TW200303036A - Thin film transistor substrate for liquid crystal display (LCD) and method of manufacturing the same - Google Patents

Description

200303036 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術 '内容 '實施方式及圖式簡單說 L發明戶斤屬之技術領域3 發明領域 本發明係關於一種用於液晶顯示器之薄膜電晶體基材 5 及其製造方法；更特別地是，關於一種用於液晶顯示器之 薄膜電晶體基材及其製造方法，其中一儲存電容可藉由在 黑色基質層（其形成在該薄膜電晶體基材上）上形成一包含 高濃度雜質之經重摻雜的多結晶矽（或多晶矽）而增加。

L· 'J 10 發明背景 在現今資訊導向的社會中，電子顯示器的角色變得更 重要王σ卩種類的電子顯示器已廣泛使用在不同的工業領 域中。當電子顯示器領域的技術已連續發展時，已可提供 具有新功能的不同電子顯示器以與此資訊導向的社會其不 15 同之需求相符合。 ^ n ’電子顯示n為—種用來將訊息視覺地傳送 至人類的裝置。亦即，電子顯示器可定義為一種電子裝置 s其可將從不同電子設備所輸出的«訊信號轉換成可視 2認的光學訊息信號。同樣地，其可定義為—種能提供 作為人類與電子設備的連結橋樑之電子裝置。 這些電子顯示器可分類成發射型顯示器(其中光學訊 藉由光發射方式顯示）及非發射型顯示器（其中訊號 )光學調變方式（諸如光反射、分散及干擾現象等等）顯 不)。至於稱為有源顯示器的發射型顯示器，已例如有、 20 200303036 玖、發明說明 示器）等等 CRT(陰極射線f)、PDp(電漿顯示板）、咖(發光二極體） 及eld(電場致發光顯示器）等等。至於稱為無源顯示器的 非發射顯示器，已有LCD(液晶顯示器）及咖(電泳影像顯 5 CRT已使用在影像顯示器（諸如電視及監視器等等）上 -段最長的時間週期。CRT在顯示品質及經濟效率方面具 有最高的市場分配，但是亦具有許多缺點，諸如重量重、 體積大及高功率消耗。 同時間，當不同種類的電子元件小型化及重量輕型化 10 ，且由於半導體技術的快速發展而與電子元件的凝固化及 低驅動電廢及低功率一起時，已根據新的環境對具有更纖 細及更輕的性質和較低的驅動電壓及較低的消耗功率特徵 之平板型式顯示器有所需求。 在多種已發展的平板型顯示器當中，LCD更是比任何 15其它顯不器纖細且輕，並具有較低的驅動電壓及較低的功 率消耗。同樣地，其具有與CRT類似的顯示品質。因此， LCD可廣泛使用在不同的電子^件上。再者，因為㈣可 容易製造，其應用已逐漸寬廣。 液晶顯示器由二片形成電極的基材和插入其間的液晶 20所組成。液晶顯示器為一種藉由對電極施加電壓而進行顯 示操作之裝置，其會使液晶分子再排列以便控制通過此液 晶的光置。 在這些LCD中，已廣泛使用的共通結構包括二片基材 每片皆具有已形成在上面的電極及用來開關施加至該電 200303036 坎、發明說明 極的電壓之薄膜電晶體（TFT)。通常來說，會在二片基材 的任一片上形成電極。 當這些LCD面板的解析度隨著技術發展而增加時，經 由薄膜電晶體基材的資料線所施加的資料電壓也會增加。 但是，習知的電容器結構無法足夠地貯存所增加的資 料電壓。 t 明内 發明概要 因此，本發明係有關一種用於液晶顯示器之薄膜電晶 10體基材及其製造方法，其實質上可除去由於相關技藝之限 制及缺點而產生的一個或多個問題。 本發明之目標為提供一種薄膜電晶體基材，其具有一 能足夠儲存增加的資料電壓之電容器結構。 本發明之另一個目標為能夠使用相同罩幕來形成使用 15作為儲存電容器的下電極之經推雜的多晶石夕層圖案和複晶 閘極圖案。 本發明的額外特徵及優點將在下列說明中提出，可從 該說明中有某種程度的明目奢或可藉由實行本發明而學習。 本毛明之目軚及其它優點將藉由在所寫的說明及其申請專 利範圍和附加的圖形中所指出的特別結構而實現及獲得。 為了達成這些及其它優點和根據本發明之目的，如已 具體化且廣泛地摇诚，p担w ^ 已耠供一種用於液晶顯示器之薄膜 電晶體基材。t㈣膜電晶體基材包括：—黑色基質，其安 排在透明絕緣基材之連單元圖相，絲防止在此連的 20 200303036 玫、發明說明 早7C圖素間光漏；一第一氧化物薄膜，其形成在所產生的 包含黑色基質之基材上；一經重摻雜的多晶矽層圖案，其 形成在該第-氧化物薄膜上；_第二氧化物薄膜，其形成 在该重摻雜多晶矽層圖案之曝露表面上，而具有一曝露出 該重摻雜多晶矽層圖案的預定部分之第一接觸孔；一活性 多晶石夕層圖案’其形成在該第—氧化物薄膜與該第二氧化 物薄膜的活性範圍上 一第二氧化物薄膜，其在該活性多 10 15 晶矽層圖案之曝露表面上形成；一複晶閘極圖帛，其在包 含該第-接觸孔的第二氧化物薄膜上與在該第三氧化物薄 膜的選擇區域上形成，如此與該重摻雜多晶石夕層圖案相符 合且與在下層的重摻雜多晶石夕層圖案電連接；—第四氧化 物薄膜’其在所產生的包含複晶閘極圖案之基材上形成， 而具有一形成在該第四氧化物薄膜與下層第三氧化物薄膜 中的第二接觸孔，以便曝露出該活性多晶秒層圖案之源極 一接觸孔洞的第四氧化 薄膜’其形成在包含該 圖素電極，其形成在該 區；一資料線，其形成在包含該第 物薄膜之選擇部分上；一平面化的 資料線的第四氧化物薄膜上；及一 平面化薄膜上。 較佳地，該複晶閘極圖案包含—該薄膜電晶體的㈣ 20圖案，及一儲存電容器的上儲存電極圖案。 再者，該閘極電極圖案與該配置在通道區域下之經摻 雜的多晶矽層圖案電連接。 根據本發明的另-個觀點，已提供一種用於液晶顯示 器之薄膜電晶體基材的製造方法。該方法包括的步驟有： 200303036 玫、發明說明 10 15 在一透明絕緣基材上的毗連單元圖素間形成一黑色基質， 用來防止在毗連單元圖素間光漏；在該黑色基質上形成一 第一氧化物薄膜；在該第一氧化物薄膜上形成一經重摻雜 的多晶矽層圖案；在該重摻雜多晶矽層圖案的曝露表面上 形成一第二氧化物薄膜，該第二氧化物薄膜具有一會曝露 出該多晶矽層圖案的預定部分之第一接觸孔；在該第一氧 化物薄膜及該第二氧化物薄膜的活性區域上形成一活性多 晶矽層圖案；在該活性多晶矽層圖案之曝露表面上形成一 第三氧化物薄膜；在該第三氧化物薄膜的預定部分上形成 一複晶閘極圖案；在所產生的包含該複晶閘極圖案之基材 上幵^/成第四氧化物薄膜；在該第四氧化物薄膜及下層的 第一氧化物4膜之預定部分處形成—會曝露出該活性多晶 矽層圖案之預定部分的第二接觸孔；纟包含該第二接觸孔 之第四氧化物薄膜的選擇部分上形成_資料線；在包含該 資料線的第四氧化物薄膜上形成一平面化的薄膜；及在該 平面化薄膜上形成一圖素電極。 祀據本4月在δ亥黑色基質圖案與活性多晶石夕圖案間 形成-摻雜咼濃度雜質的多晶矽層圖案，且在該黑色基質 層與該摻雜多晶石夕層圖案間及在該㈣的多晶^圖案與 2〇該活性的多晶石夕層圖案間各別地插入一氧化物薄膜，以形 成豐片組型式的電容器，因此可足夠地儲存增加的資料電 壓。 此外，使用來作為儲存電容器的下電極及複晶閘極圖 案之經摻雜的多晶矽層圖案可使用相同的罩幕形成，而不 10 200303036 玖、發明說明 需要形成另外電容器基本所需的另外罩幕。 圖式簡單說明 本發明之上述及其它優點將藉由詳細地描述典型的具 體貝轭例且參考至附加的圖形而變得更明顯，其中： 5 第1圖為根據本發明之具體實施例用於液晶顯示器之 薄膜電晶體基材的截面圖；及 第2圖為沿著與該資料線垂直的方向所採截之數個單 元圖素區域的截面圖。 【實施方式】 10較佳實施例之詳細說明 現在，將麥考至附加的圖形詳細地說明本發明之典型 的具體實施例。 第1圖為根據本發明之具體實施例沿著資料線採截的 截面圖，用來闡明製造用於液晶顯示器之薄膜電晶體基材 15的方法；及第2圖為沿著與該資料線垂直的方向所採截之 數個單元圖素區域的截面圖。 簽照至第1及2圖，利用光微影光刻製程在諸如石英 (Si〇2)或玻璃的透明絕緣基材1〇〇上形成黑色基質圖案I。] ，如此該些較低的黑色基質圖案1〇2在單元圖素區域的界 20 面線上彼此相交（第一罩幕）。 再者，忒黑色基質圖案1 〇2並未隔離，而是連續地形 成每個單元圖素。 在包含该黑色基質圖案丨〇2的基材i 〇〇之全部表面上形 成一高溫氧化物（HTO)作為第一氧化物薄膜1〇4。 200303036 玖、發明說明 在此之後，在該第一氧化物薄膜上形成一對經重摻雜 的多晶石夕層圖案106，·。換句話說，在該第一氧化物薄 膜1〇4上形成一活性層圖案106。換句話說，利用光微影光 刻製程形成該經重摻雜的多晶矽層圖案丨〇6,丨〇6，，如此它 5們會與單元圖素區域的黑色基質圖案1()2有部分重疊（第二 罩幕）。 該經重摻雜的多晶矽層圖案1〇6，1〇6，分別地形成每個 早元圖素區域。 其-人，在所產生的包含該經重摻雜的多晶矽層圖案 10 106,游之基材上形成二氧化石夕的第二氧化物薄膜⑽，⑽，。 在此之後，進行一圖形化製程，以在該經重摻雜的多 晶石夕層圖案中規劃出欲使用作為儲存電容器而用於離子植 入法的部分（第三罩幕）。 之後，形成部分曝露出該經重摻雜的多晶矽層圖案 15 106·之第一接觸孔（H1)(第四罩幕）。 其後，形成包含源極區、漏極區及通道區的活性層 110 ’以覆蓋該第二氧化物薄膜圖案108與該第二氧化物薄 膜圖案108,的預定部分之全部表面。換句話說，該活性層 110形成不内凹第一接觸孔（H1)(第五罩幕）。 20 至於該活性層110，則使用單晶石夕（較佳為多晶石夕）。 再者，該活性層110可具有少量推雜的汲極(LDD)結構。 之後，在該活性層110上形成預定厚度的第三氧化物 薄膜112。第三氧化物薄膜112可藉由溼式氧化或乾式氧化 該活性層no而形成。所形成的第三氧化物薄膜ιΐ2仍然曝 12 200303036 玖、發明說明 露出第一接觸孔。 隨後，在所產生的包含第三氧化物薄膜112之基材的 王口p表面上積一多晶矽薄膜。此多晶矽薄膜可使用第二 罩幕（其使用來形成该經摻雜的多晶石夕層圖案1〇6，1〇6，）來圖 5形化。結果，在與該經摻雜的多晶矽層圖案106，106,相符 合之部分處形成閘極圖案114，114，。 間極圖案114，114,包括一與活性層11〇的通道區域重疊 之閘極114及-作用為儲存電容器的上電極之上健存電極 圖案114’。該上儲存電極圖案丨14，經由第一接觸孔出1)與 10該經摻雜的多晶矽層圖案106,電接觸。 其次，藉由離子植入製程或摻雜製程，使用閘極圖案 114，114,作為離子植入罩幕，將五價或三價的雜質離子植 入源極區及漏極區（第六、第七罩幕）。 隨後，在所產生的包含閘極圖案114，114，之基材上形 15成第四氧化物薄膜116。之後，藉由光微影光刻製程蝕刻 該第四氧化物薄膜116與下層第三氧化物薄膜所選擇的部 7刀，以形成第二接觸孔（H2)，所以曝露出源極區活性層 11〇(第八罩幕）。 其-人’在包含第二接觸孔（H2)的第四氧化物薄膜丨j 6 2〇之全部表面上，沉積預定厚度用於資料線之金屬薄膜。此 用於資料線的金屬薄膜可藉由光微影光刻製程來圖案化， 所以形成資料線118(第九罩幕）。 在此之後，在該包含資料線118的第四氧化物薄膜116 上形成平面化薄膜（或鈍化薄膜）12〇。該平面化薄膜12〇可 13 200303036 玖、發明說明 !用光微影光刻製程圖案化，以形成曝露出該沒極電極( 然顯不）的第三接觸孔（無顯示）（第十罩幕）。 在同時間，單元圖素區域可由該些問極線與該些資料 ^m之相交而定出輪廓。為了在定義的單元圖素區域上 二成圖素電極’可沉積預定厚度的透明導電薄膜(諸如氧 ’’因錫（ITO)薄膜或氧化銦鋅（IZ〇)薄膜）。 _然後圖案化所沉積的透明導電薄膜，以形成_經由第 二接觸孔與該沒極電極接觸之圖素電極122。 ίο 15 20 在藉由前述製程所形成的薄膜電晶體基 經重推雜的多晶，圖案陶⑽、該活性層u。及該二 具有—經由資料線輸人的資料電麗，且該黑色基質 u〇2及該儲存閉極圖案114,具有一般電星，其可使用在 各別層之間的全部絕緣層作為介電質層。結果，可獲得能 儲存資料電壓的足夠儲存電容。 如先前描述’根據本發明，在薄膜電晶體基材的活性 層下形成重摻雜多晶石夕層圖案，及在含有插入於此之間的 乳化物薄膜之摻雜多晶㈣圖案下形成—黑色基質圖案， 且所形成的三層可使用作為電容器，因此能夠保證一能妥 善處理隨著資料電壓增加的足夠儲存電容。 此外因為使用作為該儲存電容器的下電極之經重換 ㈣μ㈣_與„極㈣可藉由相同的單幕形成， 不需要在形成另外電容器«本所t Men 再者’該經摻雜的多晶石夕層圖案經由接觸孔與該閘極 圖案電連接1了這目的’雖然在該間極線中該開極線由 14 200303036 玖、發明說明 於斷裂或其類似物而開路-損壞（ope卜failed)，一流閘極線 (flowmg gate line)能夠備援，因此減低發生損壞的圖素。 雖然本發明已於本文中參考至其較佳的具體實施例而 描述及闡明，將由熟知此技藝之人士所明瞭，可製得不同 5的改質及變化而沒有離開本發明之精神及範圍。因此，意 右人的疋本發明涵盍本發明在附加的申請專利範圍及其同等 物範圍内之改質及變化。 【圖式1簡單^謂^明】 第1圖為根據本發明之具體實施例用於液晶顯示器之 10 薄膜電晶體基材的截面圖；及 第2圖為沿著與該資料線垂直的方向所採截之數個單 元圖素區域的截面圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 100…透明絕緣基材 114，114，·.·閘極圖案 102…黑色基質圖案 116…第四氧化物薄膜 104···第一氧化物薄膜 H2···第二接觸孔 106，··"經重摻雜的多晶石夕層圖案 m···第一接觸孔 108,108’···第二氧化物薄膜 118…資料線 110…活性層 120…平面化薄膜 112…第三氧化物薄膜 122…圖素電極 15

Claims (1)

1. 200303036 拾、申請專利範圍 L 一種用於液晶顯示器之薄膜電晶體基材，其包含： 二、色基貝，其女排在透明絕緣基材的邮t連單元 圖素間，用來防止在毗連單元圖素間光漏； 一第一氧化物薄膜，其在所產生的包含黑色基質 之基材上形成； 一經重摻雜的多晶矽層圖案，其在該第一氧化物 薄膜上形成； 一第二氧化物薄膜，其在該經重摻雜的多晶矽層 圖案之曝露表面上形成，且具有一曝露該經重摻雜的 多晶矽層圖案之預定部分的第一接觸孔； 一活性多晶矽層圖案，其在該第一氧化物薄膜與 该第二氧化物薄膜之活性區域上形成； 一第二氧化物薄膜，其在該活性多晶矽層圖案的 曝露表面上形成； 一複晶閘極圖案，其在包含該第一接觸孔的第二 氧化物薄膜上及在該第三氧化物薄膜的選擇區域上形 成，以便與該經重摻雜的多晶矽層圖案相符合，且與 下層的重推雜多晶石夕層圖案電連接； 一第四氧化物薄膜，其在所產生的包含該複晶閘 極圖案與具有第二接觸孔（其在該第四氧化物薄膜與下 層的第二氧化物薄膜中形成）之基材上形成，以便曝露 出該活性多晶矽層圖案的源極區； 一貢料線，其在包含該第二接觸孔的第四氧化物 薄膜之選擇部分上形成； 16 麟 303036 拾、申請專利範圍 一平面化薄膜，其在包含該資料線的第四氧化物 薄膜上形成；及 圖素電極’其在該平面化薄膜上形成。 2. 如申請專利範圍第丨項之薄膜電晶體基材，其中該複晶 閘極圖案包含一該薄膜電晶體的閘極圖案，及一儲存 電容器的上儲存電極圖案。 3. 如申請專利範圍第2項之薄膜電晶體基材，纟中該上儲 存電極圖案經由第一接觸孔與該下層的換雜多晶石夕層 圖案電連接。 10 15 20 4·如申請專利範圍第2項之薄膜電晶體基材，其中該問極 圖木與配置在該通道區域下之推雜多晶石夕層圖案電連 接。 5· J種用於液晶顯示器之薄膜電晶體基材的製造方法， 该方法之步驟包括： 在透明絕緣基材的田比連單元圖素間形成一黑色基 質，用來防止在毗連單元圖素間光漏； •在該黑色基質上形成-第-氧化物薄膜； 在該第一氧化物薄膜上形成一經重推雜 層圖案； 在该重摻雜多晶矽層圖案的曝露表面上形成一第 二氧化物薄膜，該第二氧化物 虱化物溥胺具有一會曝露出多 晶石夕層ϋ t的預定部分之第一接觸孔； 在“ 1化物薄膜與該第二氧化物薄膜的活性 區域上形成一活性多晶矽層圖案； 17 200303036 拾、申請專利範圍 在ΰ亥活性多晶石夕層圖案的曝露表面上形成一第三 氧化物薄膜； 在該第三氧化物薄膜的預定部分上形成一複晶閘 極圖案； 在所產生的包含该複晶閘極圖案之基材上形成一 第四氧化物薄膜； 在該第四氧化物薄膜與下層的第三氧化物薄膜之 預定部分處形成一會曝露出該活性多晶矽層圖案的預 定部分之第二接觸孔； 10 在包含第二接觸孔的第四氧化物薄膜之選擇部分 上形成一資料線； 在包含該資料線的第四氧化物薄膜上形成一平面 化薄膜；及 在該平面化薄膜上形成一圖素電極。 15 6·如申請專利範圍第5項之方法，其中該經摻雜的多晶石夕 層圖案及该複晶閘極圖案可使用相同的罩幕形成。 7.如申請專利範圍第5項之方法，其中該活性多晶矽層圖 案包含源極區、漏極區及通道區域，該源極區及該漏 極區可以該複晶閘極圖案的閘極電極作為離子植入法 20 的罩幕，藉由植入五價或三價的雜質離子而形成。 18