[发明专利]像素结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种像素结构及其制作方法，尤指一种利用连接电极连接源极/漏极与氧化物半导体层的像素结构及其制作方法。

背景技术

薄膜晶体管(thin film transistor,TFT)元件是一种广泛应用于显示面板的半导体元件，例如应用在液晶显示面板(liquid crystal display panel,LCD panel)、有机发光二极管显示器(organic light emitting diode display panel,OLED display panel)及电子纸(electronic paper,E-paper)等显示面板。薄膜晶体管元件的电子迁移率(mobility)直接影响到薄膜晶体管元件的切换速度，因此对于显示画面质量有很大的影响。

目前显示面板的薄膜晶体管元件根据使用的半导体层材料的不同，主要可以区分成非晶硅薄膜晶体管(amorphous silicon TFT,a-Si TFT)元件、多晶硅薄膜晶体管(poly silicon TFT)元件以及氧化物半导体薄膜晶体管(oxide semiconductor TFT)元件。非晶硅薄膜晶体管元件受限于使用非晶硅半导体材料，因此其电子迁移率较低(目前非晶硅薄膜晶体管元件的电子迁移率约在1cm2/Vs以内)，故无法满足目前可见的未来更高规格显示器的需求。多晶硅薄膜晶体管受惠于其多晶硅材料的特性，于电子迁移率上有大幅的改善(多晶硅薄膜晶体管的电子迁移率最佳约可达100cm2/Vs)。然而多晶硅薄膜晶体管元件的工艺复杂(相对地成本提升)，且于大尺寸面板应用时会有结晶程度均匀性不佳的问题存在，故目前多晶硅薄膜晶体管元件仍以小尺寸面板应用为主。氧化物半导体薄膜晶体管元件则是应用近年来新崛起的氧化物半导体材料，此类材料一般为非晶相(amorphous)晶格结构，没有应用于大尺寸面板上均匀性不佳的问题，且可利用多种方式成膜，例如溅镀(sputter)、旋涂(spin-on)以及印刷(printing)等方式，因此在工艺上较非晶硅薄膜晶体管元件更有工艺简化的弹性。氧化物半导体薄膜晶体管元件的电子迁移率一般可较非晶硅薄膜晶体管高10倍以上(氧化物半导体薄膜晶体管的电子迁移率大体上介于10cm2/Vs到50cm2/Vs之间)，此程度已可满足目前可见的未来高规格显示面板的需求。

然而，在氧化物半导体薄膜晶体管元件中，源极/漏极与氧化物半导体层间的接触阻抗若过大，将使得薄膜晶体管元件的效能降低且无法有效发挥其高电子迁移率的特性，故有必要降低氧化物半导体层与源极电极/漏极电极间的接触阻抗，以使得氧化物半导体薄膜晶体管元件展现高电子迁移率的特性。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种像素结构及其制作方法，以提升像素结构的薄膜晶体管元件的元件特性。

本发明的一实施例提供一种像素结构，包括一基板、一薄膜晶体管元件、一第一保护层以及一第一像素电极。薄膜晶体管元件设置于基板上，且薄膜晶体管元件包括一氧化物半导体层、一栅极绝缘层、一栅极、一第一连接电极、一第二连接电极、一介电层、一源极与一漏极。氧化物半导体层设置于基板上，且氧化物半导体层具有一通道区，以及一第一接触区与一第二接触区分别位于通道区的两相对侧。栅极绝缘层设置于氧化物半导体层上，且栅极绝缘层覆盖通道区的一上表面并暴露出第一接触区的一上表面以及第二接触区的一上表面。栅极设置于栅极绝缘层上。第一连接电极与第二连接电极分别设置于栅极绝缘层的两侧，第一连接电极覆盖第一接触区的上表面并与第一接触区的上表面接触，且第二连接电极覆盖第二接触区的上表面并与第二接触区的上表面接触，其中第一连接电极与第二连接电极未与栅极绝缘层在一垂直投影方向上重叠。介电层设置于栅极、第一连接电极与第二连接电极上，其中介电层具有一第一接触洞至少部分暴露出第一连接电极的一上表面，以及一第二接触洞至少部分暴露出第二连接电极的一上表面。源极与漏极设置于介电层上，其中源极经由第一接触洞与第一连接电极电性连接，且漏极经由第二接触洞与第二连接电极电性连接。第一保护层设置于介电层上，其中第一保护层具有一第三接触洞，至少部分暴露出漏极。第一像素电极设置于第一保护层上，其中第一像素电极经由第三接触洞与薄膜晶体管元件的漏极电性连接。