像素結構及其製造方法
2023-06-15 15:24:31
專利名稱：像素結構及其製造方法
技術領域：
本發明是有關於一種像素結構及其製造方法，且特別是有關於一種應用於液晶顯示器的像素結構及其製造方法。
背景技術：
一般薄膜電晶體液晶顯示器可分為穿透式、反射式，以及半穿透半反射式三大類，其分類的依據在於光源的利用以及陣列基板(array)的差異。其中，穿透式的薄膜電晶體液晶顯示器(transmissive TFT-LCD)主要以背光源(backlight)作為光源，其薄膜電晶體陣列基板上的像素電極為透明電極以利背光源所發出的光線穿透。此外，反射式薄膜電晶體液晶顯示器(reflective TFT-LCD)主要以前光源(front-light)或是外界光源作為光源，其薄膜電晶體陣列基板上的像素電極為金屬或其他具有良好反射特性材質的反射電極，適於將前光源或是外界光源反射。另外，半穿透半反射式薄膜電晶體液晶顯示器則可視為穿透式薄膜電晶體液晶顯示器與反射式薄膜電晶體液晶顯示器的整合架構，其可以同時利用背光源以及前光源或外界光源以進行顯示。
圖1A至1D繪示為習知應用於半穿透半反射式液晶顯示器的像素結構的製造流程示意圖。請參考圖1A，此種習知的像素結構包括下列步驟。首先，提供一基板110，然後在基板110依序形成一柵極120、一柵絕緣層130、一半導體層140、一源極150a與一漏極150b。其中，柵絕緣層130覆蓋柵極120。半導體層140配置於柵絕緣層130上，並位於柵極120上方。此外，源極150a與漏極150b配置於半導體層140上。
請參考圖1B，在基板上形成一保護層160以覆蓋柵絕緣層130、50a與漏極150b等的各膜層，而保護層160具有一接觸窗160a，其暴露出部分漏極150b。接著，在部份保護層160上形成多個凸塊170。更詳細而言，在保護層160上形成圖案化光阻層(未繪示)，然後對於此圖案化光阻層進行熱回流(reflow)製作製作方法，以完成凸塊170。
請參考圖1C，在保護層160上依序形成一反射像素電極180a與一透明像素電極180b，其中反射像素電極180a覆蓋凸塊170，且反射像素電極180a經由接觸窗160a與漏極150b電性連接。此外，透明像素電極180b覆蓋反射像素電極180a，且透明像素電極180b經由反射像素電極180a與漏極150b電性連接。
由於反射像素電極180a覆蓋於凸塊170上，因此光線的反射率能夠提高。然而，由於凸塊170為光阻材料，而光阻材料含有溶劑，因此凸塊170會造成可靠度(reliability)方面的問題。此外，凸塊170也會造成成本的增加。
發明內容有鑑於此，本發明的目的是提供一種像素結構，以提高可靠度。
此外，本發明的另一目的是提供一種像素結構的製造方法，以簡化製作方法。
另外，本發明的再一目的是提供一種像素結構的製造方法，以減少所需的掩模數。
基於上述目的或其他目的，本發明提出一種像素結構，其包括一基板、一柵極、一第一介電層、一半導體層、多個半導體凸塊、一源極、一漏極與一反射像素電極。其中，柵極配置於基板上，而第一介電層配置於基板上，並覆蓋柵極。半導體層配置於柵極上方的第一介電層上，而半導體凸塊配置於第一介電層上。源極與漏極配置於半導體層上。反射像素電極配置於第一介電層上，並覆蓋半導體凸塊，且反射像素電極與漏極電性連接。
在本發明一實施例中，像素結構還包括一第二介電層與一透明像素電極，其中該第二介電層配置於第一介電層上，並覆蓋半導體層、源極、漏極與反射像素電極。此外，第二介電層具有一接觸窗，其暴露出部分漏極。透明像素電極配置於第二介電層上，且透明像素電極經由接觸窗與漏極電性連接。
在本發明一實施例中，像素結構還包括一第二介電層，其配置於第一介電層上，並覆蓋半導體凸塊。此外，第二介電層具有一接觸窗，其暴露出部分漏極，且反射像素電極配置於第二介電層上，並經由接觸窗與漏極電性連接。
在本發明一實施例中，像素結構還包括一透明像素電極，其配置於第二介電層與反射像素電極之間，且透明像素電極經由接觸窗與漏極電性連接，而反射像素電極經由透明像素電極與漏極電性連接。
在本發明一實施例中，像素結構還包括一透明像素電極，其配置於反射像素電極上，且透明像素電極經由反射像素電極與漏極電性連接。
在本發明一實施例中，半導體層與半導體凸塊可以是同一膜層。
在本發明一實施例中，像素結構還包括一歐姆接觸層，其配置於半導體層源極、漏極與半導體凸塊上。
基於上述目的或其他目的，本發明提出一種像素結構的製造方法，其包括下列步驟。首先，提供一基板，並在基板上形成一柵極。在基板上形成一第一介電層，以覆蓋柵極。然後，在第一介電層上形成一半導體層與多個半導體凸塊，其中半導體層位於柵極上方的第一介電層上。再來，在第一介電層上形成一源極、一漏極與一反射像素電極，其中源極與漏極覆蓋部分半導體層，而反射像素電極與漏極電性連接，且反射像素電極覆蓋這些半導體凸塊。
在本發明一實施例中，在形成源極、漏極與反射像素電極之後，此像素結構的製造方法還包括在基板上全面覆蓋一第二介電層，而第二介電層具有一接觸窗，其暴露出部分漏極。然後，在第二介電層上形成一透明像素電極，且透明像素電極經由接觸窗與漏極電性連接。
在本發明一實施例中，形成半導體層與半導體凸塊的步驟包括在第一介電層上形成一半導體材料層。然後，圖案化此半導體材料層，以形成半導體層與半導體凸塊。
在本發明一實施例中，在形成半導體材料層之後，此像素結構的製造方法還包括在半導體材料層上形成一歐姆接觸材料層。
基於上述目的或其他目的，本發明提出一種像素結構的製造方法，其包括下列步驟。首先，提供一基板，並在基板上形成一柵極。在基板上形成一第一介電層，以覆蓋柵極。然後，在第一介電層上形成一半導體層與多個半導體凸塊，其中半導體層位於柵極上方的第一介電層上。再來，在第一介電層上形成一源極與一漏極，其中源極與漏極覆蓋部分半導體層。在基板上全面覆蓋一第二介電層，而第二介電層具有一接觸窗，其暴露出部分漏極，且第二介電層覆蓋半導體凸塊。然後，在第二介電層上形成一反射像素電極，且反射像素電極經由接觸窗與漏極電性連接。
在本發明一實施例中，反射像素電極形成於半導體凸塊上方的第二介電層上。
在本發明一實施例中，在第二介電層上形成反射像素電極之前，像素結構的製造方法還包括在第二介電層上形成一透明像素電極，其中透明像素電極經由接觸窗與漏極電性連接，而反射像素電極經由透明像素電極與漏極電性連接。
在本發明一實施例中，在第二介電層上形成反射像素電極之後，像素結構的製造方法還包括在反射像素電極上形成一透明像素電極，而透明像素電極經由反射像素電極與漏極電性連接。
在本發明一實施例中，形成半導體層與半導體凸塊的步驟包括在第一介電層上形成一半導體材料層。然後，圖案化此半導體材料層，以形成半導體層與半導體凸塊。
在本發明一實施例中，在形成半導體材料層之後，此像素結構的製造方法還包括在半導體材料層上形成一歐姆接觸材料層。
基於上述，由於本發明採用由半導體層所形成的凸塊，因此相較於習知技術，本發明的工藝製作方法不僅較為簡單，且所形成的像素結構也具有較佳的可靠度。
為讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合附圖，作詳細說明如下。
圖1A至1D繪示為習知應用於半穿透半反射式液晶顯示器的像素結構的製造流程示意圖。
圖2A至圖2D是本發明第一實施例的一種像素結構的製造方法的示意圖。
圖3A至圖3D是本發明第二實施例的一種像素結構的製造方法的示意圖。
具體實施方式
第一實施例圖2A至圖2D是本發明第一實施例的一種像素結構的製造方法的示意圖。請參考圖2A，本實施例的像素結構的製造方法包括下列步驟。首先，提供一基板210，然後在基板210上形成一柵極220。更詳細而言，先在基板210上形成一第一導體層(未繪示)，然後對於第一導體層進行圖案化製作方法，以形成一柵極220。然後，在基板210上形成一第一介電層230，以覆蓋柵極220。此外，形成第一介電層230的方法例如是採用等離子體增強式化學蒸氣沉積法，並以小於攝氏300度的溫度下所形成。
請參考圖2B，在第一介電層230上形成一半導體層242a與多個半導體凸塊242b，其中半導體層242a位於柵極220上方的第一介電層230上。此外，這些半導體凸塊242b可以是以亂數或一預定規格排列。更詳細而言，在第一介電層230上形成一半導體材料層(未繪示)，然後對於此半導體材料層進行圖案化製作方法，以形成半導體層242a與半導體凸塊242b。此外，為了提升電性品質，在形成半導體材料層之後，在半導體材料層上形成一歐姆接觸材料層(未繪示)。然後，對於半導體材料層與歐姆接觸材料層進行圖案化製作方法，以在半導體層242a上形成一歐姆接觸層244a，以及在半導體凸塊242b上形成一歐姆接觸層244b。再者，圖案化製作方法包括顯影製作方法與蝕刻製作方法。
請參考圖2C，在第一介電層230上形成一源極250a、一漏極250b與一反射像素電極250c，其中源極250a與漏極250b覆蓋部分半導體層242a，而反射像素電極250c與漏極250b電性連接，且反射像素電極250c覆蓋這些半導體凸塊242b。更詳細而言，先在第一介電層230上形成一第二導體層(未繪示)，然後對於第二導體層進行圖案化製作方法，以形成源極250a、漏極250b與反射像素電極250c。此外，在形成源極250a與漏極250b之後，以源極250a與漏極250b為遮罩進行背通道蝕刻製作方法(back channel etching，BCE)，以移除源極250a與漏極250b之間的歐姆接觸層244a。值得注意的是，上述製作方法所形成像素結構可以應用於反射式液晶顯示器(reflective LCD)中，然而本實施例也可以再進行其他步驟，以形成出應用於半穿透半反射式液晶顯示器(transflective LCD)中的像素結構，其詳述如後。
請參考圖2D，在基板210上全面覆蓋一第二介電層260，而第二介電層260具有一接觸窗260a，其暴露出部分漏極250b。此外，形成第二介電層260的方法例如是採用等離子體增強式化學蒸氣沉積法，並以小於攝氏300度的溫度下所形成。然後，在第二介電層260上形成一透明像素電極270，且透明像素電極270經由接觸窗260a與漏極250b電性連接。至此，大致完成應用於半穿透半反射式液晶顯示器的像素結構200的製造流程。以下就此像素結構200的結構部份進行說明。
請繼續參考圖2D，本實施例的像素結構200包括一基板210、一柵極220、一第一介電層230、一半導體層242a、多個半導體凸塊242b、歐姆接觸層244a、244b、一源極250a、一漏極250b、一反射像素電極250c、一第二介電層260與一透明像素電極270。其中，柵極220配置於基板210上。第一介電層230配置於基板210上，並覆蓋柵極220。半導體層242a配置於柵極220上方的第一介電層230上，而半導體凸塊242b配置於第一介電層230上。源極250a與漏極250b配置於半導體層242a上。反射像素電極250c配置於第一介電層230上，並覆蓋半導體凸塊242b，且反射像素電極250c與漏極250b電性連接。
此外，歐姆接觸層244a配置於源極250a與漏極250b與半導體層242a之間，而歐姆接觸層244b配置於半導體凸塊242b上。另外，第二介電層260配置於第一介電層230上並覆蓋半導體層242a、源極250a、漏極250b與反射像素電極250c，而第二介電層260具有一接觸窗260a，其暴露出部分漏極250b。透明像素電極270配置於第二介電層260上，且透明像素電極270經由接觸窗260a與漏極250b電性連接。
更詳細而言，基板210可以是玻璃基板、石英基板或其他型態的基板。此外，柵極220、源極250a、漏極250b與反射像素電極250c的材質例如是鋁(Al)、鉬(M)、氮化鉬(MoN)、鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鉻(Cr)、氮化鉻(CrN)或其他導體材質。在本實施例中，柵極220、源極250a、漏極250b與反射像素電極250c的結構例如是鋁/鈦或鋁/氮化鈦。鋁層的厚度例如是介於500至2000埃之間，而鈦層或氮化鈦層的厚度例如是介於300至1000埃之間。
另外，第一介電層230的材質例如是矽氮化物(SiNX)、矽氧化物(Si0X)、矽氧氮化物(SiOXNY)或其他絕緣材質，而第一介電層230的厚度例如是介於1500至4000埃。半導體層242a與歐姆接觸層244a的厚度總和例如是介於500至4000埃之間。半導體層242a與半導體凸塊242b的材質例如是非晶矽或多晶矽，而歐姆接觸層244a與244b的材質例如是摻雜非晶矽。
第二介電層260的材質例如是矽氮化物(SiNX)、矽氧化物(SiOX)、矽氧氮化物(SiOXNY)或其他絕緣材質，而第二介電層260的厚度例如是介於500至4000埃。此外，透明像素電極270的材質例如是銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)、銦鋅氧化物(indium zinc oxide，IZ0)、鋅鋁氧化物(aluminum zinc oxide，AZO)或是其他透明導體材質。另外，透明像素電極270的厚度例如是介於500至3000埃。
值得注意的是，本實施例並不限定需形成歐姆接觸層244a、244b。此外，本實施例的像素結構200乃是應用於半穿透半反射式液晶顯示器中，然而不具有透明像素電極270的像素結構也可以應用於反射式液晶顯示器中。
第二實施例圖3A至圖3D是本發明第二實施例的一種像素結構的製造方法的示意圖。請參考圖3A與3B，圖3A與圖3B所示相似於圖2A與圖2B所示，在此不再贅述。
請參考圖3C，在第一介電層230上形成一源極250a與一漏極250b，其中源極250a與漏極250b覆蓋部分半導體層244a。在形成源極250a與漏極250b之後，以源極250a與漏極250b為遮罩進行背通道蝕刻製作方法，以移除源極250a與漏極250b之間的歐姆接觸層244a。然後，在基板210上全面覆蓋一第二介電層260，而第二介電層260具有一接觸窗260a，其暴露出部分漏極250b。此外，第二介電層260覆蓋這些半導體凸塊242b。
請參考圖3D，在第二介電層260上形成一透明像素電極270，其中透明像素電極270經由接觸窗260a與漏極250b電性連接。然後，在透明像素電極270上形成一反射像素電極310，而反射像素電極310經由透明像素電極270與漏極250b電性連接。至此，大致完成應用於半穿透半反射式液晶顯示器的像素結構300的製造流程。值得注意的是，本實施例雖然依序形成透明像素電極270與反射像素電極310，然而本實施例也可以依序形成反射像素電極310與透明像素電極270。以下就此像素結構300的結構部份進行說明。
請繼續參考圖3D，本實施例的像素結構300包括一基板210、一柵極220、一第一介電層230、一半導體層242a、多個半導體凸塊242b、歐姆接觸層244a、244b、一源極250a、一漏極250b、一第二介電層260、一透明像素電極270與一反射像素電極310。其中，柵極220配置於基板210上。第一介電層230配置於基板210上，並覆蓋柵極220。半導體層242a配置於柵極220上方的第一介電層230上，而半導體凸塊242b配置於第一介電層230上。源極250a與漏極250b配置於半導體層242a上。此外，歐姆接觸層244a配置於源極250a與漏極250b與半導體層242a之間，而歐姆接觸層244b配置於半導體凸塊242b上。
第二介電層260配置於第一介電層230上並覆蓋半導體層242a、半導體凸塊242b、源極250a與漏極250b，而第二介電層260具有一接觸窗260a，其暴露出部分漏極250b。此外，第二介電層260覆蓋這些半導體凸塊242b。透明像素電極270配置於第二介電層260上，且透明像素電極270經由接觸窗260a與漏極250b電性連接。此外，反射像素電極310配置於透明像素電極270上，且反射像素電極310經由透明像素電極270與漏極250b電性連接。
綜上所述，本發明的像素結構及其製造方法至少具有下列優點一、由於本發明在形成半導體層時，同時形成半導體凸塊上，以形成凸塊化表面(bumping surface)，因此相較於習知技術，本發明的像素結構的製造方法所需的掩模數較少能夠減少。此外，相較於習知技術採用由光阻材料所形成的凸塊，本發明採用半導體凸塊，因此本發明的像素結構具有較佳的可靠度。
二、由於反射像素電極與源極、漏極為一同形成，因此相較於習知技術，本發明的像素結構的製造方法較為簡單。
三、本發明的像素結構的製造方法與現有的製作方法相容無須增加額外的製作方法設備。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的權利要求書為準。
權利要求
1.一種像素結構，包括一基板；一柵極，配置於該基板上；一第一介電層，配置於該基板上，並覆蓋該柵極；一半導體層，配置於該柵極上方的該第一介電層上；多個半導體凸塊，配置於該第一介電層上；一源極與一漏極，配置於該半導體層上；以及一反射像素電極，配置於該第一介電層上，並覆蓋該些半導體凸塊，且該反射像素電極與該漏極電性連接。
2.根據權利要求1所述的像素結構，其特徵在於，進一步包括一第二介電層，配置於該第一介電層上，並覆蓋該半導體層、該源極、該漏極與該反射像素電極，且該第二介電層具有一接觸窗，暴露出部分該漏極；以及一透明像素電極，配置於該第二介電層上，且該透明像素電極經由該接觸窗與該漏極電性連接。
3.根據權利要求1所述的像素結構，其特徵在於，進一步包括一第二介電層，配置於該第一介電層上，並覆蓋該些半導體凸塊，且該第二介電層具有一接觸窗，暴露出部分該漏極，而該反射像素電極配置於該第二介電層上，並經由該接觸窗與該漏極電性連接。
4.根據權利要求3所述的像素結構，其特徵在於，進一步包括一透明像素電極，配置於該第二介電層與該反射像素電極之間，且該透明像素電極經由該接觸窗與該漏極電性連接，而該反射像素電極經由該透明像素電極與該漏極電性連接。
5.根據權利要求3所述的像素結構，其特徵在於，進一步包括一透明像素電極，配置於該反射像素電極上，且該透明像素電極經由該反射像素電極與該漏極電性連接。
6.根據權利要求1所述的像素結構，其特徵在於，其中該半導體層與該些半導體凸塊為同一膜層。
7.根據權利要求1所述的像素結構，其特徵在於，進一步包括一歐姆接觸層，配置於該半導體層與該些半導體凸塊上。
8.一種像素結構的製造方法，包括提供一基板；在該基板上形成一柵極；在該基板上形成一第一介電層，以覆蓋該柵極；在該第一介電層上形成一半導體層與多個半導體凸塊，其中該半導體層位於該柵極上方的該第一介電層上；以及在該第一介電層上形成一源極、一漏極與一反射像素電極，其中該源極與該漏極覆蓋部分該半導體層，而該反射像素電極與該漏極電性連接，且該反射像素電極覆蓋該些半導體凸塊。
9.根據權利要求8所述的像素結構的製造方法，其特徵在於，其中在形成該源極、該漏極與該反射像素電極之後，還包括在該基板上全面覆蓋一第二介電層，而該第二介電層具有一接觸窗，暴露出部分該漏極；以及在該第二介電層上形成一透明像素電極，而該透明像素電極經由該接觸窗與該漏極電性連接。
10.根據權利要求8所述的像素結構的製造方法，其特徵在於，其中形成該半導體層與該些半導體凸塊的步驟包括在該第一介電層上形成一半導體材料層；以及圖案化該半導體材料層，以形成該半導體層與該些半導體凸塊。
11.根據權利要求10所述的像素結構的製造方法，其特徵在於，其中在形成該半導體材料層之後，還包括在該半導體材料層上形成一歐姆接觸材料層。
12.一種像素結構的製造方法，包括提供一基板；在該基板上形成一柵極；在該基板上形成一第一介電層，以覆蓋該柵極；在該第一介電層上形成一半導體層與多個半導體凸塊，其中該半導體層位於該柵極上方的該第一介電層上；在該第一介電層上形成一源極與一漏極，其中該源極與該漏極覆蓋部分該半導體層；在該基板上全面覆蓋一第二介電層，而該第二介電層具有一接觸窗，暴露出部分該漏極，且該第二介電層覆蓋該些半導體凸塊；以及在該第二介電層上形成一反射像素電極，其中該反射像素電極經由該接觸窗與該漏極電性連接。
13.根據權利要求12所述的像素結構的製造方法，其特徵在於，其中該反射像素電極系形成於該些半導體凸塊上方的該第二介電層上。
14.根據權利要求12所述的像素結構的製造方法，其特徵在於，其中在該第二介電層上形成一反射像素電極之前，還包括在該第二介電層上形成一透明像素電極，其中該透明像素電極經由該接觸窗與該漏極電性連接，而該反射像素電極經由該透明像素電極與該漏極電性連接。
15.根據權利要求12所述的像素結構的製造方法，其特徵在於，其中在該第二介電層上形成一反射像素電極之後，還包括在該反射像素電極上形成一透明像素電極，而該透明像素電極經由該反射像素電極與該漏極電性連接。
16.根據權利要求12所述的像素結構的製造方法，其特徵在於，其中形成該半導體層與該些半導體凸塊的步驟包括在該第一介電層上形成一半導體材料層；以及圖案化該半導體材料層，以形成該半導體層與該些半導體凸塊。
17.根據權利要求16所述的像素結構的製造方法，其特徵在於，其中在形成該半導體材料層之後，還包括在該半導體材料層上形成一歐姆接觸材料層。
全文摘要
一種像素結構，其包括一基板、一柵極、一介電層、一半導體層、多個半導體凸塊、一源極、一漏極與一反射像素電極。其中，柵極配置於基板上，而介電層配置於基板上，並覆蓋柵極。半導體層配置於柵極上方的介電層上，而半導體凸塊配置於介電層上。源極與漏極配置於半導體層上。反射像素電極配置於介電層上，並覆蓋半導體凸塊，且反射像素電極與漏極電性連接。因此，此種像素結構具有較佳的可靠度。
文檔編號G02F1/1343GK1936662SQ20061013738
公開日2007年3月28日 申請日期2006年10月20日 優先權日2006年10月20日
發明者李奕緯, 朱慶雲, 黃資峰 申請人:友達光電股份有限公司