TWI548100B - 薄膜電晶體、顯示面板以及其製造方法 - Google Patents

Description

薄膜電晶體、顯示面板以及其製造方法

本發明是有關於一種薄膜電晶體、一種顯示面板及其製造方法。

隨著現代資訊科技的進步，各種不同規格的顯示器已被廣泛地應用在消費者電子產品的螢幕之中，例如手機、筆記型電腦、數位相機以及個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)等。在這些顯示器中，由於液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)及有機電激發光顯示器(Organic Electro-luminescent Display，OELD或稱為OLED)具有輕薄以及消耗功率低的優點，因此在市場中成為主流商品。LCD與OLED的製程包括將半導體元件陣列排列於基板上，而半導體元件包含薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)。

隨著顯示器的解析度越來越高，薄膜電晶體的尺寸也越來越小。目前已發展了一種自行對準式的頂閘極(self-align top-gate)結構的薄膜電晶體以克服微影製程中對位的限制，並且改善閘極-汲極(gate-drain)與閘極-源極(gate-source)之寄生電容(parasitic capacitance)(亦即，Cgd與Cgs)的問題。在現行技術中，需要進行整面性的鋁薄膜濺鍍且厚度需控制在5奈米左右，並搭配退火製程使高阻值的氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)與鋁薄膜進行氧化反應而變成低阻值的氧化銦鎵鋅。然而，整面性的鋁薄膜常無法在製程中完全氧化為絕緣的氧化鋁，而是僅在接觸氧化銦鎵鋅的部分可從氧化銦鎵鋅取得足夠的氧而完全氧化為氧化鋁。如此一來，本應該彼此絕緣的許多線路，將會因為沒有被完全氧化的鋁薄膜而短路，導致無法正常顯示。

本發明提供一種薄膜電晶體、顯示面板及其製造方法，其可以避免習知之鋁薄膜在製程中氧化不全而導致顯示面板無法正常顯示的問題。

本發明的薄膜電晶體包括氧化物半導體層、閘絕緣圖案、閘極、金屬氧化物絕緣層、供氧層、源極以及汲極。氧化物半導體層具有源極區、汲極區以及通道區，且通道區位於源極區以及汲極區之間。閘絕緣圖案位於氧化物半導體層的通道區上。閘極位於閘絕緣圖案上。金屬氧化物絕緣層覆蓋氧化物半導體層。供氧層與金屬氧化物絕緣層相接觸。源極以及汲極位於供氧層的上方，且分別電性連接氧化物半導體層的源極區以汲極區。

本發明另提供一種薄膜電晶體的製造方法，此製造方法包括以下步驟。形成氧化物半導體層。依序於氧化物半導體層上形成閘絕緣圖案與閘極。形成金屬層以覆蓋氧化物半導體層、閘絕緣圖案與閘極。形成供氧層，使金屬層與供氧層相接觸。進行第一退火製程，以使氧化物半導體層與金屬層反應以形成源極區以及汲極區，其中源極區以及汲極區之間的氧化物半導體層為通道區，且同時使金屬層與供氧層以及氧化物半導體層反應以形成金屬氧化物絕緣層。於供氧層的上方形成源極與汲極，且源極以及汲極分別電性連接氧化物半導體層的源極區以及汲極區。

本發明另提供一種顯示面板，其包括基板、多個薄膜電晶體、第一電極、發光層、第二電極、第一電源線以及第二電源線。基板具有顯示區以及位於顯示區外圍的周邊區。薄膜電晶體包括氧化物半導體層、閘絕緣圖案、閘極、金屬氧化物絕緣層、供氧層、源極以及汲極。氧化物半導體層具有源極區、汲極區以及通道區，且通道區位於源極區以及汲極區之間。閘絕緣圖案位於氧化物半導體層的通道區上。閘極位於閘絕緣圖案上。金屬氧化物絕緣層覆蓋氧化物半導體層。供氧層與金屬氧化物絕緣層相接觸。源極以及汲極位於供氧層的上方，且分別電性連接氧化物半導體層的源極區以汲極區。第一電極位於源極與汲極的上方，且第一電極電性連接汲極。發光層位於第一電極上。第二電極位於發光層上。第一電源線位於周邊區，且第一電源線電性連接於源極。第二電源線位於周邊區，且第二電源線電性連接於第二電 極，其中金屬氧化物絕緣層更覆蓋於第一電源線與第二電源線上，供氧層更覆蓋於第一電源線與第二電源線上方之金屬氧化物絕緣層上。

基於上述，由於供氧層與金屬層相接觸以便在退火製程中供氧層提供金屬層氧化時所需的氧，因此可以避免金屬層在退火製程中發生氧化不全的現象。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

30‧‧‧第一電源線

40‧‧‧第二電源線

52‧‧‧顯示區

54‧‧‧周邊區

100‧‧‧畫素陣列

110‧‧‧基板

120‧‧‧第一供氧層

122‧‧‧隔離層

130‧‧‧氧化物半導體層

130S‧‧‧源極區

130C‧‧‧通道區

130D‧‧‧汲極區

140‧‧‧閘絕緣圖案

150‧‧‧閘極

160‧‧‧金屬層

160a‧‧‧金屬氧化物絕緣層

170‧‧‧第二供氧層/供氧層

180‧‧‧平坦層

192‧‧‧保護層

194‧‧‧第一電極

195‧‧‧畫素隔離壁

196‧‧‧發光層

198‧‧‧第二電極

C‧‧‧電容器

D‧‧‧汲極

DL‧‧‧資料線

GL‧‧‧電源線

OLED‧‧‧有機發光二極體

PL‧‧‧電源線

S‧‧‧源極

SL‧‧‧掃描線

T1、T2‧‧‧薄膜電晶體

V1’‧‧‧第一子開口

V2’‧‧‧第二子開口

V1‧‧‧第一開口

V2‧‧‧第二開口

V3‧‧‧第三開口

V4‧‧‧第四開口

圖1是本發明一實施例之顯示面板的示意圖。

圖2是圖1之實施例的顯示面板的局部等效電路圖。

圖3A至圖3H是本發明一實施例之薄膜電晶體的製造方法的流程剖面圖。

圖4是包括本發明圖3H之實施例的薄膜電晶體的顯示面板的剖面圖。

圖5A至圖5D是本發明另一實施例之薄膜電晶體的製造方法的部分流程剖面圖。

圖6是包括本發明圖5D之實施例的薄膜電晶體的顯示面板的剖面圖。

圖7A至圖7G是本發明另一實施例的薄膜電晶體的製造方法 的流程剖面圖。

圖8包括本發明圖7G之實施例的薄膜電晶體的顯示面板的剖面圖。

圖9A至圖9D是本發明另一實施例的薄膜電晶體的製造方法的流程剖面圖。

圖10包括本發明圖9D之實施例的薄膜電晶體的顯示面板的剖面圖。

圖11A至圖11D是本發明另一實施例的薄膜電晶體的製造方法的流程剖面圖。

圖12包括本發明圖11D之實施例的薄膜電晶體的顯示面板的剖面圖。

圖13A是習知之顯示面板的薄膜電晶體的汲極電流對閘極電壓(Id-Vg)的關係圖。

圖13B是本發明之圖4的顯示面板的薄膜電晶體之汲極電流對閘極電壓(Id-Vg)的關係圖。

圖14是本發明之圖8的顯示面板的薄膜電晶體之汲極電流對閘極電壓(Id-Vg)的關係圖。

圖15是本發明之圖12的顯示面板的薄膜電晶體之汲極電流對閘極電壓(Id-Vg)的關係圖。

圖1是本發明一實施例之顯示面板的示意圖。圖2是圖1之實施例的顯示面板的局部等效電路圖。請同時參照圖1以及圖 2，本實施例之顯示面板包括一基板110，且基板110包括一顯示區52以及位於顯示區52外圍的一周邊區54。一畫素陣列100位於顯示區52中。畫素陣列100具有多個畫素結構(未標示)，每一畫素結構包括至少一薄膜電晶體T1、T2以及與至少一薄膜電晶體T1、T2電性連接之一有機發光二極體OLED。根據本發明之一實施例，畫素陣列100更包括多條掃描線SL、多條資料線DL以及多條電源線PL、GL(如圖2所示)，電源線PL、GL分別連接至位於周邊區54中的一第一電源線30以及一第二電源線40。第一電源線30例如是一高電壓電源線(連接至電壓OVDD)，而第二電源線40例如是一低電壓電源線(連接至電壓OVSS)，且一金屬氧化物絕緣層160a覆蓋於顯示區52以及周邊區54之第一電源線30以及第二電源線40上，以確保彼此電性隔離。

根據本發明之一實施例，薄膜電晶體T1具有一閘極、一源極以及一汲極(未標示)，其中源極與資料線DL電性連接，閘極與掃描線SL電性連接，且汲極與薄膜電晶體T2電性連接。薄膜電晶體T2具有一閘極、一源極以及一汲極(未標示)，其中閘極是與薄膜電晶體T1的汲極電性連接，源極是與電源線PL電性連接，且汲極與有機發光二極體OLED電性連接。一電容器C的一電極端是與薄膜電晶體T1的汲極電性連接，電容器C的另一電極端與薄膜電晶體T2的汲極電性連接。有機發光二極體OLED包括一第一電極、一發光層以及一第二電極(未繪示)，其中第一電極與薄膜電晶體T2的汲極電性連接，第二電極與電源線GL電性連結。在 本實施例中，每一畫素結構是以兩個薄膜電晶體搭配一個電容器(2T1C)為例來說明，但並非用以限定本發明，本發明不限每一畫素結構內的薄膜電晶體與電容器的個數。圖3A至圖3H是本發明一實施例之薄膜電晶體的製造方法的流程剖面圖。在圖3A至圖3H的製造流程中，是以薄膜電晶體T2為例來說明。雖然圖式沒有繪示出薄膜電晶體T1的製造流程，但實際上，薄膜電晶體T1的製造過程與薄膜電晶體T2相同。

首先，請參照圖3A，提供一基板110。基板110之材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是不透光/反射材料(例如：導電材料、金屬、晶圓、陶瓷、或其它可適用的材料)、或是其它可適用的材料。若使用導電材料或金屬時，則在基板110上覆蓋一層絕緣層(未繪示)，以避免短路問題。在基板110上依序形成一氧化物半導體層130、一閘絕緣圖案140以及一閘極150；且閘絕緣圖案140以及閘極150暴露出部份的氧化物半導體層130。在本實施例中，上述氧化物半導體層130、閘絕緣圖案140以及閘極150的製造方法例如是先沉積一氧化半導體材料層(未繪示)在對其進行圖案化製程以形成氧化物半導體層130；接著，沉積一閘絕緣材料層(未繪示)以及一閘極材料層(未繪示)對其進行圖案化製程以形成閘絕緣圖案140以及閘極150。上述圖案化製程例如是微影蝕刻製程，但本發明不限於此。

氧化物半導體層130的材質例如是金屬氧化物半導體材料，例如是氧化銦鎵鋅(Indium-Gallium-Zinc Oxide,IGZO)、氧化 鋅(ZnO)氧化錫(SnO)、氧化銦鋅(Indium-Zinc Oxide,IZO)、氧化鎵鋅(Gallium-Zinc Oxide,GZO)、氧化鋅錫(Zinc-Tin Oxide,ZTO)或氧化銦錫(Indium-Tin Oxide,ITO)、或其它合適的材料、或上述之組合。閘絕緣圖案140的材料包含無機材料(例如：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、其它合適的材料、或上述至少二種材料的堆疊層)、有機材料、或其它合適的材料、或上述之組合。閘極150的材料包含金屬、金屬氧化物、有機導電材料或上述之組合。在本實施例中，閘絕緣圖案140以及閘極150是一層結構；但在其他實施例中，閘絕緣圖案140以及閘極150亦可以是雙層結構或多層堆疊結構，本發明不限於此。在一實施例中，閘極150例如是鈦-鋁-鈦的三層結構之複合金屬層。

請參照圖3B，在基板110上方依序形成一金屬層160，以覆蓋氧化物半導體層130、閘絕緣圖案140以及閘極150，且金屬層160直接與暴露出的部份氧化物半導體層130相接觸。金屬層160的材料包含鋁、鈦、銦或其他金屬。接著，在金屬層160上全面形成一供氧層170，如圖3C所示。供氧層170的材料包含氧化矽或金屬氧化物半導體材料(例如：銦錫鎵鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物、銦錫鋅氧化物、銦鎵錫氧化物、錫鎵鋅氧化物、銦鋅氧化物、錫鋅氧化物、銦錫氧化物、銦鎵氧化物、錫鎵氧化物、鋅鎵氧化物、氧化銦、氧化錫、氧化鎵、氧化鋅)或其他適當的含氧材料。

然後，請參照圖3D，進行一第一退火製程，以使金屬層 160轉換為金屬氧化物絕緣層160a。第一退火製程例如是於一般氣壓(例如一大氣壓力，1 atm)、340℃、氧氣濃度18%的環境中進行。本實施例中，整面的供氧層170直接接觸金屬層160。在第一退火製程中，供氧層170可以提供金屬層160氧化時所需的氧，因此可確保金屬層160完全地轉換為金屬氧化物絕緣層160a，解決習知鋁薄膜氧化不完全所產生的問題。另外，在第一退火製程中，金屬層160也會從所接觸的氧化物半導體層130中取得氧，使得與金屬層160所接觸的部份氧化物半導體層130的氧濃度低於未與金屬層160所接觸的部份氧化物半導體層130的氧濃度。氧化物半導體層130中氧濃度低的區域(亦即導電率相對較高的區域)形成一源極區130S與一汲極區130D，氧化物半導體層130中氧濃度高的區域(亦即導電率相對較低的區域)形成一通道區130C。

另外，在前述形成金屬層160之後與形成供氧層170之前，可進行一第二退火製程。換言之，當選擇第一退火製程與第二退火製程都執行時，是先執行第二退火製程後才形成供氧層170，並在形成供氧層170後才執行第一退火製程。第二退火製程例如是於一般氣壓(例如一大氣壓力，1 atm)、300℃、氧氣濃度40%的環境中進行。在進行第二退火製程時，金屬層160會從所接觸的氧化物半導體層130的源極區130S與汲極區130D以及退火環境中取得氧，故金屬層160會部分地被轉換為金屬氧化物絕緣層160a。本實施的第一退火製程是在一第一環境中進行，第二退 火製程是在一第二環境中進行，第二環境之氧氣含量等於或高於第一環境之氧氣含量，且第一環境之溫度等於或高於第二環境之溫度。但是，本發明不限制第一退火製程以及第二退火製程的條件，例如第二環境之氧氣含量也是可以等於第一環境之氧氣含量。

如圖3E所示，移除位於金屬氧化物絕緣層160a之上的供氧層170。接著，如圖3F所示，圖案化金屬氧化物絕緣層160a，以形成暴露出源極區130S的一第一子開口V1’以及暴露出汲極區130D的一第二子開口V2’。之後，如圖3G所示，在基板110上方形成一平坦層180，並對平坦層180進行圖案化，以形成暴露出源極區130S的一第一開口V1以及暴露出汲極區130D的一第二開口V2。平坦層180之材料包含無機材料(例如：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、其它合適的材料、或上述至少二種材料的堆疊層)、有機材料(例如：聚酯類(PET)、聚烯類、聚丙醯類、聚碳酸酯類、聚環氧烷類、聚苯烯類、聚醚類、聚酮類、聚醇類、聚醛類、或其它合適的材料、或上述之組合)、或其它合適的材料、或上述之組合。在本實施例中，是先圖案化金屬氧化物絕緣層160a，再形成平坦層180，並對平坦層180進行圖案化；但本發明不限於此。在另一實施例中，可先形成平坦層180，再對依序對平坦層180以及金屬氧化物絕緣層160a進行圖案化以形成開口。

接著，如圖3H所示，形成一源極S與一汲極D，分別藉由第一開口V1以及第二開口V2電性連接源極區130S與汲極區130D。至此步驟，一薄膜電晶體已形成。在本實施例中，是以頂 部閘極型薄膜電晶體為例來說，但本發明不限於此。根據其他實施例，主動元件T1、T2也可以是底部閘極型薄膜電晶體。

圖4是包括本發明圖3H之實施例的薄膜電晶體的顯示面板的剖面圖，其中形成此顯示面板的製造過程包括以下步驟(未繪示)。在如圖3H所示之薄膜電晶體上形成一保護層192，並對保護層192進行圖案化，以形成暴露出汲極D的一第三開口V3。在保護層192上形成一第一電極194，其中第一電極194藉由第三開口V3與汲極D電性連結，且第一電極194填滿第三開口V3。在第一電極194上形成一畫素隔離壁195，畫素隔離壁195具有一第四開口V4。在第四開口V4中形成一發光層196；並在發光層196之上，形成一第二電極198。第一電極194、發光層196以及第二電極198構成有機發光二極體OLED。本實施例的發光層196的材料是以有機發光材料為例，但本發明不限於此。在本發明一實施例，發光層196可以是單層的發光層或者是主發光層加上電子傳輸層、電子注入層、電洞傳輸層以及電洞注入層的組合。主發光層例如是白光發光材料層或是其他特定色光(例如紅、綠、藍等等)之發光材料層。在本發明另一實施例，可以選擇電子傳輸層、電子注入層、電洞傳輸層以及電洞注入層至少其中一層與主發光層來搭配，以構成兩層、三層、四層或五層之堆疊層，進而增進發光層196之發光效率。另，有機發光二極體OLED之其它膜層的詳細材質與結構為本領域具有通常知識者所熟知，因此不再贅述。

值得一提的是，本實施例在形成金屬層160之前，更包 括形成第一電源線30以及第二電源線40於基板110的周邊區54，其中金屬層160覆蓋於第一電源線30與第二電源線40上，後續並以供氧層170覆蓋金屬層160。在進行第一退火製程之後，位於第一電源線30與第二電源線40上方之金屬層160會被轉換為如圖1所示的金屬氧化物絕緣層160a。在此，由於供氧層170的設置，可大幅降低金屬層160未被轉換為金屬氧化物絕緣層160a的機率，進而確保第一電源線30與第二電源線40彼此電性隔離。

基於上述，在本實施例中的退火製程中供氧層以及氧化物半導體層可提供金屬層氧化時足夠的氧，避免金屬層在退火製程中發生氧化不全的現象，改善氧化物半導體層的源極區以及汲極區的電性均勻度，進而使本發明的薄膜電晶體的汲極在閘極電壓驅動下具有較佳的電流均勻度。又，由於金屬層在退火製程中避免了氧化不全的現象，因此提高了位於顯示面板之周邊區的第一電源線與第二電源線的電阻值，進而避免了第一電源線與第二電源線之間的短路，確保顯示面板可正常顯示。

圖5A至圖5D為本發明另一實施例之薄膜電晶體的部分製程剖面圖。在本實施例中，薄膜電晶體的製造方法是先進行上述圖3A至圖3D的步驟。接著，請參照圖5A，在進行第一退火製程使金屬層160轉換為金屬氧化物絕緣層160a之後，不移除位於金屬氧化物絕緣層160a上方的供氧層170。

接著，如圖5B所示，在基板110上方形成一平坦層180。請參照圖5C，圖案化平坦層180、供氧層170以及金屬氧化物絕 緣層160a，以形成暴露出源極區130S的一第一開口V1以及暴露出汲極區130D的一第二開口V2。在本實施例中，是先形成平坦層180，再對依序對平坦層180、供氧層170以及金屬氧化物絕緣層160a進行圖案化以形成開口；但本發明不限於此。在另一實施例中，可先圖案化供氧層170以及金屬氧化物絕緣層160a，再形成平坦層180，並對平坦層180進行圖案化。請參照圖5D，形成一源極S與一汲極D，分別藉由第一開口V1以及第二開口V2電性連接源極區130S與汲極區130D。至此步驟，另一薄膜電晶體已形成。

類似於圖4，圖6是包括本發明圖5D之實施例的薄膜電晶體的顯示面板的剖面圖，在完成圖5D之薄膜電晶體之後，接著形成保護層192、第一電極194、畫素隔離壁195、發光層196以及第二電極198，從而完成顯示面板之結構。第一電極194、發光層196以及第二電極198構成有機發光二極體OLED。有機發光二極體OLED之各膜層的詳細材質與結構為本領域具有通常知識者所熟知，因此不再贅述。

承上述，在本實施例中的退火製程中供氧層以及氧化物半導體層提供金屬層氧化時足夠的氧，讓金屬層可以氧化完全，改善氧化物半導體層的源極區以及汲極區的電性均勻度，使本發明的薄膜電晶體的汲極在閘極電壓驅動下具有較佳的電流均勻度，也同時提高第一電源線與第二電源線的電阻值，避免第一電源線與第二電源線之間的短路，進而確保顯示面板可正常顯示。

以下將配合圖式詳細地說明本發明另一實施例的薄膜電晶體的製造方法。圖7A至圖7G是本發明另一實施例的薄膜電晶體的製造方法的流程剖面圖。請參照圖7A，提供一基板110，且在基板110的上表面上依序形成一第一供氧層120、一隔離層122、一氧化物半導體層130、一閘絕緣圖案140以及一閘極150，閘絕緣圖案140以及閘極150暴露出部份的氧化物半導體層130。在本實施例中，上述結構的製造方法是先在基板110上依序沉積第一供氧層120、一隔離材料層(未繪示)以及一氧化半導體材料層(未繪示)，再對隔離材料層以及氧化半導體材料層進行圖案化製程以形成隔離層122以及氧化物半導體層130。接著，沉積一閘絕緣材料層(未繪示)以及一閘極材料層(未繪示)，對其進行圖案化製程以形成閘絕緣圖案140以及閘極150。上述圖案化製程例如是微影蝕刻製程，但本發明不限於此。

第一供氧層120的材料包含氧化矽或金屬氧化物半導體材料(例如：銦錫鎵鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物、銦錫鋅氧化物、銦鎵錫氧化物、錫鎵鋅氧化物、銦鋅氧化物、錫鋅氧化物、銦錫氧化物、銦鎵氧化物、錫鎵氧化物、鋅鎵氧化物、氧化銦、氧化錫、氧化鎵、氧化鋅)或其他適當的含氧材料。隔離層122的材料包含無機材料(例如：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、其它合適的材料、或上述至少二種材料的堆疊層)、有機材料、或其它合適的材料、或上述之組合。氧化物半導體層130的材質例如是金屬氧化物半導體材料，例如是氧化銦鎵鋅(Indium-Gallium-Zinc Oxide, IGZO)、氧化鋅(ZnO)氧化錫(SnO)、氧化銦鋅(Indium-Zinc Oxide,IZO)、氧化鎵鋅(Gallium-Zinc Oxide,GZO)、氧化鋅錫(Zinc-Tin Oxide,ZTO)或氧化銦錫(Indium-Tin Oxide,ITO)、或其它合適的材料、或上述之組合。在本實施例中，閘絕緣圖案140以及閘極150是一層結構；但在其他實施例中，閘絕緣圖案140以及閘極150亦可以是雙層結構或多層堆疊結構，本發明不限於此。在一實施例中，閘極150例如是鈦-鋁-鈦的三層結構之複合金屬層。

請參照圖7B，在基板110上方形成一金屬層160，以覆蓋氧化物半導體層130、閘絕緣圖案140以及閘極150，且金屬層160直接與暴露出的部份氧化物半導體層130相接觸。金屬層160的材料包含鋁、鈦、銦或其他金屬。接著，如圖7C所示，在金屬層160上全面形成一第二供氧層170。第二供氧層170的材料包含氧化矽或金屬氧化物半導體材料(例如：銦錫鎵鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物、銦錫鋅氧化物、銦鎵錫氧化物、錫鎵鋅氧化物、銦鋅氧化物、錫鋅氧化物、銦錫氧化物、銦鎵氧化物、錫鎵氧化物、鋅鎵氧化物、氧化銦、氧化錫、氧化鎵、氧化鋅)或其他適當的含氧材料。第二供氧層170的材料可以與第一供氧層120的材料相同或不同。

請參照圖7D，進行一第一退火製程，以使金屬層160轉換為金屬氧化物絕緣層160a。第一退火製程例如是於一般氣壓(例如一大氣壓力，1 atm)、340℃、氧氣濃度18%的環境中進行。本實施例中，整面的第二供氧層170直接接觸整面的金屬層160。在 第一退火製程中，第二供氧層170可以提供金屬層160氧化時所需的氧，因此可確保金屬層160完全地轉換為金屬氧化物絕緣層160a，解決習知鋁薄膜氧化不完全所產生的問題。另外，在第一退火製程中，金屬層160也會從所接觸的氧化物半導體層130以及第一供氧層120中取得氧，使金屬層160可以被轉換成為金屬氧化物絕緣層160a。特別是，與金屬層160所接觸的部份氧化物半導體層130的氧濃度低於未與金屬層160所接觸的部份氧化物半導體層130的氧濃度。氧化物半導體層130中氧濃度低的區域形成一源極區130S與一汲極區130D，氧化物半導體層130中氧濃度高的區域形成一通道區130C，其中源極區130S與汲極區130D具有較低的電阻值而具有較佳的導電率。

另外，在前述形成金屬層160之後與形成第二供氧層170之前，可進行一第二退火製程。換言之，當選擇第一退火製程與第二退火製程都執行時，是先執行第二退火製程後才形成第二供氧層170，並在形成第二供氧層170後才執行第一退火製程。第二退火製程例如是於一般氣壓(例如一大氣壓力，1 atm)、300℃、氧氣濃度40%的環境中進行。在進行第二退火製程時，金屬層160會從所接觸的第一供氧層120、氧化物半導體層130的源極區130S與汲極區130D以及退火環境中取得氧，故金屬層160會部分地被轉換為金屬氧化物絕緣層160a。本實施的第一退火製程是在一第一環境中進行，第二退火製程是在一第二環境中進行，第二環境之氧氣含量等於或高於第一環境之氧氣含量，且第一環境之溫度 等於或高於第二環境之溫度。但是，本發明不限制第一退火製程以及第二退火製程的條件。

如圖7E所示，在基板110上方形成一平坦層180。之後，如圖7F所示，圖案化平坦層180、第二供氧層170以及金屬氧化物絕緣層160a，以形成暴露出源極區130S的一第一開口V1以及暴露出汲極區130D的一第二開口V2。在本實施例中，是先形成平坦層180，再對依序對平坦層180、第二供氧層170以及金屬氧化物絕緣層160a進行圖案化以形成開口；但本發明不限於此。在另一實施例中，可先圖案化第二供氧層170以及金屬氧化物絕緣層160a，再形成平坦層180，並對平坦層180進行圖案化。請參照圖7G，形成一源極S與一汲極D，分別藉由第一開口V1以及第二開口V2電性連接源極區130S與汲極區130D。至此步驟，另一薄膜電晶體已形成。在本實施例中，是以頂部閘極型薄膜電晶體為例來說，但本發明不限於此。

類似於圖4，圖8是包括本發明圖7G之實施例的薄膜電晶體的顯示面板的剖面圖，其中形成此顯示面板的製造過程包括以下步驟(未繪示)。在如圖7G所示之薄膜電晶體上形成一保護層192，並對保護層192進行圖案化，以形成暴露出汲極D的一第三開口V3。在保護層192上形成一第一電極194，其中第一電極194藉由第三開口V3與汲極D電性連結，且第一電極194填滿第三開口V3。在第一電極194上形成一畫素隔離壁195，畫素隔離壁195具有一第四開口V4。在第四開口V4中形成一發光層196；並 在發光層196之上，形成一第二電極198，從而完成顯示面板之結構。第一電極194、發光層196以及第二電極198構成有機發光二極體OLED。有機發光二極體OLED之各膜層的詳細材質與結構為本領域具有通常知識者所熟知，因此不再贅述。

基於上述，在本實施例中的退火製程中第一供氧層、第二供氧層以及氧化物半導體層可提供金屬層氧化時足夠的氧，避免了金屬層在退火製程中發生氧化不全的現象，改善氧化物半導體層的源極區以及汲極區的電性均勻度，使本發明的薄膜電晶體的汲極在閘極電壓驅動下具有較佳的電流均勻度。又，位於顯示面板之周邊區的金屬層在退火製程中避免了氧化不全的現象，因此提高第一電源線與第二電源線的電阻值，進而避免第一電源線與第二電源線之間的短路，確保顯示面板可正常顯示。

圖9A至圖9D是本發明另一實施例的薄膜電晶體的製造方法的流程剖面圖。在本實施例中，薄膜電晶體的製造方法首先進行上述圖7A至圖7D的步驟。接著，請參照圖9A，在進行第一退火製程使金屬層160轉換為金屬氧化物絕緣層160a之後，移除位於金屬氧化物絕緣層160a上方的第二供氧層170。

接著，如圖9B所示，在基板110上方形成一平坦層180。如圖9C所示，圖案化平坦層180以及金屬氧化物絕緣層160a，以形成暴露出源極區130S的一第一開口V1以及暴露出汲極區130D的一第二開口V2。在本實施例中，是先形成平坦層180，再對依序對平坦層180以及金屬氧化物絕緣層160a進行圖案化以形 成開口；但本發明不限於此。在另一實施例中，可先圖案化金屬氧化物絕緣層160a，再形成平坦層180，並對平坦層180進行圖案化。請參照圖9D，形成一源極S與一汲極D，分別藉由第一開口V1以及第二開口V2電性連接源極區130S與汲極區130D。至此步驟，另一薄膜電晶體已形成。

類似於圖4，圖10是包括本發明圖9D之實施例的薄膜電晶體的顯示面板的剖面圖，在完成圖9D之薄膜電晶體之後，接著形成保護層192、第一電極194、畫素隔離壁195、發光層196以及第二電極198，從而完成顯示面板之結構。第一電極194、發光層196以及第二電極198構成有機發光二極體OLED。有機發光二極體OLED之各膜層的詳細材質與結構為本領域具有通常知識者所熟知，因此不再贅述。

承上述，在本實施例中的退火製程中第一供氧層、第二供氧層以及氧化物半導體層提供金屬層氧化時足夠的氧，讓金屬層可以氧化完全，改善氧化物半導體層的源極區以及汲極區的電性均勻度，使本發明的薄膜電晶體的汲極在閘極電壓驅動下具有較佳的電流均勻度，也同時提高第一電源線與第二電源線的電阻值，避免第一電源線與第二電源線之間的短路，進而確保顯示面板可正常顯示。

圖11A至圖11D是本發明另一實施例的薄膜電晶體的製造方法的流程剖面圖。在本實施例中，薄膜電晶體的製造方法首先進行上述圖7A至圖7B的步驟，並且在基板110上方形成一金 屬層160以覆蓋氧化物半導體層130、閘絕緣圖案140以及閘極150。接著，請參照圖11A，直接進行一第一退火製程使金屬層160轉換為金屬氧化物絕緣層160a。第一退火製程例如是於一般氣壓(例如一大氣壓力，1 atm)、340℃、氧氣濃度18%的環境中進行。在第一退火製程中，金屬層160從所接觸的氧化物半導體層130、第一供氧層120以及退火環境中取得氧，使金屬層160可以被轉換成為金屬氧化物絕緣層160a。特別是，未與氧化物半導體層130以及第一供氧層120接觸的金屬層160不會轉換為金屬氧化物絕緣層160a，故本實施例中的金屬層160是部分地被轉換為金屬氧化物絕緣層160a，見圖11A。與金屬層160所接觸的部份氧化物半導體層130的氧濃度低於未與金屬層160所接觸的部份氧化物半導體層130的氧濃度。因此，氧化物半導體層130中氧濃度低的區域形成一源極區130S與一汲極區130D，氧化物半導體層130中氧濃度高的區域形成一通道區130C，其中源極區130S與汲極區130D具有較低的電阻值而具有較佳的導電率。

如圖11B所示，在基板110上方形成一平坦層180。如圖11C所示，圖案化平坦層180以及金屬氧化物絕緣層160a，以形成暴露出源極區130S的一第一開口V1以及暴露出汲極區130D的一第二開口V2。在本實施例中，是先形成平坦層180，再對依序對平坦層180以及金屬氧化物絕緣層160a進行圖案化，形成開口；但本發明不限於此。在另一實施例中，可先圖案化金屬氧化物絕緣層160a，再形成平坦層180，並對平坦層180進行圖案化。 請參照圖11D，形成一源極S與一汲極D，分別藉由第一開口V1以及第二開口V2電性連接源極區130S與汲極區130D。至此步驟，另一薄膜電晶體已形成。

類似於圖4，圖12是包括本發明圖11D之實施例的薄膜電晶體的顯示面板的剖面圖，在完成圖11D之薄膜電晶體之後，接著形成保護層192、第一電極194、畫素隔離壁195、發光層196以及第二電極198，從而完成顯示面板之結構。第一電極194、發光層196以及第二電極198構成有機發光二極體OLED。有機發光二極體OLED之各膜層的詳細材質與結構為本領域具有通常知識者所熟知，因此不再贅述。

基於上述，在本實施例中的退火製程中第一供氧層以及氧化物半導體層可提供金屬層氧化時足夠的氧，使金屬層在退火製程中在特定區域內避免了氧化不全的現象，可改善氧化物半導體層的源極區以及汲極區的電性均勻度，使本發明的薄膜電晶體的汲極在閘極電壓驅動下具有較佳的電流均勻度。也因此提高了位於顯示面板之周邊區的第一電源線與第二電源線的電阻值，避免第一電源線與第二電源線之間的短路，使顯示面板可正常顯示。

圖13A是習知之薄膜電晶體的汲極電流對閘極電壓(Id-Vg)的關係圖。圖13B是本發明之圖4的顯示面板的薄膜電晶體之汲極電流對閘極電壓(Id-Vg)的關係圖。在圖13A以及圖13B中，實線曲線的汲極電壓(Vd)為10伏特，而虛線曲線的汲極電壓(Vd)為0.1伏特。汲極電流對閘極電壓(Id-Vg)的關係圖是藉由在顯 示面板的基板上選取三個測量點並分別對配置在三個測量點中的薄膜電晶體進行電性量測來取得。由圖13A可知，習知之薄膜電晶體的汲極在閘極電壓(Vg)驅動下，其汲極電流(Id)均勻度發生偏移且不穩。然而，根據圖13B可知，本發明之薄膜電晶體之汲極在閘極電壓驅動下具有穩定且較佳的電流均勻度。

為了證明本發明之薄膜電晶體的設計確實具有較佳的電流均勻度，特另以本發明之其它實施例進行實驗來做驗證。圖14是本發明之圖8的顯示面板之薄膜電晶體的汲極電流對閘極電壓(Id-Vg)的關係圖。圖15是本發明之圖12的顯示面板之薄膜電晶體的汲極電流對閘極電壓(Id-Vg)的關係圖。根據圖14以及圖15皆清楚可見，本發明之薄膜電晶體之汲極在閘極電壓驅動下具有較佳的電流均勻度。

綜上所述，在本發明的薄膜電晶體的製造方法中，使用供氧層，並使供氧層與金屬層相接觸，因此在退火製程中供氧層可提供金屬層氧化時所需的氧，以避免金屬層在退火製程中發生氧化不全的現象，改善氧化物半導體層的源極區以及汲極區的電性均勻度(例如：電子遷移率(mobility)、次臨界擺幅(sub-threshold swing)以及臨界擺幅(threshold swing))，進而使本發明的薄膜電晶體的汲極在閘極電壓驅動下具有較佳的電流均勻度。且，在本發明的顯示面板之製造過程中，藉由在金屬層上全面形成供氧層之後再進行退火製程，避免金屬層轉換為金屬氧化物絕緣層不全而導致錯誤的短路(例如：第一電源線與第二電源線之間的漏電 (current leakage)所引起之短路)。由於金屬層在退火製程後轉換為金屬氧化物絕緣層，使得第一電源線與第二電源線的電阻值提高外，亦同時提高顯示面板之亮度、子畫素點亮率以及薄膜電晶體之開關與驅動功能(switch and driving functions)的正確性，進而確保顯示面板可正常顯示。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

110‧‧‧基板

120‧‧‧第一供氧層

122‧‧‧隔離層

130‧‧‧氧化物半導體層

130S‧‧‧源極區

130C‧‧‧通道區

130D‧‧‧汲極區

140‧‧‧閘絕緣圖案

150‧‧‧閘極

160a‧‧‧金屬氧化物絕緣層

170‧‧‧第二供氧層

180‧‧‧平坦層

S‧‧‧源極

D‧‧‧汲極

V1‧‧‧第一開口

V2‧‧‧第二開口

Claims (19)

1. 一種薄膜電晶體，包括：一氧化物半導體層，具有一源極區、一汲極區以及一通道區，該通道區位於該源極區以及該汲極區之間；一閘絕緣圖案，位於該氧化物半導體層之該通道區上；一閘極，位於該閘絕緣圖案上；一金屬氧化物絕緣層，覆蓋該氧化物半導體層；一供氧層，與該金屬氧化物絕緣層接觸；以及一源極以及一汲極，位於該供氧層之上方，且分別電性連接該氧化物半導體層之該源極區以及該汲極區。
2. 如申請專利範圍第1項所述的薄膜電晶體，其中該供氧層位於該金屬氧化物絕緣層之上，且該金屬氧化物絕緣層更覆蓋該閘極以及該閘絕緣圖案。
3. 如申請專利範圍第1項所述的薄膜電晶體，更包括一隔離層，其中該供氧層位於該金屬氧化物半導體之下方，該隔離層位於該氧化物半導體層以及該供氧層之間，且該金屬氧化物絕緣層更覆蓋該隔離層以及該供氧層。
4. 如申請專利範圍第3項所述的薄膜電晶體，更包括一金屬層，覆蓋該閘極以及該閘絕緣圖案。
5. 如申請專利範圍第4項所述的薄膜電晶體，其中該金屬層包括鋁、鈦或銦，該金屬氧化物絕緣層包括氧化鋁、氧化鈦或氧化銦。
6. 如申請專利範圍第1項所述的薄膜電晶體，更包括一隔離層，其中該供氧層包括：一第一供氧層，位於該金屬氧化物半導體之下方，其中該隔離層位於該氧化物半導體層以及該供氧層之間；以及一第二供氧層，位於該金屬氧化物絕緣層之上，且該金屬氧化物絕緣層更覆蓋該閘極、該閘絕緣圖案、該隔離層以及該第一供氧層。
7. 如申請專利範圍第1項所述的薄膜電晶體，其中該金屬氧化物絕緣層包括氧化鋁、氧化鈦或氧化銦。
8. 如申請專利範圍第1項所述的薄膜電晶體，其中該供氧層的材質包括氧化矽或金屬氧化物半導體材料。
9. 一種薄膜電晶體的製造方法，包括：形成一氧化物半導體層；於該氧化物半導體層上依序形成一閘絕緣圖案以及一閘極；形成一金屬層，以覆蓋該氧化物半導體層、該閘絕緣圖案與該閘極；形成一供氧層，使該金屬層與該供氧層相接觸；進行一第一退火製程，以使該氧化物半導體層與該金屬層反應而形成一源極區以及一汲極區，其中該源極區以及該汲極區之間的該氧化物半導體層為一通道區，且同時使該金屬層與該供氧層以及該氧化物半導體層反應以形成一金屬氧化物絕緣層；以及於該供氧層之上方形成一源極以及一汲極，該源極以及該汲 極分別電性連接該氧化物半導體層之該源極區以及該汲極區。
10. 如申請專利範圍第9項所述的薄膜電晶體的製造方法，其中在形成該金屬層之後與形成該供氧層之前，更包括進行一第二退火製程。
11. 如申請專利範圍第9項所述的薄膜電晶體的製造方法，其中該第一退火製程是於一大氣壓力的環境中進行。
12. 如申請專利範圍第9項所述的薄膜電晶體的製造方法，其中該供氧層形成於該金屬層之上，且在該第一退火製程之後所形成的該金屬氧化物絕緣層覆蓋該閘極、該閘絕緣圖案以及該氧化物半導體層。
13. 如申請專利範圍第12項所述的薄膜電晶體的製造方法，其中在進行該第一退火製程之後，更包括移除該供氧層。
14. 如申請專利範圍第9項所述的薄膜電晶體的製造方法，其中該供氧層形成於該氧化物半導體層之下，該氧化物半導體層以及該供氧層之間更包括形成一隔離層；且在該第一退火製程之後所形成的該金屬氧化物絕緣層覆蓋該氧化物半導體層、該隔離層以及該供氧層。
15. 如申請專利範圍第9項所述的薄膜電晶體的製造方法，其中該供氧層包括一第一供氧層以及一第二供氧層，該第一供氧層形成於該氧化物半導體層之下，且該氧化物半導體層以及該供氧層之間更包括形成一隔離層，該第二供氧層形成於該金屬層之上；且在該第一退火製程之後所形成的該金屬氧化物絕緣層覆蓋 該閘極、該閘絕緣圖案、該氧化物半導體層、該隔離層以及該供氧層。
16. 如申請專利範圍第15項所述的薄膜電晶體的製造方法，其中在進行該第一退火製程之後，更包括移除該第二供氧層。
17. 如申請專利範圍第9項所述的薄膜電晶體的製造方法，其中該供氧層的材質包括氧化矽或金屬氧化物半導體材料。
18. 一種顯示面板，包括：一基板，具有一顯示區以及位於該顯示區外圍之一周邊區；多個薄膜電晶體，位於該顯示區中，其中每一薄膜電晶體如申請專利範圍第1項所述的薄膜電晶體；一第一電極，位於該源極與該汲極之上方，且該第一電極電性連接該汲極；一發光層，位於該第一電極上；一第二電極，位於該發光層上；一第一電源線，位於該周邊區，且該第一電源線電性連接於該源極；一第二電源線，位於該周邊區，且該第二電源線電性連接於該第二電極，其中該金屬氧化物絕緣層更覆蓋於該第一電源線與該第二電源線上，該供氧層更覆蓋於該第一電源線與該第二電源線上方之該金屬氧化物絕緣層上。
19. 如申請專利範圍第18項所述的顯示面板，其中該供氧層的材質包括氧化矽或金屬氧化物半導體材料。