CN1380700A - 平板显示器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有改善的电特性及简化的制造工艺的平板显示器。该显示器包括形成在绝缘衬底上的半导体层;分别直接接触半导体层的两个端部的源电极和漏电极;具有形成在其上的开口部分的像素电极;形成在绝缘衬底上除开口部分以外的其余部分上的第一绝缘层;形成在半导体层之上的部分第一绝缘层上的栅电极;以及形成在半导体层两个端部内的源极区和漏极区。
Description
技术领域
本发明涉及一种平板显示器及其制造方法，尤其涉及一种具有改进的电特性及减少的漏电流的平板显示器。
背景技术
图1是传统有机EL(电致发光)显示器的截面图。下面参照图1对传统有机EL显示器的制造方法进行描述。
在透明衬底11上形成一个缓冲层12。透明衬底11由玻璃或合成树脂制成。在缓冲层12上沉积一多晶硅层，并利用第一掩膜将其构图成半导体层20。在透明衬底11的整个表面上方形成第一绝缘层25。
然后，在第一绝缘层25上沉积第一金属层，并利用第二掩膜将其构图成栅电极35。利用栅电极35作为一个掩膜，把n型杂质或p型杂质离子注入半导体层20，从而形成源极区26和漏极区27。
之后，在透明衬底11的整个表面上形成一第二绝缘层30。第二绝缘层30用作中间绝缘层。利用第三掩膜，在中间绝缘层30中形成接触孔31和32。接触孔31和32分别暴露源极区26和漏极区27的一部分。
在第二绝缘层30上沉积一第二金属层，填充接触孔31和32。利用第四掩膜构图第二金属层，从而形成源电极50和漏电极55。源电极和漏电极50和55分别通过接触孔31和32电连结到源极区26和漏极区27。
随后，在透明衬底11的整个表面上形成一第三绝缘层40。利用第五掩膜，蚀刻第三绝缘层40，从而在对应于源电极50和漏电极55任何一个的位置处形成一通孔41。在图1中，通孔41形成在对应于漏电极55的一部分的位置处。
在第三绝缘层40上沉积一透明导电材料层，并利用第六掩膜对其构图，从而形成像素电极60。像素电极60用作正电极。像素电极60通过通孔41电连结到源电极和漏电极50和55中的任何一个。在图1中，像素电极40通过通孔41电连结到漏电极55。
在透明衬底11的整个表面上方形成第四绝缘层70。第四绝缘层70用作平面层。利用第七掩膜蚀刻第四绝缘层70，形成开口部分71。开口部分71暴露像素电极60的一部分。在像素电极60的暴露部分上形成一个有机EL层80，从而覆盖开口部分71。然后，形成负电极90以覆盖有机EL层80。由此完成一个传统的有机EL显示器。
如上所述，制造传统有机EL显示器的方法需要七道掩膜工艺。因此，存在制造工艺复杂且制造成本增大的困难。
另外，因为在离子注入过程中栅电极35用作掩膜，以形成源极区26和漏极区27，所以栅电极35可能在制造过程中被损坏，从而恶化平板显示器的电特性。
另外，当采用轻度掺杂漏极(LDD)结构或偏置结构以提高开/关电流比率时，需要额外的掩膜工艺。在此情况下，可以采用阳极氧化栅电极的工艺，使得不需要额外的掩膜过程。但是，这需要额外的阳极氧化工艺设备，从而增大了制造成本。
发明内容
为了克服上述困难，本发明的优选实施例提供了一种具有简化的制造工艺的平板显示器。
本发明的另一目的在于提供一种具有优异电特性的平板显示器。
本发明的再一目的在于提供一种可降低漏电流的平板显示器。
为了实现上述目的，本发明的优选实施例提供了一种平板显示器，包括：一形成在绝缘衬底上的半导体层；分别直接接触半导体层的两个端部的源电极和漏电极；具有形成在其上的开口部分的像素电极；形成在绝缘衬底的除开口部分以外的其余部分上的第一绝缘层；形成在第一绝缘层在半导体层之上的部分上的栅电极；以及形成在半导体层两端部中的源极区和漏极区。
源电极和漏电极包括顺次叠置的一像素电极材料层、一金属材料层和一封顶绝缘材料层。像素电极从源电极和漏电极中的任一个延伸。有机EL显示器还包括一个存储电容，该存储电容包含第一和第二电容电极以及夹在其间的介电层。第一电容电极包括顺次叠置的像素电极材料层和金属材料层。第二电容电极包括一栅电极材料层。介电层包括顺次叠置的封顶绝缘层和第一绝缘层(capping insulating layer)。
源极区和漏极区包括形成在半导体层在源电极和漏电极与栅电极之间的部分中的偏置区。源极区和漏极区包括形成在半导体层在源电极和漏电极与栅电极之间的部分中的低密度源极区和漏极区，从而形成轻度掺杂漏极(LDD)结构。
有机EL显示器还包括第一和第二隔离衬(spacer)。第一隔离衬形成在源极区和漏极区的侧壁部分上。第二隔离衬形成在栅电极和开口部分的侧壁部分上。有机EL显示器还包括用于在第一绝缘层的除开口部分以外的剩余部分上平坦化的第二绝缘层。栅电极包括顺次叠置的金属材料层和封顶绝缘层。
本发明还提供一种制造平板显示器的方法，包括：在绝缘层上形成一半导体层；把具有第一电导的杂质离子注入到半导体层内；形成源电极和漏电极，该源电极和漏电极与半导体层的两端部直接接触；把具有第二电导的杂质离子注入到半导体层内，从而形成高密度源极区和漏极区以及沟道区，该高密度源极区和漏极区与源电极和漏电极直接接触；在绝缘衬底的整个表面上方形成第一绝缘层；形成具有形成在其上的开口部分的像素电极；以及在第一绝缘层的在半导体层之上的部分上形成栅电极。
本方法还包括在形成带有开口部分的像素电极的同时形成一接触孔，该接触孔接触第一电容器电极和栅电极。
附图说明
为了更全面地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，其中相似的附图标记表示相似的部件，其中：
图1是显示传统有机EL显示器的截面图；
图2是显示根据本发明的有机EL显示器的实施例的平面图；
图3A至3H是沿图2的线III-III截取的截面图；
图4是沿图2的线IV-IV截取的截面图；以及
图5是示出根据本发明的有机EL显示器的另一实施例的截面图。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的优选实施例，其例子在附图中示出。
图2是显示根据本发明的有机EL显示器的实施例的平面图。
有机EL显示器100包括多个像素。图2只示出了多个像素中的一个像素。该像素形成在由栅极线120、数据线130和电源线135限定的像素区140中。
栅极线120布置在横向上，并施加薄膜晶体管(TFT)的开/关信号。数据线130布置在垂直于栅极线120的方向上并施加数据电压。电源线135与数据线隔开，并也布置成垂直于栅极线120。电源施加给电源线135，同时有机EL显示器100被驱动。
像素包括第一TFT150，存储电容器190，第二TFT200和一个有机EL元件300。
第一TFT150分别包括半导体层160、源电极170和漏电极175，以及栅电极180。源电极170和漏电极175分别接触半导体层160的两个端部。源电极170从数据线130延伸，栅电极180从栅极线120延伸。
存储电容器190分别包括第一和第二电容器电极193和197。第一电容电极193电连结到第一TFT150的漏电极175。第二电容电极197通过接触孔262电连结到电源线135。
第二TFT200分别包括半导体层210、源电极235和漏电极236，以及栅电极270。源电极和漏电极235和236分别接触到半导体层210的两个端部。源电极235从电源线135延伸，栅电极270通过接触孔261电连结到第一电容电极193。
有机EL元件300包括一个像素电极310和一个有机EL发光层320。像素电极3 10可以从第二TFT200的源电极235和漏电极236中的任何一个延伸。在图2中，像素电极310从第二TFT200的漏电极236延伸。
下面参考图3A至3H和图4对根据本发明的制造有机EL显示器的方法进行描述。
参见图3A和图4，在透明衬底110上形成一个缓冲层205。优选地缓冲层205由SiO2制成。在缓冲层205上沉积一非晶硅层。非晶硅层例如通过激光退火工艺晶化，形成一个多晶硅层。利用第一掩膜(未示出)构图多晶硅层，形成第一TFT150的半导体层160和第二TFT200的半导体层210。缓冲层205用于屏蔽如Na离子的杂质扩散到半导体层160和210内。之后，进行第一离子注入工艺：把具有预定电导的如p+型杂质的高密度杂质离子注入到半导体层160和210的整个表面中。
参见图3B和图4，透明导体材料层310a、第一金属层230a和第一绝缘层240a顺次沉积在透明衬底110的整个表面上。
参见图3C和图4，利用第二掩膜(未示出)同时对透明导体材料层310a、第一金属层230a和第一绝缘层240a构图，以暴露半导体层160和210的各个中心部分，从而形成第一TFT150的源电极170和漏电极175、第二TFT200的源电极和漏电极235和236，以及第一电容器电极193。
第一TFT150的源电极和漏电极170和175分别直接与半导体层160的两个端部接触，并且具有一多层结构(即三层结构)。
第二TFT200的源电极和漏电极235和236分别直接与半导体层210的两个端部接触，并且具有一种多层结构(即三层结构)。
第一电容器电极193有一种双层结构，其中包含透明导体材料层310a和第一金属层230a。
同时，形成数据线130和电源线135，并具还有一种双层结构，该结构包含透明导体材料层310a和第一金属层230a。
优选地，透明导体材料层310a包括氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)中的一种。
随后，参见图3D和图4，第二绝缘层沉积在透明衬底110的整个表面之上，并被各向异性蚀刻，以分别在源和漏电极170和175的侧壁部分上以及在源和漏电极235和236的侧壁部分上形成第一隔离衬(spacer)250。之后，执行第二离子注入过程：把具有与第一离子注入过程中相反电导的高密度杂质(即n+型杂质)离子注入到半导体层160和210的暴露部分。结果，半导体层160和210的中心部分进入无离子掺杂状态，因而充当沟道区。而处于源电极和漏电极170、175、235和236以及第一隔离衬250以下的半导体层160和210的两端部充当高密度的源极区和漏极区161、162、211和212。
第一隔离衬250用于控制由第二离子注入过程形成的源极区和漏极区的面积大小。因而，第二离子注入过程可以无需形成隔离衬250的过程而进行。这简化了制造过程。
在第二离子注入过程中，源电极和漏电极170、175、235和236上的第一绝缘层240a充当离子注入阻挡层，以防止源电极和漏电极170、175、235和236被杂质损坏，从而避免源电极和漏电极170、175、235和236的缺陷，如凸出或裂纹。
接下来参见图3E和图4，在透明衬底110的整个表面上方形成一第三绝缘层260。第一电容器电极193上方的一部分第一绝缘层240a和一部分第三绝缘层260充当介电层195。之后，利用第三掩膜(未示出)，同时蚀刻第一金属层230a、第一绝缘层240a和第三绝缘层260，以形成一个开口部分265，从而暴露像素电极310自漏电极236延伸的部分。与此同时，形成第一和第二接触孔261和262。
参见图3F和4，第二金属层和第四绝缘层依次沉积在第三绝缘层260上，并利用第四掩膜构图，从而形成第一TFT150的栅电极180和第二TFT200的栅电极270。栅电极180和270包括形成在其上的封顶层280。同时，形成第二电容器电极197。第二电容器电极197包括一金属层180a和封顶层280。第二TFT200的栅电极270通过第一接触孔261电连结到第一电容器电极193，并且电源线135通过第二接触孔262电连结到第二电容器电极197。
参见图3G和4，在透明衬底110的整个表面之上沉积第五绝缘层，并对其各向异性蚀刻，以在栅电极180和270的两个侧壁部分上形成一第二隔离衬290。之后，执行第三离子注入过程：把低密度杂质(即p型低密度杂质)离子注入到半导体层160和210中，形成低密度源极区和漏极区163、164、213和214，由此形成一轻度掺杂的漏极(LDD)结构。
此时，当未进行第三离子离子注入工艺时，区域164、165、213和214用作偏置区，于是形成偏置结构。
封顶层280充当离于注入阻挡层，防止栅电极180和270被杂质损坏。
参见图3H和4，在像素电极310的暴露部分上形成有机EL发光层320，以覆盖开口部分265。然后，形成一个负电极330，以覆盖有机EL发光层320。负电极330由一种功函数低于正电极310的材料制成。
如上所述，根据本发明的有机EL显示器通过只需要四道掩膜的过程制造。
图5是示出根据本发明的有机EL显示器的另一实施例的截面图。图5的有机EL显示器包括一个平面层340，该层在图3G所示的过程中形成第二隔离衬290之后形成。此时，可以省去形成第二隔离衬290的过程。因此，制造图5所示的有机EL显示器需要五道掩膜过程。
如前所述，传统技术需要七道掩膜工艺。因此，因为根据本发明只需要四道掩膜工艺或五道掩膜工艺来制造有机EL显示器，所以制造工艺被简化，从而提高了产量。另外，因为本发明中在源电极、漏电极和栅电极上形成覆盖层，所以可以避免源电极。漏电极和栅电极被离子注入过程中的杂质损坏。这改善了电学特性。另外，因为有机EL显示器可以有LDD结构或偏置结构，所以无需附加过程即可减小漏电流。
以上集中在有机EL显示器上对本发明进行了描述，但是，本领域技术人员可以很容易地认识到，本发明可以应用到其它平板显示器上。
虽然已经参照其优选实施例对本发明进行了具体的展示和描述，但本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明实质和范围的前提下，可以对本发明做任何形式和细节上的改变。
Claims (14)
1.一种平板显示器，包括：
形成在绝缘衬底上的半导体层；
分别直接接触半导体层的第一端部和第二端部的源电极和漏电极；
具有形成在其上的开口部分的像素电极；
形成在绝缘衬底的除开口部分以外的其余部分上的第一绝缘层；
形成在第一绝缘层的形成在半导体层之上的部分上的栅电极；以及
形成在半导体层的第一端部和第二端部中的源极区和漏极区。
2.如权利要求1所述的显示器，其中，源电极和漏电极包括顺次叠置的像素电极材料层、金属材料层和封顶绝缘材料层。
3.如权利要求2所述的显示器，其中，像素电极从源电极和漏电极其中之一延伸。
4.如权利要求2所述的显示器，还包括存储电容器，该存储电容器包含第一和第二电容器电极、以及夹在其间的介电层，第一电容器电极包括顺次叠置的像素电极材料层和金属材料层，第二电容器电极包括栅电极材料层，介电层包括顺次叠置的封顶绝缘材料层和第一绝缘层。
5.如权利要求1所述的显示器，其中，源极区和漏极区包括形成在半导体层的在源和漏电极与栅电极之间的部分中的偏置区。
6.如权利要求1所述的显示器，其中，源极区和漏极区包括形成在半导体层的在源和漏电极与栅电极之间的部分内的低密度源极区和漏极区，从而形成轻度掺杂的漏极结构。
7.如权利要求1所述的显示器，还包括第一和第二隔离衬，第一隔离衬形成在源极区和漏极区的侧壁部分上，第二隔离衬形成在栅电极和开口部分的侧壁部分上。
8.如权利要求1所述的显示器，还包括用于在第一绝缘层的除开口部分以外的剩余部分上平面化的第二绝缘层。
9.如权利要求1所述的显示器，其中，栅电极包括顺次叠置的金属材料层和封顶绝缘层。
10.一种制造平板显示器的方法，包括：
在绝缘层上形成半导体层；
把具有第一电导的杂质离子注入进半导体层；
形成源电极和漏电极，该源电极和漏电极与半导体层的第一端部和第二端部直接接触；
把具有第二电导的杂质离子注入到半导体层内，从而形成高密度的源极区和漏极区以及沟道区，该高密度的源极区和漏极区与源电极和漏电极直接接触；
在绝缘衬底的整个表面上形成第一绝缘层；
形成具有形成在其上的开口部分的像素电极；以及
在第一绝缘层的形成在半导体层之上的部分上形成栅电极。
11.如权利要求10所述的方法，其中，源电极和漏电极包括顺次叠置的像素电极材料层、金属材料层和封顶绝缘材料层。
12.如权利要求10所述的方法，其中，通过依次蚀刻顺次叠置的第一绝缘层、封顶绝缘层和金属材料层而形成通过开口部分暴露的像素电极。
13.如权利要求12所述的方法，还包括存储电容器，该存储电容包含第一和第二电容器电极以及夹在其间的介电层，第一电容器电极从源电极和漏电极其中之一延伸，并且包括顺次叠置的像素电极材料层和金属材料层，第二电容器电极包括栅电极材料层，介电层形成在第一电容器电极上，并且包括顺次叠置的封顶绝缘层和第一绝缘层。
14.如权利要求13所述的方法，还包括在形成带有开口部分的像素电极的同时形成接触孔，接触孔接触第一电容器电极和栅电极。
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