專利名稱：制作一半透半反薄膜晶體管液晶顯示器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種制作一半透半反薄膜晶體管液晶顯示器的方法，尤指一種可減少使用光掩模的制作一半透半反薄膜晶體管液晶顯示器的方法。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管液晶顯示器為被動發(fā)光的平面顯示器，因此需要外加光源來提供畫面顯示所需光線，而依據(jù)外加光源的型態(tài)，薄膜晶體管液晶顯示器一般可分為以環(huán)境光線作為光源的反射式薄膜晶體管液晶顯示器，利用背光組件作為光源的透射式薄膜晶體管液晶顯示器，以及介于二者之間的半透半反薄膜晶體管液晶顯示器。
半透半反薄膜晶體管液晶顯示器的主要特征是把傳統(tǒng)薄膜晶體管液晶顯示器中的像素分割為一由透明導(dǎo)電材料構(gòu)成的透射式子像素，以及一由金屬材料構(gòu)成的反射式子像素，并且利用一設(shè)置在掃描線與數(shù)據(jù)線交錯區(qū)域的像素驅(qū)動電路來同時驅(qū)動透射式子像素與反射式子像素。公知制作半透半反薄膜晶體管液晶顯示器的像素多組時，至少需使用七道光掩模來限定薄膜晶體管基板上的圖形，例如利用一第一黃光和蝕刻工序來限定控制極，一第二黃光和蝕刻工序來限定半導(dǎo)體層(通常為非晶硅層)，一第三黃光和蝕刻工序來限定源極、漏極，一第四黃光和蝕刻工序限定連接至漏極的搭接孔，一第五黃光和蝕刻工序限定反射式子像素的凸塊以及搭接孔等結(jié)構(gòu)，一第六黃光和蝕刻工序限定透射式子像素的像素電極(透明導(dǎo)電層)，以及一第七黃光至蝕刻工序限定反射式子像素的像素電極(金屬層)。由于使用光掩模數(shù)目的多寡直接反應(yīng)到工序復(fù)雜度以及生產(chǎn)成本，而且隨著使用光掩模數(shù)目愈多，多次黃光和蝕刻工序間也可能因為對位誤差而衍生其它問題，進而影響產(chǎn)品合格率，因此如何有效地減少使用光掩模對于顯示器制造業(yè)者來說是很重要的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的即在提供一種制作一半透半反薄膜晶體管液晶顯示器的方法，可以減少使用光掩模，降低工序復(fù)雜度、生產(chǎn)成本，并且避免多次黃光和蝕刻工序間的對位誤差所衍生的問題。
在本發(fā)明的較佳實施例中，該方法先提供一基板，該基板表面限定至少一反射區(qū)、一透射區(qū)以及一外部電路接合區(qū)，且反射區(qū)包括一薄膜晶體管，外部電路接合區(qū)包括一外部電路接合電極。之后在基板表面形成一保護層以及一第一光阻層，并利用一第一黃光和蝕刻工序來限定保護層以及第一光阻層的圖形，以在反射區(qū)內(nèi)形成一第一開口通至該薄膜晶體管表面，在外部電路接合區(qū)內(nèi)形成一第二開口通至該外部電路接合電極表面，以及使反射區(qū)內(nèi)的該第一光阻層殘膜高于該透射區(qū)的表面。接合于基板表面形成一透明導(dǎo)電層、一反射層以及一第二光阻層，且第二光阻層在透射區(qū)內(nèi)的厚度大于第二光阻層在反射區(qū)內(nèi)的厚度。接著再利用一第二黃光和蝕刻工序來限定透明導(dǎo)電層、反射層以及第二光阻層的圖形，以在反射區(qū)內(nèi)形成一第三開口。然后去除透射區(qū)內(nèi)的第二光阻層、反射層，直至透明導(dǎo)電層表面。
由于本發(fā)明在利用第一黃光和蝕刻工序來限定反射區(qū)的第一開口以及外部電路接合區(qū)的第二開口時，更同時在反射區(qū)與透射區(qū)形成不同的表面高度，因此利用此高度落差可以使后續(xù)形成的第二光阻層在透射區(qū)具有較大的厚度，進而可以在進行第二黃光和蝕刻工序的過程中，在透射區(qū)維持適當(dāng)?shù)牡诙庾鑼託埬?，用來保護透射區(qū)的反射層以及透明導(dǎo)電層并避免其在限定反射區(qū)的第三開口的蝕刻過程中受到破壞。同時本發(fā)明在后續(xù)去除透射區(qū)的第二光阻層殘膜時，仍能在反射區(qū)維持適當(dāng)厚度的第二光阻層環(huán)繞于第三開口周圍，以避免反射區(qū)的反射層在去除透射區(qū)的反射層時受到破壞。如此一來，本發(fā)明僅需要利用一道光掩模即可完成反射式子像素與透射式子像素的圖形限定，因此可以避免公知技術(shù)利用兩道光掩模來分別限定反射式子像素的像素電極與透射式子像素的像素電極可能衍生的問題，并且降低工序復(fù)雜度以及生產(chǎn)成本。


圖1至圖11為本發(fā)明制作一半透半反薄膜晶體管液晶顯示器的方法示意圖。
附圖符號說明
10基板12控制極14外部電路接合電極16介電層18、20半導(dǎo)體層21通道22源極24漏極26薄膜晶體管 28保護層30、50光阻層 32、32’、34、潛在圖形36、 36’、 52、5432”、36”、38、開口 42凸塊40、 52’、 5644透明導(dǎo) 電層46緩沖層48反射層 A 反射區(qū)B 透射區(qū) C 外部電路接合區(qū)H 光阻層殘膜高度具體實施方式
參考圖1至圖11，圖1至圖11為本發(fā)明制作一半透半反薄膜晶體管液晶顯示器的方法示意圖。如圖1所示，本發(fā)明方法先提供一基板10，例如玻璃基板，且基板10表面限定一反射區(qū)A、一透射區(qū)B以及一外部電路接合區(qū)C，其中反射區(qū)A以及透射區(qū)B為半透半反薄膜晶體管液晶顯示器的一像素區(qū)域，外部電路接合區(qū)C則用來焊接驅(qū)動電路芯片，以提供驅(qū)動信號至半透半反薄膜晶體管液晶顯示器的掃描線以及數(shù)據(jù)線。接合于基板10表面形成一第一導(dǎo)電層，例如由鋁、鉬、鉭或鋁合金等構(gòu)成的金屬層，并利用一第一黃光和蝕刻工序來限定第一導(dǎo)電層的圖形，以在基板10表面形成一設(shè)置在反射區(qū)A中的控制極12，以及在基板10表面形成一設(shè)置在外部電路接合區(qū)C中的外部電路接合電極14。
接著依序在基板10表面形成一介電層16以及半導(dǎo)體層18、20，并利用一第二黃光和蝕刻工序來限定半導(dǎo)體層18、20的圖形，其中介電層16可以為氧化硅層或氮化硅層，半導(dǎo)體層18可為一非晶硅層，而半導(dǎo)體層20可為一經(jīng)摻雜的非晶硅層。接下來再于基板10表面覆蓋一第二導(dǎo)電層，例如由鋁、鉬或鉭等構(gòu)成的金屬層，并利用一第三黃光和蝕刻工序來限定第二導(dǎo)電層的圖形，以在反射區(qū)A內(nèi)的控制極12上方形成一源極22、一漏極24，并且在源極22與漏極24之間形成一溝道21，完成薄膜晶體管26的制作。
如圖2所示，在完成薄膜晶體管26的制作后，按照本發(fā)明方法，接下來在基板10表面形成一由氮化硅形成的保護層28以及一由有機材料形成的光阻層30，并使基板10具有一約略平坦的表面。
接著即利用一第四黃光和蝕刻工序來限定保護層28以及光阻層30的圖形，以在反射區(qū)A內(nèi)限定一像素搭接孔通至薄膜晶體管26表面，在外部電路接合區(qū)C內(nèi)形成一開口通至外部電路接合電極14表面，以及使反射區(qū)A內(nèi)殘留的光阻層30高于透射區(qū)B的表面。其中第四黃光和蝕刻工序的詳細步驟敘述如下。
如圖3所示，利用一光掩模，例如半透透光掩模(halftone mask)，同時在反射區(qū)A、透射區(qū)B以及外部電路接合區(qū)C中進行第一次曝光，以分別在光阻層30中形成一潛在圖形32設(shè)在反射區(qū)A中，形成一潛在圖形34設(shè)在透射區(qū)B中，以及形成一潛在圖形36設(shè)在外部電路接合區(qū)C中。其中潛在圖形32、34、36可利用曝光時間、曝光強度以及光掩模孔隙密度等因素來控制其曝光深度，使?jié)撛趫D形32、34、36在第一次曝光后的曝光深度小于光阻層30的厚度。
如圖4所示，接下來再在反射區(qū)A以及外部電路連接區(qū)C中進行第二次曝光，以分別在光阻層30中形成一潛在圖形32’設(shè)在反射區(qū)A中，以及形成一潛在圖形36’設(shè)在外部電路接合區(qū)C中。值得注意的是，第二次曝光的位置應(yīng)與部分的第一次曝光位置相重迭，以使?jié)撛趫D形32’以及潛在圖形36’均可以貫穿光阻層30并通至保護層28表面。在本發(fā)明的較佳實施例中，潛在圖形32’是用來限定一連接至漏極24的像素搭接孔圖形，潛在圖形36’則是用來限定一連接至外部電路接合電極14的開口圖形，且外部電路接合區(qū)C于第二次曝光形成的潛在圖形36’設(shè)置于第一次曝光形成的潛在圖形36內(nèi)部。
如圖5所示，隨后進行一顯影工序，以去除曝光區(qū)域的光阻層30，使光阻層30中的潛在圖形32’、34、36’可以顯現(xiàn)出來。此時，反射區(qū)A殘留的光阻層30具有最大的高度，透射區(qū)B與外部電路接合區(qū)C殘留的光阻層30的高度次的，至于反射區(qū)A預(yù)定形成像素搭接孔的區(qū)域以及外部電路接合區(qū)C預(yù)定形成開口的區(qū)域則無殘留光阻層。接著利用光阻層30作為一蝕刻掩膜，進行一干蝕刻去除保護層28以及介電層16，以分別在反射區(qū)A形成一開口32”通至漏極24表面，以及在外部電路接合區(qū)C形成一開口36”通至外接電路連接電極14表面。
之后如圖6所示，利用一氧氣等離子灰化工序去除透射區(qū)B以及外部電路接合區(qū)C的光阻層30，以暴露出保護層28表面，完成反射區(qū)A的開口38以及外部電路接合區(qū)C的開口40的制作。同時由于反射區(qū)A殘留有較高的光阻層30，因此在氧氣等離子灰化工序后仍可保留適當(dāng)高度的光阻層殘膜30，用來制作多個凸塊，以增加光線在反射區(qū)A的反射率。由于凸塊工序已為本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的公知技術(shù)，且其并非本發(fā)明的技術(shù)特征所在，因此在此不再贅述。
本發(fā)明方法在完成第四黃光和蝕刻工序后使基板10在反射區(qū)A與透射區(qū)B具有兩種不同的表面高度(dual gap)，以利于后續(xù)利用此一高度落差來制作反射區(qū)A與透射區(qū)B的像素電極，達到減少使用光掩模的目的。為了清楚描述后續(xù)工序的特點，圖7至圖11僅顯示反射區(qū)A與透射區(qū)B的剖面示意圖。
如圖7所示，本發(fā)明方法在反射區(qū)A形成多個凸塊42后，接著再于基板10表面連續(xù)沉積一透明導(dǎo)電層44、一緩沖層46以及一反射層48。其中透明導(dǎo)電層44的組成可選自氧化銦錫或氧化銦鋅，緩沖層46的組成可選自鉬、鈦或鉻，反射層48的組成可選自鋁或鋁合金。由于氧化銦錫形成的透明導(dǎo)電層44與鋁金屬形成的反射層48間的氧化還原電位相差較大，使得二者間的接觸阻值過高而不易驅(qū)動，因此必須另在透明導(dǎo)電層44與反射層48間形成緩沖層46。為了改善透明導(dǎo)電層44與反射層48間的接觸阻值，在本發(fā)明的其它實施例中，也可使用其它材質(zhì)取代鋁金屬來制作反射層48，例如使用銀/鈀/銅合金來制作反射層48，即可不需再于透明導(dǎo)電層44與反射層48之間制作緩沖層46。
接合于基板10表面形成一光阻層50，且隨著基板10表面的高度落差，光阻層50在透射區(qū)B內(nèi)的厚度大于光阻層50在反射區(qū)A內(nèi)的厚度。然后進行一第五黃光和蝕刻工序來限定光阻層50、反射層48、緩沖層46以及透明導(dǎo)電層44的圖形，以在反射區(qū)A內(nèi)形成開口，暴露出薄膜晶體管液晶顯示器的掃描線與數(shù)據(jù)線等結(jié)構(gòu)。其中第五黃光和蝕刻工序的詳細步驟敘述如下。
如圖8所示，進行一曝光工序，以在光阻層50中形成一潛在圖形52設(shè)于反射區(qū)A，以及在光阻層50中形成一潛在圖形54設(shè)于透射區(qū)B。其中潛在圖形52用來限定多個通至薄膜晶體管液晶顯示器的數(shù)據(jù)線以及掃描線的開口圖形，潛在圖形54則用來限定透射式子像素的像素電極的位置與圖形。在相同曝光量的條件下，由于光阻層50在透射區(qū)B的厚度大于光阻層50在反射區(qū)A的厚度，因此潛在圖形52可以貫穿光阻層50直至反射層48表面，而潛在圖形54則未能貫穿光阻層50。在本發(fā)明的較佳實施例中，透射區(qū)B內(nèi)未曝光的光阻層殘膜高度應(yīng)小于反射區(qū)A內(nèi)未曝光的光阻層殘膜高度，也即潛在圖形54下方未曝光的光阻層殘膜高度應(yīng)小于潛在圖形52周圍未曝光的光阻層殘膜高度。
如圖9所示，隨后進行一顯影工序，以去除曝光區(qū)域的光阻層50，使光阻層50中的潛在圖形52、54可以顯現(xiàn)出來，并且使?jié)撛趫D形54下方的光阻層殘膜50具有一殘膜高度H，用來保護透射區(qū)B的反射層48、緩沖層46以及透明導(dǎo)電層44并避免其在限定反射區(qū)A的開口的蝕刻過程中受到破壞。在本發(fā)明的較佳實施例中，透射區(qū)B的光阻層殘膜高度H約介于3000-8000之間。
接著利用光阻層50作為一蝕刻掩膜，進行一蝕刻工序去除反射區(qū)A的反射層48、緩沖層46以及透明導(dǎo)電層44，以在反射區(qū)A形成一開口52’位于數(shù)據(jù)線或掃描線之上。上述去除反射層48、緩沖層46以及透明導(dǎo)電層44的蝕刻工序可為濕蝕刻工序，例如使用鋁酸去除反射層48與緩沖層46，以及使用草酸去除透明導(dǎo)電層44。此外，上述去除反射層48、緩沖層46以及透明導(dǎo)電層44的蝕刻工序也可為干蝕刻工序，例如反射層48的蝕刻氣體可以選自氯氣以及三氯化硼的組合(Cl2/BCl3)，緩沖層46的蝕刻氣體可以選自六氟化硫、氦氣以及氯化氫的組合(SF6/He/HCl)，且透明導(dǎo)電層44的蝕刻氣體可以選自氯氣以及氯化氫的組合(Cl2/HCl)。
如圖10所示，接下來利用一氧氣等離子灰化工序去除反射區(qū)A以及透射區(qū)B的光阻層50，以暴露出透射區(qū)B的反射層48表面，并且在反射區(qū)A內(nèi)的未曝光區(qū)域保留適當(dāng)高度的光阻層殘膜50環(huán)繞在開口52’周圍，用來作為后續(xù)限定透射區(qū)B的像素電極時的蝕刻掩膜。隨后進行一濕蝕刻工序或是干蝕刻工序，去除透射區(qū)B的反射層48以及緩沖層46，直至透明導(dǎo)電層44表面，以完成透射式子像素的像素電極的制作。最后，如圖11所示，完全去除反射區(qū)A的光阻層殘膜50，以完成反射區(qū)A的開口56的制作，并且進行一退火熱處理，以降低透明導(dǎo)電層44的阻值。
本發(fā)明的主要特征將公知制作半透半反薄膜晶體管液晶顯示器的方法中的第四與第五黃光和蝕刻工序結(jié)合為一，以在同一黃光和蝕刻工序中完成像素搭接孔以及凸塊等結(jié)構(gòu)的圖形限定，另外也將公知方法中的第六與第七黃光和蝕刻工序結(jié)合為一，以在同一黃光和蝕刻工序中完成透射式子像素以及反射式子像素的圖形限定。至于薄膜晶體管、外部電路接合電極的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及制作薄膜晶體管、外部電路接合電極等結(jié)構(gòu)的方法并非本發(fā)明的特點，也即本發(fā)明并不限定僅能依據(jù)前述第一至第三黃光和蝕刻工序來制作薄膜晶體管以及外部電路接合電極等結(jié)構(gòu)。
相較于公知制作半透半反薄膜晶體管液晶顯示器的方法，本發(fā)明可以減少使用光掩模，降低工序復(fù)雜度以及生產(chǎn)成本，并且避免多次黃光和蝕刻工序間可能因為對位誤差所衍生的其它問題，進而提高產(chǎn)品合格率。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種制作一半透半反薄膜晶體管液晶顯示器的方法，該顯示器包括一基板，該基板表面限定至少一反射區(qū)、一透射區(qū)以及一外部電路接合區(qū)，該反射區(qū)包括一薄膜晶體管，該外部電路接合區(qū)包括一外部電路接合電極，該方法包括下列步驟在該基板表面形成一保護層以及一第一光阻層，并利用一第一黃光和蝕刻工序來限定該保護層以及該第一光阻層的圖形，以在該反射區(qū)內(nèi)形成一第一開口通至該薄膜晶體管表面，在該外部電路接合區(qū)內(nèi)形成一第二開口通至該外部電路接合電極表面，以及使該反射區(qū)內(nèi)的該第一光阻層殘膜高于該透射區(qū)的表面；在該基板表面形成一透明導(dǎo)電層、一反射層以及一第二光阻層，且該第二光阻層在該透射區(qū)內(nèi)的厚度大于該第二光阻層在該反射區(qū)內(nèi)的厚度；利用一第二黃光和蝕刻工序來限定該透明導(dǎo)電層、該反射層以及該第二光阻層的圖形，以在該反射區(qū)內(nèi)形成一第三開口；以及去除該透射區(qū)內(nèi)的該第二光阻層、該反射層，直至該透明導(dǎo)電層表面。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于該第一黃光和蝕刻工序包括下列步驟在該反射區(qū)、該透射區(qū)以及該外部電路接合區(qū)內(nèi)進行第一次曝光，以在該第一光阻層中形成一第一圖形；在該反射區(qū)以及該外部電路接合區(qū)內(nèi)進行第二次曝光，以在該第一光阻層中形成一第二圖形，且該第二圖形與部分的該第一圖形相互堆棧；進行一顯影工序；利用該第一光阻層作為蝕刻掩膜，去除該保護層，以形成該第一開口以及該第二開口；以及去除部分的該第一光阻層。
3.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于去除部分的該第一光阻層后在該透射區(qū)以及該外部電路接合區(qū)內(nèi)暴露出該保護層表面。
4.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于還包括利用該反射區(qū)內(nèi)的該第一光阻層殘膜形成多個凸塊。
5.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于還包括在該透明導(dǎo)電層與該反射層之間形成一緩沖層。
6.一種制作一半透半反薄膜晶體管液晶顯示器的方法，該方法包括下列步驟提供一基板，且該基板表面限定至少一反射區(qū)、一透射區(qū)以及一外部電路接合區(qū)；在該基板表面形成一第一導(dǎo)電層，并利用一第一黃光和蝕刻工序來限定該第一導(dǎo)電層的圖形，以在該反射區(qū)形成一控制極以及在該外部電路接合區(qū)形成一外部電路接合電極；在該基板表面形成一介電層以及一半導(dǎo)體層，并利用一第二黃光和蝕刻工序來限定該半導(dǎo)體層的圖形；在該基板表面形成一第二導(dǎo)電層，并利用一第三黃光和蝕刻工序來限定該第二導(dǎo)電層的圖形，以在該反射區(qū)形成一源極以及一漏極；在該基板表面形成一保護層以及一第一光阻層，并利用一第四黃光和蝕刻工序來限定該保護層以及該第一光阻層的圖形，以在該反射區(qū)內(nèi)形成一第一開口通至該漏極表面，以及在該外部電路接合區(qū)內(nèi)形成一第二開口通至該接合區(qū)電極表面；在該基板表面形成一透明導(dǎo)電層、一反射層以及一第二光阻層，且該第二光阻層在該透射區(qū)內(nèi)的厚度大于該第二光阻層在該反射區(qū)內(nèi)的厚度；利用一第五黃光和蝕刻工序來限定該透明導(dǎo)電層、該反射層以及該第二光阻層的圖形，以在該反射區(qū)內(nèi)形成一第三開口；以及去除該透射區(qū)內(nèi)的該第二光阻層、該反射層，直至該透明導(dǎo)電層表面。
7.如權(quán)利要求6的方法，其特征在于該第四黃光和蝕刻工序包括下列步驟在該反射區(qū)、該透射區(qū)以及該外部電路接合區(qū)內(nèi)進行第一次曝光，以在該第一光阻層中形成一第一圖形；在該反射區(qū)以及該外部電路接合區(qū)內(nèi)進行第二次曝光，以在該第一光阻層中形成一第二圖形，且該第二圖形與部分的該第一圖形相互堆棧；進行一顯影工序，以使該反射區(qū)內(nèi)的該第一光阻層殘膜高度大于該透射區(qū)內(nèi)的該第一光阻層殘膜高度；利用該第一光阻層作為蝕刻掩膜，去除該保護層，以形成該第一開口以及該第二開口；以及去除部分的該第一光阻層。
8.如權(quán)利要求7的方法，其特征在于在去除部分的該第一光阻層后在該透射區(qū)以及該外部電路接合區(qū)內(nèi)暴露出該保護層表面。
9.如權(quán)利要求6的方法，其特征在于還包括利用該反射區(qū)內(nèi)的該第一光阻層殘膜形成多個凸塊。
10.如權(quán)利要求6的方法，其特征在于還包括在該透明導(dǎo)電層與該反射層之間形成一緩沖層。
全文摘要
本發(fā)明一種制作一半透半反薄膜晶體管液晶顯示器的方法，先提供一薄膜晶體管液晶顯示器的基板，且基板表面限定至少一反射區(qū)、一透射區(qū)以及一外部電路接合區(qū)，接合于基板表面形成一保護層以及一第一光阻層，并利用一第一黃光和蝕刻工序來限定保護層以及第一光阻層的圖形，以及使反射區(qū)內(nèi)的第一光阻層殘膜高于透射區(qū)的表面。接合于基板表面形成一透明導(dǎo)電層、一反射層以及一第二光阻層，且第二光阻層在透射區(qū)內(nèi)的厚度大于其在反射區(qū)內(nèi)的厚度。之后利用一第二黃光和蝕刻工序來限定透明導(dǎo)電層、反射層以及第二光阻層的圖形。隨后再去除透射區(qū)內(nèi)的第二光阻層、反射層，直至透明導(dǎo)電層表面。
文檔編號H01L29/66GK1584714SQ20041004655
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月2日
發(fā)明者李劉中, 黃國有 申請人:友達光電股份有限公司