專利名稱：薄膜晶體管陣列板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將多晶硅作為半導(dǎo)體的薄膜晶體管陣列板。
背景技術(shù)：
在包括多個像素的平板顯示器例如液晶顯示器(LCD)或有機(jī)發(fā)光二極管顯示器(OLED)中，薄膜晶體管(TFT)陣列板用作數(shù)據(jù)驅(qū)動電路的基板，其被配置來獨立地驅(qū)動每個像素。
液晶顯示器(LCD)包括每個提供有場生成電極(例如像素電極和公共電極)的兩個板(panel)(基板)，液晶(LC)層置于其間。LCD通過向場生成電極施加電壓從而產(chǎn)生越過LC層的電場而顯示圖像，所述電場控制LC層中LC分子的取向從而調(diào)節(jié)入射光的偏振(polarization)。
有機(jī)發(fā)光二極管顯示器(OLED)是自發(fā)射顯示裝置，其通過激勵發(fā)光有機(jī)材料發(fā)光而顯示圖像。OLED包括陽極(空穴注入電極)、陰極(電子注入電極)、以及置于其間的有機(jī)發(fā)光層。當(dāng)空穴和電子注入到發(fā)光層中時，它們復(fù)合且成對湮滅而發(fā)光。
OLED的每個像素包括兩個晶體管(例如驅(qū)動晶體管和開關(guān)晶體管)。用于發(fā)光的電流經(jīng)驅(qū)動TFT被提供，經(jīng)驅(qū)動TFT驅(qū)動的電流的量由來自相應(yīng)的開關(guān)TFT的數(shù)據(jù)信號控制。
通常，TFT包括由非晶硅或結(jié)晶硅制成的半導(dǎo)體。因為非晶硅膜能在較低溫度制造，所以非晶硅廣泛用于具有低熔點玻璃的顯示器中。
然而，非晶硅膜具有低的載流子遷移率，其影響膜的電流承載能力。因此非晶硅可能不適于實現(xiàn)顯示板的高質(zhì)量驅(qū)動電路。同時，多晶硅具有卓越的電場效應(yīng)遷移率(electric field effect mobility)、良好的高頻操作、低泄漏電流。因此，總體上，高質(zhì)量驅(qū)動電路需要多晶硅。
由多晶硅制成的薄膜晶體管(TFT)的電特性受晶粒(grain)的尺寸和均勻性影響。因此，TFT的電場效應(yīng)遷移率隨晶粒的尺寸和均勻性的增加而增加。選定的用于形成多晶硅膜的方法會增加其晶粒的尺寸和均勻性。
準(zhǔn)分子激光退火(ELA)和室退火(chamber annealing)是用于制造多晶硅膜的一般方法。近來，提出了導(dǎo)致硅晶體橫向生長的連續(xù)橫向固化(sequential lateral solidification，SLS)工藝。
SLS技術(shù)利用硅晶粒橫向生長至液體區(qū)(liquid region)與固體區(qū)(solidregion)的邊界的現(xiàn)象。在SLS工藝中，通過控制激光束的輻照范圍和能量(例如利用光學(xué)系統(tǒng)和掩模選擇性地干擾通過的(掃描的)激光束))，晶粒的尺寸可具有預(yù)定寬度。
連續(xù)橫向固化(SLS)之后，隆起部分(protuberance)的凸出(protrusion)沿著彼此相向生長的晶粒導(dǎo)致的晶粒邊界形成在多晶硅層的表面上。這些凸出可阻止電流的流動，且此影響能導(dǎo)致TFT特性的退化，從而導(dǎo)致顯示器中的可見缺陷(例如水平條紋和垂直條紋)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的特征是提供一種薄膜晶體管(TFT)陣列板，其具有均勻的顯示質(zhì)量而不考慮多晶硅層的表面上晶粒邊界處的凸出的影響。
本發(fā)明提供一種薄膜晶體管(TFT)陣列板，其包括基板；多個半導(dǎo)體，其形成在所述基板上且包括多個源極和漏極區(qū)、以及多個溝道區(qū)；柵極絕緣層，其覆蓋所述半導(dǎo)體；多條柵極線，其包括交迭所述溝道區(qū)的柵極電極且形成在所述柵極絕緣層上；多條數(shù)據(jù)線，其連接到所述源極區(qū)且形成在所述柵極絕緣層上；以及多個像素電極，其連接到漏極區(qū)，其中所述半導(dǎo)體與所述柵極線或所述數(shù)據(jù)線以各種距離間隔開。
所述數(shù)據(jù)線與所述柵極電極之間的距離可以是一致的。
所述半導(dǎo)體還可包括設(shè)置在所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)與所述溝道區(qū)之間的多個輕摻雜區(qū)，且所述半導(dǎo)體還包括多個凸出。形成在所述輕摻雜區(qū)上的所述凸出的數(shù)目不同。
所述半導(dǎo)體還可包括多個凸出，且形成在所述溝道區(qū)上的所述凸出的數(shù)目不同。
所述凸出可以以一致間距設(shè)置。
所述薄膜晶體管陣列板還可包括形成在所述基板與所述半導(dǎo)體之間的阻擋層。
薄膜晶體管陣列板還可包括形成在所述像素電極與所述柵極線和所述數(shù)據(jù)線之間的鈍化層。
所述薄膜晶體管陣列板還可包括形成在所述柵極線與所述數(shù)據(jù)線之間的層間絕緣層、以及將所述像素電極連接到所述漏極區(qū)的多個漏極電極。
所述薄膜晶體管陣列板還可包括形成在所述像素電極上的隔離物、以及形成在所述像素電極上且設(shè)置在由所述隔離物定義的開口中的多個發(fā)光部件。
所述薄膜晶體管陣列板還可包括與所述柵極線分隔開且形成在所述基板上的多條存儲電極線。
本發(fā)明提供一種薄膜晶體管陣列板，其包括基板；多個半導(dǎo)體，其形成在所述基板上且包括多個源極區(qū)和漏極區(qū)、以及多個溝道區(qū)；柵極絕緣層，其覆蓋所述半導(dǎo)體；多條柵極線，其包括交迭所述溝道區(qū)的柵極電極且形成在所述柵極絕緣層上；多條數(shù)據(jù)線，其連接到所述源極區(qū)且形成在所述柵極絕緣層上；以及多個像素電極，其連接到所述漏極區(qū)，其中所述半導(dǎo)體以各種距離與所述柵極電極分隔開。
所述數(shù)據(jù)線與所述半導(dǎo)體之間的距離可以是一致的。
所述半導(dǎo)體還可包括設(shè)置在所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)與所述溝道區(qū)之間的多個輕摻雜區(qū)。
所述半導(dǎo)體還可包括多個凸出，且形成在所述輕摻雜區(qū)上的所述凸出的數(shù)目不同。
所述半導(dǎo)體還可包括多個凸出，且形成在所述溝道區(qū)上的所述凸出的數(shù)目不同。
所述凸出可以以一致間距設(shè)置。


通過參照附圖詳細(xì)描述其實施例，本發(fā)明將變得更明顯。
下面將參照附圖更完整地描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的薄膜陣列板，附圖中示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而，本發(fā)明能夠以許多不同的形式實施，不應(yīng)被理解為局限于這里提出的實施例。相似的附圖標(biāo)記始終表示相似的元件。
為清晰起見，圖中層的厚度和區(qū)域被放大。相似的附圖標(biāo)記始終表示相似的元件。應(yīng)理解，當(dāng)諸如層、區(qū)域、或者基板的元件被稱為在另一元件“上”時，則其可以直接在所述另一元件上或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱為“直接”在另一元件“上”時，則不存在中間元件。
附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于LCD的TFT陣列板的布置圖；圖2是圖1的TFT陣列板沿剖線II-II′-II″截取的剖視圖；圖3是布置圖，示出半導(dǎo)體島的水平和垂直軸的中心線，所述半導(dǎo)體島設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖1和2所示的TFT陣列板中的多個像素中；圖4是布置圖，示出形成在半導(dǎo)體島中的凸出與輕摻雜漏極區(qū)之間的相對位置，所述半導(dǎo)體島設(shè)置在圖1和2所示的TFT陣列板中多個像素中；圖5是布置圖，示出形成在半導(dǎo)體島中的凸出、柵極電極與溝道區(qū)之間的相對位置，所述半導(dǎo)體島設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明另一實施例的TFT陣列板中多個像素中；圖6是布置圖，示出形成在半導(dǎo)體島中的凸出與輕摻雜漏極區(qū)之間的相對位置，所述半導(dǎo)體島設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明再一實施例的TFT陣列板中多個像素中；圖7是根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于OLED的TFT陣列板的布置圖；以及圖8和9是圖7所示的TFT陣列板分別沿剖線VIII-VIII′和IX-IX′截取的剖視圖。
具體實施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于LCD的TFT陣列板的布置圖；圖2是圖1的TFT陣列板沿剖面線II-II′和II′-II″截取的剖視圖；圖3是布置圖，示出半導(dǎo)體島的水平和垂直軸的中心線，所述半導(dǎo)體島設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖1和2所示的TFT陣列板中多個像素中；圖4是布置圖，示出形成在半導(dǎo)體島中的凸出與輕摻雜漏極區(qū)之間的相對位置，所述半導(dǎo)體島設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖1和2的TFT陣列板中多個像素中；圖5是布置圖，示出形成在半導(dǎo)體島中的凸出、柵極電極與溝道區(qū)之間的相對位置，所述半導(dǎo)體島設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明另一實施例的TFT陣列板中多個像素中；圖6是布置圖，示出形成在半導(dǎo)體島中的凸出與輕摻雜漏極區(qū)之間的相對位置，所述半導(dǎo)體島設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明再一實施例的TFT陣列板中多個像素中。
優(yōu)選由硅氧化物(SiO2)或硅氮化物(SiNx)制成的阻擋膜(blocking film)111形成在諸如透明玻璃、石英或藍(lán)寶石的絕緣基板110上。阻擋膜111可具有多層結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選由多晶硅制成的多個半導(dǎo)體島151形成在阻擋膜111上。半導(dǎo)體島151中的每個包括多個含N型(或P型)導(dǎo)電雜質(zhì)(摻雜)的非本征區(qū)以及至少一個含較少導(dǎo)電雜質(zhì)(摻雜)的本征區(qū)，且半導(dǎo)體島151的兩個端部具有比半導(dǎo)體的其它部分寬的寬度，用于與其它層連接。N型導(dǎo)電雜質(zhì)的示例是磷(P)和砷(As)，P型導(dǎo)電雜質(zhì)的示例是硼(B)和鎵(Ga)。
關(guān)于半導(dǎo)體島151，本征區(qū)包括溝道區(qū)154a和154b，非本征區(qū)包括多個重?fù)诫s區(qū)(用作晶體管源極和漏極)153、155和(中間區(qū))1535(通過多個輕摻雜區(qū)152a和152b與溝道區(qū)154a和154b分隔開)。這里，重?fù)诫s區(qū)153、155和1535的數(shù)目可以改變，溝道區(qū)的數(shù)目可根據(jù)重?fù)诫s區(qū)153、155和1535的數(shù)目而改變。
輕摻雜區(qū)152(152a、152b)與重?fù)诫s區(qū)153和155相比具有較小的厚度和長度，并接近半導(dǎo)體島151的表面設(shè)置。輕摻雜區(qū)152a和152b稱為“輕摻雜漏極(LDD)區(qū)”，它們防止TFT的泄漏電流。LDD區(qū)可用基本不含雜質(zhì)的偏離區(qū)(offset region)代替。
為了形成多個半導(dǎo)體島151，非晶硅層形成在基板110上且然后通過連續(xù)橫向固化(SLS)被結(jié)晶化，并具有如圖3至6所示的以一致間隔形成在晶粒邊界上的多個凸出P。在本發(fā)明的此實施例中，多個半導(dǎo)體島151的中心線(XL、YL)沒有對齊。也就是說，如圖3所示，相鄰半導(dǎo)體島151的垂直中心線YL和水平中心線XL沒有對齊，并且在基板110上在其陣列中隨機(jī)偏移。另外，設(shè)置在LDD區(qū)152a和152b上的多個凸出P隨機(jī)分布，如圖4所示。
當(dāng)薄膜晶體管(TFT)被關(guān)斷(OFF)時，產(chǎn)生泄漏電流，泄漏電流的量取決于形成在半導(dǎo)體島151上的凸出P的數(shù)目。形成在TFT溝道和輕摻雜區(qū)中的凸出P影響TFT的電流，且泄漏電流被改變，從而改變TFT的特性。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的實施例中多個相應(yīng)像素內(nèi)半導(dǎo)體島151的相對位置隨機(jī)變化(偏移)從而獲得每個像素中TFT的電和光學(xué)特性，由此產(chǎn)生具有均勻顯示質(zhì)量的薄膜晶體管陣列板。
由硅氧化物(SiO2)或硅氮化物(SiNx)制成的柵極絕緣層140(圖2)在半導(dǎo)體島151上且在阻擋層111上形成有數(shù)百埃的厚度。
包括多條柵極線121(124a)和多條存儲電極線131的多個柵極導(dǎo)體形成在柵極絕緣層140上。柵極線121(124a)與半導(dǎo)體島151之間的距離的變化是隨機(jī)的。
用于傳輸柵極信號的柵極線121基本沿橫向方向延伸且包括突出從而交迭半導(dǎo)體島151的溝道區(qū)域154a和154b的多個柵極電極124a。每條柵極線121可包括具有大的面積用于與其它層或外部驅(qū)動電路接觸的擴(kuò)展端部(未示出，但類似于包括82、171、182的線端部)。柵極線121可直接連接到配置來產(chǎn)生柵極信號且可集成在基板110上的柵極驅(qū)動電路(未示出)?？蓴U(kuò)展柵極電極124a從而交迭LDD區(qū)152a和152b。
柵極電極124a設(shè)置在每個像素內(nèi)一致的位置處，與半導(dǎo)體島151的位置的隨機(jī)變化不同。
如圖5和6所示，柵極電極124a與半導(dǎo)體島151的交迭部分的位置變化從而產(chǎn)生具有均勻顯示質(zhì)量的薄膜晶體管陣列板。
因此，每個像素內(nèi)柵極電極124a與半導(dǎo)體島151的交迭部分的位置隨機(jī)變化。因此，半導(dǎo)體島151的交迭柵極電極124a的凸出P的數(shù)目隨機(jī)變化。另外，形成在由柵極電極124a定義的溝道區(qū)154a和154b以及LDD區(qū)152a和152b上的凸出P的數(shù)目隨機(jī)變化。
如圖5和6所示，柵極電極124a與半導(dǎo)體島151的交迭部分的位置隨機(jī)改變從而隨機(jī)改變形成在由(隨機(jī)分布的)柵極電極124a定義的溝道區(qū)154a和154b以及LDD區(qū)152a和152b上(或內(nèi))的凸出P的數(shù)目，從而在每個像素內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生泄漏電流。
因此，每個像素內(nèi)TFT的電和光學(xué)特性可不同地且隨機(jī)地獲得，從而產(chǎn)生具有均勻顯示質(zhì)量的薄膜晶體管陣列板。當(dāng)柵極電極124a和124b的位置隨機(jī)改變時，如圖5和6所示，半導(dǎo)體島151可在每個像素區(qū)(由柵極線121與數(shù)據(jù)線171的交叉(intersection)定義)內(nèi)以一致位置設(shè)置。
存儲電極線131被提供有預(yù)定電壓例如公共電壓，包括延伸至相鄰柵極線121的多個存儲電極137，且設(shè)置在兩條相鄰的柵極線121之間。
導(dǎo)體121和線131優(yōu)選由低電阻率材料制成，所述低電阻率材料包括含Al金屬例如Al和Al合金(例如Al-Nd)、含Ag金屬例如Ag和Ag合金、含Cu金屬例如Cu和Cu合金、含Mo金屬例如Mo和Mo合金、Cr、Ti和Ta。柵極導(dǎo)體121、124b和線131可具有多層結(jié)構(gòu)，其包括具有不同物理特性的兩層膜。所述兩層膜之一優(yōu)選由低電阻率金屬制成以減小柵極導(dǎo)體121和131中的信號延遲或電壓降，所述低電阻率金屬包括含Al金屬、含Ag金屬、以及含Cu金屬。另一層膜優(yōu)選由諸如Cr、Mo、Mo合金、Ta或Ti的材料制成，其具有與諸如銦錫氧化物(ITO)和銦鋅氧化物(IZO)的其它材料的良好的物理、化學(xué)和電接觸特性。兩層膜的組合的優(yōu)良示例為下Cr膜和上Al-Nd合金膜、以及下Al膜和上Mo膜。
另外，(如圖2所示)導(dǎo)體121和線131的側(cè)面(邊緣)相對于基板110的表面傾斜從而提高覆蓋粘合特性。
層間絕緣層160形成在柵極導(dǎo)體121和131上。層間絕緣層160優(yōu)選由具有良好平坦特性的光敏有機(jī)材料、諸如通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)形成的a-Si:C:O和a-Si:O:F的低介電絕緣材料、或者諸如硅氮化物和硅氧化物的無機(jī)材料制成。
層間絕緣層160具有多個接觸孔163和165，通過所述接觸孔分別暴露源極區(qū)153和漏極區(qū)155。
包括多條數(shù)據(jù)線171和多個輸出電極175的多個數(shù)據(jù)導(dǎo)體形成在層間絕緣層160上。如圖3和4所示，在每個像素中數(shù)據(jù)線171與每個半導(dǎo)體島151之間的橫向距離隨機(jī)變化。
數(shù)據(jù)線171設(shè)置用于傳輸數(shù)據(jù)電壓且基本沿縱向方向并交叉(越過)柵極線121地延伸。每條數(shù)據(jù)線171包括延伸從而通過接觸孔163電連接到源極區(qū)153的多個輸入電極173。每條數(shù)據(jù)線171包括具有大的面積用于與其它層或外部驅(qū)動電路接觸的擴(kuò)展端部。數(shù)據(jù)線171可直接連接到用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號且可集成在基板110上的數(shù)據(jù)驅(qū)動電路(未示出)。存儲電極137設(shè)置在數(shù)據(jù)線171之間并與之相鄰。
輸出電極175與輸入電極173分隔開且通過接觸孔165連接到漏極區(qū)155，并交迭存儲電極137從而形成存儲電容器。
數(shù)據(jù)導(dǎo)體171和175優(yōu)選由難熔金屬包括Cr、Mo、Ti、Ta、或者其合金制成。它們可以具有多層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選包括低電阻率膜和良好接觸膜。多層結(jié)構(gòu)的良好示例包括Mo下層膜、Al中間膜和Mo上層膜，以及Cr下層膜和Al-Nd上層膜及Al下層膜和Mo上層膜的上述組合。
與導(dǎo)體121和131類似，導(dǎo)體171和175相對于基板110的平坦表面具有傾斜的側(cè)面(邊緣)。
鈍化層180形成在導(dǎo)體171和175以及層間絕緣層160上。鈍化層180也優(yōu)選由具有良好平坦特性的光敏有機(jī)材料、諸如通過PECVD形成的a-Si:C:O和a-Si:O:F的具有低介電(4.0或更小)的絕緣材料、或者諸如硅氮化物和硅氧化物的無機(jī)材料制成。
鈍化層180具有多個接觸孔185和182，通過其分別暴露輸出電極175和數(shù)據(jù)線171的端部。鈍化層180和層間絕緣層160還可具有暴露柵極線121的端部的多個接觸孔(未示出)。
多個像素電極190和多個接觸輔助物82(其優(yōu)選由諸如ITO或IZO的透明導(dǎo)體和諸如Al或Ag的不透明反射導(dǎo)體中的至少一種制成)形成在鈍化層180上。
像素電極190通過接觸孔185物理且電連接到輸出電極175，使得像素電極190通過輸出電極175接收來自(TFT的)漏極區(qū)155的數(shù)據(jù)電壓。
接觸輔助物82通過接觸孔182連接到數(shù)據(jù)線171的端部。接觸輔助物82保護(hù)端部179且改善端部179對外部器件的粘合。
提供以數(shù)據(jù)電壓的像素電極190與設(shè)置在上板(未示出)上的公共電極(未示出)協(xié)作產(chǎn)生電場，該電場決定液晶層(未示出)中液晶(LC)分子的取向。
如上所述，像素電極190的像素電壓由于薄膜晶體管(TFT)的泄漏電流而隨機(jī)改變，使得像素的透射率是隨機(jī)的。因此，具有不同泄漏電流的薄膜晶體管隨機(jī)分布使得與薄膜晶體管全部具有相同的泄漏電流的情況相比像素的透射率的局部平均(local average)是均勻的。因此，由于泄漏電流導(dǎo)致的可見條紋被消除，由此獲得均勻的顯示質(zhì)量。
在液晶顯示器中，像素電極190和公共電極形成液晶電容器，其在TFT關(guān)斷后存儲所施加的電壓。提供并聯(lián)連接到液晶電容器的稱為“存儲電容器”的附加電容器以提高電壓存儲能力。存儲電容器通過將像素電極190與存儲電極133和存儲線131交迭來實現(xiàn)。根據(jù)所需的電容的量可省略存儲電極133。
像素電極190交迭柵極線121和數(shù)據(jù)線171從而增加開口率，但該交迭是可選的。
上述特征可以適于其它平板顯示裝置，例如圖7、8和9所示的OLED。
圖7是根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于OLED的TFT陣列板的布置圖；圖8和9是圖7所示的TFT陣列板分別沿剖面線VIII-VIII′和IX-IX′截取的剖視圖。
優(yōu)選由硅氧化物或硅氮化物制成的阻擋層(膜)111(圖8和9)形成在優(yōu)選由透明玻璃制成的絕緣基板110上。阻擋膜111可具有雙層結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選由多晶硅制成的多個半導(dǎo)體島151a和151b形成在阻擋膜111上。半導(dǎo)體島151a和151b中的每個包括含N型或P型導(dǎo)電雜質(zhì)(摻雜劑)的非本征區(qū)以及至少一個含較少導(dǎo)電雜質(zhì)的本征區(qū)。
在用于提供開關(guān)TFT的第一半導(dǎo)體島151a中，非本征區(qū)包括第一源極區(qū)153a、中間區(qū)1535、以及第一漏極區(qū)155a，其彼此分隔開且被摻雜以N型雜質(zhì)(摻雜劑)，本征區(qū)包括設(shè)置在非本征區(qū)153a、1535和155a之間的(第一)溝道區(qū)154a1和154a2的對。
在用于提供驅(qū)動TFT的第二半導(dǎo)體島151b中，非本征區(qū)包括第二源極區(qū)153b和第二漏極區(qū)155b，其彼此分隔開且被摻雜以P型導(dǎo)電雜質(zhì)，本征區(qū)包括設(shè)置在第二源極區(qū)153b與第二漏極區(qū)155b之間的溝道區(qū)154b。非本征第二源極區(qū)153b縱向延伸從而形成存儲(電極)區(qū)157。
半導(dǎo)體島151還可包括設(shè)置在溝道區(qū)154a1、154a2和154b與源極和漏極區(qū)153a、155a、153b和155b之間的輕摻雜區(qū)(未示出)。輕摻雜區(qū)可用基本不含雜質(zhì)的偏移區(qū)代替。
供選地，根據(jù)驅(qū)動情況，第一半導(dǎo)體島151a的非本征區(qū)153a和155a被摻雜以P型導(dǎo)電雜質(zhì)，而第二半導(dǎo)體島151b的非本征區(qū)153b和155b被摻雜以N型導(dǎo)電雜質(zhì)。導(dǎo)電雜質(zhì)可包括P型雜質(zhì)例如硼(B)和鎵(Ga)以及N型雜質(zhì)例如磷(P)和砷(As)。
半導(dǎo)體島151a和151b可由非晶硅制成。在此情況下，不存在用于改進(jìn)與半導(dǎo)體島151a和151b之間的接觸特性的雜質(zhì)區(qū)和歐姆接觸。金屬層可直接形成在半導(dǎo)體島151a和151b上。
與上面所述類似，為了形成多個第一和第二半導(dǎo)體島151a和151b，非晶層被沉積且然后通過連續(xù)橫向固化(SLS)被結(jié)晶化，所得半導(dǎo)體島151a和151b具有以均勻間距形成在晶粒邊界處的多個凸出。
在本發(fā)明的此實施例中，相鄰像素的半導(dǎo)體島151a和151b的中心線不對齊。如圖3所示，相鄰半導(dǎo)體島151a和151b的垂直中心線YL和水平中心線XL沒有對齊，并且遍及整個基板110在像素內(nèi)以隨機(jī)變化定位。
形成在溝道內(nèi)和輕摻雜區(qū)內(nèi)的凸出P影響薄膜晶體管(TFT)的電流，泄漏電流受到影響，從而改變TFT的電特性。另外，LCD的光學(xué)特性通過半導(dǎo)體島151a和151b內(nèi)的凸出的位置和數(shù)目而改變。
優(yōu)選由硅氧化物或硅氮化物制成的柵極絕緣層140形成在半導(dǎo)體島151a和151b以及阻擋膜111上。
包括多條柵極線121的多個柵極導(dǎo)體形成在柵極絕緣層140上，柵極線121包括多個成對的第一柵極電極124a和多個第二柵極電極124b。
柵極線121傳輸柵極信號且基本沿橫向方向延伸。每對第一柵極電極124a從柵極線121向上(縱向地)凸出且它們與第一半導(dǎo)體島151a交叉(交迭)從而它們交迭第一溝道區(qū)154a1和154a2的對。每條柵極線121可包括具有大的面積用于與另一層或外部驅(qū)動電路接觸的擴(kuò)展端部。柵極線121可直接連接到產(chǎn)生柵極信號并可集成在基板110上的柵極驅(qū)動電路(未示出)。
第二柵極電極124b與柵極線121分隔開且與第二半導(dǎo)體島151b交叉(交迭)從而它們交迭第二溝道區(qū)154b。第二柵極電極124b延伸從而形成與第二半導(dǎo)體島151b的存儲電極區(qū)157交迭的存儲電極127，從而形成具有電容Cst的存儲電容器。
柵極線121與半導(dǎo)體島151a和151b之間的距離也隨機(jī)變化。
另外，在圖5和6所示的實施例中，與半導(dǎo)體島151a和151b交迭的柵極電極124a和124b的位置隨機(jī)變化，而半導(dǎo)體151a和151b的位置在每個像素內(nèi)是一致的。
如果在半導(dǎo)體島151a和151b的被柵極電極124a和124b交迭的部分內(nèi)的凸出P的數(shù)目隨機(jī)變化，則形成在溝道區(qū)154a1、154a2和154b(其由柵極電極124a定義)上的凸出P的數(shù)目隨機(jī)變化。
如前面表明的，形成在溝道和輕摻雜區(qū)內(nèi)的凸出P的變化的數(shù)目影響薄膜晶體管的電流，且泄漏電流被改變，從而改變TFT的電特性。另外，LCD的光學(xué)特性通過半導(dǎo)體島151a和151b的凸出的隨機(jī)改變的位置和數(shù)目而改變。
柵極導(dǎo)體121和124b優(yōu)選由低電阻率材料制成，所述低電阻率材料包括含Al金屬(諸如Al和Al合金(例如Al-Nd))、含Ag金屬(諸如Ag和Ag合金)、以及含Cu金屬(諸如Cu和Cu合金)。柵極導(dǎo)體121和124b可具有多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)包括具有不同物理特性的兩層膜。兩層膜之一優(yōu)選由低電阻率金屬制成以減小柵極導(dǎo)體121和124b中的信號延遲或電壓降，所述低電阻率金屬包括含Al金屬、含Ag金屬、以及含Cu金屬。另一層膜優(yōu)選由諸如Cr、Mo和Mo合金、Ta或Ti的材料制成，其具有與諸如銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)的其它材料的良好的物理、化學(xué)和電接觸特性。兩層膜的組合的優(yōu)良示例為下Cr膜和上Al-Nd合金膜、以及下Al膜和上Mo膜。
另外，柵極導(dǎo)體121和124b的側(cè)面(邊緣)相對于基板110的表面傾斜，其傾斜角在約30-80度的范圍。
層間絕緣膜160(圖8)形成在柵極導(dǎo)體121和124b上。層間絕緣層160優(yōu)選由具有良好平坦特性的光敏有機(jī)材料、諸如通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)形成的a-Si:C:O和a-Si:O:F的低介電(例如小于4.0)絕緣材料、或者諸如硅氮化物和硅氧化物的無機(jī)材料制成。
層間絕緣層160具有多個接觸孔164(圖7和8)，通過所述接觸孔暴露第二柵極電極124b。另外，層間絕緣層160和柵極絕緣層140具有多個接觸孔163a、163b、165a和165b，通過所述接觸孔分別暴露源極區(qū)153a和153b以及漏極區(qū)155a和155b。
包括多條數(shù)據(jù)線171、多條驅(qū)動電壓線172、以及多個第一和第二漏極電極175a和175b的多個數(shù)據(jù)導(dǎo)體形成在層間絕緣膜160上。
用于傳輸數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)線171基本沿縱向方向且交叉(越過)柵極線121延伸。每條數(shù)據(jù)線171包括多個第一源極電極173a(通過接觸孔163a連接到第一源極區(qū)153a)。每條數(shù)據(jù)線171可包括具有大的面積用于與其它層或外部驅(qū)動電路接觸的擴(kuò)展端部(未示出)。數(shù)據(jù)線171可直接連接到用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號且可集成在基板110上的數(shù)據(jù)驅(qū)動電路(未示出)。
驅(qū)動電壓線172傳輸用于驅(qū)動TFT的驅(qū)動電壓且基本沿縱向方向并交叉(越過)柵極線121延伸。每條電壓傳輸線172包括從驅(qū)動電壓線172延伸從而交迭且連接到第二源極區(qū)153b(通過接觸孔163b)的多個第二源極電極173b。驅(qū)動電壓線172交迭存儲電極127，且可彼此連接。
第一漏極電極175a與數(shù)據(jù)線171和驅(qū)動電壓線172分隔開。第一漏極電極175a通過接觸孔165連接到第一漏極區(qū)155a(圖8)，且通過接觸孔164連接到第二柵極電極124b(圖7、8和9)。
第二漏極電極175b(圖7和9)與數(shù)據(jù)線171分隔開且與驅(qū)動電壓線172分隔開，并連接到第二漏極區(qū)155b(圖9)(通過接觸孔165b)。
數(shù)據(jù)導(dǎo)體171、172、175a和175b優(yōu)選由難熔金屬包括Cr、Mo、Ti、Ta、或者其合金制成。它們可以具有多層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選包括低電阻率膜和良好接觸膜。多層結(jié)構(gòu)的良好示例為包括下Cr膜和上Al(合金)膜的雙層結(jié)構(gòu)，下Mo(合金)膜和上Al(合金)膜的雙層結(jié)構(gòu)，以及下Mo膜、中間Al膜和上Mo膜的三層結(jié)構(gòu)。
與柵極導(dǎo)體121和124b類似，導(dǎo)體171、172、175a和175b具有傾斜的邊緣輪廓，其傾斜角在約30-80度的范圍。
鈍化層180形成在導(dǎo)體171、172、175a和175b上。鈍化層180也優(yōu)選由有機(jī)材料、低介電絕緣材料、或者無機(jī)材料制成。
鈍化層180具有暴露第二漏極電極175b的多個接觸孔185。鈍化層180還可具有暴露數(shù)據(jù)線171的端部的多個接觸孔(未示出)，且鈍化層180和層間絕緣層160可具有暴露柵極線121的端部(未示出)的多個接觸孔(未示出)。
多個像素電極190形成在鈍化層180上。
像素電極190用作發(fā)光元件的陽極且它們通過接觸孔185連接到第二漏極電極175b。像素電極190優(yōu)選由透明導(dǎo)體例如ITO或IZO制成。然而，像素電極190可由不透明反射導(dǎo)體例如Al、Ag、Ca、Ba和Mg制成。
多個接觸輔助物或連接部件(未示出)也可形成在鈍化層180上，使得它們連接到柵極線121、數(shù)據(jù)線171的暴露端部(未示出)。
用于分隔OLED的像素的隔離物(partition)360(圖8和9)形成在鈍化層180和像素電極190上。隔離物360圍繞像素電極190從而定義將用有機(jī)發(fā)光材料填充的開口。隔離物360優(yōu)選由有機(jī)或無機(jī)絕緣材料制成。隔離物360優(yōu)選由包括黑樹脂的光敏有機(jī)材料制成。此隔離物360可起到光阻擋部件的作用且因此制造工藝可被簡化。
多個發(fā)光部件370形成在像素電極190上且設(shè)置在由隔離物360定義的開口中。發(fā)光部件370優(yōu)選由發(fā)射基色光例如紅、綠和藍(lán)光的有機(jī)材料制成。紅、綠和藍(lán)光發(fā)射部件370周期性布置(例如以本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的圖案)。
公共電極270形成在(例如直接形成在)發(fā)光部件上且在隔離物360上。公共電極270被提供以公共電壓Vcom。
公共電極270優(yōu)選由反射材料例如Ba、Ca、Mg、Al、Ag、或其合金，或者透明材料例如ITO和IZO制成。
在上述OLED中，第一半導(dǎo)體島151a、第一柵極電極124a(連接到柵極線121)、第一源極電極153a(連接到數(shù)據(jù)線171)、以及第一漏極電極155a形成開關(guān)TFT Qs。另外，第二半導(dǎo)體島151b、第二柵極電極124b(連接到第一漏極電極155a)、第二源極電極153b(連接到電壓傳輸線172)、以及第二漏極電極155b(連接到像素電極190)形成驅(qū)動TFT Qd。另外，存儲區(qū)157(連接到第一漏極區(qū)(電極)155a)和存儲電極127(通過第二源極電極153b連接到電壓傳輸線172)形成存儲電容器Cst。圖7-9所示的TFT Qs和Qd稱為“頂柵極TFT”，因為柵極電極124a和124b設(shè)置在半導(dǎo)體151a和151b之上。
開關(guān)TFT Qs響應(yīng)于來自柵極線121的柵極信號傳輸來自數(shù)據(jù)線171的數(shù)據(jù)信號。驅(qū)動TFT Qd收到數(shù)據(jù)信號時驅(qū)動電流，該電流具有取決于第二控制電極124b與第二漏極電極175b之間的電壓差的大小。柵極電極124b與第二源極電極173b之間的電壓差存儲在存儲電容器Cst中且在開關(guān)TFTQs關(guān)斷后被保持。發(fā)光部件370發(fā)光，所述光具有取決于驅(qū)動TFT Qd所驅(qū)動的電流的強(qiáng)度，從發(fā)光部件370發(fā)射的單色基色光在人的感知中被混合從而顯示圖像。
如上所述，柵極線(或數(shù)據(jù)線)與半導(dǎo)體島(形成TFT Qs和Qd)之間的距離、或者柵極電極在半導(dǎo)體島上的交迭位置隨機(jī)變化使得薄膜晶體管陣列板的顯示質(zhì)量可被保持。因此，根據(jù)形成在溝道區(qū)和摻雜區(qū)上的凸出的數(shù)目，象素中薄膜晶體管陣列板的電和光學(xué)特性隨機(jī)變化，從而產(chǎn)生具有均勻顯示質(zhì)量的顯示器。
盡管上面詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是應(yīng)理解，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然地，對這里教導(dǎo)的基本發(fā)明概念的許多變化和/或修改仍落在權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管陣列板，包括基板；多個半導(dǎo)體，其形成在所述基板上且包括多個溝道區(qū)；柵極絕緣層，其覆蓋所述半導(dǎo)體的所述溝道區(qū)；多條柵極線，其連接到交迭所述溝道區(qū)的多個柵極電極；以及多條數(shù)據(jù)線，其中兩個不同像素的相應(yīng)的半導(dǎo)體相對于其各自的像素位于兩個不同的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列板，其中所述半導(dǎo)體還包括多個凸出。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列板，其中所述數(shù)據(jù)線之間的距離是一致的，且所述柵極線之間的距離是一致的。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列板，其中所述陣列的相同列內(nèi)兩個不同像素的相應(yīng)的半導(dǎo)體位于距相同的數(shù)據(jù)線兩個不同的距離處。
5.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列板，其中所述半導(dǎo)體中的每個還包括設(shè)置在源極區(qū)與所述溝道區(qū)之間或者漏極區(qū)與所述溝道區(qū)之間的輕摻雜區(qū)。
6.如權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管陣列板，其中所述半導(dǎo)體還包括多個凸出，且所述陣列的相同列中不同像素的半導(dǎo)體之間，形成在所述輕摻雜區(qū)上的所述凸出的數(shù)目變化。
7.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列板，其中所述半導(dǎo)體還包括多個凸出，且所述陣列的相同列中不同像素的半導(dǎo)體之間，形成在所述溝道區(qū)上的所述凸出的數(shù)目變化。
8.如權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管陣列板，其中所述凸出以一致間距設(shè)置。
9.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列板，還包括阻擋層，其形成在所述基板與所述半導(dǎo)體之間。
10.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列板，還包括鈍化層，其形成在所述像素電極與所述柵極線和所述數(shù)據(jù)線之間。
11.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列板，還包括層間絕緣層，其形成在所述柵極線與所述數(shù)據(jù)線之間；以及多個漏極電極，其將多個像素電極連接到所述半導(dǎo)體的多個漏極區(qū)。
12.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列板，還包括隔離物，其形成在所述像素電極上；以及多個發(fā)光部件，其形成在所述像素電極上且設(shè)置在由所述隔離物定義的開口內(nèi)。
13.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列板，還包括多條存儲電極線，其與所述柵極線分隔開且形成在所述基板上。
14.一種薄膜晶體管陣列板，包括基板；多個半導(dǎo)體，其形成在所述基板上，其中所述半導(dǎo)體中的每個包括溝道區(qū)；柵極絕緣層，其覆蓋所述半導(dǎo)體的所述溝道區(qū)；多條柵極線，其連接到交迭所述溝道區(qū)的柵極電極，其形成在所述柵極絕緣層上；以及多條數(shù)據(jù)線，其中所述半導(dǎo)體以各種距離與所述柵極電極間隔開。
15.如權(quán)利要求14所述的薄膜晶體管陣列板，其中所述數(shù)據(jù)線與所述半導(dǎo)體之間的距離是一致的。
16.如權(quán)利要求14所述的薄膜晶體管陣列板，其中所述半導(dǎo)體中的每個還包括設(shè)置在所述半導(dǎo)體的源極區(qū)與所述溝道區(qū)之間以及在所述半導(dǎo)體的漏極區(qū)與所述溝道區(qū)之間的多個輕摻雜區(qū)。
17.如權(quán)利要求16所述的薄膜晶體管陣列板，其中所述半導(dǎo)體還包括多個凸出，且所述陣列的相同列中不同半導(dǎo)體之間，形成在所述輕摻雜區(qū)上的所述凸出的數(shù)目變化。
18.如權(quán)利要求14所述的薄膜晶體管陣列板，其中所述半導(dǎo)體還包括多個凸出，且所述陣列的相同列中不同半導(dǎo)體之間，形成在所述溝道區(qū)上的所述凸出的數(shù)目變化。
19.如權(quán)利要求18所述的薄膜晶體管陣列板，其中所述凸出以一致間距設(shè)置。
20.一種具有均勻的像素陣列的顯示器，包括基板；多個薄膜半導(dǎo)體島，其形成在所述基板上，其中每個半導(dǎo)體島對應(yīng)于所述陣列的一個像素且包括一個溝道區(qū)；柵極絕緣層，其覆蓋所述半導(dǎo)體島的所述溝道區(qū)；多個柵極電極，其交迭所述溝道區(qū)且形成在所述柵極絕緣層上，其中第一數(shù)目j個凸出在所述多個半導(dǎo)體島的第一個的所述溝道區(qū)內(nèi)，第二數(shù)目k個凸出在所述多個半導(dǎo)體島的第二個的所述溝道區(qū)內(nèi)，其中j不等于k。
21.如權(quán)利要求20所述的顯示器，其中j等于或大于k+1。
22.如權(quán)利要求21所述的顯示器，其中j大于k+1。
23.如權(quán)利要求20所述的顯示器，其中形成在所述基板上的所述薄膜半導(dǎo)體島包括多晶硅層，且所述凸出在所述多晶硅層的表面上。
24.如權(quán)利要求20所述的顯示器，其中所述多個半導(dǎo)體島的所述第一個與所述多個半導(dǎo)體島的所述第二個距所述顯示器的數(shù)據(jù)線相同的距離。
25.如權(quán)利要求20所述的顯示器，其中所述多個半導(dǎo)體島的所述第一個與所述像素陣列的相同列中所述多個半導(dǎo)體島的所述第二個距所述顯示器的數(shù)據(jù)線不同的距離。
26.如權(quán)利要求20所述的顯示器，其中所述像素陣列的相同列中所述多個半導(dǎo)體島的第三個與所述多個半導(dǎo)體島的所述第一和第二個相比距所述顯示器的所述相同數(shù)據(jù)線不同的距離。
27.如權(quán)利要求20所述的顯示器，其中形成在所述多個半導(dǎo)體島的所述第一個的所述柵極絕緣層上且交迭所述溝道區(qū)的柵極電極與形成在所述多個半導(dǎo)體島的所述第二個的所述柵極絕緣層上且交迭所述溝道區(qū)的柵極電極距所述顯示器的數(shù)據(jù)線相同的距離。
28.如權(quán)利要求20所述的顯示器，其中形成在所述多個半導(dǎo)體島的所述第一個的所述柵極絕緣層上且交迭所述溝道區(qū)的柵極電極與形成在所述象素陣列的相同列中所述多個半導(dǎo)體島的所述第二個的所述柵極絕緣層上且交迭所述溝道區(qū)的柵極電極距所述顯示器的數(shù)據(jù)線不同的距離。
29.如權(quán)利要求20所述的顯示器，其中形成在所述象素陣列的相同列中所述多個半導(dǎo)體島的第三個的所述柵極絕緣層上且交迭所述溝道區(qū)的柵極電極與形成在所述多個半導(dǎo)體島的所述第一和第二個的所述柵極絕緣層上且交迭所述溝道區(qū)的所述柵極電極距所述顯示器的數(shù)據(jù)線不同的距離。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄膜晶體管陣列顯示板，其包括基板；形成在所述基板上的多個半導(dǎo)體島；覆蓋所述半導(dǎo)體島的柵極絕緣層；形成在所述柵極絕緣層上的多條柵極線；連接到所述源極區(qū)且形成在所述柵極絕緣層上的多條數(shù)據(jù)線；以及連接到所述漏極區(qū)的多個像素電極。陣列的相同列中半導(dǎo)體之間，半導(dǎo)體的選定作為柵極區(qū)的部分的晶粒邊界處的凸出的數(shù)目變化(不同、不相等)，其防止由泄漏電流引起的可見條紋，所述泄漏電流由所述凸出導(dǎo)致。所述陣列的相同列內(nèi)所述半導(dǎo)體之間，每個半導(dǎo)體島的位置變化。供選地，所述陣列的相同列中均勻定位的半導(dǎo)體之間，定義所述半導(dǎo)體島的所述柵極區(qū)的所述柵極電極的位置變化。
文檔編號H01L27/12GK1825601SQ200610005899
公開日2006年8月30日 申請日期2006年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月19日
發(fā)明者姜珍奎 申請人:三星電子株式會社