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TWI540735B - 薄膜電晶體陣列基板、包含該薄膜電晶體陣列基板的有機發光顯示器及其製造方法 - Google Patents

薄膜電晶體陣列基板、包含該薄膜電晶體陣列基板的有機發光顯示器及其製造方法 Download PDF

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TWI540735B
TWI540735B TW101104176A TW101104176A TWI540735B TW I540735 B TWI540735 B TW I540735B TW 101104176 A TW101104176 A TW 101104176A TW 101104176 A TW101104176 A TW 101104176A TW I540735 B TWI540735 B TW I540735B
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insulating layer
layer
thin film
film transistor
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TW101104176A
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朴鍾賢
柳春基
朴鮮
李律圭
文相皓
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三星顯示器有限公司
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Description

薄膜電晶體陣列基板、包含該薄膜電晶體陣列基板的有 機發光顯示器及其製造方法 相關申請案之交互參照
本申請案主張於2011年8月9日向韓國智慧財產局所提出的韓國專利申請案第10-2011-0079147號之優先權效益，其全部揭露納入此處作為參考。
本發明所揭露的技術大致上係關於一種薄膜電晶體陣列基板、一種包含該薄膜電晶體陣列基板的有機發光顯示器、以及一種製造該薄膜電晶體陣列基板之方法。
平板顯示器，如有機發光顯示器或液晶顯示器(LCDs)，包括薄膜電晶體(TFTs)、電容器、及用於連接薄膜電晶體與電容器之電線。
以精密圖樣形成的薄膜電晶體、電容器及電線係設置於欲在其上製造平板顯示器之基板上。在基板上形成精密圖樣時通常使用微影術製程，其利用光罩轉移圖樣。
根據微影術製程，其將光阻均勻地塗佈於欲在其上形成圖樣的基板上，使用如步進器之曝光裝置曝光，且顯影已曝光的光阻。在已顯影光阻而移除部分光阻之後蝕刻因殘餘光阻而形成於基板上之圖樣，並在形成圖樣之後移除非必須光阻。
在使用光罩轉移光阻的製程中，其必須製備包括必須圖樣之光罩。因此使用光罩的製程數目增加，製造成本係增加。另外，製造平板顯示器之製程由於光罩製程之複雜性而複雜化，並且使平板顯示器的製造時間增加，因而增加總製造成本。
本發明之一態樣為一種可容易地製造且具有高訊號傳輸品質的薄膜電晶體陣列基板、一種包含該薄膜電晶體陣列基板的有機發光顯示器、以及一種製造該薄膜電晶體陣列基板之方法。
另一態樣為一種薄膜電晶體陣列基板，其可包括：一薄膜電晶體，其設置於基板上且包含一主動層、一閘極電極、一源極電極、及一汲極電極；一電容器，其包含設置成與主動層同層之一下電極、及設置成與閘極電極同層之一上電極；一像素電極，其設置成與閘極電極及上電極同層，且連接源極電極與汲極電極之其中之一；一第一絕緣層，其設置於主動層與閘極電極之間及下電極與上電極之間，其中第一絕緣層並無設置於下電極之周圍；一第二絕緣層，其位於第一絕緣層與源極電極及汲極電極之間，其中第二絕緣層並無設置於上電極及下電極之周圍；以及一第三絕緣層，其覆蓋源極電極、汲極電極及上電極，且暴露至少部分像素電極。
主動層及下電極可包括摻雜離子雜質之半導體材料。
閘極電極可包括包含透明導電性材料之一第一層、及包含金屬之一第二層。
像素電極及上電極可包括透明導電性材料。
透明導電性材料可包括選自由氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide，IZO)、氧化鋅(zinc oxide，ZnO)、三氧化二銦(indium oxide，In2O3)、氧化銦鎵(indium gallium oxide，IGO)、及氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide，AZO)所組成的群組中之至少其一。
第一絕緣層及第二絕緣層可包括相同之一蝕刻表面。
在蝕刻表面與下電極之間可形成間隙。
第三絕緣層可設置於間隙中。
第三絕緣層可直接接觸其中未設置第一絕緣層及第二絕緣層之下電極之周圍。
第一絕緣層及第二絕緣層可包括有機絕緣材料。
第三絕緣層可以有機絕緣材料而形成。
電線可設置成與下電極同層且可連接下電極，且第一絕緣層可不形成於其中下電極與電線可彼此連接之連接部分上。
電線及連接部分可包括摻雜離子雜質之半導體材料。
插設於上電極與下電極之間的第一絕緣層之蝕刻表面上可形成階式部分。
另一態樣為一種有機發光顯示器，其包括：一薄膜電晶體，其設置於基板上且包含一主動層、一閘極電極、一源極電極、及一汲極電極；一電 容器，其包含設置成與主動層同層之一下電極、及設置成與閘極電極同層之一上電極；一像素電極，其設置成與閘極電極及上電極同層，且連接源極電極與汲極電極之其中之一；一第一絕緣層，其設置於主動層與閘極電極之間及下電極與上電極之間，其中第一絕緣層並無設置於下電極之周圍；一第二絕緣層，其位於第一絕緣層與源極電極及汲極電極之間，其中第二絕緣層並無設置於上電極及下電極之周圍；一第三絕緣層，其覆蓋源極電極、汲極電極及上電極，且暴露至少部分像素電極；一有機發射層，其設置於像素電極上；以及一相反電極，其設置於有機發射層上。
相反電極可為反射從有機發射層所發射之光的反射電極。
第三絕緣層可直接接觸其中未設置第一絕緣層及第二絕緣層之下電極之周圍。
下電極可包括摻雜離子雜質之半導體材料，且未摻雜離子雜質之一區域係位於其中設置第一絕緣層的下電極與其中未設置第一絕緣層的下電極之周圍之間。
另一態樣為一種製造薄膜電晶體陣列基板之方法，該方法包括：執行第一光罩製程，其在基板上形成半導體層，且將半導體層圖樣化而形成薄膜電晶體的主動層及電容器的下電極；執行第二光罩製程，其形成第一絕緣層，在第一絕緣層上循序地堆疊透明導電性材料及第一金屬，且將透明導電性材料及第一金屬圖樣化而形成其上循序地堆疊透明導電性材料及第一金屬的像素電極、薄膜電晶體的閘極電極、及電容器的上電極；執行第三光罩製程，其形成第二絕緣層，且形成接觸孔而經其暴露像素電極、主動層的源極區域與汲極區域、及上電極與下電極的周圍；執行第四光罩製程，其在由第三光罩製程所獲得的結構上形成第二金屬，將第二金屬圖樣化而形成分別地接觸源極區域與汲極區域之源極電極與汲極電極，且移除堆疊於像素電極上的第一金屬、及形成 於上電極上的第二金屬；移除形成於下電極之周圍的雜質；以及執行第五光罩製程，其形成第三絕緣層，且移除像素電極上的第三絕緣層。
執行第一光罩製程可包括將半導體層圖樣化，以同時在下電極同一層上形成電線而連接下電極。
在執行第二光罩製程之後可將源極區域、汲極區域及電線摻雜離子雜質。
執行第三光罩製程可包括同時蝕刻第一絕緣層及第二絕緣層。
執行第三光罩製程可包括在第一絕緣層及第二絕緣層之蝕刻表面與下電極之間形成間隙。
執行第四光罩製程可包括執行蝕刻第二金屬之第一蝕刻製程、以及執行移除像素電極及上電極上的第一金屬之第二蝕刻製程。
執行第四光罩製程可包括形成第二金屬，其與第一金屬為相同的材料、以及同時蝕刻第一金屬及第二金屬。
下電極之周圍所執行的移除雜質之步驟可為乾式蝕刻。
雜質可包括半導體層與第二金屬之化合物。
在執行第四光罩製程之後可將下電極摻雜離子雜質。
1‧‧‧有機發光顯示器
10‧‧‧基板
11‧‧‧緩衝層
13、13-2、13-3‧‧‧第一絕緣層
15‧‧‧第二絕緣層
16‧‧‧第二金屬
17‧‧‧第三絕緣層
114‧‧‧第一像素電極
115‧‧‧第二像素電極
118‧‧‧有機發射層
119‧‧‧相反電極
212‧‧‧主動層
212a‧‧‧源極區域
212b‧‧‧汲極區域
212c‧‧‧通道區域
214‧‧‧第一閘極電極
215‧‧‧第二閘極電極
216a‧‧‧源極電極
216b‧‧‧汲極電極
312a‧‧‧下電極
312c‧‧‧電容器下電極
314‧‧‧第一上電極
315‧‧‧第二上電極
C1‧‧‧第一接觸孔
C2、C2-3‧‧‧第二接觸孔
C3‧‧‧第三接觸孔
C4‧‧‧第四接觸孔
CAP1、CAP2、CAP3‧‧‧電容器區域
D1‧‧‧第一摻雜
D2‧‧‧第二摻雜
G‧‧‧間隙
PXL1‧‧‧像素區域
SMC‧‧‧矽-金屬化合物
TFT1‧‧‧電晶體區域
W1、W3‧‧‧電線
第1圖為根據一實施例之有機發光顯示器的示意橫切面圖。
第2圖為根據一實施例在第1圖中所示的有機發光顯示器之電容器區域的示意平面圖。
第3圖為描述製造在第1圖中所示的有機發光顯示器之方法的第一光罩製程之結果的示意橫切面圖。
第4圖為描述製造在第1圖中所示的有機發光顯示器之方法的第二光罩製程之結果的示意橫切面圖。
第5圖為描述製造在第1圖中所示的有機發光顯示器之方法的第二光罩製程後第一摻雜之結果的示意橫切面圖。
第6圖為描述製造在第1圖中所示的有機發光顯示器之方法的第三光罩製程之結果的示意橫切面圖。
第7至9圖為描述製造在第1圖中所示的有機發光顯示器之方法的第四光罩製程的示意橫切面圖。
第10圖為描述製造在第1圖中所示的有機發光顯示器之方法的第五光罩製程之結果的示意橫切面圖。
第11圖為根據另一實施例在第1圖中所示的有機發光顯示器之電容器區域的示意橫切面圖。
第12至14圖為根據一比較範例在第1圖中所示的有機發光顯示器之電容器區域的示意橫切面圖及平面圖。
現在藉由參考附圖而詳細說明實施例。
第1圖為根據一實施例之有機發光顯示器1的示意橫切面圖。參考第1圖，在第1圖中所示的有機發光顯示器1之基板10上為其中形成有機發射層118的像素區域PXL1、其中設置薄膜電晶體的電晶體區域TFT1、以及其中設置電容器的電容器區域CAP1。
在電晶體區域TFT1中，在基板上形成薄膜電晶體之主動層212、及緩衝層11。主動層212可由包括非晶矽或多晶矽之半導體而形成。主動層212包括通道區域212c、以及設置於通道區域212c外部之源極區域212a及汲極區域212b。源極區域212a及汲極區域212b係摻雜離子雜質。
第一閘極電極214及第二閘極電極215係循序地設置於主動層212上，且可在對應主動層212的通道區域212c之位置包括透明導電性材料，以第一絕緣層13作為主動層212與第一閘極電極214及第二閘極電極215之間的閘極絕緣層。
源極電極216a及汲極電極216b係設置於第二閘極電極215上，且分別地接觸主動層212的源極區域212a及汲極區域212b，以第二絕緣層15作為源極電極216a與汲極電極216b之間的層間介電層。
第三絕緣層17係形成於第二絕緣層15上以覆蓋源極電極216a及汲極電極216b。
第一絕緣層13及第二絕緣層15可分別地形成為無機絕緣層，而第三絕緣層17可形成為有機絕緣層。第三絕緣層17可包括常用聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)或聚苯乙烯(polystyrene，PS)、具有酚基之聚合物衍生物(polymer derivative having a phenol group)、丙烯醯基聚合物(acryl-based polymer)、亞醯胺基聚合物(imide-based polymer)、芳香醚基聚合物(aryl ether-based polymer)、醯胺基聚合物(amide-based polymer)、氟基聚合物(fluorine-based polymer)、對二甲苯基聚合物(p-xylene-based polymer)、乙烯醇基聚合物(vinyl alcohol-based polymer)、或其摻合物。
在第1圖所示的像素區域PXL1中，第一像素電極114係設置於基板10及緩衝層11上。在一實施例中，第一像素電極114係由與第一閘極電極214相同的透明導電性材料而形成。
第一像素電極114可由透明導電性材料所形成，且光可從第一像素電極114發射。透明導電性材料可包括選自由氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide，IZO)、氧化鋅(zinc oxide，ZnO)、三氧化二銦(indium oxide，In2O3)、氧化銦鎵(indium gallium oxide，IGO)、及氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide，AZO)所組成的群組中之至少其一。
有機發射層118可形成於第一像素電極114上，且光可從有機發射層118朝向基板10發射而通過由透明導電性材料所形成的第一像素電極114。
設置於第一像素電極114下方的緩衝層11及第一絕緣層13交替地包括折射率不同的材料以作為分布布拉格反射器(distributed bragg reflector，DBR)，而改良從有機發射層118所發射之光的發光效率。緩衝層11及第一絕緣層13可由SiO2、SiNx等形成。雖然第一絕緣層13及緩衝層11在本實施例中分別地形成一層，但第一絕緣層13及緩衝層11可分別地形成複數層。
第二絕緣層15係形成於第二像素電極115周圍，且在第二絕緣層15中形成第一接觸孔C1而經其暴露第一像素電極114。第三絕緣層17係形成於第二絕緣層15上，且在第三絕緣層17中形成第四接觸孔C4而經其暴露第一像素電極114。有機發射層118係形成於第四接觸孔C4中。
有機發射層118可由具有低分子量之有機材料、或高分子有機材料而形成。當有機發射層118由具有低分子量之有機材料所形成時，則可在有機發射層118上堆疊電洞運輸層(HTL)、電洞注入層(HIL)、電子運輸層(ETL)、及 電子注入層(EIL)等。除了這些層之外，如果需要則可在有機發射層118上堆疊各種層。關於此點，可用有機材料可為銅鈦菁(copper phthalocyanine，CuPc)、N,N’-二(萘-1-基)-N,N’-二苯基-聯苯胺(N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine，NPB)、三(8-羥基喹啉鋁)(tris(8-hydroxyquinoline aluminum)，Alq3)等。當有機發射層118由高分子有機材料形成時，則可在有機發射層118上堆疊電洞運輸層。電洞運輸層可由聚-(3,4)-伸乙基-二羥基噻吩(poly-(3,4)-ethylene-dihydroxy thiophene，PEDOT)、聚苯胺(polyaniline，PANI)等形成。關於此點，可用有機材料可為聚苯乙烯基材料(poly-phenylenevinylene-based material，PPV)、及聚芴基高分子材料(polyfluorene-based)。另外，其可進一步將無機材料沉積在有機發射層118、第一像素電極114與相反電極119之間。
作為共用電極之相反電極119係沉積在有機發射層118上。在第1圖中係將第一像素電極114作為陽極，而將相反電極119作為陰極。顯然地，第一像素電極114及相反電極119之極性可互調。
相反電極119可為包括反射材料之反射電極。關於此點，相反電極119可包括選自由鋁(Al)、鎂(Mg)、鋰(Li)、鈣(Ca)、氟化鋰/鈣(LiF/Ca)、及氟化鋰/鋁(LiF/Al)所組成的群組之至少一種材料。
相反電極119係設置作為反射電極，而將從有機發射層118所發射之光從相反電極119反射穿越第一像素電極114，且朝向基板10發射。
電容器區域CAP1包括設置於基板10及緩衝層11上的電容器之下電極312a及第一上電極314。下電極312a可由與薄膜電晶體之主動層212相同的材 料而形成。第一上電極314可由與第一像素電極114相同的透明導電性材料而形成。部分第一絕緣層13係形成於下電極312a與第一上電極314之間。
在一實施例中，下電極312a由與源極區域212a及汲極區域212b相同的材料所形成，例如摻雜離子雜質之半導體材料。當下電極312a由未摻雜離子雜質之本質半導體材料而形成時，則連同第一上電極314，電容器具有金屬氧化物半導體(metal oxide semiconductor，MOS)電容器(capacitor，CAP)結構。然而，當下電極312a由摻雜離子雜質之半導體材料形成時，如同第1圖，則電容器構成電容大於金屬氧化物半導體電容器結構的金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器結構，而使得電容最大化。因此，金屬-絕緣體-金屬電容器結構可具有與金屬氧化物半導體電容器結構相同的電容，面積卻小於金屬氧化物半導體電容器結構。因此，減少電容器面積之裕度增加，且第一像素電極114之厚度因該裕度增加而增加，故可增加孔徑比。
在一實施例中，電線W1係設置於下電極312a周圍，且係設置成與下電極312a同層。電線W1係連接下電極312a且傳輸訊號(電流/電壓)。類似下電極312a，電線W1可包括摻雜離子雜質之半導體材料。
在一實施例中，第一絕緣層13係設置於下電極312a上，且在下電極312a周圍形成其中未形成第一絕緣層13的區域。至少一部分下電極312a(例如一邊緣)可未被第一絕緣層13覆蓋。其中未形成第一絕緣層13的區域可為連接下電極312a的電線W1之一部分。例如其中未形成第一絕緣層13的區域可為其中下電極312a與電線W1彼此連接之連接部分。
本實施例係將其中未形成第一絕緣層13的區域敘述為電線W1之一部分。其中未形成第一絕緣層13的區域可為下電極312a之一邊緣。其係因為 在電容器區域CAP1中未明確地指示下電極312a與電線W1之間的邊界。在本實施例中，其中未形成第一絕緣層13的區域可位於第一絕緣層13與設置於下電極312a周圍的電線W1之間，而在第一絕緣層13與電線W1之間形成間隙G。其係因為在蝕刻第二絕緣層15時，第一絕緣層13隨第二絕緣層15一起被蝕刻之故。
第一上電極314係設置於第一絕緣層13上。第一上電極314可由與第一像素電極114相同的材料而形成。例如當第一像素電極114包括透明導電性材料時，第一上電極314亦可包括該透明導電性材料。
第二絕緣層15係設置於第一絕緣層13上。第二絕緣層15包括第二接觸孔C2而經其暴露第一上電極314。第二接觸孔C2可具有比第一上電極314之寬度大的開口。另外，第二絕緣層15並未如同上述之第一絕緣層13於下電極312a周圍形成。至少一部分下電極312a(例如一邊緣)及至少一部分第一上電極314之(例如一邊緣)可未被第二絕緣層15覆蓋。
第三絕緣層17係設置於第二絕緣層15上。第三絕緣層17可形成以作為有機絕緣層。包括具有低介電常數的有機絕緣材料之第三絕緣層17係插設於相反電極119與第一上電極314之間。因此，其降低可能形成於相反電極119與第一上電極314之間的寄生電容，且避免因寄生電容而造成的訊號干擾。
第2圖為根據一實施例在第1圖中所示的有機發光顯示器1之電容器區域CAP1的示意平面圖。
參考第2圖，在電容器區域CAP1的第二絕緣層15內設置第一上電極314、具有間隙G之第一絕緣層13、及經其暴露下電極312a周圍之第二接觸孔C2。
其中欲摻雜離子雜質之下電極312a區域、以及設置於下電極312a同層上連接下電極312a之電線W1，係依其中欲形成第二接觸孔C2的第二絕緣層15區域之尺寸而定。關於此點，其中未摻雜離子雜質之半導體材料區域可位於下電極312a與電線W1彼此連接的連接部分，其在以下說明(參見第12圖至第14圖)。在此情形下，由於其中半導體材料未摻雜離子雜質之區域具有高電阻，因而降低電容，或者可能降低訊號傳輸品質。然而，在本實施例中，第二接觸孔C2具有比第一上電極314之寬度大的開口。因此，下電極312a及電線W1係摻雜離子雜質。因此，其中未摻雜離子雜質之半導體材料區域不會位於下電極312a與電線W1之間，因而增加電容且改良訊號傳輸品質。
當形成第二接觸孔C2時，由於包括半導體材料之下電極312a所包括的金屬、源極電極216a、與汲極電極216b之反應，因而可形成矽-金屬化合物(參見第7圖及第8圖)。然而，在本實施例中，矽-金屬化合物係藉以下說明的乾式蝕刻製程而移除，而可避免由於矽-金屬化合物而在下電極312a與第一上電極314之間產生漏電流。
第2圖所示為未將額外電線連接第一上電極314之情形。因此，雖然第2圖未示，但可進一步將如連接下電極312a之電線W1的電線連接第一上電極314之至少一側。
以下將藉由參考第3至10圖而說明製造有機發光顯示器1之方法。
第3圖為描述製造在第1圖中所示的有機發光顯示器1之方法的第一光罩製程之結果的示意橫切面圖。
參考第3圖，在其上堆疊緩衝層11的基板10上形成薄膜電晶體之主動層212的通道區域212c、及電容器下電極312c。當執行第一光罩製程時，連接電容器下電極312c之電線W1係與電容器下電極312c一起形成。
基板10可由其中主成分為SiO2之透明玻璃材料而形成。顯然地，基板10可為由聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚萘酸乙酯(polyethylene naphthalate，PEN)、聚亞醯胺(polyimide，PI)等所形成的塑膠基板、以及玻璃基板。
在基板10上可進一步設置包括例如SiO2及/或SiNx的緩衝層11，以維持基板10之光滑性及避免雜質元素滲透至基板10中。
雖然圖未示，但半導體層(圖未示)係沉積在緩衝層11上，將光阻(圖未示)塗佈於半導體層(圖未示)上，及藉著微影術製程使用第一光罩(圖未示)將半導體層(圖未示)圖樣化，進而實質上同時形成薄膜電晶體之主動層212、電容器下電極312c、及電線W1。
使用微影術之第一光罩製程係藉由以曝光單元(圖未示)將第一光罩(圖未示)曝光，且執行如顯影、蝕刻、及剝除或灰化的一系列製程而執行。
半導體層(圖未示)可由非晶矽或多晶矽形成。在此情形，多晶矽亦可藉由將非晶矽結晶而形成。其可使用各種方法將非晶矽結晶，如快速熱退火(rapid thermal annealing，RTA)、固相結晶(solid phase crystallization，SPC)、準分子雷射退火(excimer laser annealing，ELA)、金屬誘導結晶(metal-induced crystallization，MIC)、金屬誘導橫向結晶(metal-induced lateral crystallization，MILC)、順序橫向固化(sequential lateral solidification，SLC)等。
第4圖為描述製造在第1圖中所示的有機發光顯示器1之方法的第二光罩製程之結果的示意橫切面圖。
參考第4圖，在第3圖之第一光罩製程所獲得的結構上堆疊第一絕緣層13，且在第一絕緣層13上循序地堆疊包括透明導電性材料及第一金屬之層(圖未示)。然後將包括透明導電性材料與第一金屬之層(圖未示)同時圖樣化。
圖樣化的結果為在第一絕緣層13的像素區域PXL1中，循序地形成包括透明導電性材料之第一像素電極114、及包括金屬之第二像素電極115。另外，在電晶體區域TFT1中循序地形成包括透明導電性材料之第一閘極電極214、及包括第一金屬之第二閘極電極215，且在電容器區域CAP1中同時形成包括透明導電性材料之電容器的第一上電極314、及包括第一金屬之電容器的第二上電極315。
如上所述，第一絕緣層13可包括由SiO2、SiNx等所形成的單層或複數層。第一絕緣層13係作為薄膜電晶體的閘極絕緣層、及電容器的介電層。
第一像素電極114、第一閘極電極214、及第一上電極314可由相同的透明導電性材料而形成。
第二像素電極115、第二閘極電極215、及第二上電極315可由相同的金屬材料所形成，且可形成單層或複數層，其係由選自由鋁(Al)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鎂(Mg)、金(Au)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銥(Ir)、鉻(Cr)、鋰(Li)、鈣(Ca)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鎢(W)、及銅(Cu)所組成的群組之至少一種金屬所形成。
第5圖為描述製造在第1圖中所示的有機發光顯示器1之方法的第二光罩製程後第一摻雜之結果的示意橫切面圖。
參考第5圖，首先在第4圖的第二光罩製程所獲得的結構上摻雜離子雜質(稱為第一摻雜D1)。作為標靶之薄膜電晶體的主動層212及電容器的電線W1可摻雜濃度約1×1015個原子/平方公分之離子雜質。離子雜質可為硼(B)或磷 (P)離子。在此情形，藉由使用第一閘極電極214及第二閘極電極215作為自動對準光罩而將主動層212摻雜離子雜質，使得主動層212包括摻雜離子雜質的源極區域212a及汲極區域212b、以及插設其間的通道區域212c。即，將第一閘極電極214及第二閘極電極215作為自動對準光罩而不必使用額外光罩即可形成源極區域212a及汲極區域212b。
如同通道區域212c，因為第一上電極314及第二上電極315作為阻絕光罩，由與主動層212相同的材料所形成的電容器下電極312c並未摻雜離子雜質。然而，電線W1、以及連接電容器下電極312c且其上未形成第一上電極314及第二上電極315之下電極312a係摻雜雜質。
第6圖為描述製造在第1圖中所示的有機發光顯示器1之方法的第三光罩製程之結果的示意橫切面圖。
參考第6圖，在第5圖之第二光罩製程所獲得的結構上堆疊第二絕緣層15，且藉由將第二絕緣層15圖樣化而形成經其暴露第二像素電極115之第一接觸孔C1、經其暴露全部第一上電極314及第二上電極315之第二接觸孔C2、以及經其暴露主動層212的部分源極區域212a及汲極區域212b之第三接觸孔C3。
由於形成第二接觸孔C2而暴露全部第一上電極314及第二上電極315，故在第一上電極314及第二上電極315與第二接觸孔C2之間形成間隙G。關於此點，將其中未形成第一上電極314及第二上電極315的區域，即第一絕緣層13連同第二絕緣層15一起蝕刻。因此，第一絕緣層13及第二絕緣層15可包括相同之一蝕刻表面，且在蝕刻表面與電容器下電極312c之間形成其中未形成第一絕緣層13及第二絕緣層15的間隙G。
雖然間隙G僅形成於第一絕緣層13與第二絕緣層15之間，但間隙G可形成於設置於第一絕緣層13與第二絕緣層15下方的緩衝層11之間。其係因為在蝕刻第一絕緣層13與第二絕緣層15時亦可能蝕刻至緩衝層11。
第7圖至第9圖為描述製造在第1圖中所示的有機發光顯示器1之方法的第四光罩製程的示意橫切面圖。
第7圖描述在第6圖之第三光罩製程所獲得的結構上堆疊第二金屬16的情形。第二金屬16係堆疊於其中未形成第一絕緣層13及第二絕緣層15之電容器下電極312c周圍，而填充第一接觸孔C1、第二接觸孔C2及第三接觸孔C3。繼而可執行第二金屬16之退火程序。
第二金屬16可形成單層或複數層，其係由選自由鋁(Al)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鎂(Mg)、金(Au)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銥(Ir)、鉻(Cr)、鋰(Li)、鈣(Ca)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鎢(W)、及銅(Cu)所組成的群組之至少一種金屬而形成。
關於此點，第二金屬16係直接接觸電線W1、及設置於其中未形成第一絕緣層13及第二絕緣層15之電容器下電極312c周圍的下電極312a。此步驟可形成矽-金屬化合物SMC，如矽化物。當矽-金屬化合物SMC未移除而保留時，在電容器下電極312c與第一上電極314之間可能發生漏電流。
雖然第7圖未詳細顯示，但可在第二金屬16上設置光阻(圖未示)，並使用預定光罩(圖未示)執行第四光罩製程。
第8圖示意地描述第四光罩製程的結果。參考第8圖，將第二金屬16圖樣化而在第二絕緣層15上形成源極電極216a及汲極電極216b，且移除一部分第二像素電極115及全部第二上電極315。
當用於形成源極電極216a及汲極電極216b之第二金屬16、以及用於形成第二像素電極115及第二上電極315之金屬為相同的材料時，部分第二像素電極115及全部第二上電極315係藉由執行使用相同蝕刻劑之一次蝕刻製程而移除，且因而圖樣化而形成源極電極216a及汲極電極216b。當第二金屬16與用於形成第二像素電極115及第二上電極315之金屬為不同的材料時，第二金屬16係使用第一蝕刻劑蝕刻，因而圖樣化形成源極電極216a及汲極電極216b，且藉 由使用第二蝕刻劑移除部分第二像素電極115及全部第二上電極315。關於此點，形成於電線W1、以及設置於其中未形成第一絕緣層13及第二絕緣層15之電容器下電極312c周圍的下電極312a中之矽-金屬化合物SMC可能沒有被移除且可能保留。
本實施例係移除形成於電線W1、及設置於其中未形成第一絕緣層13及第二絕緣層15之電容器下電極312c周圍的下電極312a中之矽-金屬化合物SMC。矽-金屬化合物SMC可藉著乾式蝕刻而移除。因此，其可避免電容器下電極312c與第一上電極314之間的漏電流，且可降低缺陷比例。
第9圖示意地描述已執行乾式蝕刻後之第二摻雜製程。
參考第9圖，在移除第二像素電極115及第二上電極315之後，將電容器下電極312c摻雜合適濃度之如硼(B)或磷(P)離子的離子雜質。
第一摻雜D1期間尚未被摻雜的電容器下電極312c在第二摻雜D2後變成摻雜離子雜質的下電極312a，而使下電極312a之導電度增加且電容器之電容增加。
另外，由於形成於第二絕緣層15中的第二接觸孔C2之尺寸大於第二上電極315，故全部下電極312a及電線W1均摻雜離子雜質。因此，其可避免電容減小及訊號傳輸品質降低。
參考第8圖及9圖，在已執行乾式蝕刻後執行第二摻雜D2而移除矽-金屬化合物SMC。然而，亦可藉由改變製程的順序，在已完成第二摻雜D2後執行乾式蝕刻而移除矽-金屬化合物SMC。
第10圖為描述製造在第1圖中所示的有機發光顯示器1之方法的第五光罩製程之結果的示意橫切面圖。
參考第10圖，在第四光罩製程所獲得的結構上形成第三絕緣層17，且藉由將第三絕緣層17圖樣化而形成經其暴露第一像素電極114之第四接觸孔C4。
第四接觸孔C4係用於定義發射區域，且藉由增加第一像素電極114及第二像素電極115的邊緣與相反電極119之間的間隙(參見第1圖)而避免電場集中於第一像素電極114及第二像素電極115的邊緣，因而避免第一像素電極114及第二像素電極115與相反電極119之間的短路。
第11圖為根據另一實施例在第1圖中所示的有機發光顯示器1之電容器區域CAP2的示意橫切面圖。
參考第11圖，如同第2圖所示的電容器區域CAP1，在根據本實施例之電容器區域CAP2中形成具有比第一上電極314及第二上電極315之尺寸大的開口之第二接觸孔C2，且設置於下電極312a周圍之電線W1上並未形成第一絕緣層13-2及第二絕緣層15。另外，所有下電極312a及電線W1均摻雜離子雜質。
然而，在本實施例中，在執行第四光罩製程之後，在乾式蝕刻形成於設置於下電極312a周圍之電線W1中的矽-金屬化合物SMC時，根據第一絕緣層13-2或乾式蝕刻，而在形成於下電極312a與第一上電極314及第二上電極315之間的第一絕緣層13-2之蝕刻表面上形成階式部分。階式部分可能會造成孔隙缺陷，其可能發生於第一絕緣層13-2與第三絕緣層17之間的接觸表面，特別是當接觸第一絕緣層13-2之蝕刻表面的第三絕緣層17為有機絕緣層時。
第12圖至第14圖為根據一比較範例在第1圖中所示的有機發光顯示器1之電容器區域CAP3的示意橫切面圖及平面圖。
參考第12圖及第13圖，在根據本實施例之電容器區域CAP3中，在基板10及緩衝層11上形成下電極312a及電線W3、連續地覆蓋下電極312a及電 線W3之第一絕緣層13-3、第一上電極314、以及設置於第一上電極314周圍之第二上電極315。
根據比較範例，在第二絕緣層15中形成未暴露全部第一上電極314之第二接觸孔C2-3，故覆蓋部分第一上電極314及第二上電極315周圍。結果部分第二上電極315仍保留在其中未形成第二接觸孔C2-3的第二絕緣層15之下部份中。
第14圖為在執行第四光罩製程之後，根據比較範例欲在有機發光顯示器之電容器區域CAP3中執行第二摻雜D2的示意圖。
參考第14圖，當執行第二摻雜D2時，由於仍維持被第二絕緣層15覆蓋的第二上電極315作為防止摻雜之光罩，故對應第二上電極315之電容器下電極312c未摻雜離子雜質。
因此，在根據比較範例的有機發光顯示器1之電容器區域CAP3中，未摻雜離子雜質的電容器下電極312c區域可位於下電極312a周圍。在此情形，由於未摻雜離子雜質的電容器下電極312c區域具有高電阻，故可能減小電容，或者可能降低訊號傳輸品質。
所揭示的至少一實施例提供以下之優點。首先消除未在下電極及電線區域摻雜離子雜質之現象，故增加電容且改良電容器電線的訊號傳輸品質。
其次由於移除形成於其中未設置於下電極之周圍設置的絕緣層之區域中的雜質，故避免由於雜質而發生第一上電極與下電極之間的漏電流。
第三為提供具有高電容之金屬-絕緣體-金屬電容器結構。第四，可使用五個光罩製程製造上述的有機發光顯示器。
雖然以上實施例已參考附圖而說明，但所屬技術領域者將了解的是，在不背離以下申請專利範圍之精神及範疇下對其可進行各種形式及細節的變化。
1‧‧‧有機發光顯示器
10‧‧‧基板
11‧‧‧緩衝層
13‧‧‧第一絕緣層
15‧‧‧第二絕緣層
17‧‧‧第三絕緣層
114‧‧‧第一像素電極
115‧‧‧第二像素電極
118‧‧‧有機發射層
119‧‧‧相反電極
212‧‧‧主動層
212a‧‧‧源極區域
212b‧‧‧汲極區域
212c‧‧‧通道區域
214‧‧‧第一閘極電極
215‧‧‧第二閘極電極
216a‧‧‧源極電極
216b‧‧‧汲極電極
312a‧‧‧下電極
314‧‧‧第一上電極
C1‧‧‧第一接觸孔
C2‧‧‧第二接觸孔
C4‧‧‧第四接觸孔
CAP1‧‧‧電容器區域
G‧‧‧間隙
PXL1‧‧‧像素區域
TFT1‧‧‧電晶體區域
W1‧‧‧電線

Claims (26)

  1. 一種薄膜電晶體陣列基板，其包含：一薄膜電晶體，其係設置於一基板上，其中該薄膜電晶體包含一主動層、一閘極電極、一源極電極、及一汲極電極；一電容器，其包含i)設置成與該主動層同層之一下電極，及ii)設置成與該閘極電極同層之一上電極；一像素電極，其係設置成與該閘極電極及該上電極同層，其中該像素電極係電性連接該源極電極與該汲極電極之至少之一；一第一絕緣層，其係設置於該主動層與該閘極電極之間及該電容器之該下電極與該上電極之間，其中至少一部分該下電極未被該第一絕緣層覆蓋；一第二絕緣層，其係設置於該第一絕緣層與該源極電極及該汲極電極之間，其中至少一部分該上電極及該下電極未被該第二絕緣層覆蓋；以及一第三絕緣層，其實質上覆蓋該源極電極、該汲極電極及該上電極，其中至少一部分該像素電極未被該第三絕緣層覆蓋，且該第三絕緣層直接接觸其中未設置該第一絕緣層及該第二絕緣層之該下電極之周圍。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該主動層及該下電極分別由摻雜離子雜質之半導體材料而形成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該閘極電極包含i)由一透明導電性材料所形成的一第一層，及ii)由 一金屬所形成的一第二層。。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該像素電極及該上電極分別由一透明導電性材料而形成。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該透明導電性材料包含選自由氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide，IZO)、氧化鋅(zinc oxide，ZnO)、氧化銦(indium oxide，In2O3)、氧化銦鎵(indium gallium oxide，IGO)、及氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide，AZO)所組成的群組中至少其一。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該第一絕緣層及該第二絕緣層包含相同之一蝕刻表面。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中在該蝕刻表面與該下電極之間形成一間隙。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該第三絕緣層係設置於該間隙中。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中一階式部分係形成於插設於該上電極與該下電極之間的該第一絕緣層之該蝕刻表面上。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該第一絕緣層及該第二絕緣層分別由有機絕緣材料而形成。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該第三絕緣層係由有機絕緣材料所形成。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中將一 電線設置成與該下電極同層且係連接該下電極，且其中該第一絕緣層不形成於其中該下電極與該電線彼此連接之一連接部分上。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該電線及該連接部分係分別由摻雜離子雜質之半導體材料所形成。
  14. 一種有機發光顯示器，其包含：一薄膜電晶體，其係設置於一基板上，其中該薄膜電晶體包含一主動層、一閘極電極、一源極電極、及一汲極電極；一電容器，其包含i)設置成與該主動層同層之一下電極，及ii)設置成與該閘極電極同層之一上電極；一像素電極，其係設置成與該閘極電極及該上電極同層，其中該像素電極係電性連接該源極電極與該汲極電極之至少之一；一第一絕緣層，其係設置於該主動層與該閘極電極之間及該下電極與該上電極之間，其中至少一部分該下電極未被該第一絕緣層覆蓋；一第二絕緣層，其係位於該第一絕緣層與該源極電極及該汲極電極之間，其中至少一部分該上電極及該下電極未被該第二絕緣層覆蓋；一第三絕緣層，其實質上覆蓋該源極電極、該汲極電極及該上電極，其中至少一部分該像素電極未被該第三絕緣層覆蓋，且該第三絕緣層直接接觸其中未設置該第一絕緣層及該第二絕緣層之該下電極之周圍； 一有機發射層，其係設置於該像素電極上；以及一相反電極，其係設置於該有機發射層上。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之有機發光顯示器，其中該相反電極係為反射從該有機發射層所發射之光的一反射電極。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之有機發光顯示器，其中該下電極係由摻雜離子雜質之半導體材料形成，且其中未摻雜離子雜質之一區域形成於i)其中設置該第一絕緣層的該下電極與ii)其中未設置該第一絕緣層的該下電極之周圍之間。
  17. 一種製造薄膜電晶體陣列基板之方法，該方法包含：執行一第一光罩製程，其包含i)在一基板上形成一半導體層，及ii)將該半導體層圖樣化而形成一薄膜電晶體的一主動層及一電容器的一下電極；執行一第二光罩製程，其包含i)形成一第一絕緣層，ii)在該第一絕緣層上循序地堆疊一透明導電性材料及一第一金屬，及iii)將該透明導電性材料及該第一金屬圖樣化而形成1)其上循序地堆疊該透明導電性材料及該第一金屬的像素電極、2)該薄膜電晶體的一閘極電極、及3)該電容器的一上電極；執行一第三光罩製程，其包含i)形成一第二絕緣層，及ii)形成一接觸孔而經其暴露該像素電極、該主動層的一源極區域與一汲極區域、及該上電極與該下電極的周圍；執行一第四光罩製程，其包含i)在由該第三光罩製程所獲得的結構上形成一第二金屬，及ii)將該第二金屬圖樣化而形成分別地接觸該源極區域與該汲極區域之一源極電極與一汲 極電極，且移除堆疊於該像素電極上的該第一金屬、及形成於該上電極上的該第二金屬；移除形成於該下電極之周圍的一雜質；以及執行一第五光罩製程，其包含i)形成一第三絕緣層，及ii)移除該像素電極上的該第三絕緣層。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該第一光罩製程更包含將該半導體層圖樣化，以實質上同時在該下電極同一層上形成一電線而連接該下電極。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中在執行該第二光罩製程之後，將該源極區域、該汲極區域及該電線摻雜一離子雜質。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該第三光罩製程更包含實質上同時蝕刻該第一絕緣層及該第二絕緣層。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中該第三光罩製程更包含在該第一絕緣層及該第二絕緣層之蝕刻表面與該下電極之間形成一間隙。
  22. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該第四光罩製程更包含蝕刻該第二金屬之一第一蝕刻製程、以及移除該像素電極及該上電極上的該第一金屬之一第二蝕刻製程。
  23. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該第四光罩製程更包含形成該第二金屬，其與該第一金屬為相同的材料、以及實質上同時蝕刻該第一金屬及該第二金屬。
  24. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中移除該雜質之步驟 係藉由乾式蝕刻而執行。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中該雜質包含該半導體層與該第二金屬之化合物。
  26. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中在執行該第四光罩製程之後，將該下電極摻雜一離子雜質。
TW101104176A 2011-08-09 2012-02-09 薄膜電晶體陣列基板、包含該薄膜電晶體陣列基板的有機發光顯示器及其製造方法 TWI540735B (zh)

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