專利名稱：具有薄膜晶體管的平板顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到包括薄膜晶體管(TFT)的有源矩陣型平板顯示器，更確切地說是涉及到包括TFT的平板顯示器，此TFT具有多晶硅作為有源層，且各個TFT中有源層的溝道區(qū)具有彼此不同的厚度和不同尺寸的晶粒。
背景技術：
諸如液晶顯示器件、有機電致發(fā)光顯示器件、或無機電致發(fā)光顯示器件之類的平板顯示器件中的薄膜晶體管(TFT)，被用作開關器件來控制象素的工作，并被用作驅(qū)動器件來驅(qū)動象素，或被用作互補金屬氧化物半導體(CMOS)TFT。
TFT包括具有摻有高濃度雜質(zhì)的漏區(qū)和源區(qū)以及形成在漏區(qū)與源區(qū)之間的溝道區(qū)的半導體有源層。柵絕緣層被形成在半導體有源層上的，且柵電極被形成在位于有源層溝道區(qū)上部上的柵絕緣層上。根據(jù)硅的晶化狀態(tài)，半導體有源層可以被分類為非晶硅或多晶硅。
采用非晶硅的TFT的優(yōu)點在于能夠在低溫下進行淀積，但其缺點在于TFT的電學性質(zhì)和可靠性變壞，且難以制造較大面積的顯示器件。于是，新近通常僅僅采用多晶硅。多晶硅具有幾十到幾百cm2/Vs的較高遷移率以及低的高頻工作性質(zhì)和泄漏電流值。多晶硅因而適合用于高分辨率的較大面積的平板顯示器。
另一方面，有機電致發(fā)光器件在陽極電極與陰極電極之間具有由有機材料組成的發(fā)光層。在有機電致發(fā)光器件中，當正電壓和負電壓被分別施加到各電極時，從陽極電極注入的空穴通過空穴輸運層被移動到發(fā)光層，且電子通過電子輸運層從陰極電極被注入到發(fā)光層中?？昭ê碗娮釉诎l(fā)光層上被復合，從而產(chǎn)生激子。激子從激發(fā)態(tài)被改變到基態(tài)，引起發(fā)光層中的熒光分子輻射以形成圖象。在全色電致發(fā)光顯示器中，輻射紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的象素被排列在電致發(fā)光器件上，以實現(xiàn)全色。
但在上述有機電致發(fā)光器件中，R、G、B發(fā)光層的發(fā)光效率彼此不同。當施加相同的電流時，根據(jù)發(fā)光效率，某種顏色的發(fā)光亮度低，而某種顏色的發(fā)光亮度高。因此，難以獲得恰當?shù)念伾胶夂?或白色平衡。例如，G發(fā)光層的發(fā)光效率3-6倍高于R發(fā)光層和B發(fā)光層的發(fā)光效率，因此，為了保持白色平衡，更多的電流要施加到R和B發(fā)光層。
為了保持白色平衡，日本專利公開No.Hei 5-107561公開了一種通過驅(qū)動線將不同的電壓，亦即不同的Vdd數(shù)值，饋送到各個象素的方法。
而且，日本專利公開No.2001-109399公開了一種借助于控制驅(qū)動TFT的尺寸來得到白色平衡的方法。亦即，當驅(qū)動TFT的溝道區(qū)的溝道寬度為W，且溝道的長度為L時，R、G、B象素的W/L比率被設定為不同，以便控制R、G、B電致發(fā)光器件中流動的電流量。
日本專利公開No.2001-290441公開了一種借助于形成尺寸不同的象素來獲得白色平衡的方法。亦即，為了獲得白色平衡和長壽命，在R、G、B的發(fā)光區(qū)中，使發(fā)光效率最高的G發(fā)光區(qū)的發(fā)光面積最小。借助于制作面積不同的陽極電極，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光面積的差異。
除了上述各種方法之外，借助于使通過數(shù)據(jù)線施加到R、G、B象素的電壓不同來控制電流量的方法，也可以被用來控制亮度。
但上述各種方法未曾考慮采用多晶硅的平板顯示器的TFT中的晶化結(jié)構(gòu)。亦即，根據(jù)晶化方法的不同，TFT有源層的晶?？梢跃哂懈鞣N形狀和尺寸，且根據(jù)晶粒的形狀和尺寸，電流遷移率可以不同。因而無法用上述各種方法來獲得白色平衡。
而且，在有機電致發(fā)光器件中，當有機電致發(fā)光器件子象素中流動的電流量超過一定限度時，單位面積的亮度大幅度增加，有機電致發(fā)光器件的使用壽命因而縮短。因此，為了保持器件的壽命，應該將最佳的電流施加到子象素。
另一方面，在有源矩陣型有機電致發(fā)光顯示器件中，要求具有高分辨率的平板。但用高功能多晶硅制作的上述TFT在此情況下引起一些問題。
亦即，在諸如有源矩陣型有機電致發(fā)光顯示器件之類的有源矩陣型平板顯示器件中，開關TFT和驅(qū)動TFT由多晶硅制成?；蛘撸娐穯卧猅FT和象素單元TFT，特別是驅(qū)動TFT，由多晶硅制成，于是，驅(qū)動TFT和開關TFT，或電路單元TFT，具有相同的電流遷移率。因此，開關TFT或電路單元TFT的開關性質(zhì)和驅(qū)動TFT的低的電流驅(qū)動性質(zhì)無法同時滿足。亦即，當高分辨率顯示器件的驅(qū)動TFT和開關TFT或電路單元TFT用具有較大電流遷移率的多晶硅制造時，可得到開關TFT或電路單元TFT的高的開關性質(zhì)。但由于通過驅(qū)動TFT流向電致發(fā)光(EL)器件的電流增大，亮度變得太大，于是，單位面積的電流密度增大，EL器件的壽命縮短。
另一方面，當顯示器件的開關TFT或電路單元TFT和驅(qū)動TFT用電流遷移率低的非晶硅制造時，TFT應該被制造成使驅(qū)動TFT使用小電流而開關TFT或電路單元TFT使用大電流。
為了解決上述問題，提供了用來限制流過驅(qū)動TFT的電流的各種方法，例如借助于降低驅(qū)動TFT的長度對寬度的比率(W/L)來增大溝道區(qū)的電阻的方法以及借助于在驅(qū)動TFT的源/漏區(qū)上形成輕摻雜區(qū)域來增大電阻的方法。
然而，在借助于增大長度來降低W/L的方法中，在溝道區(qū)上形成了條形并減小了準分子激光退火(ELA)方法的晶化工藝中的光圈面積。借助于減小寬度來降低W/L的方法受到光刻工藝設計規(guī)則的限制，且難以確保TFT的可靠性。而且，借助于形成輕摻雜區(qū)域來增大電阻的方法要求額外的摻雜工藝。
在美國專利No.6337232中，公開了一種借助于減小溝道區(qū)總厚度來提高TFT性質(zhì)的方法。
采用CMOS TFT的電路，被用來驅(qū)動有源矩陣液晶顯示器件、有機電致發(fā)光器件、以及圖象傳感器。但CMOS TFT中P型TFT和N型TFT的閾值電壓絕對值是不同的。因而CMOS TFT不適合用來驅(qū)動此電路。
例如，若N型TFT的閾值電壓為2V，P型TFT的閾值電壓為-4V。因此，低的驅(qū)動電壓不能使閾值電壓絕對值較大的P型TFT恰當?shù)毓ぷ?。亦即，P型TFT僅僅以諸如寄存器之類的無源器件的形式工作。驅(qū)動電壓因而應該高得足以使P型TFT成為有源器件。
特別是在柵電極由諸如鋁之類的功函數(shù)小于5eV的材料制成的情況下，柵電極功函數(shù)與本征硅半導體功函數(shù)之間的差異被降低高達-0.6eV。因此，P型TFT的閾值電壓被偏移成負(-)值，而N型TFT的閾值電壓接近于0。亦即，可能使N型TFT成為開通狀態(tài)。
在上述情況下，希望使N溝道TFT的閾值電壓絕對值大致等于P型溝道TFT的閾值電壓絕對值。在常規(guī)單晶半導體集成電路技術的情況下，用典型小于每立方厘米1018原子的濃度非常低的N或P型雜質(zhì)摻雜來控制閾值電壓。利用每立方厘米1015-1018原子的雜質(zhì)摻雜，能夠以0.1V或更小的精度控制閾值電壓。
但在采用非單晶半導體的情況下，即使摻入每立方厘米1018原子或以下的雜質(zhì)，也很難觀察到閾值電壓的偏移。而且，若雜質(zhì)濃度超過1018，則由于多晶硅中通常具有大量缺陷，閾值電壓急劇變化，導電性變成p型或n型。由于缺陷密度為每立方厘米1018原子，摻入的雜質(zhì)被這些缺陷捕獲而無法被激發(fā)。而且，若雜質(zhì)濃度變得大于缺陷密度，則過量的雜質(zhì)被激發(fā)，從而使導電類型改變成p型或n型。
為了解決上述問題，美國專利No.6492268、No.6124603、No.5615935公開了一種使P型TFT的溝道長度小于N型TFT的溝道長度的制造方法。但根據(jù)上述方法，溝道長度要變化，從而使制造工藝復雜化。在日本專利公開No.2001-109399中，公開了用來降低驅(qū)動TFT的長度對寬度的比率的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種平板顯示器，其中，驅(qū)動薄膜晶體管(TFT)的開態(tài)電流被降低，同時施加在其上的驅(qū)動電壓保持恒定，無須改變TFT有源層的尺寸。
本發(fā)明還提供了一種平板顯示器，該顯示器能夠保持開關TFT的高開關性質(zhì)，由驅(qū)動TFT來滿足均勻的亮度，并保持發(fā)光器件的使用壽命。
本發(fā)明還提供了一種平板顯示器，它能夠根據(jù)各個驅(qū)動TFT有源層的厚度與晶粒尺寸之間的差異來獲得白色平衡。
本發(fā)明還提供了一種平板顯示器，它能夠以相同的TFT驅(qū)動電壓來保持白色平衡，而無須改變驅(qū)動TFT有源層的尺寸。
本發(fā)明還借助于將最佳的電流饋送到各個子象素而提供了一種亮度和壽命適當?shù)钠桨屣@示器。
本發(fā)明還提供了一種平板顯示器，它包括具有高性能值的TFT而無須改變TFT有源層的尺寸。
本發(fā)明還提供了一種平板顯示器，它包括互補金屬氧化物半導體(CMOS)TFT，其中，當溝道區(qū)被晶化時，借助于控制晶粒的尺寸，可以減小P型TFT與N型TFT閾值之間的差異，且此CMOS TFT具有高的電流遷移率。
根據(jù)本發(fā)明的一種情況，提供了一種平板顯示器件，它包含發(fā)光器件以及包括具有溝道區(qū)的半導體有源層的至少二個或以上薄膜晶體管。此外，各個薄膜晶體管溝道區(qū)的厚度彼此不同。


借助于參照附圖詳細地描述其示例性實施方案，本發(fā)明的上述和其它的特點和優(yōu)點將變得更為明顯。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的有源矩陣型電致發(fā)光顯示器中薄膜晶體管(TFT)的有源層結(jié)構(gòu)的平面圖；圖2是開關TFT的第一有源層和驅(qū)動TFT的第二有源層的晶化結(jié)構(gòu)的平面圖；圖3是開關TFT的第一有源層和驅(qū)動TFT的第二有源層的不同厚度沿圖2中I-I線方向的剖面圖；圖4是晶粒尺寸與電流遷移率之間的關系曲線；圖5是在準分子激光退火(ELA)方法中能量密度與晶粒尺寸之間的關系曲線；圖6是圖1中一個子象素的局部放大圖；圖7是圖6中單元象素的等效電路圖；圖8是沿圖6中II-II線方向的剖面圖；圖9是沿圖6中III-III線方向的剖面圖；圖10是紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)子象素上第二有源層的晶化結(jié)構(gòu)的平面圖；圖11是沿圖10中IV-IV線方向的剖面圖，示出了R、G、B顏色子象素中各個驅(qū)動TFT的第二有源層的不同厚度；圖12是根據(jù)本發(fā)明另一實施方案的有源矩陣型電致發(fā)光顯示器的平面圖；圖13是電路單元TFT和象素單元TFT中有源層晶化結(jié)構(gòu)的平面圖；圖14是沿圖13中V-V線方向的剖面圖，示出了電路單元TFT與象素單元TFT中有源層的不同厚度；圖15A、15B、15C、15D、15E、15F、15G、15H、15I說明了根據(jù)本發(fā)明另一實施方案制造互補金屬氧化物半導體(CMOS)TFT的工藝；而圖16A、16B、16C說明了根據(jù)本發(fā)明再一實施方案制造CMOS TFT的工藝。
具體實施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的有源矩陣型有機電致發(fā)光顯示器中薄膜晶體管(TFT)的有源層結(jié)構(gòu)的平面圖。在圖1中，紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)子象素沿縱向方向(圖1中的上下方向)被重復排列在有機電致發(fā)光顯示器的象素中。但要理解的是，象素的排列不局限于上述結(jié)構(gòu)，且各個顏色的子象素可以被排列成諸如鑲嵌圖形或網(wǎng)格型圖形之類的各種圖形來構(gòu)成象素。而且，單色平板顯示器能夠被用來代替圖1所示的全色平板顯示器。
在有機電致發(fā)光顯示器中，多個柵線51沿橫向方向(圖1中的左右方向)被排列，而多個數(shù)據(jù)線52沿縱向方向被排列。而且，用來饋送驅(qū)動電壓(Vdd)的驅(qū)動線53沿縱向方向被排列。柵線51、數(shù)據(jù)線52、以及驅(qū)動線53被排列成環(huán)繞一個子象素。
在上述構(gòu)造中，各個R、G、B象素的子象素可以包括諸如開關TFT和驅(qū)動TFT的至少二個TFT。開關TFT根據(jù)柵線51的信號，將數(shù)據(jù)信號傳送到發(fā)光器件，以便控制發(fā)光器件的工作。驅(qū)動TFT對發(fā)光器件進行驅(qū)動，致使預定的電流根據(jù)數(shù)據(jù)信號而流到發(fā)光器件。TFT的數(shù)目和TFT的安排，例如開關TFT和驅(qū)動TFT的安排，可以根據(jù)顯示器件的性質(zhì)和顯示器件的驅(qū)動方法而被改變。
如圖2所示，開關TFT 10和驅(qū)動TFT 20分別包括第一有源層11和第二有源層21，例如，各個半導體有源層以及有源層11和21分別包括下面要更詳細地描述的溝道區(qū)C1和C2。溝道區(qū)是沿電流流動方向位于第一有源層11和第二有源層21的中央位置上的一些區(qū)域。
如圖1所示，在形成R、G、B象素的子象素中，包括在開關TFT 10中的第一有源層11和包括在驅(qū)動TFT 20中的第二有源層21，能夠由彼此不同的厚度形成。第一有源層11和第二有源層21能夠被共同形成而不管R、G、B象素。然而，雖然圖中未示出，但借助于使形成驅(qū)動TFT 20的第二有源層21的晶化結(jié)構(gòu)不同，能夠保持白色平衡。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，可以用多晶硅薄膜來形成第一有源層11和第二有源層21。由多晶硅薄膜制作的第一有源層11和第二有源層21，可以由溝道區(qū)中不同的厚度形成。在本發(fā)明的一個實施方案中，在第一有源層11和第二有源層21中，要求較大電流遷移率的TFT的有源層可以被形成為具有較薄的溝道區(qū)。第一有源層11和第二有源層21中央部分上的溝道區(qū)可以具有不同的厚度。但第一和第二有源層的總厚度由于上述結(jié)構(gòu)設計中的復雜性而可以彼此不同。
TFT有源層溝道區(qū)厚度的改變可以引起TFT性質(zhì)的改變。當有源層上溝道區(qū)的厚度比較薄時，電流遷移率可以在溝道區(qū)上增大，因而可以得到改進了的TFT性質(zhì)。因此，當要求較大電流遷移率數(shù)值的TFT有源層上的溝道區(qū)的厚度被制作得薄時，能夠得到改進了的TFT性質(zhì)。因此，開關TFT 10上的第一有源層11的厚度被制作得比驅(qū)動TFT 20的第二有源層21的厚度更薄。在非晶硅以及多晶硅中能夠獲得改進了的TFT性質(zhì)。
另一方面，借助于將開關TFT 10的第一有源層11和驅(qū)動TFT 20的第二有源層21的溝道區(qū)形成為具有彼此不同的厚度，當非晶硅被晶化成多晶硅時，能夠使各個晶粒的尺寸不同。因此，能夠使電流遷移率不同。可能不需要用來控制晶粒尺寸的額外工藝，且即使用ELA方法在晶化工藝中激光被同時輻照到二個有源層，也能夠得到晶粒尺寸不同的有源層。
因此，有源層的尺寸，例如有源層的平面面積，是相同的，且借助于降低從驅(qū)動TFT傳輸?shù)桨l(fā)光器件的電流，可以實現(xiàn)更高的分辨率。
在有機電致發(fā)光顯示器件中，為了制作適合于更高分辨率，特別是適合于小尺寸的高分辨率的TFT，可以提高開關TFT的開態(tài)電流，并可以降低驅(qū)動TFT的開態(tài)電流。在本發(fā)明的一個實施方案中，借助于將各個TFT有源層形成為具有彼此不同的厚度，能夠?qū)崿F(xiàn)不同的開態(tài)電流。亦即，借助于控制各個TFT上有源層溝道區(qū)的厚度，增大了開關TFT的開態(tài)電流，并降低了驅(qū)動TFT的開態(tài)電流。
開關TFT有源層溝道區(qū)的厚度和驅(qū)動TFT有源層溝道區(qū)的厚度能夠由各個溝道區(qū)上的電流遷移率決定。當有源層溝道區(qū)上的電流遷移率大時，開態(tài)電流也大，而當溝道區(qū)上的電流遷移率小時，開態(tài)電流也小。因此，為了借助于降低驅(qū)動TFT的開態(tài)電流而實現(xiàn)更高的分辨率，有源層溝道區(qū)的厚度應該被控制成使驅(qū)動TFT有源層溝道區(qū)上的電流遷移率小于開關TFT有源層溝道區(qū)上的電流遷移率。
因此，如圖3所示，當開關TFT的第一有源層11的厚度(d1)小于驅(qū)動TFT的第二有源層21的厚度(d2)時，開關TFT溝道區(qū)上的電流遷移率增大，而驅(qū)動TFT溝道區(qū)上的電流遷移率相對減小?？梢栽谟梅蔷Ч栊纬傻挠性磳由线M行上述操作。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，在圖3中對第一和第二有源層11和21的總厚度進行了控制，但可以僅僅控制溝道區(qū)的厚度。
對各個有源層溝道區(qū)厚度的控制，可以影響根據(jù)硅薄膜晶化的晶粒的尺寸。亦即，當用激光對非晶硅進行晶化時，根據(jù)硅薄膜的厚度，使施加到非晶硅的能量密度不同。因此，多晶硅薄膜的晶粒尺寸不同，從而使溝道區(qū)的電流遷移率不同。
圖2是采用多晶硅薄膜的不同晶化結(jié)構(gòu)的開關TFT的第一有源層和驅(qū)動TFT的第二有源層21的圖。借助于用準分子激光退火(ELA)方法對非晶硅薄膜進行晶化，來形成多晶硅薄膜。前述的圖3是沿圖2中I-I線方向的剖面圖。
如圖4所示，晶粒尺寸越大，電流遷移率也越大，幾乎形成直線關系。
因此，在圖2所示的本發(fā)明實施方案中，要求較大電流遷移率的開關TFT有源層溝道區(qū)上的晶粒的尺寸，大于要求較小電流遷移率的驅(qū)動TFT有源層溝道區(qū)上的晶粒的尺寸。因此，能夠降低驅(qū)動TFT的開態(tài)電流數(shù)值。
亦即，如圖2所示，開關TFT的第一有源層11被形成在晶粒較大的第一晶化結(jié)構(gòu)61上，而驅(qū)動TFT的第二有源層21被形成在晶粒較小的第二晶化結(jié)構(gòu)62上。能夠使各個有源層溝道區(qū)上的晶化結(jié)構(gòu)彼此不同。
如圖3所示，借助于使各個有源層的厚度彼此不同，能夠得到晶粒尺寸的差別。亦即，其上形成開關TFT的第一有源層11的具有第一晶化結(jié)構(gòu)61的硅薄膜的厚度d1，被形成為比其上形成驅(qū)動TFT的第二有源層21的具有第二晶化結(jié)構(gòu)62的硅薄膜的厚度d2更薄。
當硅薄膜的厚度變得更薄時，施加到非晶硅的能量密度變得更高，從而能夠得到更大的晶粒，其關系示于圖5。圖5是在用ELA方法對約為500的非晶硅薄膜進行晶化的工藝中晶粒尺寸根據(jù)輻照激光能量密度的差異圖。當非晶硅薄膜接受過高的能量密度時，硅薄膜可能被完全熔化，晶粒尺寸因而可能變得更小。因此，其上形成要求較大晶粒尺寸的開關TFT有源層11的第一晶化結(jié)構(gòu)61的硅薄膜最好不要制作得過于薄。
因此，其上要形成開關TFT的第一有源層11的硅薄膜的厚度d1可以被形成為大約300-約800，而其上要形成驅(qū)動TFT的第二有源層21的硅薄膜的厚度d2可以被形成為大約500-約1500?？梢詧?zhí)行光刻工藝來使各個硅薄膜的厚度不同。在光刻方法中，借助于控制其上要形成開關TFT的第一有源層的區(qū)域以及其上要形成驅(qū)動TFT的第二有源層的區(qū)域的光掩模的光透射，來控制圖形化的非晶硅薄膜的厚度。
其上要形成開關TFT的第一有源層11的硅薄膜的厚度d1，被形成為比其上要形成驅(qū)動TFT的第二有源層21的硅薄膜的厚度d2更薄。這增大了晶粒的尺寸，致使開關TFT第一有源層11溝道區(qū)上的電流遷移率大于驅(qū)動TFT第二有源層21溝道區(qū)上的電流遷移率。因此，能夠降低驅(qū)動TFT的開態(tài)電流，從而實現(xiàn)高的分辨率。而且，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，利用厚度差異，用同一激光輻照能夠使晶粒的尺寸不同，從而簡化TFT的制造工藝。
具有開關TFT和驅(qū)動TFT的有機電致發(fā)光顯示器件的子象素，可以具有圖6-9所示的結(jié)構(gòu)。
圖6是圖1中各個子象素中的一個子象素的局部放大平面圖，而圖7是圖6所示子象素的等效電路圖。
參照圖7，根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的有源矩陣型有機電致發(fā)光顯示器的各個子象素，包括諸如用來開關的開關TFT 10和用來驅(qū)動的驅(qū)動TFT 20之類的二個TFT、電容器30、以及電致發(fā)光(EL)器件40。TFT的數(shù)目和電容器的數(shù)目不局限于此，根據(jù)所需器件的設計，能夠包括更多的TFT和電容器。
開關TFT 10由施加到柵線51的掃描信號操作，以便傳送施加到數(shù)據(jù)線52的數(shù)據(jù)信號。驅(qū)動TFT 20根據(jù)通過開關TFT 10傳送的數(shù)據(jù)信號亦即柵與源之間的電壓差而控制流入到EL器件40的電流。電容器30在一幀單元內(nèi)儲存通過開關TFT 10傳送的數(shù)據(jù)信號。
具有圖6、8、9所示結(jié)構(gòu)的有機電致發(fā)光顯示器件被制作來實現(xiàn)上述電路。如圖6、8、9所示，緩沖層2被形成在玻璃制成的絕緣襯底1上，且開關TFT 10、驅(qū)動TFT 20、電容器30、以及EL器件40被排列在緩沖層2上。
開關TFT 10包括連接到柵線51的用來施TFT開通/關斷信號的柵電極13、形成在柵電極13上且連接到數(shù)據(jù)線52用來將數(shù)據(jù)信號施加到第一有源層的源電極14、以及連接開關TFT 10與電容器30以便將電源施加到電容器30的漏電極15。柵絕緣層3被排列在第一有源層11和柵電極13之間。
用于充電的電容器30被置于開關TFT 10與驅(qū)動TFT 20之間，用來在一幀單位內(nèi)儲存對驅(qū)動TFT 20進行驅(qū)動所需的驅(qū)動電壓。如圖6和8所示，電容器30可以包括連接到開關TFT 10的漏電極15的第一電極31、被形成重疊在第一電極31上部上且連接到通過其施加電源的驅(qū)動線53的第二電極32、以及形成在第一電極31與第二電極32之間用作介電物質(zhì)的層間介質(zhì)層4。要理解的是，電容器30的結(jié)構(gòu)不局限于上述結(jié)構(gòu)。例如，柵絕緣層可以被用作介質(zhì)層。
如圖6和9所示，驅(qū)動TFT 20包括連接到電容器30的第一電極31用來施TFT開通/關斷信號的柵電極23、形成在柵電極23上部上且連接到驅(qū)動線53用來將公共參考電壓饋送到第二有源層21的源電極24、以及連接驅(qū)動TFT 20與EL器件40用來將驅(qū)動電壓施加到EL器件40的漏電極25。柵絕緣層3被排列在第二有源層21與柵電極23之間。此處，驅(qū)動TFT 20的有源層21的溝道區(qū)具有與開關TFT 10的第一有源層11的溝道區(qū)不同的晶化結(jié)構(gòu)，例如，不同的晶粒尺寸。
如圖8和9所示，開關TFT的第一有源層11的厚度d1被形成為比驅(qū)動TFT的第二有源層21的厚度d2更薄。因此，借助于用ELA方法同時輻照激光，第一有源層11的晶粒的尺寸被形成為大于第二有源層21的晶粒的尺寸。
借助于根據(jù)電流的流動而發(fā)射紅色、綠色、以及藍色的光，EL器件40顯示預定的圖象。如圖6和9所示，EL器件40包括連接到驅(qū)動TFT 20的漏電極25用來從漏電極25接收正電源的陽極電極41、排列成覆蓋整個象素的用來饋送負電源的陰極電極43、以及排列在陽極電極41與陰極電極43之間的用來發(fā)光的有機發(fā)光層42。絕緣鈍化層5可以由二氧化硅制成，而絕緣整平層6可以由丙烯酸或聚酰亞胺制成。
根據(jù)本發(fā)明實施方案的有機電致發(fā)光顯示器的上述層狀結(jié)構(gòu)不局限于此，本發(fā)明可以被應用于不同于上述的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明實施方案的具有上述結(jié)構(gòu)的有機電致發(fā)光顯示器可以如下制造。如圖8和9的示例性實施方案所示，緩沖層2被形成在玻璃材料的絕緣襯底上?？梢杂枚趸鑱硇纬删彌_層2，并可以用等離子體增強化學氣相淀積(PECVD)方法、常壓化學氣相淀積(APCVD)方法、低壓化學氣相淀積(LPCVD)方法、或電子回旋共振(ECR)方法，來淀積緩沖層2。而且，緩沖層2能夠被淀積成厚度約為3000。
非晶硅薄膜被淀積在緩沖層2的上部上，并在硅薄膜上執(zhí)行光刻工藝，致使其上要形成開關TFT 10的第一有源層11的區(qū)域的厚度d1約為300-約800，而其上要形成驅(qū)動TFT 20的第二有源層21的區(qū)域的厚度d2約為500-約1500。借助于使光掩模的光透射不同，能夠用一次曝光工藝產(chǎn)生厚度的差異。亦即，在其上要形成開關TFT 10的第一有源層11以及驅(qū)動TFT的第二有源層21的區(qū)域上涂敷光抗蝕劑之后，用光透射彼此不同的掩模對光抗蝕劑進行曝光、顯影、以及腐蝕。
可以用各種方式將如上所述形成的非晶硅薄膜晶化成多晶硅薄膜。施加到其上要形成驅(qū)動TFT 20的第二有源層21的區(qū)域的能量密度與施加到其上要形成開關TFT 10的第一有源層11的區(qū)域的能量密度，可以彼此不同，從而增大第一有源層區(qū)域上的晶粒的尺寸。
如圖1所示，在形成不同的晶化結(jié)構(gòu)之后，開關TFT 10的第一有源層11和驅(qū)動TFT 20的第二有源層21被圖形化?？梢耘c在非晶硅薄膜上產(chǎn)生厚度差異的工藝同時執(zhí)行有源層的圖形化工藝，或在淀積柵絕緣層和柵電極之后來執(zhí)行有源層的圖形化工藝。
在執(zhí)行有源層的圖形化工藝之后，在PECVD、APCVD、LPCVD、或ECR方法中，柵絕緣層被淀積在圖形化層上，并用MoW或Al/Cu形成導電層，再對導電層進行圖形化，從而形成柵電極。可以按各種順序和方法來對有源層、柵絕緣層、以及柵電極進行圖形化。
在對有源層、柵絕緣層、以及柵電極進行圖形化之后，在源和漏區(qū)上進行N型或P型雜質(zhì)摻雜。如圖8和9所示，在完成此摻雜工藝之后，形成層間介質(zhì)層4，源電極14和24以及漏電極15和25通過接觸孔被連接到有源層11和21，并形成鈍化層5。這些層可以根據(jù)器件的設計而采用各種結(jié)構(gòu)。
可以按各種方式來形成連接到驅(qū)動TFT 20的EL器件40，例如，可以將連接到驅(qū)動TFT 20的漏電極25的陽極電極41用氧化銦錫(ITO)形成和圖形化在鈍化層5上，且整平層6可以被形成在陽極電極41上。
在借助于對整平層6進行圖形化而暴露陽極電極41之后，在其上形成有機層42。此處，有機層42可以采用低分子有機層或高分子有機層。在采用低分子有機層的情況下，借助于層疊在單個結(jié)構(gòu)或組合結(jié)構(gòu)中，可以形成空穴注入層、空穴輸運層、有機發(fā)光層、電子輸運層、以及電子注入層。而且，能夠采用諸如酞花菁銅(CuPc)、N，N-二(萘-1-基)-N，N’-二苯基聯(lián)苯胺(NPB)、以及三-8-羥基喹啉鋁(Alq3)之類的各種有機材料。用真空蒸發(fā)方法來形成低分子有機層。
高分子有機層可以包括空穴輸運層和發(fā)光層。此處，在絲網(wǎng)印刷方法中或在噴墨印刷方法中，用聚(3，4)-乙烯二羥基噻吩(PEDOT)來形成空穴輸運層，用諸如聚亞苯基亞乙烯基(PPV)基材料或聚芴基材料之類的高分子有機材料來形成發(fā)光層。
在形成有機層之后，陰極電極43可以用Al/Ca整個地淀積或圖形化。陰極電極43的上部被玻璃或金屬帽密封。此處，當有機電致發(fā)光顯示器件是正面發(fā)光型時，陰極電極43可以被形成為透明電極。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，可以使包括在驅(qū)動TFT 20中的第二有源層的溝道區(qū)厚度不同于圖1中的子象素。溝道區(qū)的厚度可以根據(jù)顏色而不同。亦即，形成R象素的驅(qū)動TFT溝道區(qū)的厚度、形成G象素的驅(qū)動TFT溝道區(qū)的厚度、以及形成B象素的驅(qū)動TFT溝道區(qū)的厚度，彼此不同。此外，若子象素除了R、G、B之外還包括另一顏色，則此顏色的厚度也可以不同于其它顏色。
根據(jù)本發(fā)明再一個實施方案，用多晶硅薄膜來形成子象素中驅(qū)動TFT的第二有源層21r、21 g、21b，其中，R、G、B顏色象素中各個溝道區(qū)的厚度不同。此處，第二有源層21r、21g、21b中央?yún)^(qū)域上的溝道區(qū)的厚度彼此不同就夠了。但由于設計的復雜性，第二有源層的總厚度可以彼此不同。
由于用作驅(qū)動TFT的第二有源層的溝道區(qū)的厚度對于R、G、B顏色的象素是不同的，故有源層的總尺寸，亦即有源層的面積是相同的，因而能夠用相同的驅(qū)動電壓保持白色平衡。
如上所述，在有機電致發(fā)光器件中，由于R、G、B子象素發(fā)光層的發(fā)光效率彼此不同，故亮度變得彼此不同。因此，相對于相同的電壓，白色平衡變得不同。表1示出了為了滿足發(fā)光效率和白色平衡而應該流到通常用于有機電致發(fā)光器件中的R、G、B有機發(fā)光層的電流。

如表1所示，滿足白色平衡的綠色子象素的電流值最小，而滿足白色平衡的紅色子象素的電流值最大。
借助于使向發(fā)光器件饋送電流的驅(qū)動TFT有源層上的溝道區(qū)厚度彼此不同，能夠補償各個電流的差別。
當TFT有源層溝道區(qū)的厚度變得彼此不同時，可以改變TFT的特性。當有源層上的溝道區(qū)厚度比較薄時，可以減小溝道區(qū)上的電流遷移率，從而能夠得到優(yōu)異的TFT。因此，當要求較大電流遷移率的TFT有源層上溝道區(qū)的厚度被形成為薄時，能夠得到優(yōu)異的TFT特性。在非晶硅以及多晶硅中，能夠顯現(xiàn)獲得優(yōu)異TFT特性的效果。
如圖10所示，第二有源層21r、21g、21b的溝道區(qū)厚度能夠被控制成反比于子象素上流動的電流。亦即如上所述，R子象素的第二有源層21r的厚度被形成為比較薄，而要求最小電流的G子象素的第二有源層21g的厚度被形成為比較厚。因此，第二有源層的厚度按G、B、R顏色的順序變薄。
第二有源層21r、21g、21b上的溝道區(qū)的厚度能夠被形成為反比于各個溝道區(qū)上的電流遷移率。例如，若有R、G、B子象素，則R顏色子象素要求最大的電流遷移率來保持白色平衡，因此，第二有源層21r的厚度被形成為比較薄。此外，G顏色子象素要求最小的電流遷移率來保持白色平衡，因此，第二有源層21g的厚度被形成為比較厚。因此，第二有源層的厚度按G、B、R顏色的順序變薄。能夠在非晶硅形成的有源層上執(zhí)行有源層溝道區(qū)的厚度控制。
當非晶硅被晶化成多晶硅時，可以借助于控制有源層上溝道區(qū)的厚度，將晶化晶粒的尺寸形成為彼此不同。因此，電流遷移率能夠彼此不同。此外，在用ELA方法執(zhí)行晶化的情況下，通過將激光同時輻照到三種溝道區(qū)，能夠得到不同的晶粒尺寸。
圖10是R、G、B子象素第二有源層上多晶硅薄膜的晶化結(jié)構(gòu)圖。借助于用ELA方法對非晶硅薄膜進行晶化而形成多晶硅薄膜。圖11是沿圖10中IV-IV線方向的剖面圖。
如圖11所示，具有厚度比較薄的R子象素的第二有源層21r，被形成在具有第三晶化結(jié)構(gòu)63的硅薄膜上，具有厚度比較厚的G子象素的第二有源層21g，被形成在具有第四晶化結(jié)構(gòu)64的硅薄膜上，而具有厚度中等的B子象素的第二有源層21b，被形成在具有第五晶化結(jié)構(gòu)65的硅薄膜上。因此，如圖10所示，R子象素的第二有源層21r被形成在晶粒尺寸最大的第三晶化結(jié)構(gòu)63上，G子象素的第二有源層21g被形成在晶粒尺寸最小的第四晶化結(jié)構(gòu)64上，而B子象素的第二有源層21b被形成在晶粒尺寸中等的第五晶化結(jié)構(gòu)65上。借助于使非晶硅的厚度不同、對非晶硅進行晶化、以及對多晶硅進行圖形化，來制造這些結(jié)構(gòu)。
根據(jù)由不同的硅薄膜造成的不同的晶粒尺寸，電流遷移率也不同。如圖4所示，隨著晶粒尺寸變大，電流遷移率也變大。
因此，在圖10所示的本發(fā)明的實施方案中，要求較大電流遷移率的R子象素的驅(qū)動TFT第二有源層的溝道區(qū)Cr上的晶粒尺寸，被形成為最大，要求電流遷移率小于R子象素電流遷移率的B子象素的第二有源層的溝道區(qū)Cb上的晶粒尺寸，被形成為小于R子象素的晶粒尺寸，而要求最小電流遷移率的G子象素的溝道區(qū)Cg的晶粒尺寸，被形成為最小。當硅薄膜的厚度變薄時，非晶硅上的能量密度變大，因而能夠得到更大的晶粒。
當非晶硅薄膜接受過高能量密度的激光時，硅可能被熔化，晶粒尺寸因而可能小。因此，其上R子象素的第二有源層21r要求較大晶粒的具有第三晶化結(jié)構(gòu)的硅薄膜的厚度(dr)不要太厚，是可取的。
因此，第二有源層上溝道區(qū)的厚度按G、B、R顏色子象素的順序變薄?？梢杂帽娝苤墓饪谭椒ㄖ械陌肷{(diào)方法來形成硅薄膜的不同厚度。用對R、G、B顏色具有不同光透射的光掩模，使其上要形成R、G、B子象素的各個區(qū)域曝光，然后腐蝕，以便通過工藝形成厚度不同的各個層。
如上所述，其上要形成R子象素的第二有源層21r的硅薄膜的厚度(dr)比其上要形成B子象素的第二有源層21b的硅薄膜的厚度(db)更薄，且硅薄膜的厚度(db)比其上要形成G子象素的第二層21g的硅薄膜的厚度(dg)更薄。因此，R子象素的第二有源層21r的晶化晶粒尺寸最大，而G子象素的第二有源層21g的晶粒尺寸最小。因此，電流遷移率按G、B、R子象素的順序變大，結(jié)果，在相同的驅(qū)動電壓下，象素上流動的電流按G、B、R子象素的順序變大。于是，能夠在相同的驅(qū)動電壓下得到白色平衡。而且，利用不同的厚度，通過一個輻照工藝，能夠使晶粒尺寸不同，從而簡化了制造工藝。
圖12是根據(jù)本發(fā)明再一個實施方案的有源矩陣型電致發(fā)光器件的平面圖。參照圖12，有機電致發(fā)光器件包括象素區(qū)200以及象素區(qū)200外圍上的電路區(qū)100。
象素區(qū)200包括多個象素，各個象素包括多個具有有機電致發(fā)光器件的子象素。在全色有機電致發(fā)光器件中，R、G、B顏色的子象素被排列成諸如直線圖形、鑲嵌圖形、網(wǎng)格圖形之類的各種圖形以形成象素。此排列也可以被應用于單色有機電致發(fā)光器件。
此外，電路區(qū)100饋送電源以驅(qū)動象素區(qū)200，并控制輸入到象素區(qū)200中的圖象信號。在有機電致發(fā)光器件中，象素區(qū)200和電路區(qū)100包括至少一個或多個薄膜晶體管。
根據(jù)柵線的信號將數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)诫娭掳l(fā)光器件以控制器件工作的開關TFT以及根據(jù)數(shù)據(jù)信號使有機電致發(fā)光器件工作致使預定的電流在器件上流動的驅(qū)動TFT，可以被安置在象素區(qū)200上。上述這些象素被稱為象素單元TFT。此外，安置在電路區(qū)100上的電路單元TFT，可以被安置來實現(xiàn)預定的電路。TFT的數(shù)目和安排可以根據(jù)顯示器的特性而改變。
各個TFT包括由非晶硅或多晶硅形成的半導體有源層，其中的半導體有源層包括溝道區(qū)。溝道區(qū)位于源區(qū)和漏區(qū)的中央部分上，且柵電極在溝道區(qū)上部被絕緣。
圖13說明了電路單元TFT和象素單元TFT的有源層，而圖14是沿V-V線方向的剖面圖。
如圖13所示，電路單元TFT的有源層111和象素單元TFT的有源層211包括其中央部分上的溝道區(qū)C3和C4。在本發(fā)明的一個實施方案中，如圖14所示，有源層111和211可以被形成為具有不同的厚度。亦即，電路單元TFT有源層111的厚度(d3)比象素單元TFT有源層211的厚度(d4)更薄。有源層111和211中央部分上的溝道區(qū)C3和C4具有彼此不同的厚度就夠了。但有源層111和211的整個厚度被示為彼此不同。
有源層111和211不同的厚度能夠由溝道區(qū)上的電流遷移率決定。亦即，要求電流遷移率比其它TFT更大的TFT的有源層厚度，被形成為比其它TFT更薄。
當有源層的厚度薄時，溝道區(qū)上的電流遷移率變大，因此，能夠得到改進了的TFT特性。因此，若要求較大電流遷移率的TFT有源層上的溝道區(qū)厚度被形成為薄，則能夠得到改進了的TFT特性。
但電路單元TFT要求較高的響應性質(zhì)，而象素單元TFT要求較好的均勻性。
因此，如圖14所示，電路單元TFT有源層111的厚度d3被形成為比象素單元TFT有源層211的厚度d4更薄，以便用響應性質(zhì)更高的TFT來提供電路單元。上述效應也被應用于用非晶硅以及多晶硅形成的有源層。
象素單元TFT包括用來將數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)狡骷拈_關TFT和用來運行電致發(fā)光器件的驅(qū)動TFT。由于開關TFT執(zhí)行開關操作，故開關TFT要求比驅(qū)動TFT更高的響應性質(zhì)，而驅(qū)動TFT要求更高的均勻性而不是響應性質(zhì)。因此，電路單元TFT有源層的溝道區(qū)比象素單元TFT中驅(qū)動TFT有源層的溝道區(qū)更薄是可取的。
另一方面，由于有源層111和211的厚度彼此不同，故當非晶硅被晶化成多晶硅時，電路單元TFT和象素單元TFT的晶粒尺寸能夠彼此不同地被形成。因此，能夠使各個TFT中的電流遷移率不同。通過對二種層的同一個激光輻照工藝而無需額外的工藝，例如當用ELA方法執(zhí)行晶化時，能夠得到不同的晶粒尺寸。
由于當有源層上的晶粒大時，溝道區(qū)上的電流遷移率也大，故要求電流遷移率比其它TFT更高的TFT的有源層上的晶粒尺寸比其它TFT的晶粒尺寸更大，是可取的。如圖4所示，晶粒尺寸越大，電流遷移率就越大。
因此，根據(jù)圖13所示的本發(fā)明的實施方案，要求大電流遷移率的TFT亦即電路單元TFT的有源層上的溝道區(qū)的晶粒尺寸，比要求小電流遷移率的TFT亦即象素單元TFT的有源層上的溝道區(qū)的晶粒尺寸更大。
由于開關TFT要求比驅(qū)動TFT更高的響應性質(zhì)，而驅(qū)動TFT要求高的均勻性來實現(xiàn)更高的分辨率，故電路單元TFT有源層的晶粒尺寸比驅(qū)動TFT有源層的晶粒尺寸更大是可取的。
借助于使各個有源層的厚度不同，能夠得到不同的晶粒尺寸。亦即，當電路單元TFT上的有源層111的厚度d3小于象素單元TFT上的有源層211的厚度d4時，厚度較薄的非晶硅所接受的激光能量密度變大，因此，能夠得到更大的晶粒尺寸。根據(jù)能量密度的晶粒尺寸能夠用圖5所示的關系決定。如圖5所示，當非晶硅接受過高能量密度的激光時，硅可能被完全熔化，晶粒尺寸因而可能變得更小。因此，其上形成電路單元TFT的有源層111的硅薄膜不要薄可能是可取的。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，其上要求較高電流遷移率的TFT亦即電路單元TFT的有源層的硅薄膜的厚度d3可以被形成為大約300-約800，可能是可取的。此外，其上要求小電流遷移率的TFT亦即象素單元TFT的有源層211的硅薄膜的厚度d4被形成為大約500-約1500?？梢杂霉饪谭椒▉硇纬晒璞∧さ牟煌穸龋柚谙鄬τ谄渖峡赡苄纬呻娐穯卧猅FT和象素單元TFT的有源層的各個區(qū)域控制光掩模的光透射，可以控制圖形化非晶硅薄膜的厚度。
利用不同的厚度，能夠用同一個輻照工藝將各個有源層的晶粒尺寸形成為彼此不同，從而簡化了制造工藝。
制作具有不同晶化結(jié)構(gòu)的TFT的工藝，能夠被應用于互補金屬氧化物半導體(CMOS)TFT。由于包括在有源層中的多晶硅的晶粒尺寸影響到TFT的電學性質(zhì)，亦即電流遷移率和閾值電壓，故借助于控制包括在CMOS TFT的P型TFT和N型TFT中的多晶硅的晶粒尺寸，能夠改善CMOS TFT的電學性質(zhì)。
圖15A、15B、15C、15D、15E、15F、15G、15H、15I是CMOS TFT的制造工藝圖。如圖15A所示，緩沖層2被淀積在包括N型TFT區(qū)域70a和P型TFT區(qū)域70b的襯底1上。二氧化硅能夠被用作緩沖層2。在淀積緩沖層2之后，非晶硅72被淀積在緩沖層2上。此處，非晶硅被淀積成厚度約為500-1500。
如圖15B所示，光抗蝕劑圖形73被形成在N型TFT區(qū)域70a上的非晶硅2上，并對非晶硅進行干法腐蝕。然后，P型TFT區(qū)域70b上的非晶硅72b被腐蝕到預定深度，非晶硅72a和非晶硅72b的厚度變得彼此不同。此處，保留在P型TFT上的非晶硅72b的厚度約為300-約800。
如圖15C所示，在清除光抗蝕劑72之后，將激光輻照到非晶硅上，以便將非晶硅晶化成多晶硅。此處，由于P型TFT區(qū)域70b上的非晶硅72b的厚度比N型TFT區(qū)域70a上的非晶硅72a的厚度更薄，故P型TFT區(qū)域70b上的非晶硅72b在被完全熔化之后被晶化，且N型TFT區(qū)域70a上的非晶硅72a在被局部熔化之后被晶化。因此，形成在P型TFT區(qū)域70b上的多晶硅的晶粒尺寸較大，且形成在N型TFT區(qū)域70a上的多晶硅的晶粒尺寸小于P型TFT區(qū)域70b上的多晶硅的晶粒尺寸。
此處，由于P型TFT區(qū)域70b的晶粒尺寸大于N型TFT區(qū)域70a的晶粒尺寸，故較少的晶粒邊界被包括在P型TFT區(qū)域70b中。另一方面，當用激光對非晶硅進行晶化時，晶粒邊界被形成在各個晶粒之間。當制造器件時，這些晶粒邊界影響P型TFT和N型TFT的電流遷移率和閾值電壓。亦即，晶粒邊界對電荷載流子起陷阱的作用。
此處，如圖4所示，隨著晶粒尺寸變大，電流遷移率增大。因此，由于包括在P型TFT區(qū)域中的晶粒邊界的數(shù)目小，故相對于N型TFT區(qū)域電流遷移率增大，且閾值電壓降低。這樣就減小了P型TFT和N型TFT電學性質(zhì)之間的差異。
此處，N型TFT和P型TFT的溝道區(qū)寬度被形成為彼此相同。激光準分子退火(ELA)方法被用作激光晶化方法，且采用約為320mJ/cm2能量的激光，可能是可取的。
如圖15D所示，在形成多晶硅圖形之后，N型TFT區(qū)域70a的多晶硅圖形72a被暴露，以便使N型TFT導電，并用圖形化的光抗蝕劑74作為掩模，進行溝道摻雜。
N型TFT不局限于某些結(jié)構(gòu)，而是可以被制作成具有一般的N型TFT結(jié)構(gòu)、輕摻雜漏(LDD)結(jié)構(gòu)、或偏離結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，將對具有LDD結(jié)構(gòu)的CMOS TFT進行工藝描述。
如圖15E所示，光抗蝕劑74被清除，柵絕緣層3被形成在襯底1上，且柵電極材料被淀積在柵絕緣層3上。此外，利用掩模，將N型TFT和P型TFT的柵電極76a和76b形成在襯底1上。為了形成LDD結(jié)構(gòu)，低濃度的雜質(zhì)被離子注入到N型TFT區(qū)域70a的多晶硅圖形72a中，以便在柵電極76a的二側(cè)上形成低濃度的源/漏區(qū)77。
如圖15F所示，光抗蝕劑被涂敷在其上形成低濃度源/漏區(qū)77的襯底1的整個表面上。執(zhí)行光刻工藝，以便防止雜質(zhì)被注入到N型TFT區(qū)域70a中，并形成用來形成P型TFT的源/漏區(qū)的掩模。利用掩模78，將高濃度的P型雜質(zhì)離子注入到P型TFT區(qū)域70b的多晶硅圖形72b中，以便形成高濃度的源/漏區(qū)79。
如圖15G所示，在清除掩模之后，光抗蝕劑圖形被涂敷在襯底1上，并執(zhí)行光刻工藝，以便形成柵電極和掩模80，這防止了雜質(zhì)被注入到P型TFT區(qū)域70a中。此外，利用掩模80，N型高濃度雜質(zhì)被離子注入到N型TFT區(qū)域70a的多晶硅圖形72a中，以便形成高濃度的源/漏區(qū)81。
如圖15H所示，在清除掩模80之后，層間介質(zhì)4被形成在襯底1的整個表面上。然后，掩模被置于襯底1上以腐蝕層間介質(zhì)4，從而暴露N型TFT和P型TFT的源/漏區(qū)79和81，并形成N型TFT區(qū)域70a和P型TFT區(qū)域70b上的接觸孔73a和73b。
此外，如圖15I所示，導電金屬材料被淀積在襯底1的整個表面上，以便形成源/漏電極，并利用掩模對金屬材料進行腐蝕，以便形成N型TFT和P型TFT的源/漏電極84a和84b。
如上所述就能夠制造具有LDD結(jié)構(gòu)的N型TFT和一般結(jié)構(gòu)的P型TFT的CMOS TFT。
圖16A、16B、16C說明了形成在P型TFT區(qū)域和N型TFT區(qū)域的多晶硅圖形72a和72b上的多晶硅的不同的晶粒尺寸。
參照圖16A-16C，諸如SiNx的絕緣層85被形成在其上形成P型TFT的P型TFT區(qū)域70b上。如圖16B所示，緩沖層2被形成在襯底1的整個表面上。二氧化硅能夠被用作緩沖層2。非晶硅被均勻地淀積在整個襯底1上，然后，利用掩模，用激光晶化非晶硅，以便形成多晶硅圖形72a和72b。
此處，由于諸如SiNx之類的絕緣層被涂敷在P型TFT的下部上，故輻照激光的能量傳輸少于N型TFT區(qū)域的能量傳輸。亦即，由于P型TFT的熱導率小于N性TFT的熱導率，故影響P型TFT區(qū)域的非晶硅的能量大于影響N型TFT區(qū)域的非晶硅的能量，P型晶體管區(qū)域因而被熔化得多于N型TFT區(qū)域。因此，P型TFT區(qū)域的晶粒尺寸大于N型TFT區(qū)域的晶粒尺寸。從而減小了P型TFT與N型TFT電學性質(zhì)之間的差異。
ELA方法被用作激光晶化方法，并采用約為320mJ/cm2能量的激光。上述工藝之后的工藝與圖15D、15E、15F、15G、15H、15I所示的相同。
如上所述，其中N型TFT有源溝道區(qū)上的多晶硅的晶粒尺寸小于P型TFT有源溝道區(qū)上的晶粒尺寸的CMOS TFT，被用于顯示器件中，且更為優(yōu)選的是被用于有源器件型LCD或有機電致發(fā)光器件中。
在上述各描述中，本發(fā)明被應用于有機電致發(fā)光顯示器件。但本發(fā)明的范圍不局限于此。根據(jù)本發(fā)明的TFT能夠被應用于諸如液晶顯示器(LCD)和無機電致發(fā)光顯示器件之類的任何顯示器件。
根據(jù)本發(fā)明，能夠減小從驅(qū)動TFT傳送到發(fā)光器件的電流而無須改變TFT中的有源層尺寸或驅(qū)動電壓，因而能夠得到適合于實現(xiàn)高分辨率的結(jié)構(gòu)。能夠得到具有優(yōu)異開關性質(zhì)的開關TFT，同時，利用多晶硅的性質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)具有更高分辨率的驅(qū)動TFT。而且，借助于控制一個有源層的厚度，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的響應特性和更高的分辨率。此外，借助于產(chǎn)生非晶硅薄膜厚度的差異，用一個激光輻照能夠得到具有不同尺寸晶粒的結(jié)構(gòu)。因此，開關TFT和驅(qū)動TFT溝道區(qū)上的電流遷移率能夠被形成為彼此不同。根據(jù)本發(fā)明的TFT的晶化結(jié)構(gòu)能夠保持更為均勻的亮度，并能夠防止顯示器壽命退化。由于不需要增大驅(qū)動TFT的長度(L)，故光圈面積不被減小。且由于不需要減小驅(qū)動TFT的寬度(W)，故能夠改善TFT的可靠性。
利用相同尺寸的有源層，能夠達到白色平衡，而無須改變TFT中有源層的尺寸或驅(qū)動電壓。此外，由于饋送了適合于各個子象素的電流，故能夠得到恰當?shù)牧炼龋覊勖煌嘶?。而且，器件中流動的電流量能夠被控制而無須增大子象素中驅(qū)動TFT的尺寸，從而改進了可靠性并防止了光圈比率減小。
此外，能夠改善電路單元TFT的性質(zhì)而無須改變TFT有源層的的尺寸或驅(qū)動電壓。象素單元TFT的均勻性被改善為適合于更高的分辨率。借助于控制有源層的厚度，能夠得到改進了的響應性質(zhì)和更高的分辨率。此外，借助于使多晶硅薄膜的厚度不同，通過一個激光輻照，能夠得到不同尺寸的晶粒。因此，能夠使電路單元TFT和象素單元TFT有源溝道區(qū)上的電流遷移率數(shù)值不同。
利用TFT的晶化結(jié)構(gòu)，能夠得到更均勻的亮度，并能夠防止壽命退化。此外，不需要增大象素單元TFT的長度，光圈比率從而不減小。而且，不需要減小象素單元TFT的寬度，從而改善了可靠性。借助于使包括在CMOS TFT中的N型TFT和P型TFT上的晶粒尺寸不同，能夠控制閾值電壓的絕對值和電流遷移率，從而改進了CMOS TFT的電學性質(zhì)。
雖然參照其示例性實施方案已經(jīng)具體描述了本發(fā)明，但本技術領域的一般熟練人員可以理解的是，其中可以作出各種形式和細節(jié)的改變而不偏離下列權利要求所定義的本發(fā)明的構(gòu)思與范圍。
權利要求
1.一種平板顯示器，它包含發(fā)光器件；以及包括具有溝道區(qū)的半導體有源層的至少二個或更多個薄膜晶體管，其中，各個薄膜晶體管的溝道區(qū)的厚度彼此不同。
2.權利要求1的平板顯示器，其中，要求電流遷移率大于其它薄膜晶體管的電流遷移率的薄膜晶體管的溝道區(qū)厚度，比其它薄膜晶體管的溝道區(qū)的厚度更薄。
3.權利要求1的平板顯示器，其中，用多晶硅來形成半導體有源層，且開關薄膜晶體管的厚度比較薄的溝道區(qū)上的晶粒的尺寸，比其它薄膜晶體管溝道區(qū)上的晶粒的尺寸更大。
4.權利要求3的平板顯示器，其中，用激光在晶化方法中形成多晶硅。
5.權利要求4的平板顯示器，其中，借助于將激光同時輻照到各個區(qū)域，來形成薄膜晶體管的各個溝道區(qū)。
6.權利要求1的平板顯示器，其中，薄膜晶體管包括用來將數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)桨l(fā)光器件的開關薄膜晶體管以及用來運行發(fā)光器件致使預定的電流根據(jù)數(shù)據(jù)信號而在發(fā)光器件中流動的驅(qū)動薄膜晶體管，且其中，開關薄膜晶體管的溝道區(qū)厚度比驅(qū)動薄膜晶體管的溝道區(qū)厚度更薄。
7.權利要求6的平板顯示器，其中，開關薄膜晶體管的溝道區(qū)厚度為約300-約800。
8.權利要求6的平板顯示器，其中，驅(qū)動薄膜晶體管的溝道區(qū)厚度為約500-約1500。
9.權利要求6的平板顯示器，其中，用多晶硅形成半導體有源層，且開關薄膜晶體管溝道區(qū)上的晶粒大于驅(qū)動薄膜晶體管溝道區(qū)上的晶粒。
10.權利要求9的平板顯示器，其中，用激光在晶化方法中形成多晶硅。
11.權利要求10的平板顯示器，其中，借助于將激光同時輻照到各個區(qū)域，來形成開關薄膜晶體管的溝道區(qū)和驅(qū)動薄膜晶體管的溝道區(qū)。
12.權利要求1的平板顯示器，其中，發(fā)光器件被包括在具有至少二種不同顏色的多個子象素的每一個中，薄膜晶體管包括連接在子象素與發(fā)光器件之間用來將電流饋送到發(fā)光器件的驅(qū)動薄膜晶體管，且對于子象素的各種顏色，各個驅(qū)動薄膜晶體管溝道區(qū)的厚度不同。
13.權利要求12的平板顯示器，其中，驅(qū)動薄膜晶體管中的溝道區(qū)的厚度被決定為反比于子象素上流動的電流。
14.權利要求12的平板顯示器，其中，驅(qū)動薄膜晶體管中的溝道區(qū)的厚度被決定為反比于子象素溝道區(qū)的電流遷移率數(shù)值。
15.權利要求12的平板顯示器，其中，子象素分別具有紅色、綠色、藍色，且綠色子象素的驅(qū)動薄膜晶體管上的溝道區(qū)的厚度大于紅色和藍色子象素上的溝道區(qū)的厚度。
16.權利要求12的平板顯示器，其中，子象素分別具有紅色、綠色、藍色，且紅色子象素的驅(qū)動薄膜晶體管上的溝道區(qū)的厚度小于綠色和藍色子象素上的溝道區(qū)的厚度。
17.權利要求12的平板顯示器，其中，子象素分別具有紅色、綠色、藍色，且驅(qū)動薄膜晶體管上的溝道區(qū)的厚度按綠色、藍色、紅色子象素的順序變薄。
18.權利要求12的平板顯示器，其中，用多晶硅形成半導體有源層，且對于子象素的各個顏色，驅(qū)動薄膜晶體管溝道區(qū)上的晶粒的尺寸不同。
19.權利要求18的平板顯示器，其中，子象素分別具有紅色、綠色、藍色，且綠色子象素的驅(qū)動薄膜晶體管溝道區(qū)上的晶粒尺寸小于紅色和藍色子象素的溝道區(qū)上的晶粒尺寸。
20.權利要求18的平板顯示器，其中，子象素分別具有紅色、綠色、藍色，且紅色子象素的驅(qū)動薄膜晶體管溝道區(qū)上的晶粒尺寸大于綠色和藍色子象素溝道區(qū)上的晶粒尺寸。
21.權利要求18的平板顯示器，其中，子象素分別具有紅色、綠色、藍色，且驅(qū)動薄膜晶體管溝道區(qū)上的晶粒尺寸按綠色、藍色、紅色子象素的順序變大。
22.權利要求18的平板顯示器，其中，用多晶硅形成半導體有源層，且用激光在晶化方法中形成多晶硅。
23.權利要求22的平板顯示器，其中，借助于將激光同時輻照到各個區(qū)域，來形成各個子象素的溝道區(qū)。
24.權利要求1的平板顯示器，還包含包括多個發(fā)光器件的象素區(qū)以及對施加到象素區(qū)的信號進行控制的電路區(qū)，其中，薄膜晶體管包括位于象素區(qū)上的象素單元薄膜晶體管以及位于電路區(qū)上的電路單元薄膜晶體管，且電路單元薄膜晶體管的溝道區(qū)域厚度小于象素單元薄膜晶體管的溝道區(qū)域厚度。
25.權利要求24的平板顯示器，其中，在電路單元薄膜晶體管中，電路單元薄膜晶體管的溝道區(qū)厚度小于驅(qū)動薄膜晶體管的溝道區(qū)厚度，此驅(qū)動薄膜晶體管借助于根據(jù)數(shù)據(jù)信號使預定電流在發(fā)光器件上流動而運行發(fā)光器件。
26.權利要求24的平板顯示器，其中，象素單元薄膜晶體管的溝道區(qū)厚度為約300-約800。
27.權利要求24的平板顯示器，其中，電路單元薄膜晶體管的溝道區(qū)厚度為約500-約1500。
28.權利要求24的平板顯示器，其中，用多晶硅形成半導體有源層，且電路單元薄膜晶體管溝道區(qū)上的晶粒的尺寸大于象素單元薄膜晶體管溝道區(qū)上的晶粒的尺寸。
29.權利要求28的平板顯示器，其中，在電路單元薄膜晶體管中，電路單元薄膜晶體管溝道區(qū)上的晶粒的尺寸大于驅(qū)動薄膜晶體管溝道區(qū)上的晶粒的尺寸，此驅(qū)動薄膜晶體管借助于根據(jù)數(shù)據(jù)信號使預定電流在發(fā)光器件上流動而運行發(fā)光器件。
30.權利要求28的平板顯示器，其中，用激光在晶化方法中形成多晶硅。
31.權利要求28的平板顯示器，其中，借助于將激光同時輻照到各個區(qū)域，來形成電路單元薄膜晶體管的溝道區(qū)和象素單元薄膜晶體管的溝道區(qū)。
32.權利要求1的平板顯示器，其中，薄膜晶體管是互補金屬氧化物半導體(CMOS)薄膜晶體管，它包括P型薄膜晶體管和N型薄膜晶體管，且P型薄膜晶體管的溝道區(qū)厚度小于N型薄膜晶體管的溝道區(qū)厚度。
33.權利要求32的平板顯示器，其中，P型薄膜晶體管的溝道區(qū)厚度為約300-約800。
34.權利要求32的平板顯示器，其中，N型薄膜晶體管的溝道區(qū)厚度為約500-約1500。
35.權利要求32的平板顯示器，其中，用多晶硅形成半導體有源層，且P型薄膜晶體管溝道區(qū)上的晶粒的尺寸大于N型薄膜晶體管溝道區(qū)上的晶粒的尺寸。
36.權利要求35的平板顯示器，其中，用激光在晶化方法中形成多晶硅。
37.權利要求36的平板顯示器，其中，借助于將激光同時輻照到各個區(qū)域，來形成P型薄膜晶體管的溝道區(qū)和N型薄膜晶體管的溝道區(qū)。
全文摘要
提供了一種平板顯示器。此平板顯示器包括發(fā)光器件以及二個或更多個具有帶溝道區(qū)的半導體有源層的薄膜晶體管(TFT)，其中，各個TFT的溝道區(qū)的厚度彼此不同。于是，能夠保持開關TFT的更高的開關性質(zhì)，能夠滿足驅(qū)動TFT的更為均勻的亮度，并能夠滿足白色平衡而無須改變TFT有源層的尺寸。
文檔編號G09F9/30GK1540602SQ20041000328
公開日2004年10月27日 申請日期2004年2月3日 優(yōu)先權日2003年4月24日
發(fā)明者具在本, 樸志容, 樸惠香, 李基龍, 李乙浩 申請人:三星Sdi株式會社