[发明专利]像素结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明提供一种像素结构及其制作方法，特别提供一种利用单一光掩模进行两次光刻工艺以定义不同图案的像素结构及其制作方法。

背景技术

随着科技发展，平面显示器已普遍应用于各种信息产品中，其中尤以薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的发展最为成熟，因其具有外型轻薄、耗电量少以及无辐射污染等特性，所以被广泛地应用在笔记本型电脑、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等便携式信息产品上，甚至已逐渐取代传统阴极射线管显示器。排列成阵列状的像素结构为TFT-LCD的主要元件，其包括薄膜晶体管、电容、接垫(pad)等电子元件，以驱动液晶像素从而产生丰富亮丽的影像。

传统TFT-LCD的像素结构的工艺共需进行五次光刻工艺，亦即使用五张光掩模以定义出薄膜晶体管等元件的图案。然而，由于光掩模成本对于显示面板工艺成本的影响极大，因此为了降低工艺成本，目前在显示面板工艺中，已研究使用包含有半色调式光掩模(half-tone mask)或灰色调式光掩模的四张光掩模来完成像素结构的制作。

请参考图1至图6，图1至图6为传统使用四张光掩模制作像素阵列的工艺示意图。如图1所示，首先在透明基板10表面上依序形成第一导电层与光致抗蚀剂层，然后进行第一光刻蚀刻工艺(photolithography-etching process，PEP)，以形成栅极电极12以及导线图案14。

接着如图2所示，在透明基板10表面依序形成绝缘层16、半导体层18、N+掺杂层20、第二导电层22以及光致抗蚀剂层24。然后如图3所示，使用半色调式光掩模26，进行第二光刻工艺。半色调式光掩模26的半透射区26a对应于栅极电极12上的预定沟道图案处，以图案化光致抗蚀剂层24。

请参考图4，接着利用图案化的光致抗蚀剂层24当作蚀刻掩模，对透明基板10依序进行湿式蚀刻与干式蚀刻，除去部分半导体层18、N⁺掺杂层20以及第二导电层22，以形成半导体岛32、源极28与漏极30。如图5所示，然后在透明基板10上沉积保护层34，进行第三光刻蚀刻工艺，而在漏极30上形成设于保护层34内的接触洞36。最后，如图6所示，在透明基板10上形成透明导电层(transparent conductive layer)，并进行第四光刻蚀刻工艺，除去部分位于半导体岛32上方的透明导电层，从而形成像素电极38，其中像素电极38经由接触洞36而电连接于漏极30。

由上述可知，传统薄膜晶体管工艺在第二光刻蚀刻工艺中使用半色调式光掩模，并利用半色调式光掩模的半透射区定义出薄膜晶体管的沟道图案。由于沟道图案的尺寸极为精密，因此以半透射区定义出沟道图案的半色调式光掩模也必须非常精细，所以其制造成本非常高，为一般光掩模成本的两倍左右。此外，在利用半色调式光掩模进行第二光刻蚀刻工艺时，一旦发生沟道图案的图案转移瑕疵，则会严重影响薄膜晶体管的电性并且难以修补，进而影响到薄膜晶体管的电性表现。

因此，如何以成本较低且可具体实施的工艺来制作薄膜晶体管，仍为业界持续研究的议题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种像素结构的制作方法，其通过重复使用光掩模的方法，可减少工艺中的光掩模数目，降低工艺成本，从而解决传统方法中的高工艺成本等问题。

本发明公开一种像素结构的制作方法，首先提供基板，在该基板上形成栅极与像素电极，接着依序在基板上形成覆盖于该基板上的介电层以及半导体层，再图案化该介电层以及半导体层，以在栅极上形成图案化介电层与图案化半导体层。接着，在基板上形成导电层，然后利用光掩模进行第一光刻工艺以图案化该导电层，而在半导体层上形成源极与漏极，其中漏极电性连接于像素电极。之后，在基板上形成保护层，再利用该光掩模进行第二光刻工艺，以形成图案化保护层，该图案化保护层覆盖源极、漏极以及半导体层，并暴露出部分像素电极。

上述制造方法中，该图案化保护层可覆盖该源极与该漏极的侧壁表面。

上述制造方法中，该图案化保护层可比该源极或该漏极的边缘至少宽0.5微米。

上述制造方法中，利用该第二光刻工艺形成该图案化保护层的步骤可包含以下步骤：在该保护层上形成光致抗蚀剂层；利用该光掩模图案化该光致抗蚀剂层，其中通过调整工艺参数以使得图案化的该光致抗蚀剂层具有比该源极与该漏极更宽的图案；以图案化的该光致抗蚀剂层为掩模对该保护层进行蚀刻工艺，以除去未被该光致抗蚀剂层所覆盖的部分该保护层；以及除去剩余的该光致抗蚀剂层。