、150b、150c、150d中形成第三金属层。接着，图案化第三金属层，以形成电性连接源极135与数据线105b的第一导线155a以及电性连接漏极140与第一电极105c的第二导线155b。上述的第一电极105c、第二电极130b以及与第二电极130b重叠的第二导线155b构成存储电容器。其中与第二电极130b重叠的第二导线155b与第一电极105c电性相连，而大大增加存储电容器的存储电容量。
在图1F中，先在第二介电层145、第一导线155a与第二导线155b之上形成透明导电层，其中该透明导电层的材料例如是氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。然后图案化透明导电层，在与存储电容区194重叠的像素区196上形成像素电极160，以及在第一导线155a之上形成保护层165以防止第一导线155a被氧化。
上述的像素阵列结构可应用在任何适用的平面显示器上，例如液晶显示器。请参照图2，其绘示一般液晶显示器的剖面结构示意图。在图2中，液晶显示器220具有第一基板205、第二基板210以及夹在中间的液晶层215。若在第一基板205之上设置像素阵列结构，则可在第二基板210上设置彩色滤光片的阵列结构，使第二基板210作为彩色滤光板。由于液晶显示器结构的种种变化为本领域的技术人员所熟知，因此不再一一赘述，也没有在图2中绘示出详细的结构。
由上述本发明优选实施例可知，使用五道光掩模即可完成整个像素阵列结构的工艺。而且由图1图所示的像素结构可知，存储电容器是由第一电极105c、第二电极130b以及第二导线155b所构成。此外，位在由栅极130a、源极135与漏极140所构成的薄膜晶体管下方的金属遮光层105a，因此可帮忙挡光，以降低薄膜晶体管的光电流。
虽然本发明已以一优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，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权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种像素结构的制造方法，适用于液晶显示器，该制造方法包括依序形成第一金属层、第一介电层与硅层于基板上；图案化该第一金属层、该第一介电层与该硅层，以定义出由该第一金属层、该第一介电层与该硅层所构成的晶体管堆叠，以及分别定义出由该第一金属层所构成的数据线与第一电极；依序形成栅介电层与第二金属层于该基板、该晶体管堆叠、该数据线与该第一电极之上；图案化该第二金属层，以在该晶体管堆叠与该第一电极之上分别定义出栅极与第二电极；以该栅极为掺杂掩模，对该晶体管堆叠的该硅层进行重掺杂工艺，以在该硅层的两侧分别形成第一重掺杂区与第二重掺杂区；形成第二介电层于该栅介电层、该栅极与该第二电极之上；图案化该第二介电层，以形成第一开口、第二开口、第三开口与第四开口以分别暴露出该数据线、该第一重掺杂区、该第二重掺杂区与该第一电极；形成第三金属层，覆盖于该第二介电层之上；图案化该第三金属层以定义出第一导线与第二导线，其中该第一导线通过该第一开口与该第二开口电性连接该数据线与该第一重掺杂区，以及该第二导线通过该第三开口与该第四开口电性连接该第二重掺杂区与该第一电极，且该第二导线延伸至该第二电极之上以与该第一电极以及该第二电极构成存储电容器；形成透明导电层于该第二介电层、该第一导线与该第二导线之上；以及图案化该透明导电层，以定义出像素电极于该第二导线与该第二介电层上。
2.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其中该硅层的材料包括多晶硅或非晶硅。
3.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其中该第一介电层与该第二介电层的材料包括氧化硅。
4.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其中该栅介电层的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
5.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其中该透明导电层的材料包括氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。
6.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，在进行该重掺杂工艺与形成该第二介电层的步骤之间还包括各向同性蚀刻该栅极，以减少该栅极的尺寸；以及以蚀刻后的该栅极为掺杂掩模，对该晶体管堆叠的该硅层进行轻掺杂工艺，以在该第一重掺杂区与该第二重掺杂区的内侧分别形成轻掺杂区。
7.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其中图案化该第二金属层的步骤还包括形成扫描线以电性连接该栅极。
8.一种像素结构，适用于液晶显示器，该像素结构至少包括晶体管堆叠，位于基板的有源元件区上，该晶体管堆叠由下至上依序由金属遮光层、第一介电层与硅层所构成，该硅层的两端具有第一重掺杂区与第二重掺杂区；数据线，位于该基板的数据线区；第一电极，位于该基板的存储电容区；栅介电层，位于该基板、该晶体管堆叠、该数据线与该第一电极之上；栅极，位于该晶体管堆叠上方的该栅介电层上；第二电极，位于该第一电极上方的该栅介电层上；第二介电层，位于该栅介电层、该栅极与该第二电极之上，该第二介电层具有第一开口、第二开口、第三开口与第四开口以分别暴露出该数据线、该第一重掺杂区、该第二重掺杂区与该第一电极；第一导线，位于该第二介电层之上并通过该第一开口与该第二开口电性连接该数据线与该第一重掺杂区；第二导线，位于该第二介电层之上，并通过该第三开口与该第四开口电性连接该第二重掺杂区与该第一电极且延伸至该第二电极之上，其中该第一电极、该第二电极与该第二导线构成存储电容器；以及像素电极，位于该第二导线与该第二介电层上的像素区域。
9.如权利要求8所述的像素结构，其中该栅极实质上位于该晶体管堆叠中央上方的该栅介电层上。
10.如权利要求8所述的像素结构，其中该金属遮光层、该数据线与该第一电极由第一金属层所形成，该栅极与该第二电极由第二金属层所形成，以及该第一导线与该第二导线由第三金属层所形成。
11.如权利要求10所述的像素结构，还包括扫描线，电性连接该栅极。
12.如权利要求11所述的像素结构，其中该扫描线由该第二金属层所构成。
13.如权利要求8所述的像素结构，其中该硅层的材料包括多晶硅或非晶硅。
14.如权利要求8所述的像素结构，其中该第一介电层与该第二介电层的材料包括氧化硅。
15.如权利要求8所述的像素结构，其中该栅介电层的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
16.如权利要求8所述的像素结构，其中该像素电极的材料包括氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。
17.如权利要求8所述的像素结构，其中该硅层两侧的该第一重掺杂区与该第二重掺杂区分别作为源极与漏极，该栅极、该源极与该漏极构成薄膜晶体管。
18.如权利要求8所述的像素结构，还包括保护层，位于该第一导线上。
19.如权利要求18所述的像素结构，其中该保护层的材料包括氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。
全文摘要
本发明公开了一种像素结构的制造方法，其只使用五道光掩模即可完成液晶显示器的像素结构。在此像素结构中，在薄膜晶体管的底部形成金属遮光层以减少光电流的发生，以及利用金属导线增加存储电容器的存储电容量。
文档编号H01L23/522GK101022095SQ20071008898
公开日2007年8月22日 申请日期2007年3月29日 优先权日2007年3月29日
发明者郑逸圣, 赵志伟 申请人:友达光电股份有限公司