本申請(qǐng)要求2015年5月14日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2015-0067321號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其通過(guò)引用如在本文中完全闡述的那樣并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及薄膜晶體管，更具體地，涉及顯示裝置的包括該薄膜晶體管的背板基板中的薄膜晶體管。

背景技術(shù)：

例如移動(dòng)通信終端和膝上型計(jì)算機(jī)的各種便攜式電子設(shè)備的發(fā)展增加了對(duì)于可以應(yīng)用于這種便攜式電子設(shè)備的平板顯示裝置的需求。

作為平板顯示裝置的示例，正在研究液晶顯示裝置、等離子體顯示面板裝置、場(chǎng)發(fā)射顯示裝置以及有機(jī)發(fā)光二極管顯示裝置或無(wú)機(jī)發(fā)光二極管顯示裝置。在平板顯示裝置的這些示例中，液晶顯示裝置和有機(jī)發(fā)光二極管顯示裝置的應(yīng)用領(lǐng)域由于如下若干優(yōu)點(diǎn)而正在擴(kuò)展，所述優(yōu)點(diǎn)包括大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展、驅(qū)動(dòng)裝置的簡(jiǎn)易性、低功耗、以及高分辨率和大屏幕的實(shí)現(xiàn)。

上述平板顯示裝置可以包括布置成矩陣的多個(gè)像素，在每個(gè)像素中設(shè)置有一個(gè)或更多個(gè)薄膜晶體管(TFT)以單獨(dú)地控制相應(yīng)的像素。薄膜晶體管基于柵電極的位置可以被分類成頂柵型或底柵型。

圖1是示出在形成柵電極之后的典型的頂柵型TFT的橫截面圖。在典型的頂柵型TFT中，在基板10上首先形成無(wú)定形硅層，并且使用準(zhǔn)分子激光使無(wú)定形硅層晶體化以形成多晶硅。

隨后，在晶體化的多晶硅上施加光敏膜(未示出)，然后使光敏膜經(jīng)歷曝光和顯影工藝以形成光敏膜圖案。由于使用光敏膜圖案作為掩模對(duì)多晶硅進(jìn)行蝕刻，如圖1所示，所以在每個(gè)像素上所設(shè)計(jì)的位置處保留有源層20。

然而，以上晶體化典型地在400℃或更高的溫度下進(jìn)行。在該工藝中，在有源層20中生長(zhǎng)的晶粒彼此相遇的位置處會(huì)形成突起。一旦以這種方式形成薄膜晶體管并且將電力施加到該薄膜晶體管，電場(chǎng)會(huì)集中在突起處，這會(huì)不合需要地降低擊穿電壓，因此導(dǎo)致不合需要的電流的泄漏。此外，在制造工藝中，突起使得薄膜晶體管更容易受到靜電缺陷的損壞，因此引起產(chǎn)量的降低。在為了實(shí)現(xiàn)低功耗和薄設(shè)計(jì)而在更新一代器件中減小柵極絕緣層的厚度時(shí)，這個(gè)缺點(diǎn)會(huì)加劇。

在典型的頂柵型TFT中形成有源層20之后，依次形成柵極絕緣層30和柵電極40。在這種情況下，柵極絕緣層30和柵電極40覆蓋有源層20。因而，形成在有源層20的表面上的突起導(dǎo)致柵極絕緣層30和柵電極40的相應(yīng)界面處的突起。

有源層20具有形成在有源層20的與柵電極40交疊的部分中的溝道。柵極絕緣層30置于有源層20與柵電極40之間。因而，由于上文所述的在有源層20的表面處的突起，在有源層20和柵極絕緣層30之間的不均勻的界面處形成溝道。這會(huì)引起高的熱載流子應(yīng)力(HCS)，導(dǎo)致可靠性劣化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明涉及薄膜晶體管和用于顯示裝置的包括該薄膜晶體管的背板基板，其基本上消除了由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺點(diǎn)而引起的一個(gè)或更多個(gè)問(wèn)題。

本發(fā)明的目的在于提供薄膜晶體管和用于顯示裝置的包括該薄膜晶體管的背板基板，所述薄膜晶體管通過(guò)改變柵電極的位置和/或調(diào)整柵電極的梯度來(lái)防止或減少在有源層晶體化時(shí)引起的有源層的斷開(kāi)。

本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)、目的和特征將在接下來(lái)的說(shuō)明書(shū)中被部分地闡述，并且在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員研究下面的內(nèi)容時(shí)將部分地變得明顯，或者可以通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐而被學(xué)習(xí)。通過(guò)在書(shū)面描述及其權(quán)利要求書(shū)以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如在本文中所實(shí)施和廣泛描述的，薄膜晶體管包括：基板；在基板上的柵電極，柵電極包括平坦部和在平坦部側(cè)面的傾斜部，傾斜部的高度與寬度的比率(高度/寬度)為1.192或更??；柵極絕緣層，其設(shè)置在基板上以覆蓋柵電極；多 晶硅有源層，其位于柵極絕緣層上并且在柵電極上方；以及分別連接至多晶硅有源層的兩個(gè)相對(duì)的端部的源電極和漏電極。

在另一方面，顯示裝置的背板基板包括：具有布置成矩陣的多個(gè)像素的基板，其中至少一個(gè)像素包括在基板上的柵電極，所述柵電極包括平坦部和在平坦部側(cè)面的傾斜部，傾斜部的高度與寬度的比率(高度/寬度)是1.192或更??；柵極絕緣層，其設(shè)置在基板上以覆蓋柵電極；多晶硅有源層，其設(shè)置在柵極絕緣層上并且在柵電極上方；以及分別連接至多晶硅有源層的兩個(gè)相對(duì)的端部的源電極和漏電極。

應(yīng)該理解，本發(fā)明的前述一般性描述和下面的詳細(xì)描述兩者都是示例性和說(shuō)明性的并且旨在提供如所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

本申請(qǐng)包括附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解并且附圖被并入本申請(qǐng)并構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施方式并且與描述一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。

圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的在形成柵電極之后的典型的頂柵型薄膜晶體管(TFT)的橫截面圖。

圖2是示出在有源層晶體化之后的底柵型TFT的橫截面圖。

圖3是示出在底柵型TFT中的有源層晶體化之后的冷卻期間的有源層的斷開(kāi)的橫截面圖。

圖4是示出圖3的有源層的斷開(kāi)的SEM圖。

圖5A和圖5B分別是示出緊接在形成根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式的TFT中的硅層之后的TFT的制造中的各個(gè)層的狀態(tài)的平面圖和沿線I-I'截取的橫截面圖。

圖6是示出在根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式的TFT中的硅層的激光晶體化之后的TFT的制造中的各個(gè)層的狀態(tài)的橫截面圖(沿與圖5A中的線I-I'相同的位置截取)。

圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式的薄膜晶體管的橫截面圖(沿與圖5A中的線I-I'相同的位置截取)。

圖8A至圖8C分別是示出當(dāng)柵電極的傾斜部的角度為45°、30°或10° 時(shí)圖6的晶體化之后的TFT的制造中的各個(gè)層的狀態(tài)的SEM圖。

圖9A至圖9D是示出形成根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式的薄膜晶體管的柵電極的方法的橫截面圖(沿與圖5A中的線I-I'相同的位置截取)。

圖10A和圖10B分別是示出緊接在形成根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式的薄膜晶體管中的硅層之后的薄膜晶體管的制造中的各個(gè)層的狀態(tài)的平面圖和沿線II-II'截取的橫截面圖。

圖11是示出在根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式的薄膜晶體管中的硅層的激光晶體化之后的薄膜晶體管的制造中的各個(gè)層的狀態(tài)的橫截面圖(沿與圖10A中的線II-II'相同的位置截取)。

圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式的薄膜晶體管的橫截面圖(沿與圖10A中的線II-II'相同的位置截取)。

圖13A和圖13B是分別示出在形成根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式的薄膜晶體管中的柵電極之后的薄膜晶體管的制造中的各個(gè)層的狀態(tài)和形成根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式的薄膜晶體管中的柵電極上的有源層之后的薄膜晶體管的狀態(tài)的SEM圖。

圖14A至圖14C是示出形成根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式的薄膜晶體管的柵電極的方法的橫截面圖(沿與圖10A中的線II-II'相同的位置截取)。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將詳細(xì)參照附圖中所示的根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式。

如上文所述，典型的頂柵型薄膜晶體管(TFT)可能具有如下問(wèn)題：在有源層的表面上形成有突起，這會(huì)引起高的熱載流子應(yīng)力，并且還會(huì)導(dǎo)致形成溝道以及突起附近的電場(chǎng)集中，從而導(dǎo)致?lián)舸╇妷?BV)減小。

鑒于與頂柵型TFT相關(guān)的問(wèn)題，最近已經(jīng)對(duì)底柵型TFT在有源層由多晶硅形成的構(gòu)造方面進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)。

圖2是示出在有源層晶體化之后的底柵型TFT的橫截面圖。如圖2所示，在底柵型薄膜晶體管(TFT)中，在基板100上形成有柵電極110。隨后，例如經(jīng)由等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)依次沉積柵極絕緣層120和無(wú)定形硅層。此后，例如經(jīng)由準(zhǔn)分子激光照射使無(wú)定形軌層晶體化以形成多晶硅層130。

此處，因?yàn)榫w化是在無(wú)定形硅層沉積之后進(jìn)行的，所以可以經(jīng)由依次沉積來(lái)形成柵極絕緣層120和無(wú)定形硅層而在沉積之間沒(méi)有任何退火處理。因此，即使在多晶硅層130的表面上在晶體化時(shí)晶粒彼此相遇的位置處形成有突起，也不會(huì)出現(xiàn)頂柵型TFT的電場(chǎng)集中的現(xiàn)象，這是因?yàn)樵跂烹姌O110上方的多晶硅層130與柵極絕緣層120之間的平坦界面處形成有溝道。

此外，因?yàn)樵跂烹姌O110的上方形成有溝道，所以存在較多的設(shè)計(jì)選擇，這在實(shí)現(xiàn)高分辨率結(jié)構(gòu)中是有利的。再者，在液晶面板的背板中，例如，柵電極110可以阻擋從背光引入的光，使得不再需要有源層的下方的分立的光屏蔽層以防止或減少不合需要的光電流。在無(wú)源有機(jī)發(fā)光二極管顯示裝置的背板中，可以省略底屏蔽金屬層，這可以減少制造器件所需的掩模的數(shù)目。

然而，在底柵型TFT中，在使用準(zhǔn)分子激光照射形成多晶硅層期間，會(huì)出現(xiàn)聚結(jié)現(xiàn)象，其中液相硅被冷卻，由于表面張力和重力導(dǎo)致晶體團(tuán)塊聚結(jié)在一起。盡管該工藝不會(huì)影響平坦表面，但是晶體團(tuán)塊會(huì)移動(dòng)到錐形部，諸如柵電極的相對(duì)端上方的部分。因此，多晶硅可能從柵電極的末端上方的傾斜部損失。

圖3是示出在底柵型TFT中的有源層晶體化之后的冷卻期間的有源層的斷開(kāi)的橫截面圖，并且圖4是示出圖3的有源層的斷開(kāi)的掃描電子顯微鏡(SEM)圖。

在圖3中，在截面圖中示出了在冷卻之后因錐形部上的多晶硅的損失引起的有源層130a的斷開(kāi)。圖4是示出呈現(xiàn)錐形部處的多晶硅的損失的拍攝圖像的SEM圖。如所示出的，有源層130a的斷開(kāi)發(fā)生在柵極絕緣層120的沿著柵電極110的錐形部的側(cè)表面上。有源層是已依次經(jīng)受晶體化和冷卻的多晶硅。

如下所述，本發(fā)明的目的在于防止或減少在經(jīng)由激光晶體化形成多晶硅的底柵型TFT的錐形部中產(chǎn)生缺陷。

第一示例實(shí)施方式

圖5A和圖5B分別是示出緊接在形成根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式的薄膜晶體管中的硅層之后的薄膜晶體管的制造中的各個(gè)層的狀態(tài)的平面圖和沿線I-I'截取的橫截面圖。圖6是示出在根據(jù)本發(fā)明的第一示例 實(shí)施方式的薄膜晶體管中的硅層的激光晶體化之后的薄膜晶體管的制造中的各個(gè)層的狀態(tài)的橫截面圖(沿與圖5A中的線I-I'相同的位置截取)。此外，圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式的薄膜晶體管的橫截面圖(沿與圖5A中的線I-I'相同的位置截取)。

如圖5B和7所示，根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式的薄膜晶體管包括柵電極210，其形成在基板200上并且包括平坦部210a和周圍的傾斜部210b。傾斜部210b的高度“h”與寬度“a”的比率(h/a)為1.192或更低(即，角度θ約50°或更小)。該薄膜晶體管還包括柵極絕緣層220，其設(shè)置在基板200上以覆蓋柵電極210；多晶硅有源層230，其設(shè)置在柵極絕緣層220上以與柵電極210對(duì)應(yīng)；以及分別連接到有源層230的相對(duì)端的源電極250和漏電極260。

盡管傾斜部210b的高度“h”與寬度“a”的比率可以在設(shè)計(jì)階段被設(shè)定為約1或更低(即，角度θ約45°或更小)，但是鑒于在最終產(chǎn)品中約10％的容差，可以允許高達(dá)約1.192的比率。如果將比率轉(zhuǎn)換成傾斜部210b的角度，盡管在設(shè)計(jì)階段目標(biāo)角度θ是45°或更小，但是鑒于這樣的容差，高達(dá)約50°的角度θ在最終產(chǎn)品中可被視為可接受的。

對(duì)有源層230的相對(duì)端進(jìn)行摻雜以分別限定溝道區(qū)兩側(cè)的源極區(qū)和漏極區(qū)。源極區(qū)和漏極區(qū)用于分別與源電極250和/或漏電極260連接。可以根據(jù)柵電極210的位置限定溝道區(qū)。此外，有源層230的在源極區(qū)與漏極區(qū)之間的本征區(qū)可被用作薄膜晶體管的溝道區(qū)。

層間絕緣膜240可被形成為有源層230與源電極250和漏電極260之間的夾層。源電極250和漏電極260可以經(jīng)由穿過(guò)層間絕緣膜240的各個(gè)接觸孔分別連接到有源層230的源極區(qū)和漏極區(qū)。

根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式的薄膜晶體管具有柵電極210的傾斜部的減小的梯度。如圖5A和圖5B所示，傾斜部210b與基板200的表面之間的角度θ可以在2°至50°的范圍內(nèi)。此處，傾斜部210b相對(duì)于基板200的表面的角度θ可以在最終產(chǎn)品的工藝容差的范圍內(nèi)變化。傾斜部210b具有低梯度的原因在于，在柵電極210的表面上方進(jìn)行沉積時(shí)，無(wú)定形硅2300除了平坦地位于柵電極210的平坦部210a上之外，也可以以平緩梯度在柵電極210的傾斜部210b上沉積。此外，如圖6所示，即使在經(jīng)由激光照射在約400℃下的晶體化工藝期間在多晶硅2300a的表面上形成有突起并且在晶體化之后的冷卻處理期間晶體化的成分部分地聚結(jié)在一起，也不會(huì)發(fā)生多晶硅層2300a的斷開(kāi)，因?yàn)槎嗑Ч鑼?300a以平緩 梯度沉積在傾斜部210b上方。

圖6示出了已經(jīng)受激光照射和冷卻但是未被構(gòu)圖的多晶硅層2300a。在實(shí)際薄膜晶體管或用于顯示器的使用該薄膜晶體管的背板基板的情況下，多晶硅層2300a被構(gòu)圖，使得僅有其給定的部分保留作為有源層230(參見(jiàn)例如圖7)。

在下文中，將會(huì)對(duì)表明當(dāng)柵電極210的傾斜部具有低梯度時(shí)在多晶硅的傾斜部處不出現(xiàn)斷開(kāi)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行描述。圖8A至圖8C分別是示出當(dāng)柵電極210的傾斜部的角度θ為45°、30°或10°時(shí)圖6的晶體化之后的薄膜晶體管的制造中的各個(gè)層的狀態(tài)的SEM圖。

圖8A至圖8C均示出了在用于無(wú)定形硅的晶體化的激光照射工藝以及冷卻處理依次進(jìn)行之后的柵電極的頂部。如所示出的，當(dāng)柵電極的傾斜部的目標(biāo)角度為45°或更小時(shí)，在多晶硅層的傾斜部處不存在斷開(kāi)。由于工藝容差，實(shí)際上保留在最終產(chǎn)品中的柵電極的傾斜部相對(duì)于平坦基板的角度可以為約50°或更小。

盡管最近以使柵(電極)的厚度減少至以下同時(shí)在試圖減少錐形部時(shí)保持它們的高梯度為目標(biāo)已經(jīng)研究了底柵極型TFT，但是在柵(電極)的厚度為或更大時(shí)，該底柵型TFT引起柵電極的傾斜部上方的多晶硅層中的斷開(kāi)的可能性增加。圖4示出了柵電極的傾斜部具有高梯度并且柵電極的傾斜部與基板之間的角度為約65°的實(shí)驗(yàn)情況。在這種情況下，如圖4所示，觀察到在柵電極的傾斜部上方的多晶硅層中的斷開(kāi)。

根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式的薄膜晶體管通過(guò)減小柵電極的傾斜部相對(duì)于下面的基板的角度解決了上述問(wèn)題。換言之，根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式，即便柵電極的平坦部的厚度為或更大，也不會(huì)出現(xiàn)柵電極的傾斜部上的多晶硅的斷開(kāi)。

下文中，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式的薄膜晶體管的形成具有低梯度的柵電極的方法進(jìn)行描述。圖9A至圖9D是示出形成根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式的薄膜晶體管的柵電極的方法的橫截面圖(沿與圖5A中的線I-I'相同的位置截取)。

如圖9A所示，在基板200上首先沉積金屬，并且通過(guò)使用第一光敏膜圖案215對(duì)沉積的金屬進(jìn)行濕法蝕刻或干法蝕刻來(lái)形成第一柵極圖案層2100A。此處，第一光敏膜圖案215具有寬度“b”，其對(duì)應(yīng)于將要形成 的平坦部和周圍的傾斜部(參見(jiàn)圖5A)。此外，沉積在基板200上的金屬具有可為或更大的厚度“h”。該金屬可以是經(jīng)由例如濺射沉積的相同的金屬或相同的金屬合金形成的單個(gè)層。

如圖9B所示，蝕刻設(shè)備中氧氣(O₂)的含量增加，并且通過(guò)灰化第一光敏膜圖案215來(lái)形成第二光敏膜圖案215A以主要減小第一光敏膜圖案215的寬度。在相同的工藝中，以某一角度對(duì)第一柵極圖案層2100A的側(cè)部進(jìn)行蝕刻以形成具有第一梯度的第二柵極圖案層2100B。

隨后，如圖9C所示，隨著蝕刻設(shè)備中氧氣(O₂)的含量增加，通過(guò)灰化第二光敏膜圖案215A來(lái)形成第三光敏膜圖案215B以進(jìn)一步減小第二光敏膜圖案215A的寬度。在相同的工藝中，對(duì)第二柵極圖案層2100B的側(cè)部進(jìn)一步進(jìn)行蝕刻以形成具有第二梯度的第三柵極圖案層2100C。在該工藝中使用的干法蝕刻等離子體具有光敏成分，該光敏成分的蝕刻選擇性大于用于形成柵電極的金屬的蝕刻選擇性。因此可以在灰化和蝕刻工藝中去除相對(duì)大量的第二光敏膜圖案215A以形成第三光敏膜圖案215B。此外，第三柵極圖案層2100C的下端可以保持圖9A的工藝中獲得的寬度“b”。再者，所得到的第三柵極圖案層2100C可以包括按不同的梯度成錐形的上部和下部。

隨后，如圖9D所示，隨著在與圖9C中的條件相同的條件下工藝時(shí)間的增加，對(duì)柵電極210的在第三光敏膜圖案215B正下方的部分進(jìn)行蝕刻。結(jié)果，柵電極210按恒定的第二梯度大致在末端處最終成錐形，第二梯度小于第一梯度。

在圖9A至圖9D中所示的依次的工藝可以在相同的等離子體蝕刻設(shè)備中進(jìn)行。當(dāng)需要灰化光敏膜圖案時(shí)可以增加氧氣量。可以使用干法蝕刻等離子體進(jìn)行灰化的光敏膜圖案下方的金屬柵極圖案層的蝕刻。光敏膜的蝕刻選擇性可以比金屬的蝕刻選擇性高，使得蝕刻工藝從金屬柵極圖案層的上部開(kāi)始緩慢進(jìn)行，干法蝕刻等離子體直接施加至金屬柵極圖案層。這使得柵極圖案層按低梯度成錐形。此外，干法蝕刻等離子體可以從光敏膜圖案的頂側(cè)提供給基板200。

利用上述示例方法，一旦在首先沉積柵極金屬之后，可以通過(guò)控制例如光敏膜的蝕刻選擇性利用具有低梯度的傾斜部的單個(gè)金屬層形成柵電極210，而不是形成為多個(gè)層或者形成在由不同種類的金屬制成的分開(kāi)部分中。

第二示例實(shí)施方式

圖10A和圖10B分別是示出緊接在形成根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式的薄膜晶體管中的硅層之后的薄膜晶體管的各個(gè)層的狀態(tài)的平面圖和沿線II-II'截取的橫截面圖。圖11是示出在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的薄膜晶體管中的硅層的激光晶體化之后的薄膜晶體管的各個(gè)層的狀態(tài)的橫截面圖(沿與線II-II'相同的位置截取)。圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式的薄膜晶體管的橫截面圖(沿與線II-II'相同的位置截取)。

如圖12所示，根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式的薄膜晶體管包括形成在基板300上的柵電極310。柵電極310包括平坦部310a和周圍的傾斜部310b，傾斜部310b的總高度“h”與總寬度“a”(參見(jiàn)例如圖10A)的比率(h/a)為1.192或更小。該薄膜晶體管還包括柵極絕緣層320，其設(shè)置在基板300上以覆蓋柵電極310；多晶硅有源層330，其設(shè)置在柵極絕緣層320上以覆蓋柵電極310；以及分別連接到有源層230的兩個(gè)相對(duì)端的源電極350和漏電極360。

此處，與第一示例實(shí)施方式不同，柵電極310的傾斜部310b是例如如圖10A和圖10B所示的雙重錐形。也就是說(shuō)，傾斜部310b包括第一傾斜部310b'和第二傾斜部310b”，第一傾斜部310b'靠近基板300形成并且具有第一厚度“h1”和相對(duì)于基板300的第一角度“θ1”，第二傾斜部310b”形成在第一傾斜部310b'上并且具有第二厚度“h2”和相對(duì)于基板300第二角度“θ2”。第一角度θ1可以大于第二角度θ2。換句話說(shuō)，傾斜部310b的上部可以具有更高的蝕刻度。在這種情況下，第二角度θ2可以在約2°至約50°的范圍內(nèi)，并且具有第二角度θ2的第二傾斜部310b”可以占整個(gè)傾斜部310b的厚度的一半或更大。因此，第一傾斜部310b'可以占小于整個(gè)傾斜部310b的厚度的一半，并且其厚度“h1”可以小于平坦部310a的厚度“h”的一半。

對(duì)有源層330的相對(duì)端進(jìn)行摻雜以限定溝道區(qū)兩側(cè)的源極區(qū)和漏極區(qū)，分別用于與源電極350和/或漏電極360連接。可以根據(jù)柵電極310限定溝道區(qū)。此外，有源層330在源極區(qū)與漏極區(qū)之間的本征區(qū)可以被用作薄膜晶體管的溝道區(qū)。

層間絕緣膜340可以被形成為有源層330與源電極350和漏電極360 之間的夾層。源電極350和漏電極360可以經(jīng)由穿過(guò)層間絕緣膜340的各個(gè)接觸孔分別連接到有源層330的源極區(qū)和漏極區(qū)。

圖13A和圖13B是分別示出緊接在形成包括雙重錐形傾斜部的柵電極之后的薄膜晶體管的各個(gè)層的狀態(tài)以及在柵電極上的有源層形成并且晶體化之后的薄膜晶體管的各個(gè)層的狀態(tài)的SEM圖。

如圖13A和圖14C所示，緊接在形成柵電極310之后，用于對(duì)柵電極310構(gòu)圖的光敏膜圖案315B保留。剩余的柵極光敏膜圖案315B的寬度與柵電極310的平坦部310a的寬度大致對(duì)應(yīng)。此外，如圖10A中所示，圍繞柵電極310的平坦部310a的傾斜部310b具有寬度“a”。如圖10A、圖10B和圖12中所示，傾斜部310b包括具有相對(duì)高梯度的第一傾斜部310b'和具有相對(duì)低梯度的第二傾斜部310b”。

在從柵電極310去除光敏膜圖案315B之后，在基板300上依次沉積柵極絕緣層320和無(wú)定形硅層3300以覆蓋柵電極310的頂部。此后，無(wú)定形硅層3300例如經(jīng)由激光照射而被晶體化并且然后被冷卻以如圖11所示形成多晶硅層3300a。即使多晶硅層3300a的晶體團(tuán)在冷卻期間聚結(jié)在一起，如圖13B所示，也幾乎沒(méi)有多晶硅3300a損失，甚至沒(méi)有從多晶硅層3300a的傾斜部損失，這是因?yàn)閮A斜部主要具有低梯度。以這種方式，在多晶硅層3300a中沒(méi)有發(fā)生斷開(kāi)。

然后，多晶硅層3300a被構(gòu)圖成特定形狀，并且隨后在構(gòu)圖的形狀的相對(duì)的端部處進(jìn)行摻雜以形成有源層330。如圖12所示，有源層310包括兩側(cè)的源極區(qū)和漏極區(qū)以及在柵電極310上方并且在源極區(qū)和漏極區(qū)之間用作溝道的本征區(qū)。

下文中，將對(duì)形成根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式的具有雙重錐形的傾斜部的柵電極的方法進(jìn)行描述。圖14A至圖14C是示出形成根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式的薄膜晶體管的柵電極的方法的橫截面圖(沿與線II-II'相同的位置截取)。

如圖14A所示，在基板300上首先沉積金屬，并且通過(guò)使用第一光敏膜圖案315對(duì)所沉積的金屬進(jìn)行濕法蝕刻或干法蝕刻來(lái)形成第一柵極圖案層3100A。此處，第一光敏膜圖案315具有寬度“b”，其對(duì)應(yīng)于將要形成的柵電極310的平坦部和周圍的傾斜部(見(jiàn)圖10A)。此外，沉積在基板300上的金屬可以具有或更大的厚度“h”。該金屬可以是經(jīng)由例如濺射沉積的相同的金屬或相同的金屬合金形成的單個(gè)層。

如圖14B所示，隨著蝕刻設(shè)備中氧氣(O₂)的含量增加，通過(guò)灰化第一光敏膜圖案315來(lái)形成第二光敏膜圖案315A以主要減小第一光敏膜圖案315的寬度。在相同的工藝中，在側(cè)部對(duì)第一柵極圖案層3100A進(jìn)行蝕刻以形成具有第一梯度的第二柵極圖案層3100B，第一梯度是第一傾斜部310b'的梯度(參見(jiàn)例如圖12)。

在該工藝中，在形成第二柵極圖案層3100B時(shí)去除第一柵極圖案層3100A的上部比第一柵極圖案層3100A的下部多，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)灰化減小第一光敏膜圖案315的寬度以形成第二光敏膜圖案315A。這還因?yàn)閺奈g刻設(shè)備的頂側(cè)引入的干法蝕刻等離子體被直接施加至通過(guò)第二光敏膜圖案315A暴露的第一柵極圖案層3100A的上部，因而與之顯著地反應(yīng)。

隨后，如圖14C所示，隨著蝕刻設(shè)備中氧氣(O₂)的含量增加，通過(guò)灰化第二光敏膜圖案315A來(lái)形成第三光敏膜圖案315B以進(jìn)一步減小第二光敏膜圖案315A的寬度。在相同的工藝中，在側(cè)部處對(duì)第二柵極圖案層3100B進(jìn)行蝕刻以形成作為具有第一梯度和第二梯度的第三柵極圖案層的柵電極310。在該工藝中使用的干法蝕刻等離子體具有光敏性成分，該光敏性成分的蝕刻選擇性大于用于形成柵電極而沉積的金屬的蝕刻選擇性。因此可以在灰化和蝕刻工藝中去除相對(duì)大量的第三光敏膜圖案315B。此外，所得到的柵電極310的的下端可以保持圖14A的工藝中獲得的寬度“b”。此外，所得到的柵電極310可以包括按不同的梯度成錐形的第一傾斜部310b'和第二傾斜部310b”。因而，根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式，圖12的完成的柵電極310包括平坦部310a和周圍的傾斜部310b，是不同的梯度的雙重錐形。

在圖14A至圖14C中所示的依次的工藝可以在相同的等離子體蝕刻設(shè)備中進(jìn)行。當(dāng)需要灰化光敏膜圖案時(shí)可以增加蝕刻設(shè)備中的氧氣量?？梢允褂酶煞ㄎg刻等離子體對(duì)灰化的光敏膜圖案下方的柵極圖案層進(jìn)行蝕刻。光敏膜的的蝕刻選擇性可以比柵極金屬的蝕刻選擇性高，使得在柵極圖案層的上部中蝕刻更加積極地進(jìn)行。

利用上述方法，一旦在首先沉積柵極金屬之后，可以通過(guò)控制例如光敏膜的蝕刻選擇性將柵電極310形成為具有雙重錐形部的單個(gè)層，其包括第一傾斜部310b'和具有低梯度的第二傾斜部310b”，第一傾斜部310b'的厚度小于第二傾斜部310b”的厚度，而不是將柵電極310形成為多個(gè)層或者形成在由不同種類的金屬制成的分開(kāi)部分中。

根據(jù)以上所描述的本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式或第二示例實(shí)施方式 的一個(gè)或更多個(gè)薄膜晶體管可以設(shè)置在基板上的矩陣中的每個(gè)像素中以形成顯示裝置的背板基板。例如，在液晶面板的情況下，每個(gè)像素可以設(shè)置有薄膜晶體管，其被配置成使得通過(guò)激光照射而晶體化的多晶硅有源層形成在如上所述的具有低梯度的傾斜部的柵電極上。還可以設(shè)置像素電極以連接至源電極和漏電極之中的漏電極，源電極和漏電極分別連接至有源層的相對(duì)端。結(jié)果，各像素的薄膜晶體管可以逐個(gè)像素地被選擇性地驅(qū)動(dòng)以顯示灰度級(jí)圖像。

此外，在有機(jī)發(fā)光二極管顯示面板的情況下，每個(gè)像素可以并入兩個(gè)或更多個(gè)薄膜晶體管，其被配置成使得經(jīng)由激光照射晶體化的多晶硅有源層形成在如上所述的具有低梯度的傾斜部的柵電極上。每個(gè)像素可以進(jìn)一步并入包括兩個(gè)電極和在兩個(gè)電極之間的有機(jī)發(fā)光層的有機(jī)發(fā)光二極管。薄膜晶體管的分別連接至有源層的相對(duì)端的源電極和漏電極之中的漏電極可以用作有機(jī)發(fā)光二極管的第一電極。結(jié)果，由此各像素的薄膜晶體管可以逐個(gè)像素地被選擇性地驅(qū)動(dòng)以顯示灰度級(jí)圖像。

根據(jù)上述描述而明顯的是，根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管和用于顯示裝置的包括薄膜晶體管的背板基板具有以下優(yōu)點(diǎn)。

首先，由于在柵電極上形成包括溝道的有源層，所以即使在激光晶體化后冷卻有源層時(shí)在有源層的上表面上形成有突起，在靠近柵電極的有源層與柵極絕緣層之間的平坦界面處也形成溝道。這減小了熱載流子應(yīng)力，并且因而防止或減少了擊穿電壓(BV)的劣化，從而提高了設(shè)備可靠性。因此，當(dāng)具有上述構(gòu)造的薄膜晶體管設(shè)置在顯示裝置的背板基板的每個(gè)像素上時(shí)，可以提高顯示裝置的總體性能。

其次，由于柵電極被定位在有源層下方，所以可以省略分立的光屏蔽層或分立的底屏蔽金屬層，分立的光屏蔽層或分立的底屏蔽金屬層典型地是為了防止產(chǎn)生光電流而設(shè)置的。以這種方式，可以減少掩模數(shù)量以及制造工藝中使用的加工步驟。結(jié)果，最終可以提高產(chǎn)量。

第三，在柵電極具有給定量或更大的厚度以減小導(dǎo)線的電阻的情況下，形成沉積在柵電極上方的柵極絕緣層和有源層以具有與下面的形成有傾斜側(cè)面的柵電極的梯度相同或相似的梯度。在這種情況下，通過(guò)設(shè)置具有低梯度的柵電極的一個(gè)或更多個(gè)傾斜部，可以防止傾斜部處的多晶硅有源層的斷開(kāi)。

第四，在不形成多個(gè)金屬層并且不添加分立的掩模的情況下，通過(guò)控 制蝕刻工藝期間的光敏膜的灰化程度和蝕刻選擇性，柵電極可以設(shè)置有低梯度的傾斜部或雙重錐形部。這可以減少工藝步驟，簡(jiǎn)化制造工藝，并且減少制造成本。

對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，在不偏離本發(fā)明的精神或范圍的情況下可以對(duì)這里公開(kāi)的薄膜晶體管和顯示裝置的包括該薄膜晶體管的背板基板進(jìn)行各種修改和變化。因而，本發(fā)明應(yīng)涵蓋所公開(kāi)的示例實(shí)施方式的各種修改和變化，只要它們落在所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)。