專利名稱：包括多晶硅薄膜晶體管的平板顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括多晶硅薄膜晶體管的平板顯示裝置及其制造方法。尤其是，涉及這樣一種包括多晶硅薄膜晶體管的平板顯示裝置，其中在薄膜晶體管的有源溝道區(qū)中形成的多晶硅晶粒具有不同的大小和形狀。
背景技術(shù)：
諸如懸空鍵這樣的鍵合缺陷存在于用在薄膜晶體管(thin film transistor，TFT)的有源溝道區(qū)域中的多晶硅的晶粒間界處。已經(jīng)知道這些缺陷會成為電荷載流子的陷阱。
TFT特性比如閾值電壓(Vth)、亞閾值斜率、電荷載流子遷移率、漏泄電流、器件穩(wěn)定性以及類似指標(biāo)會直接或間接地受到TFT溝道區(qū)域中的晶粒和/或晶粒間界的大小、一致性、數(shù)目、位置以及方向的影響。例如，晶粒的位置也能夠直接或間接地影響為有源矩陣顯示器而制造的TFT的一致性。
目前，在整個襯底上，包括在TFT有源溝道區(qū)域中的晶粒間界(也可以被稱作“主”晶粒間界)的數(shù)目彼此可以相等或者不相等。參照圖1A和1B，該數(shù)目取決于晶粒的大小、傾斜角度θ、有源溝道區(qū)域的尺寸(比如長度L、寬度W)以及各個TFT在襯底上的位置。
如圖1A和1B中所示，能夠被包括在所述有源溝道區(qū)域中的主晶粒間界的數(shù)目可以被表示為Nmax。該數(shù)目取決于晶粒大小(Gs)、有源溝道尺寸(L×W)、傾斜角度(θ)以及在TFT襯底上的位置。主晶粒間界的最大數(shù)目為Nmax，并且在圖1A所示出的情況下為3。在圖1B所示出的情況下，主晶粒間界的最大數(shù)目變?yōu)镹max-1，即為2。
當(dāng)襯底上TFT的有源溝道區(qū)域中包括的主晶粒間界數(shù)量為Nmax時，可以獲得優(yōu)越的TFT特性。隨著可以得到具有相同數(shù)目晶粒間界的一定數(shù)量的TFT，器件的一致性增加。
相反，當(dāng)包括Nmax數(shù)量主晶粒間界的TFT的數(shù)目等于包括Nmax-1個主晶粒間界的TFT的數(shù)目時，一致性很差。
就此而言，順序橫向固化(sequential lateral solidification，SLS)結(jié)晶技術(shù)能夠如圖2A和圖2B中示出的那樣在襯底上形成多晶硅的大硅晶?；蛘邌尉ЬЯ?。已經(jīng)報道，利用SLS結(jié)晶技術(shù)制成的TFT具有與利用單晶體制成的TFT相似的特性。
在有源矩陣顯示器的制造中，需要大量用于驅(qū)動器和象素陣列的TFT。例如，具有SVGA分辨率等級的有源矩陣顯示器將會利用大約一百萬個象素制成。還有，當(dāng)利用一個液晶顯示器(LCD)時，各個象素需要一個TFT，而當(dāng)利用一種有機發(fā)光材料(比如有機場致發(fā)光器件)時，各個象素需要至少兩個TFT。因此，在有源矩陣顯示器中將會需要一百萬或者兩百萬個TFT。因此，由于所需TFT的數(shù)目大，所以對于這些TFT中的每一個來說，在有源溝道區(qū)域中不可能在一致方向上生長和制成一致數(shù)目的晶粒。
美國專利No.6322625公開了用于將非晶硅轉(zhuǎn)換成多晶硅的技術(shù)。該專利通過參考結(jié)合入本申請，如同在這里充分陳述過一樣。此外，該專利公開了通過利用SLS技術(shù)使得襯底上的選定區(qū)域發(fā)生結(jié)晶。非晶硅可以利用等離子增強化學(xué)汽相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)、低壓化學(xué)汽相沉積(low pressure chemical vapor deposition，LPCVD)、濺射技術(shù)或者類似技術(shù)進行淀積。
參照圖2A和圖2B，當(dāng)與有源溝道區(qū)域相比較時，用于結(jié)晶的選定區(qū)域可以是相當(dāng)寬的區(qū)域。也就是說，所述選定區(qū)域可以是幾微米×幾微米。此外，在結(jié)晶技術(shù)中使用的激光器可以具有幾毫米×幾十毫米的射束面積。所述激光器可以利用一個用于移動激光束的步進器(stepper)或者臺階(stage)，以便使得襯底上的整個區(qū)域或者選定區(qū)域中的非晶硅發(fā)生結(jié)晶。
激光束在工作過程中的未對準(zhǔn)，例如，在輻照過程中區(qū)域之間的未對準(zhǔn)，會導(dǎo)致大量TFT的有源溝道區(qū)域的未對準(zhǔn)。由此，在整個襯底上或者在驅(qū)動器和象素單元區(qū)域中，各個TFT中的晶粒間界數(shù)量會不同，從而造成不可預(yù)料的性能。這些不一致會對有源矩陣顯示裝置產(chǎn)生負面影響。
美國專利No.6177391在此通過參考結(jié)合入本申請，如同在這里充分陳述過一樣。如同在美國專利No.6177391中所述并且參照圖3A，當(dāng)有源溝道的方向與利用SLS結(jié)晶生長出的晶粒方向平行時，晶粒間界相對于電荷載流子方向的勢壘效應(yīng)最小。由此，可以獲得類似于單晶硅的TFT特性。參照圖3B，當(dāng)所述有源溝道方向與晶粒方向構(gòu)成一個大約90度的角度時，大量的晶粒間界用作電荷載流子的陷阱，并且TFT特性明顯降低。
一般來說，當(dāng)制造有源矩陣顯示器時，驅(qū)動電路中的TFT和象素單元區(qū)域中的TFT的有源溝道方向與晶粒方向可以構(gòu)成90度的角度。參照圖3C，為了改善TFT之間的一致性特性并且不會大幅度降低各個TFT的特性，所述有源溝道方向相對于晶粒生長方向被制成具有一個大約30度至90度的傾斜角度。最終，器件的一致性可以提高。
但是，這種方法通過利用由SLS結(jié)晶技術(shù)形成的有限大小晶粒而有可能在有源溝道區(qū)域中具有主晶粒間界。因此，存在不一致性的不可預(yù)料問題，并且導(dǎo)致TFT之間的不同特性。
此外，顯示裝置可以在電路中采用互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)薄膜晶體管(TFT)。一般來說，該TFT的閾值電壓的絕對值大于利用單晶半導(dǎo)體制成的MOS晶體管的閾值電壓絕對值。還有，N型TFT的閾值電壓的絕對值與P型TFT的絕對值存在相當(dāng)?shù)牟町悺＠?，?dāng)N型TFT的閾值電壓為2V時，P型TFT的閾值電壓為-4V。
因此，P型TFT與N型TFT的閾值電壓絕對值之間的這些明顯差異會對電路的工作過程產(chǎn)生負面影響，尤其是在降低驅(qū)動電壓的過程中充當(dāng)大的障礙。例如，一般來說P型TFT具有一個大的閾值電壓絕對值，并且不適合于在低驅(qū)動電壓下工作。也就是說，P型TFT在低驅(qū)動電壓下用作一個無源器件，比如一個寄存器，并且無法正常工作。為了使得P型TFT適合于作為有源器件進行工作，需要一個相當(dāng)高的電壓。
當(dāng)柵電極與本征硅之間的功函數(shù)存在差異時這一點可以被放大。例如，柵電極可以由鋁制成并且具有一個低于5eV的功函數(shù)。隨著柵電極與本征硅半導(dǎo)體之間的功函數(shù)變小，比如-0.6eV，P型TFT的閾值電壓接近一個負值，而N型TFT的閾值電壓接近于0V。因此，N型TFT將會轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鞯摹皩?dǎo)通”狀態(tài)。
在前述狀態(tài)下，N型TFT與P型TFT的閾值電壓絕對值優(yōu)選地彼此基本上相等。在傳統(tǒng)單晶半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的情況下，可以利用N型或者P型雜質(zhì)對所述閾值電壓進行控制。也就是說，這些雜質(zhì)可以以非常低的濃度摻入到所述半導(dǎo)體內(nèi)，大約為1018個原子/平方厘米或者更低。因此，通過1015至1018個原子/平方厘米濃度的雜質(zhì)摻雜，閾值電壓被精確地控制在0.1V以下。
相反，當(dāng)利用一個不是單晶半導(dǎo)體的半導(dǎo)體時，通過添加大約1018個原子/平方厘米以下濃度的雜質(zhì)無法觀察到閾值電壓的變化。此外，當(dāng)雜質(zhì)濃度高于1018個原子/平方厘米時，閾值電壓會快速變化，并且由于多晶硅包含許多缺陷，導(dǎo)電性會變?yōu)镻型或者N型。由于缺陷濃度為1018個原子/平方厘米，所以所添加的雜質(zhì)無法被這些缺陷俘獲和/或激活。還有，雜質(zhì)的濃度大于缺陷的濃度，并且過多的雜質(zhì)被激活，將會導(dǎo)致導(dǎo)電性從N型或者P型發(fā)生變化。
現(xiàn)有技術(shù)力圖解決前述問題，比如在美國專利No.6492268、No.6124603和No.5615935中，方法是使得P型TFT的溝道長度短于N型TFT的溝道長度。在此所引用的這些專利通過參考將它們的全部內(nèi)容結(jié)合入本申請。但是，由于所制成的溝道長度相互不等而導(dǎo)致制造工藝復(fù)雜化，所以這些專利也帶來了一些問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種包括多晶硅薄膜晶體管的平板顯示裝置及其制造方法，它們基本上避免了由于現(xiàn)有技術(shù)的局限性和缺點所導(dǎo)致的一種或多種問題。
本發(fā)明的一個優(yōu)點在于提供了CMOS TFT，其中通過調(diào)整TFT的有源溝道區(qū)域中的多晶硅晶粒的形狀，P型TFT和N型TFT的絕對閾值電壓彼此基本上相等，并且具有高的電流遷移率。
另外一個優(yōu)點在于提供了具有良好特性的TFT。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在后面的描述中予以陳述，并且部分地從這些描述中顯現(xiàn)，或者可以通過實施本發(fā)明而得以領(lǐng)會。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點將利用在本說明書、其權(quán)利要求以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)得以實現(xiàn)和達到。
為了實現(xiàn)這些和其它優(yōu)點，并且按照本發(fā)明的主旨，作為具體化和寬泛描述，一個象素部分包括多個薄膜晶體管，其中所述多個薄膜晶體管由通過一柵極線和一數(shù)據(jù)線傳送的信號驅(qū)動。一個驅(qū)動電路部分具有至少一個薄膜晶體管，用于向所述象素部分傳送信號并且被連接在所述柵極線和數(shù)據(jù)線上，其中形成于至少一個薄膜晶體管的有源溝道中的每單位面積上的多晶硅晶粒的平均數(shù)目小于形成于包括在所述象素部分中的多個薄膜晶體管的一個的有源溝道中的多晶硅晶粒的平均數(shù)目。
在本發(fā)明的另一個方面，一種制造平板顯示裝置的方法，包括形成一非晶硅薄膜。利用一個激光器使得該非晶硅薄膜發(fā)生結(jié)晶以便形成一多晶硅薄膜，其中激光器在一象素部分的有源溝道區(qū)域中的所述非晶硅層上的輻照能量小于在一驅(qū)動電路部分的有源溝道區(qū)域中的所述非晶硅層上的輻照能量。
在本發(fā)明的再一個方面，一種互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)，包括P型薄膜晶體管，其具有一種形成于有源溝道區(qū)域中基本上呈各向異性形狀的多晶硅晶粒結(jié)構(gòu)；和N型薄膜晶體管，具有一種形成于有源溝道區(qū)域中基本上呈各向同性形狀的多晶硅晶粒結(jié)構(gòu)。
需要明白的是，前面的總體描述和下面的詳細描述均是示例性和說明性的，并且用于為所要求保護的本發(fā)明提供進一步解釋。


附圖示出了本發(fā)明的一些實施例，并且與后面的描述一同用于解釋本發(fā)明的原理，其中附圖是用于進一步理解本發(fā)明，其被結(jié)合入本說明書并且構(gòu)成了本說明書的一部分。
圖1A示出了一具有兩個主晶粒間界的TFT的示意性剖視圖；圖1B示出了一具有三個主晶粒間界的TFT的示意性剖視圖，相對于相等的晶粒大小(Gs)和有源溝道尺寸(L×W)；圖2A和2B示出了TFT的有源溝道的示意性剖視圖，其中包括利用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的SLS結(jié)晶方法制成的大顆粒尺寸的硅晶粒；圖3A、3B和3C示出了利用現(xiàn)有技術(shù)制成的TFT的有源溝道的示意性剖視圖；圖4A和4B示出了按照本發(fā)明實施例形成于一象素部分和一驅(qū)動電路部分的有源溝道區(qū)域中的多晶硅晶粒的平面視圖；
圖5示出了一按照本發(fā)明實施例的平板顯示裝置的平面視圖，其中形成在包括于一驅(qū)動電路部分中的TFT有源溝道區(qū)域中的每單位面積上的多晶硅晶粒數(shù)目小于形成在包括于一象素部分中的TFT有源溝道區(qū)域中的每單位面積上的多晶硅晶粒數(shù)目；圖6A、6B、6C、6D、6E、6F和6G示出了按照本發(fā)明一實施例制造用在液晶顯示裝置中的CMOS TFT的工藝視圖；圖7A、7B和7C示出了包括于P型TFT和N型TFT的有源溝道區(qū)域中的多晶硅薄膜的各向異性形狀結(jié)晶晶粒形狀，所述P型TFT和N型TFT具有圖6G中所示的LDD結(jié)構(gòu)；圖7D示出了圖6G的各向同性晶粒形狀；圖8A是一個圖表，示出了采用具有圖7A、7B、7C和7D中所示晶體形狀的多晶硅的P型TFT的閾值電壓值；圖8B是一個圖表，示出了采用具有圖7A和7B中所示晶體形狀的多晶硅的N型TFT的閾值電壓值。
具體實施例方式
下面將詳細地參照本發(fā)明的實施例，它們的示例在附圖中示出。但是，本發(fā)明可以以不同形式實施，并且不應(yīng)認為局限于這里所陳述的實施例。相反，提供這些實施例的目的在于使得本公開詳盡和全面，并且向本領(lǐng)域中的技術(shù)人員完整地傳達本發(fā)明的保護范圍。在附圖中，為了清楚起見放大了層和區(qū)域的厚度。貫穿本說明書，相同的附圖標(biāo)記用于相同的元件。
在本發(fā)明中，“晶粒大小”定義為可辨別晶粒間界之間的距離。當(dāng)然，計算出的距離具有常規(guī)的誤差范圍。
存在于有源溝道區(qū)域中的晶粒間界會對TFT特性產(chǎn)生負面影響。由于工藝缺陷、工藝的局限性、以及在多晶硅薄膜的成形過程中精度較低，所以這些負面影響是不可避免的。
還有，根據(jù)晶粒的大小和方向、有源溝道的尺寸、以及類似指標(biāo)，包括于在驅(qū)動電路襯底或者顯示器襯底上制成的TFT有源溝道區(qū)域中的晶粒間界數(shù)目會存在差異。最終，所制成的TFT的特性會變得不規(guī)則并且在極端情況下有可能無法被驅(qū)動。
本發(fā)明旨在提供一種包括TFT的平板顯示裝置，使得可以對存在于TFT的有源溝道區(qū)域中的晶粒和/或晶粒間界的數(shù)目進行調(diào)整。
圖4A和4B是兩個平面視圖，示出了按照本發(fā)明的一個實施例形成于一個平板顯示裝置的象素部分(圖4A)和驅(qū)動電路部分(圖4B)的有源溝道區(qū)域中的多晶硅晶粒。
參照圖4A和4B，多晶硅可以通過使得非晶硅發(fā)生結(jié)晶而制成。結(jié)晶操作比如通過利用激光結(jié)晶方法來完成，例如受激準(zhǔn)分子激光退火方法(ELA方法)、順序橫向固化方法(SLS方法)以及類似方法。
在結(jié)晶過程中，輻照在所述驅(qū)動電路部分上的激光能量大于輻照在所述象素部分上的激光能量。例如，當(dāng)利用ELA方法時，利用能量范圍從約320至540mJ/cm2的激光對所述驅(qū)動電路部分進行輻照，并且利用能量范圍從約200至320mJ/cm2的激光對所述象素部分進行輻照。因此，形成于所述象素部分中的多晶硅的每單位面積上的平均晶粒大小小于所述驅(qū)動電路部分中的平均晶粒大小。
當(dāng)多晶硅利用這種方法制造并且用于具有至少一個柵極的TFT時，在所述象素部分區(qū)域中的每單位面積上的平均晶粒數(shù)目大于在所述驅(qū)動電路部分區(qū)域中的平均晶粒數(shù)目。由此，所述象素部分區(qū)域比所述驅(qū)動電路部分區(qū)域具有更多的晶粒間界。
圖5是一個平面視圖，示出了一個按照本發(fā)明一實施例的平板顯示裝置。在這種構(gòu)造中，在一驅(qū)動電路部分中的TFT的有源溝道區(qū)域中每單位面積上的晶粒數(shù)目小于在一象素部分中的TFT的有源溝道區(qū)域中每單位面積上的晶粒數(shù)目。
圖5中的(B)部分示出了形成于包括在驅(qū)動電路部分10中的TFT的有源溝道區(qū)域中的多晶硅晶粒數(shù)目。圖5中的(A)部分示出了形成于包括在象素部分20中的TFT的有源溝道區(qū)域中的多晶硅晶粒數(shù)目。在所述驅(qū)動電路部分中的有源溝道區(qū)域的多晶硅晶粒數(shù)目被制成為至少小于形成于象素部分20的有源溝道區(qū)域中的多晶硅晶粒數(shù)目。
此外，在至少一個TFT中，形成于象素部分20的有源溝道區(qū)域中的多晶硅晶粒大小比形成于驅(qū)動電路部分10的有源溝道區(qū)域中的多晶硅晶粒大小更為均勻。還有，在所述象素部分中晶粒較小，也就是說，環(huán)繞在一個晶粒周圍的晶粒間界面積較小。因此，包括在所述象素部分的有源溝道中的晶粒間界的數(shù)目和面積增加。還有，包括在各個柵極區(qū)域的有源溝道區(qū)域中的多晶硅晶粒的平均晶粒大小在所述驅(qū)動電路部分中大于在所述象素部分中。
因此，對于諸如電流遷移率這樣的電特性，在所述驅(qū)動電路部分中要好于在所述象素部分中。還有，由于晶粒大小在所述象素部分中比在所述驅(qū)動電路部分中更為均勻，所以在所述象素部分中具有更好的電流一致性。
包括利用前述方法形成的多晶硅薄膜的平板顯示裝置可以是一個有機場致發(fā)光顯示裝置、液晶顯示裝置或者類似裝置。任選性地，本發(fā)明中的TFT能夠具有至少兩個柵極。
圖6A、6B、6C、6D、6E、6F和6G示出了按照本發(fā)明一實施例制造一個用在液晶顯示裝置中的CMOS TFT的工藝視圖。
參照圖6A，一多晶硅薄膜被淀積在襯底210上，并且?guī)в幸籒型TFT區(qū)域210a和一P型TFT區(qū)域210b。一第一掩模(未示出)被置于襯底210上來對多晶硅薄膜進行蝕刻，由此分別在N型TFT區(qū)域210a和P型TFT區(qū)域210b上形成多晶硅圖案211a和211b。N型TFT和P型TFT的溝道區(qū)域被制成具有基本上相同的寬度。
當(dāng)多晶硅圖案211a和211b形成時，形成于區(qū)域210b和區(qū)域210a上的有源溝道中的多晶硅晶粒的形狀可以被制成相互不同。具體地是，形成于N型TFT區(qū)域的有源溝道中的多晶硅晶粒具有基本上各向同性的晶粒形狀，而形成于P型TFT區(qū)域的有源溝道中的多晶硅晶粒具有基本上各向異性的晶粒形狀。
在本發(fā)明中，所述多晶硅圖案通過利用激光器使得非晶硅發(fā)生結(jié)晶由此形成多晶硅薄膜而形成。例如，結(jié)晶操作可以利用激光結(jié)晶方法的任意組合來完成，激光結(jié)晶方法例如是受激準(zhǔn)分子激光退火方法(ELA方法)、順序橫向固化方法(SLS方法)以及類似方法。
在本實施例中，P型TFT的有源溝道區(qū)域通過利用SLS方法來形成，而N型TFT的有源溝道區(qū)域通過利用ELA方法來形成。
任選性地，在各個區(qū)域中，可以采用相同的激光結(jié)晶技術(shù)來形成多晶硅。當(dāng)利用相同的激光結(jié)晶技術(shù)時，輻照在P型TFT的有源溝道區(qū)域上的激光能量水平高于輻照在N型TFT的有源溝道區(qū)域上的激光能量水平。
P型TFT的平均晶粒大小可以大于N型TFT的平均晶粒大小。例如，在P型TFT的有源溝道區(qū)域中，平均晶粒大小可以大于2微米，而在N型TFT的有源溝道區(qū)域中，平均晶粒大小可以小于1微米。
如圖6B所示，在多晶硅圖案形成之后，利用N型雜質(zhì)進行溝道摻雜，以便使得N型TFT導(dǎo)電。可以利用一光致抗蝕劑212作為掩模來進行注入操作。這種注入操作在N型TFT的溝道區(qū)域210a的多晶硅圖案211a露出來之后進行。
本發(fā)明還可以包括任何數(shù)目的用于源極區(qū)域和漏極區(qū)域的常規(guī)TFT結(jié)構(gòu)，比如可以采用輕摻雜漏極結(jié)構(gòu)(LDD結(jié)構(gòu))、偏移結(jié)構(gòu)(an offset structure)或者類似結(jié)構(gòu)。
相對于具有LDD結(jié)構(gòu)的CMOS TFT來說，本實施例采用了下述工藝。下面將對制造這種結(jié)構(gòu)的方法進行描述。
參照圖6C，在光致抗蝕劑212被去除之后，在襯底210上形成一柵極絕緣膜213，并且在該柵極絕緣膜213上淀積柵電極材料。通過利用一個掩模在襯底210上對柵電極材料進行蝕刻，來分別形成N型TFT和P型TFT的柵電極214a和214b。為了形成LDD結(jié)構(gòu)，N型低濃度雜質(zhì)被離子注入N型TFT區(qū)域的多晶硅圖案211a中，由此在柵電極214a的兩側(cè)形成低濃度源極和漏極區(qū)域215。
參照圖6D，一光致抗蝕劑被淀積在襯底210的整個表面上。執(zhí)行光刻工藝，來防止離子雜質(zhì)注入到N型TFT區(qū)域210a內(nèi)。與此同時，一掩模216被用于形成P型TFT的源極和漏極區(qū)域。利用這種掩模，一種高濃度的P型雜質(zhì)被離子注入到P型TFT區(qū)域210b中的多晶硅圖案211b內(nèi)，由此形成P型TFT的高濃度源極和漏極區(qū)域217。
參照圖6E，所述掩模被去除，并且另外一種光致抗蝕劑被淀積在襯底210上。執(zhí)行光刻工藝，來形成一個掩模218，由此防止雜質(zhì)被離子注入到N型TFT的柵電極和P型TFT區(qū)域210b中。利用掩模218，N型高濃度雜質(zhì)離子被注入N型TFT區(qū)域210a的多晶硅圖案211a內(nèi)，由此形成一高濃度源極和漏極區(qū)域219。
參照圖6F，在掩模218被去除之后，在襯底210的整個表面上形成一層間絕緣膜220。一個掩模(未示出)被置于襯底210上，來在層間絕緣膜220內(nèi)蝕刻出接觸孔221a和221b。這些接觸孔露出N型TFT和P型TFT的源極/漏極區(qū)域217和219。
參照圖6G，一種導(dǎo)電金屬材料被淀積在襯底210的整個表面上，用于形成源電極和漏電極。為了對導(dǎo)電金屬材料進行蝕刻，使用了一個掩模(未示出)，來分別形成N型TFT和P型TFT的源極和漏極電極222a和222b。因此，CMOS TFT帶有具有LDD結(jié)構(gòu)的N型TFT和具有常規(guī)源極與漏極結(jié)構(gòu)的P型TFT。
圖7A、7B、7C和7D示出了包括于圖6G的P型TFT和具有LDD結(jié)構(gòu)的N型TFT的有源溝道區(qū)域中的多晶硅薄膜的結(jié)晶晶粒形狀。圖7A、7B和7C示出了各向異性的晶粒形狀，而圖7D示出了各向同性的晶粒形狀。
圖8A示出了一個圖表，表示了采用具有如圖7A、7B、7C和7D中所示晶體形狀的多晶硅薄膜的P型TFT的閾值電壓值。圖8B示出了一個圖表，表示了采用具有如圖7A、7B、7C和7D中所示晶體形狀的多晶硅薄膜的N型TFT的閾值電壓值。所述閾值電壓值如下在表1中示出。
表1

參照表1和圖8A、8B，示出了在圖7A至7C所示情況下具有基本上各向異性晶體形狀的P型TFT和N型TFT的閾值電壓Vth的絕對值小于在圖7D所示情況下具有基本上各向同性晶體形狀的閾值電壓的絕對值。當(dāng)希望P型與N型TFT之間存在較小的絕對閾值電壓差時，P型TFT應(yīng)當(dāng)采用一種基本上各向異性的晶體形狀，而N型TFT應(yīng)當(dāng)采用一種基本上各向同性的晶體形狀。
參照圖7A、7B、7C和7D，圖7A的各向異性晶體形狀基本上呈六邊形形狀。圖7B的晶體形狀基本上呈各向異性的圓柱形狀。圖7C的晶體形狀基本上呈矩形形狀。圖7D的基本上各向同性的晶體形狀是大致各方等大的形狀(equiaxed shape)。
在本發(fā)明中，N型和P型TFT內(nèi)包括于有源溝道區(qū)域中的多晶硅可以具有不同的晶粒形狀。這些TFT可以被用在多種不同的平板顯示裝置中，比如，它們可以被用在有源器件型LCD、有機場致發(fā)光顯示裝置或者類似裝置中。
如前所述，包括有按照本發(fā)明的多晶硅TFT的平板顯示裝置能夠滿足所需的電特性。這一點可以通過改變包括于有源溝道區(qū)域中的多晶硅的晶粒大小和/或通過在非晶硅的結(jié)晶過程中改變輻照在驅(qū)動電路部分和象素部分上的激光能量來實現(xiàn)。
此外，本發(fā)明能夠提供一種電特性得以改進的CMOS TFT。例如，通過改變N型和P型TFT的有源溝道區(qū)域中的“主”晶粒間界數(shù)目，來控制CMOS TFT的閾值電壓絕對值和電流遷移率。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將會明白的是，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思和保護范圍的條件下，可以對本發(fā)明進行各種改進和變型。因此，所希望的是，本發(fā)明覆蓋所有落入所附權(quán)利要求的保護范圍及其等效范圍內(nèi)的各種改進和變型。
權(quán)利要求
1.一種平板顯示裝置，包括一象素部分，包括多個薄膜晶體管，其中所述多個薄膜晶體管由通過一柵極線和一數(shù)據(jù)線傳送來的信號進行驅(qū)動；和一驅(qū)動電路部分，具有至少一個薄膜晶體管，用于向所述象素部分傳送信號并且被連接到所述柵極線和所述數(shù)據(jù)線，其中形成于所述至少一個薄膜晶體管的有源溝道中的每單位面積上的多晶硅晶粒平均數(shù)目小于形成于包括在所述象素部分中的所述多個薄膜晶體管的一個的有源溝道中的多晶硅晶粒平均數(shù)目。
2.如權(quán)利要求1中所述的平板顯示裝置，其中形成于所述象素部分的所述有源溝道區(qū)域中的多晶硅晶粒平均大小比形成于所述驅(qū)動電路部分的所述有源溝道區(qū)域中的多晶硅晶粒平均大小更加一致。
3.如權(quán)利要求1中所述的平板顯示裝置，其中形成于所述有源溝道區(qū)域中的所述多晶硅的平均晶粒大小在所述驅(qū)動電路部分中大于在所述象素部分中。
4.如權(quán)利要求1中所述的平板顯示裝置，其中該平板顯示裝置是一有機場致發(fā)光顯示裝置。
5.如權(quán)利要求1中所述的平板顯示裝置，其中該平板顯示裝置是一液晶顯示裝置。
6.一種制造平板顯示裝置的方法，包括形成一非晶硅薄膜；和利用一激光器使得所述非晶硅薄膜發(fā)生結(jié)晶以便形成一多晶硅薄膜，其中所述激光器在一象素部分的有源溝道區(qū)域中的所述非晶硅層上的輻照能量小于所述激光器在一驅(qū)動電路部分的有源溝道區(qū)域中的所述非晶硅層上的輻照能量。
7.如權(quán)利要求6所述制造平板顯示裝置的方法，其中所述激光器在所述驅(qū)動電路部分上的輻照能量在約320mJ/cm2至約540mJ/cm2的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述制造平板顯示裝置的方法，其中所述激光器在所述象素部分上的輻照能量處于約200mJ/cm2至約320mJ/cm2的范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求6所述制造平板顯示裝置的方法，其中所述激光器是一受激準(zhǔn)分子激光器。
10.如權(quán)利要求6中所述制造平板顯示裝置的方法，其中所述結(jié)晶操作包括順序橫向固化。
11.一種平板顯示裝置，包括P型薄膜晶體管，具有一種形成于有源溝道區(qū)域中的基本上呈各向異性形狀的多晶硅晶粒結(jié)構(gòu)；和N型薄膜晶體管，具有一種形成于有源溝道區(qū)域中的基本上呈各向同性形狀的多晶硅晶粒結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求11中所述的平板顯示裝置，其中該平板顯示裝置是一有機場致發(fā)光顯示裝置。
13.如權(quán)利要求11中所述的平板顯示裝置，其中該平板顯示裝置是一液晶顯示裝置。
14.一種互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)，包括P型薄膜晶體管，具有一種形成于有源溝道區(qū)域中的基本上呈各向異性形狀的多晶硅晶粒結(jié)構(gòu)；和N型薄膜晶體管，具有一種形成于有源溝道區(qū)域中的基本上呈各向同性形狀的多晶硅晶粒結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求14中所述的互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)，其中所述基本上呈各向異性形狀的晶粒結(jié)構(gòu)的晶粒大小大于所述基本上呈各向同性形狀的晶粒結(jié)構(gòu)的晶粒大小。
16.如權(quán)利要求14中所述的互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)，其中所述基本上呈各向同性形狀的晶粒結(jié)構(gòu)的平均晶粒大小小于或者等于1微米左右。
17.如權(quán)利要求16中所述的互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)，其中所述基本上呈各向異性形狀的晶粒結(jié)構(gòu)的平均晶粒大小大于或者等于2微米左右。
18.如權(quán)利要求14中所述的互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)，其中形成于所述P型薄膜晶體管的所述有源溝道中的所述多晶硅晶粒結(jié)構(gòu)利用順序橫向固化(SLS)方法形成，而形成于所述N型薄膜晶體管的所述有源溝道中的所述多晶硅晶粒結(jié)構(gòu)利用一受激準(zhǔn)分子激光器形成。
19.如權(quán)利要求14中所述的互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)，其中形成于所述P型和N型薄膜晶體管的所述有源溝道中的所述多晶硅晶粒結(jié)構(gòu)均利用激光結(jié)晶方法形成，并且輻照在所述P型薄膜晶體管的所述有源溝道中的能量大于輻照在所述N型薄膜晶體管的所述有源溝道中的能量。
20.如權(quán)利要求14中所述的互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)，其中所述基本上各向異性晶體形狀是基本上六邊形形狀、基本上圓柱形形狀或基本上長方形形狀中的一種，而所述基本上各向同性晶體形狀是基本上各方等大形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括多晶硅薄膜晶體管的平板顯示裝置及其制造方法。形成于這種平板顯示裝置的驅(qū)動電路部分和象素部分的薄膜晶體管的有源溝道區(qū)域中的多晶硅晶粒的晶粒大小彼此不相同。而且，這種平板顯示裝置包括彼此具有不同晶粒形狀的P型和N型薄膜晶體管。對于諸如電流遷移率這樣的電特性，在驅(qū)動電路部分中要好于在所述象素部分中。而且，由于晶粒大小在象素部分中比在驅(qū)動電路部分中更為均勻，所以在象素部分中具有更好的電流一致性。
文檔編號H01L21/84GK1577418SQ20041007124
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月16日
發(fā)明者樸志容, 具在本, 樸惠香, 李基龍, 李乙浩 申請人:三星Sdi株式會社