TWI344215B - Method of fabricating system for displaying images - Google Patents

Description

1344215 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於-種平面顯示器技術，特別是有關於 一種改良的薄膜電晶體（TFT)裝置，其驅動電路區及畫 素區具有不同的電特性（e】ectrical）以及具 有此TFT裝置的影像顯示系統製造方法。 【先前技術】 近年來，主動式陣列平面顯示器的需求快速的增 加，例如主動式陣列有機發光裝置（AM〇LED )顯示器。 主動式陣列有機發光裝置通常湘薄膜電晶體作為晝素 及驅動電路的關元件，而其可依據主動層所使用的材 ❹為非㈣（a_Si)及多晶發薄膜電晶體。相較於非晶 石夕薄膜電晶體’多晶碎薄膜電晶體具有高載子遷移率及 高驅動電路集積度及低漏電流的優勢而常用力高速操作 的產口口因此，低溫多晶石夕（low temperature p〇lySincon， LTPS )成為平面顯示器技術的一種新的應用。LTps可藉 由簡單的1C製程形成之，並將驅動電路整合於具有晝素 的基板上，降低了製造成本。 — 在LTPS薄膜電晶體製造中，驅動電路區及畫素區 的薄膜電晶體係藉由相同的製程及同步形成之。因此， 驅動電路區及畫素區的薄膜電晶冑具有才目同的電特性。 然而，主動式陣列有機發光裝置中，驅動電路區的薄膜 電晶體電特性需不同於畫素區的薄膜電晶體。舉例而 0773-A32025TWF;P2006004；spin 6 1344215 :而將驅動電路區的薄膜電晶體設計成具有高載子遷 、f及低次臨界擺盪（sub_thresh〇】d swing)等特性，藉 、提仏^速H另外，需將畫素區的薄膜電晶體設計 成厂有间""人臨界擺·^等特性’藉以高對比率（contrast 了10 )。然而’因為兩區的薄亭電晶體是藉由相同的製 私及同步形成之’故要在畫素區製作高次臨界擺逵的薄 膜電晶體且在驅動電路區製作低次臨界擺盪及高載子遷 私率的薄膜電晶體示相當困難的。 口此有必要哥求一種新的薄膜電晶體裝置，苴在 驅動電路區及晝素區中具有不同的薄膜電晶體電特性， 藉以在畫素區提供具有高次臨界擺I的薄膜電晶體，而 在驅動电路區提供具有高電子遷移率及低:欠臨界擺 薄膜電晶體。 【發明内容】 有鑑於此，本發明之目的在於提供一種影像顯示系 統。此系統包括一薄膜電晶體裝置，其包括一具有一二 動電路區及-畫素區的基底。第—及第二主動層分別= 置於驅動電路區及晝素區的基底上，其中第一主動層= 有一晶粒尺寸，且大於第二主動層的晶粒尺寸。二二極 結構分別設置於第一及第二主動層上，其中每—閘二結 構包括由一閘極介電層及一閘極層所構成的疊層。 射板設置於第一主動層下方的基底上，且盥二 絕緣。 /、乐主動層 0773-A32025TWF;P2006004;spin 7 1344215 制生根據本發明之目的，本發明提供一種影像顯示系統 衣w方法其中此系統具有一薄膜電晶體裝置，而此方法 包括.提供一基底，其具有一驅動電路區及一晝素區。 在驅^電路區的基板上形成一反射板。在驅動電路區及 晝素區的基底上形成一絕緣層，以覆蓋反射板。在絕緣 層上形成一非晶矽層。藉由—波長不小於的雷射 ，束對非晶石夕層進行退火處理，使非晶石夕層轉變成-多 =曰矽層，其中直接位於反射板上部分的多晶矽層具有一 曰曰粒尺寸，且大於其他部分的多晶矽層的晶粒尺寸。圖 案化多晶發層’以在反射板上形成—第一主動層且在畫 素區的基底上形成一第二主動層。 【實施方式】 =下况明本發明實施例之製作與使用。然而，可輕 易了解本發明所提供的實施例僅用於說明以特定方法製 作及使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍。 、以下說明本發明實施例之影像顯示系統及其製造方 一第曰及第2圖係繪示出根據本發明實施例之影像 ’’、、頁丁系，、’先特別疋—種具有薄膜電晶體裝置的影像 齡系統’其中薄膜電晶體裝置扇包括具有—驅動電 路區〇及—畫素區P的—基底1⑻。-緩衝層102可選 擇性地設置於基底丨⑻上，以料基底⑽與後續所形 成的主動層之間的黏著層或是污染阻障層。 第主動層112設置於驅動電路㊣〇的基底1〇〇 0773-A32025TWF;P20〇6〇〇4；spin 1344215 上’而第二主動層114設置於晝素區p的基底100上。 第一主動層112包括一通道區113a以及一對被通道區 U3a所隔開的源極/汲極區U3b。第二主動層114包括一 通道區115a以及—對被通道區n5a所隔開的源極/汲極 區lbb。在本實施你丨中，第一及第二主動層112及n4 可由低溫多晶矽所構成，其中第一主動層112具有一晶 粒尺寸，且其大於第二主動層114的晶粒尺寸。 二閘極結構分別設置於第一及第二主動層112及 上而構成薄膜電晶體。位於晝素區P的薄膜電晶體 (即晝素TFT )可為NMOS或CMOS。位於驅動電路 區D的溥膜電晶體（即，驅動τρτ)可為nm〇s、pM〇s 或CMOS。設置於第一主動層112上的間極結構包括由 -閘？介電層116及一閘極層118所構成的疊層。而設 置於第二主動@ 114上的閘極結構包括由—閘極介電層 116及一閘極層12〇所構成的疊層。 ❿ 一反射板105，例如一金屬層，設置於第一主動層 下梅底100上。再者’反射板1〇5藉由一絕心 6而與弟一主動層112絕緣，其中絕緣層106可由一氧 =石夕層、-氮化⑪層或其組合所構成。在本實施例令， =動層U2大體對準於反射板1()5，如第斤圖所示。 在其他貫施例中，反射板j 〇5 — 的的基底_，如第2圖所覆盍驅動電路區。 膜電曰第二至OS:繪示出根據本發咖 電日睛謂之影像顯示系統之製造方法剖面示意圖。 〇773-A32025TWF;P20〇6004;spin 1344215 請參f第！八圖，提供一基底1〇〇，其具有一驅動電路區 0及-晝素區P。基底2GG可由破璃、石英、或塑膠所構 成。—緩衝層1〇2可選擇性地形成於基底1〇〇上，作為 基底100與後續形成的膜層之間的黏著層或污染阻障 層。緩衝層102,可為一單層或多層結構。舉例而言，緩 衝層102可由一氡化石夕、一氣化石夕、或其組合所構成。 在基底100上形成一反射層104。反射層1〇4可由 金屬所構成，例如紹（A1)、銅（Cu)、錮（Mo)或其 合金。再者，反射層104的厚度大於1〇〇埃（人）且可藉 由習知的沉積技術形成之，例如濺鍍法或CVD。 哨參照第1B圖，藉由習知微影及蝕刻製程圖案化 反射層1G4 ’以在驅動電路區D的基底i⑻上形成一反 射板105在本貫她例中，反射板丨位於驅動電路區〇 之欲於後續製程步驟中形成主動層的區域。在其他實施 例中，反射板105可完全覆蓋驅動電路區D的基底1〇〇。 請參照第1C圖，在驅動電路區〇及畫素區p的基 底100上依序形成一絕緣層106及依非晶矽層（未繪 示），以覆蓋反射板105’使非晶矽層能藉由絕緣層1〇6 而，反射板105絕緣。在本實施例中，絕緣層1〇6可為 一單層或多層結構。舉例而言，絕緣層1〇6可由一氧化 矽、一氮化矽、或其組合所構成。 接下來，對非晶矽層實施一雷射退火處理1〇9，使 非晶矽層轉變成多晶矽層1〇8。在習知的低溫多晶矽 (LTPS )製造中，多晶矽層係藉由準分子雷射退火 0773-A32025TWF;P2006004;spin 10 1344215 (excimer laser annealing，ELA)處理所形成。然而，要 降低驅動TFT的次臨界擺盪相當困難，其原因在於由波 長為248 nm至351nm的準分子雷射所形成的多晶矽層的 晶粒尺寸並不夠大。因此，在本實施例中，採用波長不 小於400 rnn的雷射光束，例如固態雷射光束，來進行雷 射退火處理109 ’其對於非晶矽材料的穿透性優於準分子 雷射。因此，波長不小於400 nm的雷射光束可通過多晶 石夕層及絕緣層106而自反射板1〇5重複地反射，進而在 正向於反射板105上方多晶矽層1〇8的部分11〇提供較 咼的結晶溫度。亦即，正向於反射板1〇5上方的該部分 110的多晶矽層108具有大於其他部份的晶粒尺寸。多晶 石夕材料的晶粒尺寸通常反比於晶界電$ ( grain_b嶋d二 capacitance)。相反地，晶界電容正比於次臨界擺盪。因 此，當薄膜電晶體中多晶石夕主動層的晶粒尺寸增加時， 可具有較低的次臨界擺盪。接下來，可選擇性地對多曰 矽層108進行通道摻雜製程。 ΘΒ 請參照帛1D圖，圖案化如帛lc圖所示的多晶石夕層 108,以在驅動電路的反射板1()5切成—多晶^ 案層112,且在晝素區P的基底100上形成一多晶石夕圖案 層114。特別的是多晶矽圖案層112大體對準於反射才反 1〇5。而多晶石夕圖案層m及114係分別做為驅動電路= d中薄膜電晶體的第-主動層及畫素區p中薄膜電晶體 的第二主動層。由於大體對準於反射板1〇5的第一= 層112所形成的結晶溫度高於第二主動層〗14，故第主 〇773-A32025TWF;P2006004;spin 11 1344215 動層112的晶粒尺寸大於第二主動層丨丨4的晶粒尺寸。

請參照第1E圖，在第一及第二主動層112及114 與絕緣層106上依序形成一絕緣層116及一導電層（未 繪示）。在本實施例中，絕緣層116係作為閘極介電層 且可今可為一單層或多層結構。舉例而言，絕緣層Π 6 可由氧化石夕、一氮化矽、或其組合所.構成。而絕緣層 116可藉由習知沉積技術形成之，例如CVD。導電層可 由主屬所構成，例如銦（M〇 )或鉬合金。導電層可藉由 CVD或濺鍍法形成之。隨後蝕刻導電層，以分別在第一 及第二主動層112及114上形成閘極層118及12〇。 請參照第1F圖’利用閘極層118及12〇做為佈植罩 幕，對第一及第二主動層112及114實施重離子佈植 U1。在完成重離子佈植121之後，通道區n3a係形成 於間極層118下方的第—主動層112巾，而—對源極/汲 極區113b亦形成於第—主動層112中且被通道區心 所隔開。再者’通道區115&係形成於間極層12〇下方的 第-主動層114中，而—對源極/汲極區丨15b亦形成於第 二主動層U4 t且被通道區n5a所隔開。如此便完成 實施例之薄膜電晶體裝置200。 根據本實施例，由於晝素區p的第二主動層114的 二 驅動電路區D的第一主動層ιΐ2的晶粒尺 • 旦，、FT的次臨界擺盪高於驅動TF丁的次 盈。因此，薄膜電晶體裝置200在驱動電路區；= 區P中具有不同的電特性。”，畫素TFT可具有較高 0773-A32025TWF;P20〇6004;spin 1344215 的次臨界擺i ’以增加顯示裝置的灰階反轉（㈣ inversion)，進而使顯示裝置具有較高的對比率。同時， 動TFT 了具有較南的載子遷移率及較低的次臨界擺 盪，而提供快速的響應。 .一第3圖係繪示出根據本發明另一實施例之具有影像 顯示系統方塊示意圖，其可實施於-平面顯示（FPD)裝 置300或電子裝置5〇〇，例如一筆記型電腦、一手機、一

(personal digital assistant ，、一桌上型電腦、-電視機、-車用顯示器、或 &帶型DVD播放器。之前所述的薄膜電晶體（抓） 裝置可併入於平面顯示裝置3〇〇，而平面顯示裝置可 為LCD或0LED面板。如第3圖所示，平面顯示裝置_ 包括一薄膜電晶體裝置，如第1F或2圖中的薄膜電曰體 裝置200所示。在+广们㈣電曰曰體 在他貝轭例中，溥膜電晶體裝置3〇〇 二幵入^子裝置5〇〇。如第3圖所示，電子裂置包

，.一平面顯示裝置3〇〇及一輸入單元4〇〇。

單疋400係耦接至平面磲 月’J 號（例如，影像Λ s 用以提供輪入信 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上 以限定本發明，任何眉 …、/、1非用 在不胳m 領域中具有通常知識者， 在不脱離本發明之精神和範_， 因此本發明之簡範圍當視彳諸 與㈣ 者為準。 田优傻丨仃·^甲％專利範圍所界定 0773-A32025TWF;P2006004；Spin

丄J叶叶乙丄J 【圖式簡單說明】 第1A至1F圖係給 膜電晶體裝置之影像拖出根據本發明實施例之具有薄 箆？同後綸”’、員不系統之製造方法剖面示意圖； 面示意圖；以及 很據本發明實施例之薄膜電晶體剖 :3圖係繪示出根據本發明 施例 系統方塊示意圖。 只不

【主要元件符號說明】 100〜基底； 1〇2〜緩衝層； 104〜反射層； 105〜反射板； 106〜絕緣層； 1〇8〜多晶矽層； 109〜雷射退火處理；110〜部份的多晶矽層； 112〜第一主動層（多晶矽圖案層）； 113a、115a〜通道區；113b、115b〜源極/汲極區； 114〜第二主動層（多晶矽圖案層）；

116〜閘極介電層（絕緣層）； 118、120〜閘極層； 121〜重離子佈植； 200〜薄膜電晶體裝置；300〜平面顯示器裝置； 400〜輸入單元； 500〜電子裴置； D〜驅動電路區； P〜畫素區。 0773-A32025TWF；P2006004;spin

Claims (1)

1. I|442*15 修正日期:]00.3.17 修正本 第 96128838 號 申請專利範圍： “ ι·-種影像顯示系統之製造方法，其中該系統具有— ’專膜電晶體裝置，而該方法包括： 提供一基底，其具有一驅動電路區及一畫素區； 在該驅動電路區的該基板上形成一反射板； 層 在該驅動電路區及該畫素區的該基底上形成-絕緣 以覆蓋該反射板； 在該絕緣層上形成一非晶矽層； …藉由-波長不小於400_的雷射光束對該非晶石夕 仃退火處理’使該非晶梦層轉變成—多晶砍層， :於該反射板上該部分的該多㈣層具有—晶粒財^妾 於其他部分的該多晶石夕層的晶粒尺寸；以及 圖案化該多晶石夕層，以在該反射板上形成—第一 曰且在該晝素區的該基底上形成—第二主動層。 方法it專利範_丨項所述之影像顯以統之製造 刀別在έ亥第-及該第二主動層上覆蓋由 及-閘極層所構成的疊層；以及 ”"电曰 對該第一及該第二主動層實 該第-及該第二主動層令形成—通』:=，以分別在 側形成—對源極沒極區。 £且在_道區的兩 3·如申請專利範圍第】 / 方法，其中± / 圪之。像續不糸統之製造 /、甲该雷射光束為固態雷射光束。 ’如申凊專利範圍第I項 貞所34之t像H统之製造 15 修正本 氮化石夕層、或其 第96128838號 修正曰期:100.3.17 方法，其中該絕緣層係由一氧化矽層 組合所構成。 方請專利範㈣1項所述之影像顯示系統之製造 —緩衝，括Ϊ縣底與該第一及該第二主動層之間形成 構成。曰，且”由一虱化矽層、-氮化矽層、或其組合所 6.如申請專利範圍第丨項所述之影像顯示系統之製造 法，其中該反射板完全覆蓋該驅動電路區的該基底。 、7.如申請專利範圍第1項所述之影像顯示系統之製造 方去，其中該第一主動層大體對準於該反射板。 _如申请專利範圍弟1項所述之影像顯示系統之製造 方去’其中該反射板係由金屬所構成。 16