專利名稱：有機電激發(fā)光顯示器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明有關于一種顯示元件及其制造方法，特別是有關一種有機電激發(fā) 光顯示元件及其制造方法。
背景技術：
近幾年來，有源矩P車式(active-matrix)平面顯示器(flat panel display, FPD)的需求不斷地增加，因而急需發(fā)展用于有源矩陣式平面顯示裝置的薄 膜晶體管(TFT)的制造技術。在傳統(tǒng)的薄膜晶體管制造技術中，采用形成 于玻璃基板上的非晶硅層作為薄膜晶體管的溝道層。
非晶硅材料相較于多晶硅材料而言，其晶粒(grain)小且不規(guī)則排列， 造成電子移動能力降低而使薄膜晶體管的效能隨的降低。 一般而言，電子在 多晶硅層中的移動能力為非晶硅層的100倍以上。在半導體工藝技術中，多 晶硅層通常藉由低壓化學氣相沉積(LPCVD)以及900。C的回火程序而形成 的。然而，此種方式并無法應用于平面顯示技術中，因為玻璃所能承受的溫 度僅僅只有650。C而已。因此，低溫多晶珪(Low Temperature Polysilicon, LTPS)技術成為一種新興技術，用于平面顯示裝置中薄膜晶體管的制造。利 用LTPS技術可整合驅動電路于具有像素的玻璃基板上，藉以降低制造成本。
在現(xiàn)行所使用的低溫多晶硅的工藝中，主要使用準分子激光退火 (excimer laser anneal)結晶技術，以使得非晶硅(amorphous silicon)轉變?yōu)槎嗑?硅(polysilicon)。然而，現(xiàn)行所使用的準分子激光退火工藝主要為線型激光系 統(tǒng)(line beam system),因此激光能量的變動會直接影響到多晶硅內部的結晶 狀況，亦會直接影響到后段薄膜晶體管的閾值電壓(threshold voltage)及所能 提供用來驅動有機電激發(fā)光元件的電流表現(xiàn)，導致有機電激發(fā)光元件產生圖 像不均勻(image mura)的現(xiàn)象，而嚴重影響有才幾電激發(fā)光元件的顯示品質 (display quality)。針對此問題，目前已有研究指出，藉由非激光結晶化 (non-laser crystallization)對支術可開j成一晶粒專交為均勻的《鼓晶珪(micro-crystal silicon)。然而，由于微晶硅的晶粒相對較小于多晶硅(polysilicon),故其具有較多晶硅低的電子遷移率(mobility)。
需注意的是，在有源陣列式有機發(fā)光顯示器(active-matrix organic light emitting display, AMOLED )中，像素區(qū)的驅動元件的電特性需求不同于像素 區(qū)的開關元件。舉例而言，驅動元件的閾值電壓(threshold voltage )需大體 一致，但對于像素區(qū)中作為有機發(fā)光二極管的開關元件而言，則需具有較小 的閾值電壓，以達到省電及延長有機發(fā)光二極管壽命的功效。換言之，由于 微晶硅具有較為均勻的晶粒，因此可作為像素區(qū)的驅動元件，以改善上述圖 像不均勻的現(xiàn)象，而多晶硅的具有較高的電子遷移率的特性則適合用于作為 像素區(qū)的開關元件，以產生一較小的閾值電壓。
然而，由于微晶硅的電子遷移率相對較低，因此，難以將非激光結晶化 技術所形成的微晶硅材料與激光結晶化技術所形成的多晶硅材料結合，以在 驅動元件和開關元件同時制作出具有所需電特性的薄膜晶體管。
因此，發(fā)展出適合的有機電激發(fā)光元件的低溫多晶硅薄膜晶體管及其制 造方法，以解決以上所述問題，是目前有源式有機電激發(fā)光二極管工藝技術 上亟需研究的重點之一。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種有機電激發(fā)光顯示器，包括基板，包括第一控制區(qū)和 第二控制區(qū)；多晶硅有源層，位于該第一控制區(qū)上；第一型源極/漏極區(qū)，位 于該多晶硅有源層之中；第一介電層，位于該多晶硅有源層上，以作為第一 柵極介電層；第一柵極和第二^f冊極，分別位于該多晶硅有源層和該第二控制 區(qū)上，其中該第 一柵極與該第一型源極/漏極區(qū)構成第 一型薄膜晶體管以作為 開關元件；第二介電層，位于該第一柵極和該第二柵極上，以作為第二柵極 介電層；微晶硅有源層，位于該第二柵極之上；以及第二型源極/漏極區(qū)，位 于該微晶硅有源層之中，其中該第二柵極與該第二型源極/漏極區(qū)構成第二型 薄膜晶體管以作為驅動元件。
本發(fā)明又提供一種有機電激發(fā)光顯示器的制造方法，包括提供基板， 包括第一控制區(qū)和第二控制區(qū)；形成多晶硅有源層于該第一控制區(qū)上；形成 第一型源極/漏極區(qū)于該多晶硅有源層之中；形成第一介電層于該多晶硅有源 層上，以作為第一柵極介電層；形成柵極導電層于該第一介電層上；圖案化 該柵極導電層以形成第一柵極和第二柵極，分別位于該多晶硅有源層和該第
5二控制區(qū)上，其中該第 一柵極與該第 一型源極/漏極區(qū)構成第 一型薄膜晶體管
以作為開關元件；形成第二介電層于該第一柵極和該第二柵極上，以作為第 二柵極介電層；形成微晶硅有源層于該第二柵極之上；以及形成第二型源極 /漏極區(qū)于該微晶硅有源層之中，其中該第二柵極與該第二型源極/漏極區(qū)構 成第二型薄膜晶體管以作為驅動元件。
.本發(fā)明還提供一種有機電激發(fā)光顯示裝置，包括基板，包括第一控制 區(qū)和第二控制區(qū)；以及開關元件和驅動元件，分別位于該第一控制區(qū)和該第 二控制區(qū)上，其中該開關元件具有多晶硅有源層，且該驅動元件具有微晶硅 有源層。


圖1至圖10為一系列的按照實施例所制造的有機電激發(fā)光顯示元件的 剖面圖11為一實施例的有機電激發(fā)光顯示器的電子裝置的配置示意圖。 主要元件符號說明
302 基板；304 第一控制區(qū)；305 第二控制區(qū)；306 感測區(qū)；308 電容 區(qū)；310 緩沖層；312 多晶硅有源層；314 多晶硅有源層；318 第一電極； 320、 361 光致抗蝕劑層;321、 392 N +離子;332、 343、 363、 373~源極; 334、 345、 365~漏極；322、 324、 364 溝道區(qū)；340 第一介電層；342~柵極； 344~柵極；346~柵極；348 光感測遮蔽金屬；349 第二電極；350 淡摻雜源 極/漏極區(qū)；352 第二介電層；354 微晶硅有源層；355 光感測層；358~本 質區(qū)；375 N+摻雜區(qū)；377 P+摻雜區(qū)；356 第三電極；362圖案化光致抗蝕 劑層；368 第一儲存電容；369 第二儲存電容；380 N型薄膜晶體管；390 P 型薄膜晶體管；400 P型薄膜晶體管；410 光感測器；420~電容器；454 第 二導電層。
具體實施例方式
以下將以實施例詳細說明作為本發(fā)明的參考，且范例是伴隨著圖示說明 的。在圖示或描述中，相似或相同的部分使用相同的圖號。在圖示中，實施 例的形狀或是厚度可擴大，以筒化或是方便標示。圖示中元件的部分將以描 述說明之?？闪私獾氖牵蠢L示或描述的元件，可以具有各種熟習此技藝的人所知的形式。此外，當敘述一層位于一基板或是另一層上時，此層可直接 位于基板或是另一層上，或是其間亦可以有中介層。
圖1至圖IO是繪示本發(fā)明的較佳實施例的制造過程的剖面圖。以下通 過各種圖式及例示說明本發(fā)明較佳實施例的制造過程，本發(fā)明各種不同的實 施例中，相同的符號代表相同或類似的元件。
請參照圖1,提供一基板302,基板302包括一第一控制區(qū)304、 一第二 控制區(qū)305、 一感測區(qū)306和一電容區(qū)308。首先，于基板302上形成一緩 沖層310，緩沖層310可以是氧化硅或是氮化硅所組成，在一較佳實施例中， 緩沖層310為氧化硅和氮化硅的堆疊層，而其厚度可以為例如氮化硅約為 350~650A,氧化硅約為1000 1600A。
接下來，形成一第一導電層(圖未顯示)于緩沖層310上，第一導電層可 以是一多晶硅所組成，舉例來說，導電層可先以化學氣相沉積方法沉積一非 晶硅，再以準分子激光退火(Excimer Laser Annealing,以下可簡稱ELA)將其 轉換成多晶硅。之后，將此第一導電層以傳統(tǒng)的光刻和蝕刻方法定義成一多 晶娃有源層312和一 多晶 硅有源層314于基板302的第一控制區(qū)304上方， 并于基板302的電容區(qū)308上形成一第一電極318。由于上述的非晶硅層經(jīng) 由準分子激光退火處理，因此多晶硅有源層312、多晶硅有源層314和第一 電極318轉換成具有較高電子傳輸速度的多晶硅。
接著，如圖2所示，以一光致抗蝕劑層320分別遮住多晶硅有源層314、 第二控制區(qū)305和感測區(qū)306，而對多晶硅有源層312和第一電極318進行 一溝道摻雜步驟(channel d叩ing),在一較佳實施例中，此摻雜步驟可摻雜 B+離子，而其摻雜量可為lxl013ions/cm2"T。其中，上述溝道摻雜步驟為 一選擇性的步驟。接著，移除上述光致抗蝕劑層320。
后續(xù)，請參照圖3，再形成另一光致抗蝕劑330遮住多晶硅有源層312 的預定溝道區(qū)、多晶硅有源層314、第二控制區(qū)和感測區(qū)306，隨后摻雜N' 離子321至多晶硅有源層312，以形成N型薄膜晶體管的源極332、漏極334 和未被摻雜的溝道區(qū)322，并同時摻雜N+離子321至第一電極318，摻雜后， 第一電極318可形成為N-摻雜型態(tài)。在一較佳實施例中，此摻雜步驟可摻 雜磷，而其摻雜量可為lxl014~lxl016ions/cm2。
接著，請參照圖4，移除上述光致抗蝕劑層330,并毯覆式沉積一第一 介電層340于第一控制區(qū)304的多晶硅有源層312和多晶硅有源層314上、第二控制區(qū)305上、感測區(qū)306上和電容區(qū)308的第一電極318上。其中， 第一介電層340可為氧化硅-、氮化硅、氮氧化硅、其組合或是其堆疊層。 因此，在電容區(qū)308的第一電極318上的第一介電層340可作為一電容介電層。
之后，請參照圖5，毯覆式沉積一柵極導電層(未繪示)于上述第一介電 層340上。其中，此柵極導電層可以為摻雜的多晶硅或是金屬，在一較佳實 施例中，柵極導電層可以為厚度約為1500 2500A的金屬材料。
接著，以傳統(tǒng)的光刻和蝕刻方法對上述柵極導電層進行圖案化，以在多 晶硅有源層312上方形成柵極342，在多晶硅有源層314上方形成柵極344、 在第二控制區(qū)305上方形成柵極346、在感測區(qū)306上方形成一光感測遮蔽 金屬348，以及于第一介電層340上方形成一第二電極349。其中，位于多 晶硅有源層312上方的柵極342的寬度小于溝道區(qū)322的寬度。接著，對多 晶硅有源層312進行一輕摻雜步驟，以例如離子摻雜的方法，于上述N型薄 膜晶體管的多晶硅有源層312的溝道區(qū)322兩側形成輕摻雜源極/漏極區(qū) 350(light doped drain, LDD)。
后續(xù)，請參照圖6,毯覆式沉積一第二介電層352于第一控制區(qū)304、 第二控制區(qū)305和感測區(qū)306的第 一介電層340和電容區(qū)308的第二電極349 上，其中第二介電層352在第一控制區(qū)304、第二控制區(qū)305和感測區(qū)306 可作為一第二柵極介電層，第二介電層352在電容區(qū)308可作為一電容介電 層。
一般來說，第二介電層352可依照產品的需求或工藝要求而決定其組成 和厚度，舉例來說，第二介電層352可由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚酰 亞胺(Polyimide)、旋轉玻璃(spin-on-glass; SOG)、氟硅玻璃(FSG)和/或其它材 料所組成。在一實施例中，第二介電層352為氧化硅，其厚度約為 1500~2500A。在另一實施例中，第二介電層352為氮化硅，其厚度約為 2500~3500A。
之后，請再次參照圖6,毯覆式沉積一第二導電層454于第二介電層352 上，第二導電層454由一微晶硅(micro-crystal silicon)材料所組成。在一實施 例中，第二導電層454可藉由化學氣相沉積法(CVD)、等離子體輔助化學氣 相沉積法(PECVD)、熱氧化法或其他適當技術形成。并且，上述第一導電層 的多晶硅的晶粒大于第二導電層454的微晶硅的晶粒。隨后，請參照圖7,藉由傳統(tǒng)的光刻和蝕刻方法，圖案化第二導電層454, 以移除第一控制區(qū)304上的第二導電層454,且將此第二導電層454定義成 一微晶硅有源層354、 一光感測層355和一第三電極356，于對應上述柵極 346、光感測遮蔽金屬348和第二電極349的第二介電層352上。因此，在 電容區(qū)308中，上述第一電極318、第一介電層340和第二電極349構成一 第一儲存電容368,而第二電極349、第二介電層352以及第三電極356則 構成一第二儲存電容369。值得注意的是，在電容區(qū)308中，第一儲存電容 368和第二儲存電容369相互堆疊，可構成一電性上并聯(lián)的電容器420。此 電容器420耦接于后述的光感測器和后述作為驅動元件的P型薄膜晶體管。
接著，如圖8所示，以一光致抗蝕劑層361分別遮住第一控制區(qū)304、 第二控制區(qū)305、和部分光感測層355,隨后摻雜N +離子392至光感測層 355和第三電極356,以形成光感測二極管的N+摻雜區(qū)375、本質區(qū)358、 和摻雜有N +離子的第三電極356區(qū)。
之后，請參照圖9,移除上述光致抗蝕劑層361,且隨后形成一圖案化 光致抗蝕劑層362分別遮住多晶有源層312、微晶硅有源層354的預定溝道 區(qū)、光感測層355的本質區(qū)358和N +摻雜區(qū)375、以及電容區(qū)308。并隨 后離子摻雜P+離子393,以在第一控制區(qū)304的多晶硅有源層314形成P 型薄膜晶體管的源極343、漏極345,而被柵極344遮蔽的區(qū)域則形成溝道 區(qū)324，在微晶硅有源層354摻雜離子，以形成源極363和漏極365及未摻 雜的溝道區(qū)364。并且在光感測層355的本質區(qū)358旁形成另外的P+摻雜區(qū) 377。
接著，請參照圖10,移除上述光致抗蝕劑層362，因而在第一控制區(qū)304 形成具有多晶硅有源層312的N型薄膜晶體管380和具有多晶硅有源層314 的P型薄膜晶體管390,在第二控制區(qū)305形成具有微晶硅有源層354的P 型薄膜晶體管400,并于感測區(qū)306形成具有光感測層355的光感測器410， 其中N型薄膜晶體管380以及P型薄膜晶體管390是作為開關元件，而P 型薄膜晶體管400是作為驅動元件。
其中，N型薄膜晶體管380和P型薄膜晶體管390為上柵極結構，而P 型薄膜晶體管400則為下柵極結構。另外，在一較佳的實施例中，更可藉由 與上述N型薄膜晶體管380和P型薄膜晶體管390的實質相同方法和實質相 同材料，在基板302的非顯示區(qū)上形成一 N型薄膜晶體管和一 P型薄膜晶體管，藉以作為外部驅動元件(圖未顯示)。
值得注意的是，上述多晶硅有源層312、多晶硅有源層314由多晶硅材 料組成，而上述微晶硅有源層354、光感測層355和第三電極356則是由微 晶硅材料組成。由于P型薄膜晶體管400的微晶硅有源層354由具有較均勻 的結晶粒徑的微晶硅材料組成，因此，上述源極363和漏極365傳遞載子通 過此微晶硅有源層354時，其載子具有相等的移動速度。換言之，藉由微晶 有源層354,此顯示區(qū)的P型薄膜晶體管400，可減少習知多晶硅材料在激 光退火后可能產生的不均勻的晶粒，因而可改善圖像不均勻(image mura)的 現(xiàn)象。
此外，上述實施例還具有許多優(yōu)點，例如，由于電容器420可成為并聯(lián)， 所以可提高電容器的電容值，或者，可藉由降低此并聯(lián)的電容器420的占有 面積，以形成一具有與習知電容器相同的電容值，而提高像素的開口率。
再者，由于上述光感測層355由微晶硅材料組成，而微晶硅材料較多晶 硅具有較廣的吸收光譜。因此，利用微晶硅光感測層355還可取代習知多晶 硅光感測層。
接著請參閱圖ll，其為本發(fā)明的有機電激發(fā)光顯示器的電子裝置的配置 示意圖。 一般而言，電子裝置800包含輸入單元600及有機電激發(fā)光顯示器 700,且輸入單元600與有機電激發(fā)光顯示器700耦接，并傳輸信號至有機 電激發(fā)光顯示器700,使有機電激發(fā)光顯示器700顯示圖像。電子裝置800 可為行動電話、數(shù)碼相機、個人數(shù)字助理(PDA)、筆記型電腦、桌上型電腦、 電視、全球定位系統(tǒng)(GPS)、車用顯示器、航空用顯示器、數(shù)碼相框(Digita
Photo Frame)或可攜式DVD播放機。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 熟習此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾， 因此本發(fā)明的保護范圍當視權利要求所界定者為準。
10
權利要求
1. 一種有機電激發(fā)光顯示器，包括基板，包括第一控制區(qū)和第二控制區(qū)；多晶硅有源層，位于該第一控制區(qū)上；第一型源極/漏極區(qū)，位于該多晶硅有源層之中；第一介電層，位于該多晶硅有源層上，以作為第一柵極介電層；第一柵極和第二柵極，分別位于該多晶硅有源層和該第二控制區(qū)上，其中該第一柵極與該第一型源極/漏極區(qū)構成第一型薄膜晶體管以作為開關元件；第二介電層，位于該第一柵極和該第二柵極上，以作為第二柵極介電層；微晶硅有源層，位于該第二柵極之上；以及第二型源極/漏極區(qū)，位于該微晶硅有源層之中，其中該第二柵極與該第二型源極/漏極區(qū)構成第二型薄膜晶體管以作為驅動元件。
2. 如權利要求1所述的有機電激發(fā)光顯示器，其中該基板還包括感測區(qū)， 該感測區(qū)包括光感測遮蔽金屬，位于該基板上；以及光感測層，位于該光感測遮蔽層上，其中該第二介電層延伸至該感測區(qū)， 且介于該光感測遮蔽金屬和該光感測層之間。
3. 如權利要求2所述的有機電激發(fā)光顯示器，其中該光感測層由微晶硅 材料構成。
4.如權利要求1所述的有機電激發(fā)光顯示器，其中該基板還包括電容區(qū)， 該電容區(qū)包括第一電極，位于該基板上；以及第二電極，位于該第一電極上，其中該第一介電層延伸至該電容區(qū)，且 介于該第一電極與該第二電極之間，與該第一電極與該第二電極構成第一儲 存電容。
5. 如權利要求4所述的有機電激發(fā)光顯示器，還包括第三電極，位于該 第二電極上，其中該第二介電層延伸至該電容區(qū)，且介于該第二電極和該第 三電極之間，與該第二電極與該第三電極構成第二儲存電容。
6. 如權利要求5所述的有機電激發(fā)光顯示器，其中該第一儲存電容與該第二儲存電容為并聯(lián)。
7. 如權利要求1所述的有機電激發(fā)光顯示器，其中該第一型薄膜晶體管 為N型薄膜晶體管，該第二型薄膜晶體管為P型薄膜晶體管。
8. 如權利要求1所述的有機電激發(fā)光顯示器，其中該基板還包括外部驅動元件，且該外部驅動元件包括至少一薄膜晶體管。
9. 一種電子裝置，包括如權利要求1所述的有機電激發(fā)光顯示器；以及輸入單元，與該有機電激發(fā)光顯示器耦接，其中該輸入單元傳輸信號至 該有機電激發(fā)光顯示器，以使該有機電激發(fā)光顯示器顯示圖像。
10. 如權利要求9所述的電子裝置，其中該電子裝置為行動電話、數(shù)碼 相機、個人數(shù)字助理、筆記型電腦、桌上型電腦、電視、全球定位系統(tǒng)、車 用顯示器、航空用顯示器、數(shù)碼相框或可攜式DVD播放;&。
全文摘要
一種有機電激發(fā)光顯示裝置，包括基板，包括第一控制區(qū)和第二控制區(qū)；以及開關元件和驅動元件，分別位于該第一控制區(qū)和第二控制區(qū)上；其中該開關元件具有多晶硅有源層，且該驅動元件具有微晶硅有源層。
文檔編號G09G3/30GK101521219SQ200810006459
公開日2009年9月2日 申請日期2008年2月28日 優(yōu)先權日2008年2月28日
發(fā)明者劉侑宗, 方俊雄, 李淂裕 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司