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TWI542015B - 薄膜電晶體陣列基板、包含該薄膜電晶體陣列基板之有機發光顯示裝置、以及製造該薄膜電晶體陣列基板之方法 - Google Patents

薄膜電晶體陣列基板、包含該薄膜電晶體陣列基板之有機發光顯示裝置、以及製造該薄膜電晶體陣列基板之方法 Download PDF

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TWI542015B
TWI542015B TW101103058A TW101103058A TWI542015B TW I542015 B TWI542015 B TW I542015B TW 101103058 A TW101103058 A TW 101103058A TW 101103058 A TW101103058 A TW 101103058A TW I542015 B TWI542015 B TW I542015B
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electrode
insulating layer
layer
thin film
film transistor
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TW101103058A
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Inventor
金成虎
申旼澈
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三星顯示器有限公司
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Publication date
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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之有機 發光顯示裝置、以及製造該薄膜電晶體陣列基板之方法 相關申請案之交互參照
此申請案主張來自於2011年8月4日向韓國智慧財產局所提交的韓國專利申請號10-2011-0077846的優先權，其所揭露之內容全部被納入此文中以供參考。
本發明有關一種薄膜電晶體(TFT)陣列基板、包含該薄膜電晶體陣列基板之有機發光顯示裝置、以及製造該薄膜電晶體陣列基板之方法。
平板顯示器例如有機發光顯示裝置以及液晶顯示器(LCDs)，其包含例如薄膜電晶體(TFT)、電容以及連接薄膜電晶體與電容之線路。
依據一具體實施例，本發明係提供一種薄膜電晶體(TFT)陣列基板包括：設置在基板上之主動層及與主動層設置於同一層之下電極；設置在主動層及下電極上之第一絕緣層，且第一絕緣層具有暴露下電極之一區域之第一間隙；設置在第一絕緣層上之薄膜電晶體之閘極電極；設置在下電極與第一絕緣層上之上電極，電容之上電極具有第二間隙以暴露第一間隙與第一絕緣層之一區域；電性連接至主動層之源極區與汲極區之源極電極與汲極電極；設置於閘極電極、源極電極與汲極電極之間之第二絕緣層，其中，第二絕緣層不設置於電容之上電極上、第一絕緣層之第一間隙中或上電極之第二間隙中；連接至源極電極或汲極電極之像素電極；以及覆蓋在源極電極與汲極電極上但暴露像素電極之第三絕緣層。
主動層與下電極可包括摻雜離子雜質之半導體材料。
上電極可包括用以形成像素電極之相同材料。
上電極與像素電極可包含透明導電材料。
此透明導電材料可包含氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)、三氧化二銦(In2O3)、氧化銦鎵(IGO)以及氧化鋁鋅(AZO)之至少其一。
像素電極可設置於第二絕緣層上。
第三絕緣層可包含暴露像素電極之洞，且像素電極可設置於此洞中之第一絕緣層上。
源極電極與汲極電極之蝕刻率可不同於像素電極與上電極之蝕刻率。
第三絕緣層可設置於上電極之上、第一絕緣層之第一間隙之中以及上電極之第二間隙之中。
第一絕緣層與第二絕緣層可為無機絕緣層。
第三絕緣層可為有機絕緣層。
線路以及與下電極位於同一層而連接下電極之線路連接單元連接可設置於下電極。
線路與線路連接單元可包括摻雜離子雜質之半導體材料。
依據一具體實施例，本發明係提供一種有機發光顯示裝置包括：設置於基板上之薄膜電晶體(TFT)之主動層，以及位於基板上與主動層設置於同一層之電容之下電極；設置於主動層與下電極上之第一絕緣層，其具有暴露下電極之一區域之第一間隙；設置於第一絕緣層上之薄膜電晶體之閘極電極；以及設置於下電極與第一絕緣層上之電容之上電極，電容之上電極具有暴露第一間隙與部分第一絕緣層之第二間隙；電性連接主動層之源極區與汲極區之源極電極與汲極電極；設置於閘極電極與源極電極之間以及閘極電極與汲極電極之間之第二絕緣層，其中，第二絕緣層並未設置於電容之上電極之上、第一絕緣層之第一間隙之中、或上電極之第二間隙之中；連接至源極電極或汲極電極之像素電極；覆蓋源極電極與汲極電極且暴露像素電極之第三絕緣層；設置於像素電極上之有機發光層；以及設置於有機發光層上之反向電極。
反向電極可為能反射有機發光層發出之光線之反射電極。
依據一具體實施例，本發明係提供一種薄膜電晶體(TFT)陣列基板之製造方法，此製造方法包括：第一遮罩製程，其係於基板上形成半導體層，且圖樣化此半導體層以形成薄膜電晶體之主動層與電容之下電極；第二遮罩製程，其係形成第一絕緣層，堆疊第一金屬於第一絕緣層上，並圖樣化第一金屬以形成薄膜電晶體之閘極電極以及電容之蝕刻停止層而於下電極之一區域中具 有第一間隙；第三遮罩製程，其係形成第二絕緣層，此第二絕緣層具有暴露主動層之源極區與汲極區以及暴露蝕刻停止層與第一間隙之接觸孔；第四遮罩製程，其係形成第二金屬於第三遮罩製程所製得之結構上，且圖樣化第二金屬以形成各別連接源極區與汲極區之源極電極與汲極電極，再移去第二金屬與蝕刻停止層，但不移除源極與汲極電極；第五遮罩製程，其係形成第三金屬於第四遮罩製程所製得之結構上，並圖樣化第三金屬以形成像素電極與上電極於第一絕緣層上，此上電極包含暴露第一絕緣層與第一間隙之第二間隙；以及第六遮罩製程，其係形成第三絕緣層，並圖樣化此第三絕緣層以暴露像素電極。
在第一遮罩製程中，藉由圖樣化半導體層，線路可與下電極一起形成於下電極同一層中。
在第二遮罩製程後，源極區、汲極區以及線路更可摻雜離子雜質。
在第三遮罩製程中，當第二絕緣層被蝕刻時，第一絕緣層可也被蝕刻以具有第一間隙。
第四遮罩製程可包括蝕刻第二金屬之第一蝕刻製程、以及蝕刻蝕刻停止層之第二蝕刻製程。
在第四遮罩製程中，第二金屬可與蝕刻停止層為同一材料，且第二金屬層與蝕刻金屬層可以同時被蝕刻。
在第四遮罩製程後，下電極可摻雜離子雜質。
在第五遮罩製程中，像素電極可與上電極同時形成於第二絕緣層上。
在第三遮罩製程中，孔可形成在位於薄膜電晶體外側之第一絕緣層之一部份。在第五遮罩製程中，像素電極可與上電極同時形成而位於第一絕緣層之孔中。
1、2‧‧‧有機發光顯示裝置
10‧‧‧基板
11‧‧‧緩衝層
13‧‧‧第一絕緣層
15‧‧‧第二絕緣層
18‧‧‧第三絕緣層
117‧‧‧像素電極
117-2‧‧‧像素電極
119‧‧‧有機發光層
120‧‧‧反向電極
212‧‧‧主動層
212a‧‧‧源極區
212b‧‧‧汲極區
212c‧‧‧通道區
214‧‧‧閘極電極
216‧‧‧第二金屬
216a‧‧‧源極電極
216b‧‧‧汲極電極
312a‧‧‧下電極
312c‧‧‧初步形成之下電極
314‧‧‧蝕刻停止層
314-1‧‧‧上電極
317‧‧‧上電極
C1‧‧‧第一孔
C11‧‧‧第一孔
C2‧‧‧第二孔
C3‧‧‧第三孔
C4‧‧‧第四孔
D1‧‧‧第一摻雜製程
D2‧‧‧第二摻雜製程
G1‧‧‧第一間隙
G2‧‧‧第二間隙
W1‧‧‧線路區
W2‧‧‧線路區
W3‧‧‧線路區
PXL1‧‧‧像素區域
PXL2‧‧‧像素區域
TFT1‧‧‧電晶體區域
TFT2‧‧‧電晶體區域
CAP1‧‧‧電容區域
CAP2‧‧‧電容區域
本發明上述與其他特徵藉由參考附圖而詳細描述其例示性實施例將更為顯而易知，其中：第1圖係為本發明之具體實施例之有機發光顯示裝置之剖面示意圖；第2圖係為本發明顯示於第1圖之有機發光顯示裝置之電容區域之平面示意圖；第3圖係為本發明顯示於第1圖之有機發光顯示裝置之第一遮罩製程所製得之結構之剖面示意圖；第4圖係為本發明顯示於第1圖之有機發光顯示裝置之第二遮罩製程所製得之結構之剖面示意圖；第5圖係為本發明顯示於第1圖之有機發光顯示裝置之第三遮罩製程所製得之結構之剖面示意圖；第6圖至第8圖係本發明顯示於第1圖之有機發光顯示裝置之第四遮罩製程之剖面示意圖；第9圖係本發明顯示於第1圖之有機發光顯示裝置之第五遮罩製程之剖面示意圖；第10圖係本發明顯示於第1圖之有機發光顯示裝置之第六遮罩製程之剖面示意圖； 第11A圖與第11B圖係本發明之比較實施例之有機發光顯示裝置之電容區域之平面示意圖與剖面示意圖；第12A圖與第12B圖係本發明之另一比較實施例之有機發光顯示裝置之電容區域之平面示意圖與剖面示意圖；第13圖係本發明之另一實施例之有機發光顯示裝置之剖面示意圖；第14圖係本發明顯示於第13圖之之有機發光顯示裝置之第三遮罩製程之剖面示意圖；第15圖係本發明顯示於第13圖之之有機發光顯示裝置之第四遮罩製程之剖面示意圖；第16圖係本發明顯示於第13圖之之有機發光顯示裝置之第五遮罩製程之剖面示意圖；以及第17圖係本發明顯示於第13圖之之有機發光顯示裝置之第六遮罩製程之剖面示意圖。
本發明之具體實施方式將藉由參考顯示本發明例示性實施例之附圖而更完整地描述。
第1圖係根據本發明之具體實施例之有機發光顯示裝置1之剖面示意圖。
請參閱第1圖。圖中，有機發光顯示裝置1可包含位於基板10上之包含有機發光層119之像素區域PXL1、包含薄膜電晶體(TFT)之電晶體區域TFT1、以及包含電容之電容區域CAP1。
在電晶體區域TFT1中，薄膜電晶體之主動層212可形成於基板10上，其中，主動層212與基板10中間可具有一緩衝層11。主動層212可以包含非晶矽或多晶矽之半導體形成，且可包含通道區212c，其係位於摻雜離子雜質之源極區212a與汲極區212b之間。
作為閘極絕緣層之第一絕緣層13可形成於緩衝層11上以覆蓋主動層212。閘極電極214可形成於第一絕緣層13上以面對主動層13之通道區212c。
作為層間絕緣層之第二絕緣層15可形成於第一絕緣層13上以覆蓋閘極電極214。源極電極216a與汲極電極216b可形成於第二絕緣層15上以各別地接觸位於主動層212之源極區212a與汲極區212b。
第三絕緣層18可形成於第二絕緣層15上以覆蓋源極電極216a與汲極電極216b。
第一絕緣層13與第二絕緣層15可為無機絕緣層。第三絕緣層18可為有機絕緣層。第三絕緣層18可包括工業用聚合物例如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)或聚苯乙烯(polystyrene,PS)、具有酚基之聚合衍生物、丙烯基之聚合物、亞醯胺基聚合物、丙烯乙醚基聚合物、醯胺基聚合物、氟基聚合物、對二甲苯基聚合物、乙烯醇基聚合物、其混合物等。
在像素區域PX1，像素電極117可以形成電容之上電極317(詳述於後續內容)之相同材料來形成，像素電極117可形成於第二絕緣層15之上。第二絕緣層15可形成於第一絕緣層13上。第一絕緣層13可形成於緩衝層11之上。
像素電極117可使用透明導電材料以形成，故光線發射後可穿過像素電極117。透明導電材料之範例可包含氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)、三氧化二銦(In2O3)、氧化銦鎵(IGO)以及氧化鋁鋅(AZO)之至少其一。
有機發光層119可形成於像素電極117上。光線自有機發光層119產生後，可穿過像素電極117射向基板10，其中，像素電極117可藉由透明導電材料以形成。
位於像素電極117下方之緩衝層11、第一絕緣層13與第二絕緣層15可交互地使用不同之反射率之材料來形成，藉此以產生分散式布拉格反射鏡(DBR)之功能。因此，有機發光層119之光線發射效率可被進一步改善。緩衝層11、第一絕緣層13與第二絕緣層15可各別以SiO2、SiNX或其他相似之材料來形成。雖然緩衝層11、第一絕緣層13以及第二絕緣層15於第1圖中顯示為單一層，然而，緩衝層11、第一絕緣層13以及第二絕緣層15可形成為複數層。
第三絕緣層18可形成於像素電極117之邊緣之上。第一孔C1可形成於第三絕緣層18中，藉以暴露像素電極117之一部份。有機發光層119可被包含在第三絕緣層18之第一孔C1中。
有機發光層119可運用低分子量有機材料或高分子量有機材料來形成。當有機發光層119係以低分子量有機層形成時，電洞注入層(HIL)、電洞傳輸層(HTL)、發光層(EML)、電子傳輸層(ETL)、電子注入層(EIL)以及其他相似結構可被堆疊於有機發光層119周圍。若需要時亦可堆疊不同的其他層。用以形成有機發光層119之有機材料之範例包含各種不同材料，例如銅苯二甲藍(copper phthalocyanine,CuPc)、N'-二(萘-1-基)-N,N'二苯基-聯苯胺(N'-di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine,NPB)以及三-8-羥基喹琳鋁(tris-8-hydroxyquinoline aluminum,Alq3)。
當有機發光層119以高分子量之有機材料形成時，電洞傳輸層可被提供附加至有機發光層119。此電洞傳輸層可為由聚-(3,4)-乙烯-二羥基賽吩 (poly-(3,4)-ethylene-dihydroxy thiophene,PEDOT)、聚苯胺(polyaniline,PANI)或其他相類型之材料形成。在本實施例中，用以形成有機發光層119之有機材料例如包括高分子量之有機材料，例如聚苯乙烯化合物(polyphenylene vinylenes,PPVs)與聚芴化合物(polyfluorenes)。
反向電極120可於有機發光層119上形成以作為共用電極。根據本發明之實施例，像素電極117可用作為陽極電極，而反向電極120可用作為陰極電極。其中，亦可能像素電極117用作為陰極電極，而反向電極120用作為陽極電極。
反向電極120可為包含反射性材料之反射電極。反向電極120可包括鋁(aluminum,Al)、鎂(magnesium,Mg)、鋰(lithium,Li)、鈣(calcium,Ca)、氟化鋰/鈣(LiF/Ca)以及氟化鋰/鋁(LiF/Al)。
反向電極120可為反射電極。因此，自有機發光層119發射出之光線可被反向電極120反射，且可經過像素電極117射向基板10，其中像素電極117可由透明導電材料形成。
在電容區域CAP1中，與薄膜電晶體之主動層212以相同材料形成之電容之下電極312a，連接至下電極312a之線路區W1，與像素電極117以相同材料形成之電容之上電極317，以及位於下電極312a與上電極317之間作為介電層之第一絕緣層13可形成於基板10與緩衝層11之上。
電容之下電極312a可包含摻雜離子雜質之半導體材料，此半導體材料更可與用以形成薄膜電晶體之主動層212之源極區212a與汲極區212b之材料相同。若下電極312a內以未摻雜離子雜質之本質半導體材料形成，則電容與上電極317一起形成金氧半導體(MOS)電容(CAP)結構。然而，例如於本實施例 中，當電容之下電極312a以摻雜離子雜質之半導體材料來形成時，電容與上電極317形成一金屬-絕緣體-金屬之(MIM)CAP電容結構，使電容之靜電容量最大化。因為(MIM)CAP電容結構可得到與MOS CAP電容結構相同之靜電容量，卻只需較MOS CAP電容結構更小之面積，於是像素電極117可藉由減少電容之面積以形成更大面積。藉此，開口率能有效被提升。
線路區W1可置於或鄰接於下電極312a之一區域，藉以位在與下電極312a同一平面，以及藉由與下電極312a連接以傳送電壓或電流訊號至下電極312a。線路區W1更可包含摻雜離子雜質之半導體材料，相似於下電極312a。
第一絕緣層13可呈現於下電極312a上，且可暴露下電極312a之一部份之區域。此第一絕緣層13未形成之區域可為一部份之線路區W1。詳言之，第一絕緣層13未形成之區域可為連接單元，此位在下電極312a連接線路區W1之連接單元係連接下電極312a至線路區W1。雖然，於本實施例中第一絕緣層13未形成之區域係線路區W1之一部份，第一絕緣層13未形成之區域除了線路區W1之外亦可為下電極312a之邊緣。下電極312a與線路區W1之間之邊界可能無法清楚標示於電容區域CAP1中。
依據本實施例，第一絕緣層13定義一位於線路區W1暴露下電極312a之一區域之第一間隙G1。下電極312a可具有一部分第一絕緣層13未形成之區域。當第二絕緣層15(將於後續說明)被蝕刻時，第一絕緣層13亦可被蝕刻直到位於第一間隙G1之線路區W1被暴露出為止。
上電極317可形成於第一絕緣層13之上表面。上電極317可由用以形成像素電極117之相同材料來形成。若像素電極117包含透明導電材料，則上電極317也可包含透明導電材料。
上電極317可以第二間隙G2與第一間隙G1分離。
第二絕緣層15可形成於第一絕緣層13之上表面且可包含第二孔C2，透過第二孔C2可暴露上電極317、具有第一間隙G1之第一絕緣層13以及線路區W1。
第三絕緣層18可形成在第二絕緣層15上。第三絕緣層18可為有機絕緣層。包含具有低介電係數之有機絕緣材料的第三絕緣層18可介於反向電極120以及上電極317之間。藉此，可降低可能形成於反向電極120與上電極317間之寄生電容，也因此可避免因寄生電容而產生之訊號干擾。
第2圖係為本發明顯示於第1圖之有機發光顯示裝置1之電容區域CAP1之平面示意圖。
請參閱第2圖，圖中，暴露上電極317、具有第一間隙G1之第一絕緣層13以及線路區W1之第二孔C2可形成於第二絕緣層15中。第二孔C2不但可暴露一部份之線路區W1，亦可暴露上電極317之周圍區域。
依據第二絕緣層15之第二孔之尺寸，下電極312a與連接至下電極312a且同一平面之線路區W1可具有不同摻雜離子雜質之區域。依據一比較之實施例，連接單元之半導體材料在位於下電極312a與線路區W1之間之連接單元之區域可不被摻雜離子。在此情形下，未被摻雜離子之區域可具有高電阻。因此，電容之電容量可能下降，或訊號傳遞可能減弱。然而，在本實施例中，第二孔C2可具有較上電極317更大的尺寸。因此，下電極312a與線路區W1兩者皆可摻雜離子雜質。離子摻雜可發生於下電極312a與線路區W1之間的整個區域中。藉此，電容之電容量可被提升，且訊號傳遞之品質可被改善。
上電極317可以第二間隙G2之距離自第一絕緣層13之第一間隙G1退縮。因此，形成於下電極312a周圍(於後描述)之矽金屬化合物可避免下電極312a與上電極317之間之衍生之漏電電流。
如以上敘述，根據本發明之實施例，有機發光顯示裝置1中，位於電容之第一絕緣層13可有一部份區域不形成絕緣層。於下電極312a上，該不形成絕緣層之區域具有相對應第一間隙G1之尺寸。因此，離子摻雜可於下電極312a與線路區W1之間之全部區域產生，藉此，電容之訊號傳遞能被改善。另外，上電極317以第一間隙G1甚至第二間隙G2來分離。因此，矽金屬化合物可避免下電極312a與上電極317之間之衍生之漏電電流。
製造有機發光顯示裝置1之方法將參照第3圖至第10圖來描述。
第3圖係本發明之有機發光顯示裝置1之第一遮罩製程所製得之結構之剖面示意圖。
請參閱第3圖，薄膜電晶體之主動層212與電容之初步形成之下電極312c(未摻雜離子雜質)可形成於具有緩衝層11之基板10上。在第一遮罩製程中，電容之線路區W1也可與初步形成之下電極312c一起形成，藉此，線路區W1與初步形成之下電極312c係連接在一起。
基板10可由包含SiO2為主要成分之透明玻璃材料形成。或者，基板10亦可為塑膠材料，包含聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate,PEN)、聚亞醯胺(polyimide)或其他相似材料。
緩衝層11包含SiO2以及/或SiNx並可形成於基板10上，藉以確保基板10之平滑性以及避免雜質粒子穿透進入基板10。
雖然並未顯示於第3圖至第10圖內，半導體層(未顯示)可形成於緩衝層11上，光阻(未顯示)可塗佈於半導體層上，且藉由第一遮罩(未顯示)來進行光蝕刻顯影以圖樣化半導體層，藉此同時形成薄膜電晶體之主動層212、電容之初步形成之下電極312c以及電容線路(未顯示)。
基於光蝕刻顯影之第一遮罩製程可由一系列流程來執行，例如藉由第一遮罩與曝光機(未顯示)來進行之曝光流程、顯影流程、蝕刻流程以及剝除或灰化流程。
半導體層可由非晶矽或多晶矽形成。多晶矽可藉由使非晶矽結晶化來形成。非晶矽可藉由許多不同方式來結晶化，例如快速熱退火(rapid thermal annealing,RTA)、固相結晶法(solid phase crystallization,SPC)、準分子雷射退火(excimer laser annealing,ELA)、金屬誘發結晶(metal-induced crystallization,MIC)、金屬誘發橫向結晶(metal-induced lateral crystallization,MILC)以及順序橫向固化(sequential lateral solidification,SLS)。
第4圖係為本發明之有機發光顯示裝置1之第二遮罩製程所製得之結構之剖面示意圖。
請參閱第4圖，第一絕緣層13可堆疊於第3圖之第一遮罩製程所製得之結構上，且包含第一金屬之一層(未顯示)可被形成於第一絕緣層13之上且圖樣化。
如圖樣化之結果，包含第一金屬之閘極電極214可形成在電晶體區域TFT1之第一絕緣層13上。同時，包含第一金屬之電容之蝕刻停止層314可形成在電容區域CAP1之第一絕緣層13上。
第一絕緣層13可為SiO2或SiNx其他相似材料之單一層結構或多層結構。第一絕緣層13可作為薄膜電晶體之閘極絕緣層以及電容之介電層。
閘極電極214與蝕刻停止層314可由選自鋁(aluminum,Al)、鉑(platinum,Pt)、鉛(palladium,Pd)、銀(silver,Ag)、鎂(magnesium,Mg)、金(gold,Au)、鎳(nickel,Ni)、釹(neodymium,Nd)、銥(iridium,Ir)、鉻(chrome,Cr)、鈣(calcium,Ca)、鉬(molybdenum,Mo)、鈦(titanium,Ti)、鎢(tungsten,W)以及銅(copper,Cu)之至少一低電阻金屬以形成單一層結構或多層結構。
此生成之結構可摻雜離子雜質。此離子雜質可為硼(B)或磷(P)離子，且薄膜電晶體之主動層212與電容之線路區W1可摻雜1×1015(atoms/cm2)或更高濃度之B或P離子，如D1所示，代表第一摻雜製程。
主動層212可運用閘極電極214為自我校正光罩來摻雜離子雜質，藉此獲得摻雜離子雜質之源極區212a與汲極區212b以及位在中間之通道區212c。
初步形成之下電極312c可由形成主動層212之材料來形成，初步形成之下電極312c藉由蝕刻停止層314來作為阻隔遮罩來以相似於通道區212c之方式摻雜離子雜質。然而，不具有蝕刻停止層314形成於上方的線路區W1可摻雜離子雜質。因此，蝕刻停止層314大體上可具有初步形成之下電極312c之尺寸且不設置於線路區W1上方。
第5圖係為本發明之有機發光顯示裝置1之第三遮罩製程所製得之結構之剖面示意圖。
請參閱第5圖，第二絕緣層15可堆疊於第4圖之第二遮罩製程所製得之結構上，其係被圖樣化以形成可完整暴露蝕刻停止層314之第二孔C2與可部分暴露主動層212之源極區212a與汲極區212c之第三孔C3。
第二孔C2可暴露蝕刻停止層314與第一絕緣層13之第一間隙G1。當第二絕緣層15被蝕刻時，第一絕緣層13也可被蝕刻。因此，第一絕緣層13之位於蝕刻停止層314下方之部份不被蝕刻，且第一絕緣層13未被蝕刻停止層314覆蓋之區域或位於線路區W1上方之部分會被蝕刻。換言之，蝕刻停止層314作用如一蝕刻停止層用以停止蝕刻相對於第二絕緣層15之第一絕緣層13。
第三孔C3可暴露部分源極區212a與部分汲極區212b。
第6圖至第8圖係本發明之有機發光顯示裝置1之第四遮罩製程之剖面示意圖。
第6圖顯示第二金屬216形成於第5圖之第三遮罩製程所製得之結構上之情況，第二金屬216可堆疊於蝕刻停止層314上且可填滿第二孔C2與第三孔C3。
第二金屬216可選自鋁(aluminum,Al)、鉑(platinum,Pt)、鉛(palladium,Pd)、銀(silver,Ag)、鎂(magnesium,Mg)、金(gold,Au)、鎳(nickel,Ni)、釹(neodymium,Nd)、銥(iridium,Ir)、鉻(chrome,Cr)、鈣(calcium,Ca)、鉬(molybdenum,Mo)、鈦(titanium,Ti)、鎢(tungsten,W)以及銅(copper,Cu)至少其一以形成單一層結構或多層結構。
第二金屬216可直接接觸對應於第一間隙G1之線路區W1中第一絕緣層13未形成之處。藉此，如矽化物之矽金屬化合物可被產生。
雖然並未詳細地顯示於第6圖，光阻(未顯示)可形成於第二金屬216上，且第四遮罩製程可運用一預定光罩(未顯示)來執行。
第7圖係顯示第四遮罩製程所製得之結構的示意圖。根據第7圖，第二金屬216可被圖樣化以形成源極電極216a與汲極電極216b於第二絕緣層15上。蝕刻停止層314更可被移除。
當用以形成源極電極216a與汲極電極216b之第二金屬216與形成蝕刻停止層314之金屬為相同金屬時，蝕刻停止層314可被移除，且源極電極216a與汲極電極216b可藉由運用單一蝕刻液之單一蝕刻製程被形成。在另一方面，當用以形成蝕刻停止層314與第二金屬216之金屬為不同材料時，第二金屬216可運用第一蝕刻液來形成源極電極216a與汲極電極216b，而蝕刻停止層314可運用第二蝕刻液來移除。於此例中，形成於線路區W1中第一絕緣層13並未形成且對應至第一間隙G1之處的矽金屬化合物可不被移除而保留。
第8圖係為第四遮罩製程之後第二摻雜製程D2之示意圖。
請參閱第8圖，蝕刻停止層314被移除後，初步形成之下電極312c可於第二摻雜製程D2中以適當濃度之硼(B)或磷(P)離子雜質來摻雜。
並未於第一摻雜製程D1中摻雜離子雜質之初步形成之下電極312c於第二摻雜製程D2後轉變為摻雜離子雜質之下電極312a。藉此提升下電極312a之導電率。因此，電容之靜電容量可被提升。
第二絕緣層15之第二孔C2可具有較蝕刻停止層314更大之尺寸。藉此，下電極312a與線路區W1都可被摻雜離子雜質，以避免靜電容量下降或訊號傳遞減弱。
第9圖係本發明之有機發光顯示裝置1之第五遮罩製程之剖面示意圖。
請參閱第9圖，像素電極117與上電極317可同時於同一遮罩製程中由相同材料形成於第四遮罩製程所製得之結構上。
像素電極117可形成於第二絕緣層15上，且上電極317可形成於電容區域之第二孔C2中部分之第一絕緣層13上。
上電極317可以第二間隙G2與第一絕緣層13之第一間隙G1相隔，藉以避免因上電極317與對應至並未形成第一絕緣層13之第一間隙G1而形成於線路區W1中的矽金屬化合物之間的短路所導致的漏電電流。
第10圖係本發明之有機發光顯示裝置1之第六遮罩製程之剖面示意圖。
請參閱第10圖，第三絕緣層18可被圖樣化以形成暴露像素電極117之上表面的第一孔C1。
第一孔C1可用以定義發光區，且藉由增加像素電極117之邊緣與反向電極120之間距(如第1圖所示)，以避免像素電極117與反向電極120之間因像素電極117邊緣之電場集中而造成之短路。
第11A圖與第11B圖係依照一比較實施例來各別地顯示有機發光顯示裝置之電容區域之平面示意圖與剖面示意圖。
依照第11A圖與第11B圖，電容之下電極312a與上電極314-1位於電容區域，第一絕緣層13形成於下電極312a與上電極314-1之間以作為介電層。上電極314-1形成於第一絕緣層13上面對下電極312a之部分上，且第二絕緣層15形成於上電極314-1上。
在本比較實施例中，第二絕緣層15並未暴露全部上電極314-1之區域，且覆蓋上電極314-1之邊緣部分。因此，未被摻雜離子雜質之區域312c可藉由覆蓋在上電極314-1上之第二絕緣層15來形成於下電極312a與線路區W2之間。於本例中，未被摻雜離子雜質之區域312c可具有高電阻。因此，電容之電容量可能減少，或者訊號傳輸之品質可能下降。
第12A圖與第12B圖係依照另一比較實施例來各別地顯示有機發光顯示裝置之電容區域之平面示意圖與剖面示意圖。
請參閱第12A圖與第12B圖，電容之下電極312a與上電極314-1位於電容區域，第一絕緣層13形成於下電極312a與上電極314-1之間以作為介電層。上電極314-1形成於第一絕緣層13面對下電極312a之部分上，且第二絕緣層15形成於上電極314-1上。
在本比較實施例中，第一絕緣層13在下電極312a與線路區W3上具有並未形成絕緣層之第一間隙G1，但上電極314-1並未與第一絕緣層13之第一間隙G1分離並自第一絕緣層13之蝕刻面延伸。因此，形成於第一間隙G1附近之矽金屬化合物可能造成上電極314-1與下電極312a之間發生漏電。
依據另一實施例之有機發光顯示裝置2將參照第13圖至第17圖來描述。本實施例將著重描述本實施例與先前實施例之差異。
第13圖係本發明之另一實施例之有機發光顯示裝置之剖面示意圖。
請參閱第13圖，有機發光顯示裝置2於基板10上可包含具有有機發光層119之像素區域PXL2、具有薄膜電晶體之電晶體區域TFT2以及具有電容 之電容區域CAP2。其中，電晶體區域TFT2與電容區域CAP2可相同於先前實施例之有機發光顯示裝置1。
在像素區域PXL2中，與形成電容之上電極317之相同材料來形成之像素電極117-2可形成於基板10、緩衝層11與第一絕緣層13之上。
在底部發光式之有機發光顯示器中，像素電極117-2可為透明性電極，而反向電極120可為反射電極。有機發光層119可形成於像素電極117-2之上，而產生自有機發光層119之光可穿過由透明導電材料形成之像素電極117-2射向基板10。
與先前實施例相比，於本實施例之有機發光顯示裝置2中，第二絕緣層15不位在像素電極117-2之下，且只有緩衝層11與第一絕緣層13位於像素電電極117-2之下。緩衝層11與第一絕緣層13可交替地以不同反射率之材料形成，藉以產生分佈式布拉格反射鏡(DBR)之功能。藉此，有機發光層119之發光效率可被改善。然而，雖然可藉由分佈式布拉格反射鏡(DBR)增加發光效率，但若第二絕緣層15存在，則白光之視角依存性(white angle dependency,WAD)可能會下降。當與先前實施例比較時，於本實施例中於像素電極117-2與基板10之間可不具有第二絕緣層15。藉此，白光之視角依存性(WAD)之下降可被避免。
有機發光顯示裝置2之製造方法將參照第14圖至第17圖來詳述。本實施例之第一遮罩製程與第二遮罩製程可與先前實施例相同。本實施例將藉由專注在本實施例與先前實施例之差異來描述。
第14圖係有機發光顯示裝置2之第三遮罩製程所製得之結構之剖面示意圖。
請參閱第14圖，第二絕緣層15可堆疊於第4圖之第二遮罩製程所製得之結構上，且被圖樣化以形成第一孔C11、暴露整個蝕刻停止層314之第二孔C2以及部分暴露主動層212之源極區212a與汲極區212b之第三孔C3。
第15圖係有機發光顯示裝置2之第四遮罩製程所製得之結構之剖面示意圖。
請參閱第15圖，源極電極216a與汲極電極216b可形成於第二絕緣層15上，且蝕刻停止層314可被移除。在蝕刻停止層314被移除後，初步形成之下電極312c可摻雜適當濃度之硼(B)或磷(P)離子作為離子雜質，藉以在此第二摻雜製程D2中形成下電極312a。
第16圖係本發明之再一比較實施例之有機發光顯示裝置2之第五遮罩製程所製得之結構之剖面示意圖。
請參閱第16圖，像素電極117-2與上電極317可同時以相同材料依據同一遮罩製程形成於第四遮罩製程所製得之結構上。像素電極117-2可形成於電容區域之第一孔C11中之部分第一絕緣層13之上，以及上電極317可形成於位在電容區域之第二孔C2中之第一絕緣層13上。
第17圖係有機發光顯示裝置2之第六遮罩製程之剖面示意圖。
請參閱第17圖，第三絕緣層18可被圖樣化以形成暴露像素電極117-2之上表面之第四孔C4。
綜前所述，平板顯示器之基板一般包含以精細圖樣形成於其上之薄膜電晶體、電容、線路等，此精細圖樣一般藉由使用遮罩以轉移圖樣之光蝕刻顯影來形成。
根據光蝕刻顯影，光阻係均勻地塗佈在欲形成圖樣之基板上，且運用曝光設備例如步進機來進行曝光，且被曝光後之光阻(於本例係為正光阻)接著進行顯影。被曝光之光阻顯影後，於基板上之圖樣運用殘餘之光阻進行蝕刻，且不必要之光阻於圖樣構成之後被移除。
在如此運用遮罩以轉移圖樣之過程中，首先需於遮罩上描繪所需之圖樣。因此，當使用遮罩之製程數目增加時，準備所需運用之遮罩之製造成本可能增加。此外，製造步驟可能由於上述複雜的製程而變得複雜化，以及製造時間亦可能因而增加而導致了製造成本的增加。
於此描述之實施例提供一種薄膜電晶體(TFT)陣列基板，此薄膜電晶體陣列基板係容易製造且提供平順的訊號傳遞、包含此薄膜電晶體陣列基板之有機發光顯示裝置、以及此薄膜電晶體陣列基板之製造方法。
根據上述實施例之薄膜電晶體陣列基板、包含此薄膜電晶體陣列基板之有機發光顯示裝置以及此薄膜電晶體陣列基板之製造方法可提供以下效益：可避免電容之下電極與線路區未摻雜或缺乏離子雜質。藉此，電容之靜電容量可被增加，以及電容線路之訊號傳遞可被改善。
上電極可以一預定間距與下電極並未形成絕緣層之區域分離。藉此，可避免上電極與下電極之間因矽金屬化合物產生之漏電電流。
可提供具有高靜電容之MIM CAP結構。
如上所述之有機發光顯示裝置可運用六個遮罩製程來製造。
雖然本發明已參照附圖並結合本發明之例示性實施例來描述，在未脫離由本發明的範疇與精神下可做各種修改及變化對於該技術領域具有通常 知識者將是明顯可知的。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1‧‧‧有機發光顯示裝置
10‧‧‧基板
11‧‧‧緩衝層
13‧‧‧第一絕緣層
15‧‧‧第二絕緣層
18‧‧‧第三絕緣層
117‧‧‧像素電極
119‧‧‧有機發光層
120‧‧‧反向電極
212‧‧‧主動層
212a‧‧‧源極區
212c‧‧‧通道區
212b‧‧‧汲極區
214‧‧‧閘極電極
216a‧‧‧源極電極
216b‧‧‧汲極電極
312a‧‧‧下電極
317‧‧‧上電極
C1‧‧‧第一孔
C2‧‧‧第二孔
G1‧‧‧第一間隙
G2‧‧‧第二間隙
W1‧‧‧線路區
PXL1‧‧‧像素區域
TFT1‧‧‧電晶體區域
CAP1‧‧‧電容區域

Claims (24)

  1. 一種薄膜電晶體(TFT)陣列基板，包含：一薄膜電晶體之一主動層，其係位於一基板上，以及一電容之一下電極，其係位於與該主動層之相同平面上；一第一絕緣層，其係位於該主動層與該下電極上，且該第一絕緣層具有暴露該下電極之一區域之一第一間隙；該薄膜電晶體之一閘極電極，其係位於該第一絕緣層上，該電容之一上電極，其係位於該下電極與該第一絕緣層之上，該電容之該上電極具有暴露該第一間隙與該第一絕緣層之一部分之一第二間隙；一源極電極與一汲極電極，其係電性連接至該主動層之一源極區與一汲極區；一第二絕緣層，其係位於該閘極電極與該源極電極之間及位於該閘極電極與該汲極電極之間，其中該第二絕緣層並未設置於該電容之該上電極之上、該第一絕緣層之該第一間隙之中及該上電極之該第二間隙之中；一像素電極，其係連接至該源極電極或該汲極電極；以及一第三絕緣層，其係覆蓋該源極電極與該汲極電極且暴露該像素電極。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該主動層與該下電極包含摻雜離子雜質之一半導體材料。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該上電極包含用以形成該像素電極之相同材料。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該上電極與該像素電極包含一透明導電材料。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該透明導電材料包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)、三氧化二銦(In2O3)、氧化銦鎵(IGO)以及氧化鋁鋅(AZO)之至少其一。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該像素電極係設置於該第二絕緣層上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該第三絕緣層包括暴露該像素電極之一孔，且該像素電極係設置於該第一絕緣層上之該孔中。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該源極電極與該汲極電極之材料不同於該上電極與該像素電極之材料。
  9. 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設置於該上電極上、該第一絕緣層之該第一間隙之中以及該上電極之該第二間隙之中。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該第一絕緣層與該第二絕緣層係為無機絕緣層。
  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為有機絕緣層。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中一線路以及連接該下電極且位於同一平面之一線路連接單元係位於該下電極。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該線路與該線路連接單元包括摻雜離子雜質之一半導體材料。
  14. 一種有機發光顯示裝置，包含：一薄膜電晶體(TFT)之一主動層，其係設置於一基板上，及一電容之一下電極，其係與該主動層位於同一平面設置於該基板上；一第一絕緣層，其係設置於該主動層與該下電極之上，該第一絕緣層具有暴露該下電極之部分區域之一第一間隙；該薄膜電晶體之一閘極電極，其係設置於該第一絕緣層上，及該電容之一上電極，其係設置於該下電極與該第一絕緣層上，該電容之該上電極具有一第二間隙以暴露該第一絕緣層之一部分與該第一間隙；一源極電極與一汲極電極，其係電性連接至該主動層之一源極區與一汲極區；一第二絕緣層，其係設置於該閘極電極與該源極電極之間以及該閘極電極與該汲極電極之間，其中該第二絕緣層並未設置於該電容之該上電極之上、該第一絕緣層之該第一間隙之中及該上電極之該第二間隙之中；一像素電極，其係連接至該源極電極或該汲極電極；一第三絕緣層，其係覆蓋該源極電極與該汲極電極且暴露該像素電極；一有機發光層，其係設置於該像素電極上；以及一反向電極，其係設置於該有機發光層上。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之有機發光顯示裝置，其中該反向電極係為反射發自該有機發光層之光線之一反射電極。
  16. 一種製造薄膜電晶體陣列基板之方法，該方法包括：一第一遮罩製程，其係於一基板上形成一半導體層，並圖樣化該半導體層以形成一薄膜電晶體之一主動層與一電容之一下電極；一第二遮罩製程，其係形成一第一絕緣層、堆疊一第一金屬於該第一絕緣層上，且圖樣化該第一金屬以形成該薄膜電晶體之一閘極電極與該電容之一蝕刻停止層而於該下電極之一區域中具有一第一間隙；一第三遮罩製程，其係形成一第二絕緣層，該第二絕緣層具有多個接觸孔以暴露該主動層之一源極區與一汲極區以及暴露該蝕刻停止層與該第一間隙；一第四遮罩製程，其係於由該第三遮罩製程所製得之結構上形成一第二金屬，圖樣化該第二金屬以形成各別連接至該源極區與該汲極區之一源極電極與一汲極電極，最後再移除該第二金屬以及該蝕刻停止層而不移除該源極電極與該汲極電極；一第五遮罩製程，其於該第四遮罩製程所製得之結構上形成一第三金屬層，圖樣化該第三金屬以形成一像素電極與位於該第一絕緣層上之一上電極，該上電極包含暴露該第一絕緣層與該第一間隙之一第二間隙；以及一第六遮罩製程，其係形成一第三絕緣層且圖樣化該第三絕緣層以暴露該像素電極。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該第一遮罩製程中，藉由圖樣化該半導體層，一線路係於該下電極與該下電極於同一層一起形成。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中於該第二遮罩製程後，摻雜離子雜質於該源極區、該汲極區與該線路。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中於該第三遮罩製程中，當該第二絕緣層被蝕刻時，該第一絕緣層也被蝕刻以產生該第一間隙。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該第四遮罩製程包含蝕刻該第二金屬之一第一蝕刻製程、以及蝕刻該蝕刻停止層之一第二蝕刻製程。
  21. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中於該第四遮罩製程中，該第二金屬係與該蝕刻停止層為相同材料，且該第二金屬係與該蝕刻停止層同時被蝕刻。
  22. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中於該第四遮罩製程後，該下電極係摻雜離子雜質。
  23. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該第五遮罩製程中，該像素電極係形成於該第二絕緣層上，與該上電極同時形成。
  24. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中：於該第三遮罩製程中，一孔形係成於該薄膜電晶體外部之該第一絕緣層之一部份中，以及在該第五遮罩製程中，該像素電極係形成於該第一絕緣層上之該孔中而與該上電極同時形成。
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