专利名称：平面显示面板的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种应用超高开口率(UHA，ultra high aperture)平面显示面板的制造技术，特别是关于一种在制造平面显示面板的接触垫区时，利用了半调光罩(halftone mask)的平面显示面板的的制造方法。
背景技术：
TFT(thin film transistor，薄膜晶体管)板与一彩色滤光板共同将液晶分子封装于其间。TFT板、液晶分子以及彩色滤光板即组成典型的液晶显示面板，其为目前常见的一种平面显示面板。
请参照图1A，图1A所示为典型TFT板上视图的一部分。每个单位画素111中的薄膜晶体管12，与一导电透光层18电性连接，藉由讯号线14与闸极线16电讯号的配合可操作个别的薄膜晶体管12，以使薄膜晶体管12所连接的导电透光层18可具有不同的特定电位。藉由TFT板10的导电透光层18所具有的特定电位，与彩色滤光板所具有的共同电极(未图标)的电位的不同，二者间的电位差可调控其间的液晶分子的旋转角度，以使液晶显示面板可显示不同的灰阶。
为了要将电讯号输入该些讯号线14以与闸极线16，如图1A所示，在TFT板10的周围部分具有一接触垫区(bonding pad region)20，延伸的讯号线14以与闸极线16在此区分别形成讯号线接触垫(data pad)141以与闸极线接触垫(gate pad)161，以便于后续TFT板10与其外部的电路的连接。
请参照图1B，图1B为图1A的8→8侧剖面图。由图1B可看出闸极12G与闸极线16皆位于基材13上，且具有相同的高度，此二者通常是在同一道光蚀刻步骤(photo-etching process，PEP)中被形成，一般将二者统称为第一导线图案21。
第一导线图案21之上覆盖有绝缘层121，半导体层122则形成于绝缘层121上，并位于闸极12G正上方。
其后再利用金属材料制作出第二导线图案22，以作为讯号线14，而连接至半导体层122两侧的第二导线图案22，则可分别被定义为源极12S以及汲极12D。
沉积保护层123以覆盖薄膜晶体管12与第二导线图案22，之后，对保护层123形成预定的通孔(via)23a、23b、23c与23d，以便沉积导电透光材料，而使导电透光材料分别与第一导线图案21或第二导线图案22电性连接。
在画素区11中，导电透光材料形成导电透光层18，其透过通孔23a而电性连接至源极12D。而在接触垫区20中，导电透光材料在通孔23b、23c与23d上形成讯号线接触垫141或闸极线接触垫161。值得一提的是，若第二导线图案22下方有第一导线图案21(仅示于图1B)，则第二导线图案22间会有一高度差，讯号线接触垫141可因第二导线图案22的高度差，而形成如通孔23c与通孔23d二种不同深度的讯号线接触垫141。
请参照图2，图2为习知的液晶显示面板侧剖面视图。其利用一透光保护层19，形成于保护层123之上而将导电透光层18垫高，以使导电透光层18可在水平方向上与讯号线14(或图中未示的闸极线)有部分的重叠，却不会带来二者之间耦合电容的不良影响。其中，透光保护层19可为有机材料或是低介电常数的材料。藉此，可提高单位画素111的开口率，其中导电透光层18与保护层123之间距离约为2～6微米(图2标号s所示)，而黑矩阵25与导电透光层18具有约3～9微米的重合距离(图2标号d所示)。
典型的制程步骤介绍如图3A～图3E。请参照图3A，在基材13上沉积金属材质之后，第一道光蚀刻可对沉积的金属材质形成第一导线图案21，以作为闸极12G与闸极线16。接着在沉积绝缘层121后，以第二道光蚀刻来形成半导体层122于闸极12G正上方。随后的第三道光蚀刻可形成第二导线图案22，以作为源极12S、汲极12D与讯号线14。
请参照至图3B，其在沉积保护层123之后，对于保护层123或绝缘层121形成通孔23a、23b、23c与23d，以曝露出部分的第二导线图案22与部分的第一导线图案21，此为其第四道光蚀刻。
第五道光蚀刻首先沉积透光保护层19(图3C)，在画素区11对透光保护层19形成通孔23a，以曝露汲极12D；并将接触垫区20中的透光保护层19予以移除(图3D)。
第六道光蚀刻用以沉积导电透光材料(图3E)，以作为导电透光层28、讯号线接触垫141与闸极线接触垫161。在画素区11中，导电透光层28与汲极12D电性连接，用以调控液晶分子的旋转角度；而在接触垫区20中，导电透光材料与第一导线图案层21、第二导线图案22电性连接，以作为讯号线接触垫141或闸极线接触垫161。
图4A至图4F是表示另一习知TFT板的制程步骤，此习知技术中应用了半调光罩27(示于图4D)于TFT板10的接触垫区20的制造过程。
其中图4A表示其前三道光蚀刻，与图3A相同。图4B～图4E则为第四道光蚀刻制程。不同于图3B的是，此处并不需先对画素区11和接触垫区20的保护层123或绝缘层121形成通孔23a、23b、23c与23d，而是直接在沉积保护层123(图4B)之后，继续沉积透光保护层19(图4C)，接着利用半调光罩(halftonemask)27，以曝光定义部分的透光保护层19(图4D)，而留下部分透光保护层19来当作下一次蚀刻的光阻层，以在下一次蚀刻时形成通孔23a、23b、23c与23d，而曝露出部分的第一导线图案层21、第二导线图案层22(图4E)。
其第五道光蚀刻，是沉积导电透光材料(图4F)，并对导电透光材料蚀刻而形成导电透光层28、讯号线接触垫141与闸极线接触垫161。在画素区11中，导电透光层18与汲极12D电性连接，用以调控液晶分子的旋转角度；而在接触垫区20中，导电透光材料与第一导线图案层21、第二导线图案22电性连接，以作为讯号线接触垫141或闸极线接触垫161。
藉由上述图3与图4两种习知TFT板制造技术的比较，未使用半调光罩(图4D标号27)时，是需要六道光蚀刻(6PEP)，而使用半调光罩则可使制程步骤缩减成为五道光蚀刻(5PEP)，因此可节省一张蚀刻光罩的成本。然而，在习知技术中，亦发现不少使用半调光罩的制程的缺点，兹叙述如下请参照图4D及图4E，图4D至图4E的过程中，将残留在接触垫区20的透光保护层19移除，并形成通孔23b、23c与23d，其中制程的标准需求如下1.通孔23b、23c与23d必须蚀刻完全，不可有保护层123或绝缘层121残留，否则将会造成后续接触垫(141、161)接合不良或断路。
2.接触垫区20中的透光保护层19残留厚度不可太厚，或可如图4E所示将接触垫区20的透光保护层19完全去除。否则在后续若需进行接触垫(141、161)接合的重工(bonding rework)时，易造成讯号线接触垫141或闸极线接触垫161的损坏。
3.蚀刻之后，于图4E中残留的保护层123需要具有一定的厚度，以保护第一导线图案层21、第二导线图案层22，以避免受到外界例如水气等物质的侵害。
面对上述的制程的标准需求，使用半调光罩的制程在去除透光保护层19时，且同时对保护层123形成通孔23b、23c与23d。但由于有机透光材料对保护层123的SiNx材料的蚀刻率选择比低，而且通孔23b、23c与23d的深度不一，因此经常不易同时符合上述的制程标准需求。举例而言，当图4E中通孔23b能够符合上述第1点(通孔蚀刻完全)的标准需求时，则通孔23d可能因为蚀刻过度，而不能满足上述第3点(保护层123具有一定厚度)的标准需求。反之，若考虑到通孔23d的保护层123厚度需求，则又容易造成通孔23b的蚀刻不完全。
如此说来，如何克服习知使用半调光罩的制程中有机透光材料对SiNx材料的蚀刻率选择比低的难题，以同时能使制程容易同时满足上述的制程标准需求，为习知技术所缺乏。
因此，对于从事液晶显示器相关领域的研发人员而言，莫不致力于解决习知技术所仍然具有的缺点，以期能够更进一步提高产品的品质。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种平面显示面板的制造方法，其利用一半调光罩以制造平面显示面板的接触垫区，以缩减制程、节省生产成本。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种平面显示面板的制造方法，该方法至少包括下列步骤提供一底材；均匀形成一第一金属层于该底材上；图案化第一金属层以形成一第一导线图案及一垫高图案；均匀形成一绝缘层于底材上，以覆盖第一导线图案以及垫高图案；均匀形成一第二金属层于底材上，以覆盖绝缘层；图案化第二金属层以形成第二导线图案，其中，相对于第一导线图案上方及垫高图案上方的第二导线图案位于底材上同一预定高度的位置。
如上所述的制造方法，更包括形成一保护层于该底材上，以覆盖该第二导线图案与该绝缘层；以及形成一透光保护层于该保护层上。
如上所述的制造方法，该绝缘层及/或该第一金属层及/或该第二金属层是以沉积方式形成。
如上所述的制造方法，更包括蚀刻一预定部分的该透光保护层与该保护层，以移除该透光保护层，并形成复数个通孔以暴露出对应该预定部分的该第二导线图案；以及形成一导电透光图案于该保护层上表面并经由该通孔与该第二导线图案电性连接。
如上所述的制造方法，更包括蚀刻一预定部分的该透光保护层与该保护层，并形成复数个通孔以暴露出对应该预定部分的该第二导线图案；以及形成一导电透光图案于该透光保护层上并经由该通孔与该第二导线图案电性连接。
如上所述的制造方法，该形成上述该些通孔以曝露出该预定部分的该第二导线图案的步骤，为一利用半调光罩的光蚀刻步骤(photo-etchingprocess，PEP)。
如上所述的制造方法，该半调光罩的光蚀刻步骤，是移除预定将形成该些通孔位置的部分该透光保护层，并残留另一部分的透光保护层，以作为后续的一蚀刻阻挡层。
如上所述的制造方法，形成一导电透光图案于部分该透光保护层上并经由该通孔与该第二导线图案电性连接的步骤更包括将该导电透光图案同时形成于部分该透光保护层上并经由该通孔与该第一导线图案电性连接。
如上所述的制造方法，形成一导电透光图案于该保护层上表面并经由该通孔与该第二导线图案电性连接的步骤更包括沉积导电材料于该通孔。
如上所述的制造方法，形成一导电透光图案于该透光保护层上并经由该通孔与该第一导线图案电性连接的步骤更包括沉积导电材料于该通孔。
如上所述的制造方法，将该导电透光图案同时形成于部分该透光保护层上并经由该通孔与该第二导线图案电性连接的步骤更包括沉积导电材料于该通孔。
本发明还进一步提出了一种平面显示面板，其是使用一透光保护层来垫高导电透光图案，以使得导电透光图案与其下方的第一与第二导线图案可有水平方向上的重叠，进而增加单位画素的开口率。且本发明使用半调光罩的光蚀刻步骤，以在平面显示面板的接触垫区部分可以节省一张光罩的使用而降低成本。更重要的是，本发明藉由对平面显示面板接触垫区中的第一、第二导线图案进行三维的设计，使接触垫形成于同一高度导线图案上，因此在进行半调光罩的光蚀刻步骤时，制程较习知技术变得容易控制，且可提升合格率。透光保护层可为有机材料，例如压克力系的有机光阻或是低介电常数的材料。此外，本发明对于第一、第二导线图案的三维设计方式，可使部分第一、第二导线图案的电性连接是藉由垂直面板平面的方向，而使得平面显示面板平面上二维的导线图案设计不需做大幅的变更，因此，本发明平面显示面板的制造方法并且可以快速地融入既有的制程之中，有利于产业的实际应用。
图1A所示为典型TFT板上视图的一部分；图1B为图1A的8→8侧剖面图；图2为习知的液晶显示面板侧剖面视图；图3A至图3E为典型的TFT板的制程步骤；图4A至图4F表示另一习知TFT板的制程步骤；图5A至图5F表示本发明高开口率平面显示面板的制造方法各步骤；及图6为本发明平面显示面板一实施例侧剖面图。
附图标号说明TFT板10 画素区11、51单位画素111 薄膜晶体管12闸极12G、52G 源极12S、52S汲极12D、52D 绝缘层121、521半导体层122、522 保护层123、523基材13、53讯号线14讯号线接触垫141 闸极线16闸极线接触垫161 导电透光层18、28透光保护层19、59 接触垫区20、60第一导线图案21、61第二导线图案22、62通孔23a、23b、23c、23d黑矩阵25半调光罩27、67平面显示面板50
通孔511、512通孔63a、63b、63c、63d垫高图案66 区块70a、70b、70c、70d具体实施方式
请参照图5A至图5E，图5A至图5E表示本发明高开口率平面显示面板的制造方法各步骤。
如图5A所示，平面显示面板50的制造首先需要提供一底材53，并将所需的结构与元件制造于底材53上，底材53是采用透光材质，例如玻璃或硅化合物。而平面显示面板50可区分为一画素区51与一接触垫区60，接触垫区60位于画素区51周围。
本发明平面显示面板50的制造方法首先均匀形成一第一金属层(例如铝)于底材53上，接着则图案化该第一金属层以形成一第一导线图案61及一垫高图案66。其中，图案化的方式可为一光蚀刻步骤。于画素区51中，部分的第一导线图案61是作为后续将形成的薄膜晶体管的闸极52G。
请参照图5B，完成第一导线图案61与垫高图案66之后，接着均匀形成一绝缘层521于底材53上，以覆盖第一导线图案61以及垫高图案66。其中可以例如沉积的方式以均匀形成绝缘层521；而绝缘层521可采用例如氮化硅(SiNx)的材质。
之后则形成一半导体层522于绝缘层521上，在上述画素区51中，半导体层522位于第一导线图案61的上方。接续是均匀形成一第二金属层(例如铝)于底材53上，以覆盖半导体层522与绝缘层521，其中可以例如沉积的方式以形成该第二金属层。并图案化该第二金属层以形成一第二导线图案62，其中，图案化的方式可为一光蚀刻步骤。
在画素区51中，部分的第二导线图案62是连接至半导体层522的二侧，以作为薄膜晶体管的源极52S与汲极52D。在接触垫区60中，相对于第一导线图案61上方及垫高图案66上方的第二导线图案62位于底材53上同一预定高度的位置。
请参照图5C，接续的步骤为形成一保护层523于底材53上，以覆盖第二导线图案62与绝缘层521，绝缘层521的材料可采用例如氮化硅(SiNx)的材质。
接着则形成一透光保护层59于该保护层523上，以覆盖保护层523。在本发明一实施例中，保护层523的厚度介于2000-4000埃，而透光保护层59的厚度介于20000-60000埃，透光保护层59可为有机材料(例如压克力系的有机光阻)或是低介电常数的材料。
如图5D，在透光保护层59形成之后，进行一光蚀刻步骤，其中是使用一半调光罩以对于接触垫区60曝光定义出如图5D所示的图案。
请参照图5D的接触垫区60，在上述半调光罩的光蚀刻步骤之后，利用半调光罩光蚀刻步骤后所残余的透光保护层59R作为蚀刻阻挡层，以在接续的蚀刻步骤时，可同时形成接触垫区60中的通孔63b、63c以及63d，并可将上述残余的透光保护层59R移除(如图5E)，以曝露出预定部分的第二导线图案62。且如图5E所示，此时并可同时在画素区51中形成通孔63a，以曝露出用以作为汲极52D的部分第二导线图案62。
值得一提的是，此处可将本发明图5D至图5E所示的步骤与习知技术所述的图4D至图4E步骤相比较。本发明的第二导电图案62的各个部分，因为分别位于第一导线图案61或垫高图案66正上方，且因为垫高图案66的垫高作用而具有相同的高度。藉此，在形成通孔63b、63c以及63d时，因为具有相同的的蚀刻深度，所以不会像图4D至图4E的习知制程步骤会有因为通孔深度的不同而产生其中一通孔蚀刻完全时，另一通孔可能蚀刻过度或蚀刻不足的问题。如此说来，本发明在此处不但利用半调光罩的技术带来节省光罩成本的好处，并且改善了习知技术中通孔(如图4E标号23b、23c与23d)深度不一所造成的制程不易控制的缺点。
请参照图5F，在通孔63a、63b、63c与63d形成之后，可沉积导电透光材料(如ITO，氧化铟锡)于底材53上，并对其进行光蚀刻，以形成导电透光图案。导电透光图案包括复数个区块70a、70b、70c与70d，每个区块分别经由上述通孔63a、63b、63c与63d与第二导线图案62电性连接。
在画素区51中，部分的导电透光图案(例如区块70a)，是形成于透光保护层59上表面，以作为画素电极，藉由透光保护层59将区块70a垫高，区块70a可与其下方的第一或第二导线图案61、62间隔足够的距离，因此可以有水平方向上的重合，而不会因彼此间的耦合电容而影响区块70a应具有的预定电位。而在接触垫区60中，另一部分的导电透光图案(例如区块70b、70c与70d)形成于保护层523上表面，以作为讯号线接触垫或是闸极线接触垫，用来使平面显示面板50可与外部的电路进行连接。
在此需要说明的是，本发明为了使平面显示面板50大量生产的制程容易达到习知技术说明中所述及的制程标准需求，是以对接触垫区60的导线图案加以设计，以在进行形成通孔63b、63c与63d的蚀刻步骤时，各通孔的蚀刻的深度一致，如此一来，各通孔形成的蚀刻步骤变得容易控制，而不会出现其中一通孔蚀刻完全时，另一通孔的蚀刻可能不足或过深的习知缺点，大幅地提升了制程的合格率。
请参照图6，图6为本发明一实施例侧剖面图。如图6所示，接触垫区60的通孔63b、63c与63d的深度相同，而每一通孔中的区块70b、70c与70d分别与其下方的第二导线图案62连接。然而如图6所示，在通孔63b之中，其连接的第二导线图案62进一步与下方的第一导线图案61电性连接。实施上可采用例如图6所示的方式，在画素区51中分别形成通孔511、512，以分别曝露此第一导线图案61、第二导线图案62的一部分，而其后再沉积导电材料以电性连接此第一导线图案61、第二导线图案62。
因此，本发明虽然将接触垫区60中的第二导线图案62设计成具有相同高度，并在相同的第二导线图案62上制作接触垫，但是并非忽略了第一导线图案61的接触垫需求，而是利用对部分的第一导线图案61、第二导线图案62上方形成通孔(例如通孔511、512)而后利用导电材料(例如导电透光图案其中的一区块70E)以桥接上述部分的第一导线图案61、第二导线图案62，以使得平面显示面板50的第一导线图案61、第二导线图案62分别具有与外部电路连接之用的接触垫。
综合以上所述，本发明所提供的平面显示面板，其使用一透光保护层来垫高导电透光图案，以使得导电透光图案与其下方的第一与第二导线图案可有水平方向上的重叠，进而增加单位画素的开口率。且本发明使用半调光罩的光蚀刻步骤，以在平面显示面板的接触垫区部分可以节省一张光罩的使用而降低成本。更重要的是，本发明藉由对平面显示面板接触垫区中的第一、第二导线图案进行三维的设计，使接触垫形成于同一高度导线图案上，因此在进行半调光罩的光蚀刻步骤时，制程较习知技术变得容易控制，且可提升合格率。此外，本发明对于第一、第二导线图案的三维设计方式，可使部分第一、第二导线图案的电性连接藉由垂直平面显示面板平面的方向，而使得平面显示面板平面上二维的导线图案设计不需做大幅的变更，如此说来，本发明平面显示面板的制造方法并且可以快速地融入既有的制程中，有利于产业的实际应用。
本发明虽以较佳实例阐明如上，然其并非用以限定本发明精神与发明实体，仅止于上述实施例尔。对熟悉此项技术者，当可轻易了解并利用其它组件或方式来产生相同的功效。是以，在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改，均应包含在申请专利范围内。
权利要求
1.一种平面显示面板的制造方法，该方法至少包括下列步骤提供一底材；均匀形成一第一金属层于该底材上；图案化该第一金属层以形成一第一导线图案及一垫高图案；均匀形成一绝缘层于该底材上，以覆盖该第一导线图案以及该垫高图案；均匀形成一第二金属层于该底材上，以覆盖该绝缘层；以及图案化该第二金属层以形成一第二导线图案，相对于该第一导线图案上方及该垫高图案上方的该第二导线图案位于该底材上同一预定高度的位置。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征是，更包括形成一保护层于该底材上，以覆盖该第二导线图案与该绝缘层；以及形成一透光保护层于该保护层上。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征是，该绝缘层及/或该第一金属层及/或该第二金属层是以沉积方式形成。
4.如权利要求2所述的制造方法，其特征是，更包括蚀刻一预定部分的该透光保护层与该保护层，以移除该透光保护层，并形成复数个通孔以暴露出对应该预定部分的该第二导线图案；以及形成一导电透光图案于该保护层上表面并经由该通孔与该第二导线图案电性连接。
5.如权利要求2所述的制造方法，其特征是，更包括蚀刻一预定部分的该透光保护层与该保护层，并形成复数个通孔以暴露出对应该预定部分的该第二导线图案；以及形成一导电透光图案于该透光保护层上并经由该通孔与该第二导线图案电性连接。
6.如权利要求4所述的制造方法，其特征是，该形成上述该些通孔以曝露出该预定部分的该第二导线图案的步骤，为一利用半调光罩的光蚀刻步骤。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征是，该半调光罩的光蚀刻步骤，是移除预定将形成该些通孔位置的部分该透光保护层，并残留另一部分的透光保护层，以作为后续的一蚀刻阻挡层。
8.如权利要求5所述的制造方法，其特征是，形成一导电透光图案于部分该透光保护层上并经由该通孔与该第二导线图案电性连接的步骤更包括将该导电透光图案同时形成于部分该透光保护层上并经由该通孔与该第一导线图案电性连接。
9.如权利要求4所述的制造方法，其特征是，形成一导电透光图案于该保护层上表面并经由该通孔与该第二导线图案电性连接的步骤更包括沉积导电材料于该通孔。
10.如权利要求4所述的制造方法，其特征是，形成一导电透光图案于该透光保护层上并经由该通孔与该第一导线图案电性连接的步骤更包括沉积导电材料于该通孔。
11.如权利要求8所述的制造方法，其特征是，将该导电透光图案同时形成于部分该透光保护层上并经由该通孔与该第二导线图案电性连接的步骤更包括沉积导电材料于该通孔。
全文摘要
本发明公开了一种平面显示面板的制造方法，该方法首先形成一第一导线图案及一垫高图案于一底材上表面；接着形成一绝缘层以覆盖第一导线图案及垫高图案；之后则形成一第二导线图案，部分第二导线图案是位于第一导线图案正上方，另一部分第二导线图案位于垫高图案正上方，藉由垫高图案的垫高作用，使该二部分第二导线图案位于同一预定高度。
文档编号H01L21/82GK1610095SQ20041008057
公开日2005年4月27日 申请日期2004年9月28日 优先权日2004年9月28日
发明者郑国兴, 刘柏源, 吴昭宪 申请人:友达光电股份有限公司