陣列基板及其製造方法

2023-10-17 18:39:04 2

專利名稱：陣列基板及其製造方法
技術領域：
本發明是有關於一種陣列基板及其製造方法，且特別是有關於一種液晶顯示面板
的陣列基板及其製造方法。
背景技術：
液晶顯示器具有高畫質、體積小、重量輕、低電壓驅動、低消耗功率及應用範圍廣等優點，因此其已取代陰極射線管(cathode ray tube, CRT)成為新一代顯示器的主流。傳統的液晶顯示面板是由彩色濾光基板(color filtersubstrate)、薄膜電晶體陣列基板(thin film transistor array substrate,TFT arraysubstrate)以及配置於此兩基板之間的液晶層(liquid crystal layer)所構成。 一般而言，薄膜電晶體陣列基板上設置有多個像素單元，且彩色濾光基板上則設置有多個對應像素單元的濾光單元。為了使彩色濾光基板與薄膜電晶體陣列基板之間保持一定的間隙，一般都會在兩基板之間設置間隙物。
在目前的液晶顯示器中，間隙物通常是形成在彩色濾光基板上。後續將兩基板進行組立之後便可以使得間隙物的兩端各自與兩基板表面接觸，進而維持兩基板之間的間隙。為了在彩色濾光基板上形成上述之間隙物，通常需另外使用一道掩膜來形成此間隙物。
因此，如果可以將間隙物的製造程序整合於薄膜電晶體陣列基板的製造程序中，便能省去彩色濾光基板製造程序中用來形成間隙物的掩膜，進而降低製造成本。

發明內容
本發明提供一種陣列基板的製造方法以及以此方法所製造出的陣列基板，其可以將間隙物的製造程序整合於薄膜電晶體陣列基板的製造程序中，以省去彩色濾光基板製造程序中用來形成間隙物的掩膜。 本發明提出一種陣列基板，其包括薄膜電晶體、保護層、像素電極、第一連接層以及第一間隙物。薄膜電晶體包括柵極、源極以及漏極。保護層覆蓋薄膜電晶體。像素電極位於保護層上。第一連接層位於像素電極上，其電連接像素電極與漏極。第一間隙物位於第一連接層上。 本發明另提出一種陣列基板的製造方法，此方法包括在基板上形成薄膜電晶體，該薄膜電晶體包括柵極、源極以及漏極。接著，依序形成保護層以及像素電極材料層，覆蓋薄膜電晶體。之後，在像素電極材料層以及保護層中形成第一接觸窗開口，暴露出漏極。圖案化像素電極材料層以定義出像素電極。之後，形成連接材料層以覆蓋像素電極並填入第一接觸窗開口。接著在連接材料層上形成第一間隙物，其中第一間隙物對應設置於第一接觸窗開口的上方。之後，以第一間隙物為罩幕移除未被第一間隙物覆蓋的連接材料層，以形成第一連接層，使像素電極與漏極電連接。 本發明可將間隙物整合於薄膜電晶體陣列基板的陣列基板的製造程序中，而且此製造程序不會增加原先陣列基板所需的掩膜數目。換言之，本發明的方法可以省去傳統彩色濾光基板製造程序中用來形成間隙物的掩膜，因此，本發明可以節省掩膜的使用數目，以降低製造成本。 為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。


圖1A至圖IN是根據本發明一實施例的陣列基板的製造流程剖面示意圖； 圖2是根據本發明另一實施例的陣列基板的剖面示意圖； 圖3是根據本發明另一實施例的陣列基板的剖面示意圖。 主要元件符號說明 100 :基板 102 :像素區 104:周邊區 IIO:絕緣層 H2、112a :半導體層 H4、114a :歐姆接觸層 116、116a導電層 120、120a、120b、130、130a、130b :光阻層 122 :保護層 124:像素電極材料層 124a:像素電極 131 :連接材料層 131a、131b :連接層 G :柵極 C:電容電極 S :源極 D :漏極 P1、P2 :第一與第二導電結構 H1、H2、H3:開口 C1、C2、C3 :接觸窗開口 S1、S2:間隙物 R1、R2:底切
具體實施例方式
圖1A至圖1N為根據本發明一實施例的陣列基板的製造流程剖面示意圖。請參照圖1A，首先提供基板IOO，基板IOO具有像素區102以及周邊區104。為了詳細說明，以下的描述以及圖式在像素區102中是以一個陣列基板為例來說明。事實上，在基板100的像素區102內會形成有多個陣列基板。另外，周邊區104是位於像素區102的外圍。
接著，在基板100的像素區102中形成柵極G以及電容電極C，並且在基板100的周邊區104中形成第一導電結構P1。在本實施例中，上述的柵極G、電容電極C以及第一導電結構PI是以同一道掩膜定義出的，因而柵極G、電容電極C以及第一導電結構PI是同時 形成的且材質是相同的，因此其又可稱為第一金屬層。第一金屬層除了上述元件之外，通常 還包括與柵極G連接的掃描線，而且每一掃描線延伸至周邊區104之後會與其中一個第一 導電結構P1電連接。第一導電結構Pl可以是位於周邊區104內的接墊、線路或是其他元 件。本發明不限柵極G、電容電極C以及第一導電結構P1必須是同時形成的。在其他的實 施例中，柵極G、電容電極C以及第一導電結構P1亦可以是各自形成的，且其材質也可以是 不完全相同的。 之後，在基板100上依序形成絕緣層110、半導體層112以及導電層116。在一較 佳實施例中，在形成導電層116之前更包括在半導體層112上形成歐姆接觸層114。絕緣層 110的材質包括氧化矽、氮化矽或是氮氧化矽，其主要是用來作為柵極絕緣層之用。半導體 層112的材質包括非晶矽或是多晶矽，歐姆接觸層114的材質包括經摻雜的非晶矽。而導 電層116的材質包括具有高導電性的金屬。 請參照圖1B，在導電層116上形成光阻層120，光阻層120具有較厚部分120a以 及較薄部分120b。光阻層120例如是使用灰階掩膜或是半色調掩膜來進行光刻程序而形 成。特別是，在像素區102中，光阻層120的較薄部分120b是對應設置於柵極G的上方，而 較厚部分120a是位於較薄部分120b的周圍。在周邊區104中，光阻層120僅有較厚部分 120a是位於第一導電結構Pl的附近，但未覆蓋第一導電結構Pl。 接著，以光阻層120為罩幕圖案化導電層116、歐姆接觸層114以及半導體層112， 以形成如圖1C所示的圖案化導電層116a、圖案化歐姆接觸層114a以及圖案化半導體層 112a。上述的圖案化程序例如是進行乾式刻蝕或是溼式刻蝕程序。特別是，位於周邊區104 中所形成的圖案化導電層116a即為第二導電結構P2。類似地，第二導電結構P2可為位於 周邊區104內的接墊、線路或是其他元件。 請參照圖1D，移除光阻層120的較薄部分120b，留下較厚部分120a。移除光阻層 120的較薄部分120b的方法例如是進行灰化(ashing)程序。 接著，請參照圖1E，以光阻層120的較厚部分120a為罩幕以移除未被光阻層的較 厚部分120a遮蓋的導電層116a，以定義出源極S以及漏極D。上述的移除程序例如是進行 乾式刻蝕或是溼式刻蝕程序。特別是，在形成源極S以及漏極D之後，更包括進一步移除 未被源極S以及漏極D覆蓋的歐姆接觸層114a，以使位於源極S與漏極D之間的半導體層 112a暴露出來。此時，半導體層112a即可作為通道層之用。此時，即已在像素區102中形 成具有柵極G、源極S以及漏極D的薄膜電晶體。 之後，將光阻層120的較厚部分120a移除，也就是將光阻層120自基板100移除。 然後，如圖1F所示，在基板IOO上依序形成保護層122以及像素電極材料層124。保護層 122的材質包括氮化矽、氮氧化矽、氧化矽或是其他合適的材料。像素電極材料層124包括 透明導電材料或是反射金屬材料。 接著，請參照圖1G，在像素電極材料層124上形成光阻層130，其具有較厚部分 130a以及較薄部分130b。類似地，光阻層130例如是使用灰階掩膜或是半色調掩膜來進行 光刻程序而形成。在像素區102中，光阻層130的較薄部分130b是對應設置於柵極G以及 源極S的上方，且光阻層130的較厚部分130b則覆蓋其他區域。而周邊區104僅由光阻層 130的較薄部分130b所覆蓋。特別是，光阻層130具有開口 H1、H2、H3，開口 Hl暴露出漏極
7D上方的像素電極材料層124，開口 H2暴露出第一導電結構PI上方的像素電極材料層124， 且開口 H3暴露出第二導電結構P2上方的像素電極材料層124。 請參照圖1H，以光阻層130為罩幕移除部分像素電極材料層124以及保護層122 以及絕緣層110，以形成暴露出漏極D的接觸窗開口 Cl、暴露出第一導電結構PI的接觸窗 開口 C2以及暴露出第二導電結構P2的接觸窗開口 C3。上述的移除程序例如是進行乾式刻 蝕或是溼式刻蝕程序。 接著，移除光阻層130的較薄部分130b並且保留較厚部分130a，如圖II所示。類 似地，移除光阻層130的較薄部分130b例如是進行灰化(ashing)程序。之後，以光阻層 130的較厚部分130a為罩幕圖案化像素電極材料層124，以定義出像素電極124a，如圖1J 所示。上述的圖案化程序例如是進行乾式刻蝕或是溼式刻蝕程序。 緊接著，如圖IK所示，將光阻層130的較厚部分130a移除，也就是將光阻層130 自基板100移除，以使像素電極124a暴露出來。值得一提的是，此時，像素電極124a尚未 與漏極D電連接。 請參照圖IL，在基板100上形成連接材料層131覆蓋像素電極124a，並且在連接 材料層131上形成間隙物材料層132。特別是，連接材料層131直接與像素電極124a接觸， 並且填入接觸窗開口 C1、C2、C3以分別與漏極D、第一導電結構P1以及第二導電結構P2電 連接。連接材料層131包括具有導電性質的材料，其可為金屬或是透明金屬氧化物。間隙 物材料層132的材質例如為有機感光材料。 接著，對間隙物材料層132進行光刻程序，以形成第一間隙物S1，如圖1M所示。特 別是，第一間隙物Sl是位於接觸窗開口 Cl上方的連接材料層131上。
請參照圖1N，以第一間隙物Sl為罩幕移除未被第一間隙物Sl覆蓋的連接材料層 131，以形成第一連接層131a。上述的移除程序例如是進行乾式刻蝕或是溼式刻蝕程序。特 別是，由於第一連接層131a填入接觸窗開口 Cl而與漏極D電性接觸，且第一連接層131a又 與像素電極124電連接。因此，像素電極124是藉由第一連接層131a而與漏極D電連接。
以上述方法所製造出的陣列基板如圖1N所述，其包括具有柵極G、源極S以及漏 極D的薄膜電晶體、保護層122、像素電極124a、第一連接層131a以及第一間隙物Sl。保護 層122覆蓋薄膜電晶體。像素電極124a位於保護層122上，其中像素電極124a以及保護 層122中具有一接觸窗開口 Cl以暴露出漏極D。第一連接層131a位於接觸窗開口 Cl中， 其電連接像素電極124a與漏極D。第一間隙物S1位於第一接觸窗開口 Cl處上方並覆蓋第 一連接層131a。特別是，由於第一連接層131a是以第一間隙物Sl作為刻蝕罩幕所定義出 的，因此第一間隙物Sl與第一連接層131a具有相同的圖案輪廓。 上述圖1N的實施例的陣列基板是將第一間隙物Sl設置於薄膜電晶體的接觸窗開 口處上方。在其他的實施例中，還可以另外在周邊區104中設置第二間隙物。請參照圖2， 圖2的實施例與圖1N的實施例相似，不同之處在於在周邊區104中還包括設置有第二間隙 物S2，且第二間隙物S2位於接觸開口 C2、 C3處上方。而且，在第二間隙物S2與第一及第 二導電結構Pl、 P2之間更包括第二連接層131b。而第一與第二導電結構Pl、 P2透過第二 連接層131b以及接觸開口 C2、 C3而彼此電連接。因此，在圖2的實施例中，第一與第二導 電結構P1、P2以及第二連接層131b即構成轉線結構。 而在圖2的實施例中，第二連接層131b是與第一連接層131a同時形成，且第二間隙物S2是與第一間隙物SI同時形成。更詳細而言，圖2的實施例的製造方法包括先進行 如圖1A至圖1L所述的步驟。之後，當於進行圖1L的光刻程序時，除了在像素區102形成 第一間隙物Sl之外，更包括於周邊區104中形成第二間隙物S2。之後，當於進行圖1M的 移除步驟時，除了會留下第一間隙物S1底下的連接材料層131以形成第一連接層131a之 外，還會留下第二間隙物S2底下的連接材料層131以形成第二連接層131b。如此，即構成 如圖2所示的結構。類似地，由於第二連接層131b是以第二間隙物S2作為刻蝕罩幕所定 義出的，因此，第二間隙物S2與第二連接層131b具有相同的圖案輪廓。
圖3是根據本發明另一實施例的陣列基板的剖面示意圖。請參照圖3，圖3的結構 與圖1或圖2的結構相似，不同之處在於在形成第一間隙物S1以及第一連接層131a之後， 更包括對第一連接層131a進行側向刻蝕程序，以於第一間隙物S1與第一連接層131a之間 形成底切結構R1。更詳細而言，底切結構R1是位於第一間隙物S1的底部周圍。類似地， 如果在周邊區104中形成有第二間隙物S2以及第二連接層131b，亦可更包括對第二連接 層131b進行側向刻蝕程序，以於第二間隙物S2與第二連接層131b之間形成底切結構R2。 更詳細而言，底切結構R2是位於第二間隙物S2的底部周圍。當然，對第一連接層131a所 進行的側向刻蝕程序以及對第二連接層131b所進行的側向刻蝕程序可以同時進行。形成 底切結構R1、R2可以使得第一與第二連接層131a， 131b與其他線路之間產生誤導電的機會 大大減低。更詳細來說，在一些實施例中，圖2以及圖3所述的周邊區104的轉線結構可設 置於框膠區(sealantregion)內，而框膠區通常會設置有金球來使上下基板電性連通。因 此若於轉線結構上方的第二間隙物S2底部形成底切結構R2，便可以大大降低第二連接層 131b與金球產生誤導電的機率。 綜上所述，本發明將間隙物整合於薄膜電晶體陣列基板的製造程序中，而且此制 造程序不會增加原先陣列基板所需的掩膜數目。換言之，本發明的方法可以省去傳統彩色 濾光基板製造程序中用來形成間隙物的掩膜，因此，本發明可以節省掩膜的使用數目，以降 低製造成本。更詳細來說，本發明因將像素電極與接觸窗開口整合於同一道掩膜，並且省去 傳統彩色濾光基板製造程序中用來形成間隙物的掩膜，因此可以達到降低整體掩膜數目的 目的。 另外，在本發明中，用來電連接像素電極與漏極的連接層是以間隙物作為刻蝕罩 幕而定義出的。換言之，間隙物是位於薄膜電晶體的接觸窗開口處上方，也就是位於陣列基 板的非透光區中。由於間隙物所設置的位置不會影響陣列基板的開口率，因此不需要另外 對間隙物結構進行設計來降低開口率的損失。 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域 的技術人員者，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，故本發明的保 護範圍當以權利要求所界定者為準。
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權利要求
一種陣列基板，其特徵在於，所述的陣列基板包括一薄膜電晶體，其包括一柵極、一源極以及一漏極；一保護層，覆蓋所述的薄膜電晶體；一像素電極，位於所述的保護層上；一第一連接層，位於所述的像素電極上，其電連接所述的像素電極與所述的漏極；以及一第一間隙物，位於所述的第一連接層上。
2. 如權利要求1所述的陣列基板，其特徵在於，所述的第一間隙物與所述的第一連接層具有相同的圖案輪廓。
3. 如權利要求1所述的陣列基板，其特徵在於，所述的陣列基板還包括一底切結構，位於所述的第一間隙物與所述的第一連接層之間。
4. 如權利要求1所述的陣列基板，其特徵在於，所述的陣列基板還包括一第一導電結構；一絕緣層；覆蓋所述的第一導電結構；一第二導電結構，位於所述的絕緣層上；一第二連接層，位於所述的保護層上，其電連接所述的第一導電結構以及所述的第二導電結構；以及一第二間隙物，覆蓋所述的第二連接層。
5. 如權利要求4所述的陣列基板，其特徵在於，所述的第二間隙物與所述的第二連接層具有相同的圖案輪廓。
6. 如權利要求4所述的陣列基板，其特徵在於，所述的陣列基板還包括一底切結構，位於所述的第二間隙物與所述的第二連接層之間。
7. 如權利要求4所述的陣列基板，其特徵在於，所述的第二連接層與所述的第一連接層的材質為金屬或是透明導電材料。
8. 如權利要求4所述的陣列基板，其特徵在於，所述的第一間隙物以及所述的第二間隙物包括有機感光材料。
9. 一種陣列基板的製造方法，其特徵在於，所述的製造方法包括在一基板上形成一薄膜電晶體，其包括一柵極、一源極以及一漏極；依序形成一保護層以及一像素電極材料層，覆蓋所述的薄膜電晶體；在所述的像素電極材料層以及所述的保護層中形成一第一接觸窗開口 ，暴露出所述的漏極；圖案化所述的像素電極材料層以定義出一像素電極；形成一連接材料層，覆蓋所述的像素電極並填入所述的第一接觸窗開口 ；在所述的連接材料層上形成一第一間隙物，其中所述的第一間隙物對應設置於所述的第一接觸窗開口的上方；以及以所述的第一間隙物為罩幕移除未被所述的第一間隙物覆蓋的所述的連接材料層，以形成一第一連接層，使所述的像素電極與所述的漏極電連接。
10. 如權利要求9所述的製造方法，特徵在於，所述的形成所述的薄膜電晶體的方法包括形成所述的柵極；依序形成一絕緣層、一半導體層以及一導電層，覆蓋所述的柵極；在所述的導電層上形成一光阻層，所述的光阻層具有一較薄部分以及一較厚部分，所 述的較薄部分對應設置於所述的柵極上方的所述的導電層上；以所述的光阻層為罩幕圖案化所述的導電層以及所述的半導體層； 移除所述的光阻層的較薄部分，留下所述的較厚部分；以所述的光阻層的較厚部分為罩幕移除未被所述的較厚部分遮蓋的所述的導電層，以 定義出一源極以及一漏極；以及移除所述的光阻層的較厚部分。
11. 如權利要求9所述的製造方法，特徵在於，所述的形成所述的第一接觸窗開口以及 定義出所述的像素電極的方法包括在所述的像素電極材料層上形成一光阻層，其暴露出所述的漏極上方的所述的像素電 極材料層，且具有一較薄部分以及一較厚部分，所述的較薄部分對應設置於所述的柵極以 及所述的源極的上方；以所述的光阻層為罩幕移除部分所述的像素電極材料層以及所述的保護層，以形成暴 露出所述的漏極的所述的第一接觸窗開口 ；移除所述的光阻層的較薄部分；以所述的光阻層的較厚部分為罩幕圖案化所述的像素電極材料層，以定義出所述的像 素電極；以及移除所述的光阻層的較厚部分。
12. 如權利要求9所述的製造方法，特徵在於，所述的於移除未被所述的第一間隙物覆 蓋的所述的連接材料層以形成所述的第一連接層之後，還包括對所述的第一連接層進行一 側刻蝕程序。
13. 如權利要求9所述的製造方法，特徵在於，所述的製造方法還包括 在所述的基板上形成一第一導電結構、位於所述的第一導電結構上的一絕緣層以及位於所述的絕緣層上的一第二導電結構，且所述的保護層位於所述的第二導電結構上；在所述的保護層與所述的絕緣層中形成暴露出所述的第一導電結構的一第二接觸窗開口，且在所述的保護層中形成暴露出所述的第二導電結構的一第三接觸窗開口； 所述的連接材料層更填入所述的第二與第三接觸窗開口內；在所述的連接材料層上形成一第二間隙物，其中所述的第二間隙物對應設置於所述的 第二與第三接觸窗開口的上方；以及以所述的第二間隙物為罩幕移除未被所述的第二間隙物覆蓋的所述的連接材料層，以 形成一第二連接層，使所述的第一導電結構與第二導電結構電連接。
14. 如權利要求13所述的製造方法，特徵在於，所述的於移除未被所述的第二間隙物 覆蓋的所述的連接材料層以形成所述的第二連接層之後，還包括對所述的第二連接層進行 一側刻蝕程序。
15. 如權利要求13所述的製造方法，特徵在於，所述的第一、第二、第三接觸窗開口是 同時形成。
16. 如權利要求13所述的製造方法，特徵在於，所述的第一間隙物與所述的第二間隙 物是同時形成。
17. 如權利要求13所述的製造方法，特徵在於，所述的移除未被所述的第一間隙物覆蓋的所述的連接材料層的步驟以及移除未被所述的第二間隙物覆蓋的所述的連接材料層的步驟是同時進行。
18. 如權利要求13所述的製造方法，特徵在於，所述的第一導電結構與所述的薄膜電晶體的柵極是同時形成。
19. 如權利要求13所述的製造方法，特徵在於，所述的第二導電結構與所述的薄膜電晶體的源極與漏極是同時形成。
全文摘要
本發明公開了一種陣列基板及其製造方法，其中該陣列基板包括薄膜電晶體、保護層、像素電極、第一連接層以及第一間隙物。薄膜電晶體包括柵極、源極以及漏極。保護層覆蓋薄膜電晶體。像素電極位於保護層上。第一連接層位於像素電極上，其電連接像素電極與漏極。第一間隙物位於第一連接層上。
文檔編號H01L21/70GK101694839SQ20091017519
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月20日 優先權日2009年10月20日
發明者李怡慧, 林志宏, 陳昱丞 申請人:友達光電股份有限公司;