本發(fā)明涉及一種像素結構，尤其涉及一種具有氧化物半導體的像素結構及其制造方法。

背景技術：

氧化物半導體(oxide semiconductor)是具有半導體特性的氧化物。導電率隨氧化氣氛而增加的稱作氧化型半導體(p型半導體)；導電率隨還原氣氛而增加的則稱還原型半導體(是n型半導體)。氧化物半導體ZnO(Zinc Oxide)、CdO(Cadmium Oxide)、SnO₂(Tin(IV)Oxide)等常用于制造氣敏組件，Fe₂O₃(Ferric Oxide)、Cr₂O₃(Chromium(III)Oxide)、Al₂O₃(Aluminium Oxide)等常用于制造濕敏組件，SnO₂膜則常用于制作透明電極。其中氧化物半導體在面板工藝中最廣為人知的應用即為IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)技術，該技術可提供高分辨率的液晶面板。

技術實現要素：

本發(fā)明提供一種像素結構，包括：基板、第一絕緣層、氧化物半導體層、第一導電層、第二絕緣層以及第二導電層。所述第一絕緣層形成于所述基板上。所述氧化物半導體層形成于所述第一絕緣層上。所述第一導電層耦接至所述氧化物半導體層。所述第二絕緣層形成于所述第一導電層上。所述第二絕緣層具有開口。所述第二導電層通過所述開口耦接至所述氧化物半導體層，其特征在于，所述像素電極與所述氧化物半導體層位于同平面。

在本發(fā)明提供的像素結構中，優(yōu)選的，所述第一導電層為導電電極，所述第二導電層為資料線。

在本發(fā)明提供的像素結構中，優(yōu)選的，所述導電層為數據線，所述氧化物半導體層為氧化物通道。

在本發(fā)明提供的像素結構中，優(yōu)選的，所述氧化物半導體層的材料選自氧化銦鎵鋅、氧化銦鎵、氧化鋅、氧化錫、氧化鎘、氧化鍺、氧化鎳鈷、氧化鋅鎂、氧化錫銻、氧化硒化鋅與氧化鋅鋯中的至少一種。

在本發(fā)明提供的像素結構中，優(yōu)選的，在該基板與第一絕緣層之間形成有金屬層。

在本發(fā)明提供的像素結構中，優(yōu)選的，所述像素電極是源極、所述導電層是汲極，所述金屬層是閘極。

本發(fā)明也提供一種像素結構的制造方法，包括：提供基板；在所述基板上形成第一絕緣層；在所述第一絕緣層上形成氧化物半導體層，所述氧化物半導體層具有第一部分與第二部分；以激光將所述第一部分轉換成第一導電層；在所述第二部分上形成第二絕緣層；以及在所述基板與所述第二絕緣層上形成第二導電層。

根據本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選的，在該基板與該第一絕緣層間形成金屬層。

根據本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選的，所述第一導電層是像素電極或共享電極。

本發(fā)明再提供另一種像素結構的制造方法，包括：提供基板；在所述基板上形成第一絕緣層；在所述第一絕緣層上形成第一氧化物半導體層，所述第一氧化物半導體層具有第一部分與第二部分；在所述第二部分上形成第二絕緣層；在所述基板與所述第二絕緣層上形成第二氧化物半導體層；以及以激光將所述第一部分及所述第二氧化物半導體層轉換成第一導電層及第二導電層。

根據本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選的，在所述第二絕緣層形成開口。

附圖說明

圖1至圖9為本發(fā)明實施例1的像素結構側視剖面示意圖以及俯視示意圖；

圖10至圖11為本發(fā)明實施例2的像素結構側視剖面示意圖以及俯視示意圖。

符號說明：

10像素結構；101基板；102、102a、102b金屬層；103保護層；104氧化物半導體層；104a氧化物半導體層第一區(qū)；104b氧化物半導體層第二區(qū)；104c通道層；106絕緣層；107開口；108第二導電層；110導電層；110a第一導電層；110b電容導電層；L115通道長度。

20像素結構；201基板；202、202a、202b金屬層；203保護層；204c通道層；206絕緣層；208第二導電層；210a第一導電層；210b電容導電層；L215通道長度。

具體實施方式

本發(fā)明將由以下的實施例說明而使得本領域技術人員充分了解，并可以據此完成，然而本發(fā)明的實施并非由下列實施例限制其實施形態(tài)。

本文中用語“優(yōu)選”是非排他性的，應理解成“優(yōu)選為但不限于”，任何說明書 或權利要求書中所描述或者記載的任何步驟可按任何順序執(zhí)行，而不限于權利要求書中所述的順序，本發(fā)明的范圍應僅由所附權利要求書及其同等方案確定，不應由實施方式所舉的實施例確定。

用語“包括”及其變化出現在說明書和權利要求書中時，是開放式的用語，不具有限制性含義，并不排除其它特征或步驟。

從以下關于優(yōu)選實施例的描述中可以更詳細地了解本發(fā)明，這些優(yōu)選實施例是作為實例給出的，并且是結合附圖而被理解的。

請參考圖1至圖9，其為本發(fā)明實施例1的像素結構側視剖面示意圖以及俯視示意圖。在圖1中，像素結構10具有基板101、金屬層102以及保護層103，其中金屬層102(102a、102b)形成于基板101上，保護層103(未顯示于俯視圖中)形成于基板101與金屬層102上以覆蓋金屬層102。優(yōu)選的，基板101的材料選自玻璃、聚乙烯(Polyethylen,PE)、聚氯乙烯(Poly vinyl Chloride,PVC)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)、聚丙烯(Poly propylene,PP)、聚苯乙烯(Poly styrene,PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)與環(huán)烯烴共聚合物(Cyclic olefin copolymer,COC)中的至少一種。

在圖2中，氧化物半導體層104形成于保護層103上，其中氧化物半導體層104具有第一區(qū)104a與第二區(qū)104b。優(yōu)選的，氧化物半導體層104是通過，但不限于，沉積及蝕刻的光微影工藝、濺鍍工藝或印刷工藝等半導體工藝技術形成。優(yōu)選的，氧化物半導體層104的材料選自氧化銦鎵鋅、氧化銦鎵、氧化鋅、氧化錫、氧化鎘、氧化鍺、氧化鎳鈷、氧化鋅鎂、氧化錫銻、氧化硒化鋅與氧化鋅鋯中的至少一種。圖3為圖2的俯視圖，在圖3中，第一區(qū)104a的形狀為矩形與延伸部分，矩形部分經后續(xù)處理將作為像素電極，延伸部分將作為像素電極耦接至薄膜晶體管(TFT)的連接。

請參考圖4，在形成氧化物半導體層104后，以激光方法，配合預先設置的光罩，將氧化物半導體層104的部分區(qū)域轉換成導電層110，也就是將第一區(qū)104a的一部分轉換成第一導電層110a以及將第二區(qū)104b轉換成電容導電層110b，其中第一區(qū)104a未被轉換的部分則形成通道層104c。在本發(fā)明的實施例中，第一導電層110a與通道層104c相互連接。優(yōu)選的，電容導電層110b設置在共享電極上作為像素的儲存電容。在本發(fā)明的某些實施例中，以退火方法將氧化物半導體層轉換成導電層。圖5為圖4的俯視圖，在圖5中，可明顯地看出圖3中原為非導體的氧化物半導體層104 的第一區(qū)104a及第二區(qū)104b經由激光處理將氧化物半導體層中的氧去除后已經轉換成導體，即第一導電層110a與電容導電層110b，其中通道層104c由于并未施以激光處理，故依然具有半導體的性質，將作為TFT中的通道。在本發(fā)明的實施例中，經由激光處理后的第一導電層具有透光的特性。

在圖6中，絕緣層106形成于通道層104c與保護層103上，其中絕緣層106具有開口107。優(yōu)選的，開口107是以，但不限于，蝕刻方式形成用以露出通道層104c的部分上表面。在本發(fā)明的實施例中，絕緣層106為蝕刻阻擋層(Etching Stopper Layer)在本發(fā)明的某些實施例中，絕緣層106的材料選自氮硅化合物(silicon nitride，SiN_x)、硅氧化合物(silicon oxide，SiO_x)、聚酰亞胺(polyimide)中的至少一種。圖7為圖6的俯視圖，在圖7中，絕緣層106的位置在第一導電層110a上方且覆蓋住通道層104c。

請參考圖8，其為圖9中沿著A-A’切線的剖面示意圖，在圖8中，第二導電層108形成于絕緣層106上。優(yōu)選的，第二導電層108的材料選自氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化鋅鋁(Al-doped ZnO,AZO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,IZO)、氧化錫銻(antimony tin oxide,ATO)、金屬氧化物與金屬中的至少一種。在本發(fā)明的實施例中，第一導電層110a耦接至通道層104c，第二導電層108通過開口107耦接至通道層104c，即在像素結構10中，第一導電層110a為源極、第二導電層108為汲極，金屬層102a為閘極，而圖5中長度L115則為通道長度。

請參考圖9，其為像素結構10的俯視圖。在圖9中，第一導電層110a為導電電極、第二導電層108為數據線，金屬層102a為掃描線。在本發(fā)明的某些實施例中，導電電極為共享電極。從圖8與圖9可知，若以像素結構來看，第一導電層110a為像素電極且第二導電層108為資料線，若是以TFT來看，第一導電層110a為源極而第二導電層108則為汲極。

此外，在本發(fā)明的實施例中，像素電極與氧化物信道層位于同平面且互相直接連接。在傳統(tǒng)技術所制造的像素結構中，像素電極都是在主動組件，例如TFT，制作完畢后才接續(xù)以沉積等方法形成在基板上，由于主動組件是堆棧結構，所以用于連接汲極與像素電極的開口通常都在保護層上，也就是說像素電極會先連接金屬層(汲極)，然后再通過金屬層電性連接至氧化物通道層，如此一來，傳統(tǒng)技術的像素電極就不會與氧化物通道層位于同平面且互相直接連接。

請參考圖10至圖11，其為本發(fā)明實施例2的像素結構側視剖面示意圖以及俯視示意圖。本發(fā)明實施例2與實施例1的差異在于第二導電層208的形成方式為先將氧化物半導體層形成于第二導電層208的預定位置，再以激光方法將氧化物半導體層轉換成第二導電層208，此步驟類似實施例1中第一導電層110a的形成步驟。

圖11為圖10中沿著B-B’切線的剖面示意圖，在圖11中，像素結構20具有基板201、金屬層202、保護層203、通道層204c(未顯示于俯視圖中)、絕緣層206、第二導電層208、第一導電層210a以及電容導電層210b，其中金屬層202(202a、202b)形成于基板201上，保護層203(未顯示于俯視圖中)形成于基板201與金屬層202上以覆蓋金屬層202，通道層204c、第一導電層210a以及電容導電層210b形成于保護層203上，絕緣層206形成于通道層204c與保護層203上，第二導電層208形成于絕緣層206上，第一導電層210a、電容導電層210b以及第二導電層208經由激光處理氧化物半導體層轉換而成。優(yōu)選的，基板201的材料選自玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯與環(huán)烯烴共聚合物中的至少一種。金屬層202的材料選自氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化鋅鋁、氧化銦鋅、氧化錫銻、金屬氧化物、金屬材料及導電材料中的至少一者。優(yōu)選地，氧化物半導體層的材料選自氧化銦鎵鋅、氧化銦鎵、氧化鋅、氧化錫、氧化鎘、氧化鍺、氧化鎳鈷、氧化鋅鎂、氧化錫銻、氧化硒化鋅與氧化鋅鋯中的至少一種。絕緣層206的材料選自氮硅化合物、硅氧化合物、聚酰亞胺中的至少一種。在本發(fā)明的實施例中，長度L215則為通道長度。

根據本發(fā)明實施例的像素結構制造方法僅需四道圖案化工程(PEP)，相較于傳統(tǒng)方法至少省去了二道PEP。傳統(tǒng)的像素制造程序為：(1)第1道PEP：形成金屬層與絕緣層；(2)第2道PEP：濺鍍氧化物半導體層(例如IGZO層)；(3)第3道PEP：形成蝕刻阻擋層與開口；(4)第4道PEP：形成金屬層，汲極與源極；(5)第5道PEP：形成保護層與通孔；以及(6)第6道PEP：形成ITO層。而本發(fā)明的實施例利用激光處理將半導體轉換成導體的方法，將像素制造程序縮減成以下四道PEP：(1)第1道PEP：形成金屬層與絕緣層；(2)第2道PEP：形成氧化物半導體層(例如IGZO層)并對其施以激光處理；(3)第3道PEP：形成蝕刻阻擋層與開口；以及(4)第4道PEP：形成導電層。由于本發(fā)明只需要四道PEP，所以相較于傳統(tǒng)技術，本發(fā)明具有節(jié)省制作成本與時間、降低數據線的阻抗等優(yōu)點。

實施例

1.一種像素結構，包括：基板；第一絕緣層，形成于所述基板上；氧化物半導體層，形成于所述第一絕緣層上；像素電極，直接耦接至所述氧化物半導體層；第二絕緣層，形成于所述像素電極上，所述第二絕緣層具有開口；以及導電層，通過所述開口耦接至所述氧化物半導體層，其特征在于，所述像素電極與所述氧化物半導體層位于同平面。

2.如實施例1所述的像素結構，其特征在于，所述導電層為數據線。

3.如實施例1或2所述的像素結構，其特征在于，所述氧化物半導體層的材料選自氧化銦鎵鋅、氧化銦鎵、氧化鋅、氧化錫、氧化鎘、氧化鍺、氧化鎳鈷、氧化鋅鎂、氧化錫銻、氧化硒化鋅與氧化鋅鋯中的至少一種。

4.如實施例1-3其中之一所述的像素結構，其特征在于，該像素結構還包括金屬層，其形成于所述基板與所述第一絕緣層之間。

5.如實施例1-4其中之一所述的像素結構，其特征在于，所述像素電極是源極、所述導電層是汲極以及所述金屬層是閘極。

6.一種像素結構的制造方法，包括：提供基板；在所述基板上形成第一絕緣層；在所述第一絕緣層上形成氧化物半導體層，所述氧化物半導體層具有第一部分與第二部分；以激光將所述第一部分轉換成第一導電層；在所述第二部分上形成第二絕緣層；以及在所述基板與所述第二絕緣層上形成第二導電層。

7.如實施例6所述的制造方法，其特征在于，該制造方法還包括在所述基板與所述第一絕緣層間形成金屬層。

8.如實施例6或7所述的制造方法，其特征在于，所述第一導電層是像素電極或共享電極。

9.一種像素結構的制造方法，包括：提供基板；在所述基板上形成第一絕緣層；在所述第一絕緣層上形成第一氧化物半導體層，所述第一氧化物半導體層具有第一部分與第二部分；在所述第二部分上形成第二絕緣層；在所述基板與所述第二絕緣層上形成第二氧化物半導體層；以及以激光將所述第一部分及所述第二氧化物半導體層轉換成第一導電層及第二導電層。

10.如實施例9所述的制造方法，其特征在于，該制造方法還包括在所述第二絕緣層形成開口。