本發(fā)明涉及一種能改善薄膜晶體管特性的薄膜晶體管基板,以及包括該薄膜晶體管基板的顯示裝置。
背景技術(shù):
隨著信息社會的發(fā)展,對用于顯示圖像的顯示裝置的各種需求正在增長。在顯示裝置領(lǐng)域中,輕薄并且能覆蓋較大面積的平板顯示裝置(FPD)已經(jīng)迅速取代了體積較大的陰極射線管(CRT)。平板顯示裝置包括液晶顯示裝置(LCD)、等離子體顯示面板(PDP)、有機(jī)發(fā)光顯示裝置(OLED)、電泳顯示裝置(ED)等。
在這些類型的顯示裝置中,有機(jī)發(fā)光顯示裝置為自發(fā)光裝置,并且具有快速響應(yīng)時間、高發(fā)光效率、高亮度和寬視角。特別地,利用具有出色能效的OLED的特性的有機(jī)發(fā)光顯示器大致劃分為無源矩陣有機(jī)發(fā)光顯示器和有源矩陣有機(jī)發(fā)光顯示器。有源矩陣有機(jī)發(fā)光顯示器包括這樣一種薄膜晶體管基板,在該薄膜晶體管基板上,在以矩陣布置的像素區(qū)域內(nèi)分配薄膜晶體管。
薄膜晶體管基板上的各個薄膜晶體管形成在基板上使得半導(dǎo)體層和柵極相互面對、在二者之間放置柵絕緣膜,并且各個薄膜晶體管包括與半導(dǎo)體層相連的源極和漏極。薄膜晶體管的工作原理是:通過調(diào)諧柵極的電壓,借助經(jīng)由源極和漏極調(diào)節(jié)向半導(dǎo)體層中溝道移動的載流子,從而使薄膜晶體管導(dǎo)通/截止。因此,薄膜晶體管容易受到周圍電壓、靜電等的影響,從而導(dǎo)致薄膜晶體管的特性改變。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明針對一種薄膜晶體管基板,其基本上消除了由于現(xiàn)有技術(shù)的局限和缺點(diǎn)所產(chǎn)生的一個或多個問題。
本發(fā)明的目的是提供一種能改善薄膜晶體管特性的薄膜晶體管基板,以及包括該薄膜晶體管基板的顯示裝置。
本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下描述中闡述,并且一部分通過描述顯而易見,或者可通過本發(fā)明的實(shí)踐而得知。將通過在所撰寫的說明書及其權(quán)利要求以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)這些和其它優(yōu)點(diǎn)并且根據(jù)本發(fā)明的目的,如同具體實(shí)施和寬泛描述的那樣,一種薄膜晶體管基板,其包括:下保護(hù)金屬層,其位于基板上;緩沖層,其位于所述下保護(hù)金屬層上;半導(dǎo)體層,其位于所述緩沖層上并且包括溝道區(qū)、多個輕摻雜區(qū)、源極區(qū)和漏極區(qū);第一絕緣膜,其位于所述半導(dǎo)體層上;柵極,其位于所述第一絕緣膜上并且與所述下保護(hù)金屬層連接;第二絕緣膜,其位于所述柵極上;源極和漏極,所述源極和所述漏極位于所述第二絕緣膜上,并且所述源極與所述源極區(qū)連接以及所述漏極與所述漏極區(qū)連接;以及第一電極,其與所述漏極連接,其中所述下保護(hù)金屬層與所述半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)交疊。
所述下保護(hù)金屬層與所述半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)交疊并且不與所述輕摻雜區(qū)交疊。
所述下保護(hù)金屬層的寬度小于所述半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)的寬度。
所述下保護(hù)金屬層與所述半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)和所述輕摻雜區(qū)交疊并且不與所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)交疊。
所述下保護(hù)金屬層的寬度大于所述溝道區(qū)的寬度并且小于所述溝道區(qū)的寬度與所述輕摻雜區(qū)的寬度之和。
一種薄膜晶體管基板,其包括:下保護(hù)金屬層,其位于基板上;緩沖層,其位于所述下保護(hù)金屬層上;半導(dǎo)體層,其位于所述下保護(hù)金屬層上并且包括溝道區(qū)、多個輕摻雜區(qū)、源極區(qū)和漏極區(qū);第一絕緣膜,其位于所述半導(dǎo)體層上;柵極,其位于所述第一絕緣膜上;第二絕緣膜,其位于所述柵極上;漏極,其位于所述第二絕緣膜上并且與所述漏極區(qū)連接;以及源極,其與所述源極區(qū)和所述下保護(hù)金屬層連接,其中所述下保護(hù)金屬層與所述半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)交疊。
所述下保護(hù)金屬層與所述半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)交疊并且不與所述輕摻雜區(qū)交疊。
所述下保護(hù)金屬層的寬度小于所述半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)的寬度。
所述下保護(hù)金屬層與所述半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)和所述輕摻雜區(qū)交疊并且不與所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)交疊。
所述下保護(hù)金屬層的寬度大于所述溝道區(qū)的寬度并且小于所述溝道區(qū)的寬度與所述輕摻雜區(qū)的寬度之和。
所述下保護(hù)金屬層與所述半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)、所述輕摻雜區(qū)、所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)交疊。
所述下保護(hù)金屬層的寬度小于所述半導(dǎo)體層的總體寬度并且大于所述溝道區(qū)的寬度與所述輕摻雜區(qū)的寬度之和。
一種薄膜晶體管基板,其包括:下保護(hù)金屬層,其位于基板上;緩沖層,其位于所述下保護(hù)金屬層上;半導(dǎo)體層,其位于所述緩沖層上并且包括溝道區(qū)、多個輕摻雜區(qū)、源極區(qū)和漏極區(qū);第一絕緣膜,其位于所述半導(dǎo)體層上;柵極,其位于所述第一絕緣膜上并且與所述下保護(hù)金屬層連接;第二絕緣膜,其位于所述柵極上;源極和漏極,所述源極和所述漏極位于所述第二絕緣膜上,并且所述源極與所述源極區(qū)連接以及所述漏極與所述漏極區(qū)連接;第一電極,其與所述漏極連接;有機(jī)層,其位于所述第一電極上;以及第二電極,其位于所述有機(jī)層上,其中所述下保護(hù)金屬層與所述半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)交疊。
一種薄膜晶體管基板,其包括:下保護(hù)金屬層,其位于基板上;緩沖層,其位于所述下保護(hù)金屬層上;半導(dǎo)體層,其位于所述下保護(hù)金屬層上并且包括溝道區(qū)、多個輕摻雜區(qū)、源極區(qū)和漏極區(qū);第一絕緣膜,其位于所述半導(dǎo)體層上;柵極,其位于所述第一絕緣膜上;第二絕緣膜,其位于所述柵極上;漏極,其位于所述第二絕緣膜上并且與所述漏極區(qū)連接;源極,其與所述源極區(qū)和所述下保護(hù)金屬層連接;第一電極,其與所述漏極連接;有機(jī)層,其位于所述第一電極上;以及第二電極,其位于所述有機(jī)層上,其中所述下保護(hù)金屬層與所述半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)交疊。
附圖說明
附圖被包括以提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解,并被并入本申請且構(gòu)成本申請的一部分,附圖例示了本發(fā)明的實(shí)施方式,并且與說明書一起用來說明本發(fā)明的原理。在附圖中:
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)發(fā)光顯示器的俯視圖;
圖2是示出圖1的像素的俯視圖;
圖3和圖4是示出沿圖2的I-I’線截取的各種結(jié)構(gòu)的截面圖;
圖5是示出圖1的像素的俯視圖;
圖6、圖7和圖8是示出沿圖5的II-II’線截取的各種結(jié)構(gòu)的截面圖;
圖9是向根據(jù)本發(fā)明示例1制作的薄膜晶體管的源極和漏極施加0.1V電壓時測量的源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系的曲線圖;
圖10是向根據(jù)本發(fā)明示例2制作的薄膜晶體管的源極和漏極施加0.1V電壓時測量的源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系的曲線圖;
圖11是向根據(jù)本發(fā)明示例3制作的薄膜晶體管的源極和漏極施加0.1V電壓時測量的源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系的曲線圖;
圖12是向根據(jù)本發(fā)明示例1制作的薄膜晶體管的源極和漏極施加10V電壓時測量的源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系的曲線圖;
圖13是向根據(jù)本發(fā)明示例2制作的薄膜晶體管的源極和漏極施加10V電壓時測量的源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系的曲線圖;
圖14是向根據(jù)本發(fā)明示例3制作的薄膜晶體管的源極和漏極施加10V電壓時測量的源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系的曲線圖;
圖15是向根據(jù)本發(fā)明示例4制作的薄膜晶體管的源極和漏極施加0.1V電壓時測量的源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系的曲線圖;
圖16是向根據(jù)本發(fā)明示例5制作的薄膜晶體管的源極和漏極施加0.1V電壓時測量的源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系的曲線圖;
圖17是向根據(jù)本發(fā)明示例6制作的薄膜晶體管的源極和漏極施加0.1V電壓時測量的源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系的曲線圖;
圖18是向根據(jù)本發(fā)明示例4制作的薄膜晶體管的源極和漏極施加10V電壓時測量的源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系的曲線圖;
圖19是向根據(jù)本發(fā)明示例5制作的薄膜晶體管的源極和漏極施加10V電壓時測量的源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系的曲線圖;以及
圖20是向根據(jù)本發(fā)明示例6制作的薄膜晶體管的源極和漏極施加10V電壓時測量的源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。在本申請中,始終以相同的 附圖標(biāo)記表示實(shí)質(zhì)上相同的部件。在描述本發(fā)明時,如果認(rèn)定對于已知功能或構(gòu)造的詳細(xì)描述會不必要地模糊本發(fā)明的主題,則省略該詳細(xì)描述。此外,由于下面描述中將要用到的元件的術(shù)語會被選擇以使得本申請的撰寫更加容易,因此其可以與實(shí)際產(chǎn)品的部件的術(shù)語不同。
下面將參照附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施方式進(jìn)行描述。
在根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管基板中,半導(dǎo)體層由多晶半導(dǎo)體材料或氧化物半導(dǎo)體材料形成。多晶半導(dǎo)體材料具有高遷移率(大于100cm2/Vs)、低能耗和出色的可靠性,因此,該多晶半導(dǎo)體材料可適用于驅(qū)動薄膜晶體管的驅(qū)動裝置中采用的選通驅(qū)動器和/或多路復(fù)用器(MUX),該多晶半導(dǎo)體材料還可適用于在有機(jī)發(fā)光顯示器的像素中驅(qū)動薄膜晶體管。氧化物半導(dǎo)體材料由于其低截止電流,因此其適用于切換保持短時間導(dǎo)通和長時間截止的薄膜晶體管。此外,因?yàn)橄袼氐碾妷撼掷m(xù)周期由于截止電流低而很長,所以氧化物半導(dǎo)體材料適用于要求快速驅(qū)動和/或低功耗的顯示裝置。本發(fā)明將以包括多晶半導(dǎo)體材料的驅(qū)動薄膜晶體管為例進(jìn)行描述。然而,本發(fā)明不限于此例,還可用于開關(guān)薄膜晶體管等。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)發(fā)光顯示器的俯視圖。
參照圖1,根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的有機(jī)發(fā)光顯示器包括:在基板110上顯示圖像的有源區(qū)A/A,以及包圍有源區(qū)A/A的邊框區(qū)B/A。
在有源區(qū)A/A中,多個像素P被設(shè)置并且發(fā)出紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)的光以生成全色圖像。雖然本示例性實(shí)施方式示出了紅色、綠色和藍(lán)色像素,但還可設(shè)置白色(W)像素。此外,像素P可包括藍(lán)綠色、品紅色、黃色像素,并且任何已知的像素元素均可適用。此外,雖然本示例性實(shí)施方式示出了紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)像素依次排成一行的條紋圖案,但也可以連續(xù)三行或者像素式排列(pentile)圖案來排列紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)像素。邊框區(qū)B/A是包圍有源區(qū)A/A的區(qū)域,邊框區(qū)B/A不發(fā)光。邊框區(qū)B/A可包括用于驅(qū)動有源區(qū)A/A中的像素的驅(qū)動裝置采用的選通驅(qū)動器、數(shù)據(jù)驅(qū)動器等。
下面將參照圖2至圖4對根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式的有機(jī)發(fā)光顯示器進(jìn)行描述。在下文中,將通過示例來說明有機(jī)發(fā)光顯示器的像素。
<第一示例性實(shí)施方式>
圖2是示出圖1的像素的俯視圖。圖3和圖4是示出沿圖2的I-I’線截取的各種 結(jié)構(gòu)的截面圖。
參照圖2,在根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式的有機(jī)發(fā)光顯示器100中,通過在基板110上設(shè)置選通線GL、數(shù)據(jù)線DL以及與選通線GL相交的電源線VL來限定像素區(qū)域P。本發(fā)明的像素區(qū)域P表示由選通線GL、數(shù)據(jù)線DL以及電源線VL的交叉點(diǎn)所限定的內(nèi)部區(qū)域。雖然在附圖中的像素區(qū)域P下方未示出選通線,但也可因存在相鄰像素的選通線而限定像素區(qū)域P。
在本發(fā)明的像素區(qū)域P中設(shè)置了開關(guān)TFT S_TFT、驅(qū)動TFT D_TFT、電容器Cst以及與驅(qū)動TFT D_TFT連接的有機(jī)發(fā)光二極管(未示出)。開關(guān)TFT S_TFT的作用是選擇像素。開關(guān)TFT S_TFT包括半導(dǎo)體層121、從選通線GL分支的柵極123、從數(shù)據(jù)線DL分支的源極124以及漏極126。電容器Cst包括與開關(guān)TFT S_TFT的漏極126連接的電容器下電極127,以及與電源線VL連接的電容器上電極128。驅(qū)動TFT D_TFT用于驅(qū)動由開關(guān)TFT S_TFT選擇的像素的第一電極。驅(qū)動TFT D_TFT包括半導(dǎo)體層120、與電容器下電極127連接的柵極130、從電源線VL分支的源極140以及漏極145。有機(jī)發(fā)光二極管(未示出)包括與驅(qū)動TFT D_TFT的漏極145連接的第一電極160、包括在第一電極160上形成的發(fā)光層的有機(jī)層(未示出)以及第二電極(未示出)。此外,經(jīng)由接觸孔132與柵極130連接的下保護(hù)金屬層114位于驅(qū)動TFT D_TFT的半導(dǎo)體層120之下。
下面將參照圖3進(jìn)行描述,圖3是示出沿圖2的I-I’線截取的一種結(jié)構(gòu)的截面圖。
參照圖3,根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式的有機(jī)發(fā)光顯示器100包括基板110、驅(qū)動TFT 150、與位于基板110上的驅(qū)動TFT 150連接的有機(jī)發(fā)光二極管190。
更具體地,基板110由玻璃、塑料、金屬等形成。在本發(fā)明中,基板110由塑料形成。具體而言,基板110可為聚酰亞胺基板。因此,本發(fā)明的基板110是柔性的。第一緩沖層112位于基板110上。第一緩沖層112用于保護(hù)在隨后的工序中將要形成的薄膜晶體管不含雜質(zhì)(例如從基板110泄露的堿離子)。第一緩沖層112可由氧化硅(SiOx)、氮化硅((SiNx)或多層氧化硅(SiOx)和氮化硅((SiNx)形成。
下保護(hù)金屬層114位于第一緩沖層122上。下保護(hù)金屬層114用于防止因使用聚酰亞胺基板而出現(xiàn)的面板驅(qū)動電流的降低。下保護(hù)金屬層114可由導(dǎo)電材料形成,包括例如硅(Si)或金屬的半導(dǎo)體。第二緩沖層116位于下保護(hù)金屬層114上。第二緩沖層116用于保護(hù)在隨后的工序中將要形成的薄膜晶體管不含雜質(zhì)(例如從下保護(hù)金 屬層114泄露的堿離子)。第二緩沖層116可由氧化硅(SiOx)、氮化硅((SiNx)或多層氧化硅(SiOx)和氮化硅((SiNx)形成。
半導(dǎo)體層120位于第二緩沖層116上。半導(dǎo)體層120可由硅半導(dǎo)體或氧化物半導(dǎo)體形成。硅半導(dǎo)體可包括非晶硅或結(jié)晶的多晶硅。在本示例性實(shí)施方式中,半導(dǎo)體層120可由多晶硅形成。半導(dǎo)體層120包括源極區(qū)S、漏極區(qū)D、多個輕摻雜區(qū)LDD以及布置在這些區(qū)域之間的溝道區(qū)CH。源極區(qū)S和漏極區(qū)D是摻雜了較高濃度雜質(zhì)的區(qū)域,其中分別連接源極和漏極。輕摻雜區(qū)LDD是相對于源極區(qū)S和漏極區(qū)D摻雜了較低濃度雜質(zhì)的區(qū)域,并且位于溝道區(qū)CH與源極區(qū)S和漏極區(qū)D之間。溝道區(qū)CH位于輕摻雜區(qū)LDD之間,并且作為供半導(dǎo)體層120中的載流子通過的通道。此處,雜質(zhì)離子可為p型雜質(zhì)或n型雜質(zhì)。p型雜質(zhì)可選自由硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)形成的組,而n型雜質(zhì)可選自由磷(P)、砷(As)、銻(Sb)形成的組。
可作為柵絕緣膜的第一絕緣膜125位于半導(dǎo)體層120上。第一絕緣膜125可由氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)或多層氧化硅(SiOx)和氮化硅(SiNx)構(gòu)成。柵極130位于第一絕緣膜125上并且與半導(dǎo)體層120的某個部分(即溝道區(qū)CH)相對應(yīng)。柵極130由選自由鉬(Mo)、鋁(Al)、鉻(Cr)、金(Au)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銅(Cu)或這些元素的合金形成的組中任意一項形成。此外,柵極130可為多層,由選自由鉬(Mo)、鋁(Al)、鉻(Cr)、金(Au)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銅(Cu)或這些元素的合金形成的組中任意一項形成。例如,柵極130可為鉬/鋁-釹或鉬/鋁雙層。
可作為中間層絕緣膜的第二絕緣膜135位于柵極130上。第二絕緣膜135可由氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)或多層氧化硅(SiOx)和氮化硅(SiNx)構(gòu)成。第一絕緣膜125和第二絕緣膜135的一部分被刻蝕以形成暴露半導(dǎo)體層120(即源極區(qū)S和漏極區(qū)D)的一部分的接觸孔137和138。源極140和漏極145形成為經(jīng)由穿透第二絕緣膜135和第一絕緣膜125的接觸孔137和138與半導(dǎo)體層120電連接。源極140和漏極145可具有單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。如果源極140和漏極145具有單層結(jié)構(gòu),則它們可由包含鉬(Mo)、鋁(Al)、鉻(Cr)、金(Au)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銅(Cu)或這些元素的合金的組中任意一項形成。如果源極140和漏極145具有多層結(jié)構(gòu),則它們可由鉬/鋁-釹兩層或鈦/鋁/鈦、鉬/鋁/鉬或鉬/鋁-釹/鉬三層形成。因此構(gòu)造了包括半導(dǎo)體層120、柵極130、源極140和漏極145的驅(qū)動TFT D_DFT。
第三絕緣膜150位于包括驅(qū)動TFT D_TFT的基板110的整個表面的上方。第三絕緣膜150可為平坦化膜,用于減輕下層結(jié)構(gòu)的水平差異,并且可由有機(jī)材料(例如聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯基樹脂、丙烯酸酯等)形成。第三絕緣膜150可由例如有機(jī)材料以液體形式涂布然后硬化的SOG(旋涂玻璃)的方法形成。第三絕緣膜150包括暴露驅(qū)動TFT D_TFT的漏極145的通孔155。
第一電極160位于第三絕緣膜150上。第一電極160可為陽極,并且由透明導(dǎo)電材料形成,例如氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)或氧化鋅(ZnO)。第一電極160填充通孔155,并且與驅(qū)動TFT D_TFT的漏極145連接。此處,如果有機(jī)發(fā)光顯示器100是在第二電極180的方向上發(fā)光的頂部發(fā)光裝置,則第一電極160還包括反射層,從而形成ITO、反射層的雙層結(jié)構(gòu),或者ITO、反射層、ITO的三層結(jié)構(gòu)。另一方面,如果有機(jī)發(fā)光顯示器100是在第一電極160的方向上發(fā)光的底部發(fā)光裝置,則第一電極160可僅由透明導(dǎo)電材料形成。
堤層(bank layer)165位于包括第一電極160的基板110上。堤層165可以是通過部分地暴露第一電極160而限定像素的像素限定層。堤層165由有機(jī)材料(例如聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯基樹脂、丙烯酸酯等)形成。堤層165具有暴露第一電極160的開口167。
有機(jī)層170位于由堤層165的開口167暴露的第一電極160上。有機(jī)層170是通過電子和空穴的重組而發(fā)光的層。可以在有機(jī)層170和第一電極160之間形成空穴注入層或空穴傳輸層,并且可以在有機(jī)層170上形成電子傳輸層或電子注入層。
第二電極180位于形成了有機(jī)層170的基板110上。第二電極180為陰極,并且可由鎂(Mg)、鈣(Ca)、鋁(Al)、銀(Ag)或這些元素的合金構(gòu)成,具有低功函數(shù)。如果本發(fā)明的有機(jī)發(fā)光顯示器100是在第二電極180的方向上發(fā)光的頂部發(fā)光裝置,則第二電極180可形成為足夠薄以使光通過。另一方面,如果本發(fā)明的有機(jī)發(fā)光顯示器100是在第一電極160的方向上發(fā)光的底部發(fā)光裝置,則第二電極180可形成為足夠厚以反射光。因此構(gòu)造了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式的有機(jī)發(fā)光顯示器100。
如圖3所示,在根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式的有機(jī)發(fā)光顯示器100中,下保護(hù)金屬層114位于驅(qū)動TFT D_TFT的半導(dǎo)體層120之下。柵極130經(jīng)由接觸孔(由圖2的附圖標(biāo)記132表示)與下保護(hù)金屬層114連接,接觸孔132穿透第二緩沖層 116和第一絕緣膜125并且暴露下保護(hù)金屬層114。也即是說,根據(jù)本示例性實(shí)施方式的薄膜晶體管公開了柵極130與下保護(hù)金屬層114之間的連接結(jié)構(gòu)。當(dāng)柵極130與下保護(hù)金屬層114連接并且柵極電壓被施加到下保護(hù)金屬層114時,可以減輕半導(dǎo)體層120的漏極區(qū)D與溝道區(qū)CH之間的水平能量場(E場)的差異,這樣防止了生成熱載流子(電子流到半導(dǎo)體層120的接口或第一絕緣膜125時的現(xiàn)象),從而防止電子遷移率和薄膜晶體管導(dǎo)通電流的降低。此外,當(dāng)關(guān)斷薄膜晶體管時截止電流降低。
本發(fā)明的下保護(hù)金屬層114與半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH交疊,并且不與輕摻雜區(qū)LDD交疊。因此,本發(fā)明的下保護(hù)金屬層114的寬度W1小于半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH的寬度W2。此處,如果下保護(hù)金屬層114的寬度W1小于半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH的寬度W2,則具有減輕漏極區(qū)D與溝道區(qū)CH之間的水平能量場差異的優(yōu)點(diǎn),從而防止熱載流子產(chǎn)生并且降低截止電流。此外,如果下保護(hù)金屬層114的寬度W1增加到足夠大而接近半導(dǎo)體層120的源極區(qū)S或漏極區(qū)D,則會在半導(dǎo)體層120中產(chǎn)生更多的熱載流子。因此,在本發(fā)明的該示例性實(shí)施方式中,下保護(hù)金屬層114的寬度W1小于半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH的寬度W2。
與上述圖3相反,具有柵極130與下保護(hù)金屬層114之間的連接結(jié)構(gòu)時,下保護(hù)金屬層114的寬度W1可大于半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH的寬度W2。
參照圖4,本發(fā)明的下保護(hù)金屬層114與半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH和輕摻雜區(qū)LDD交疊。因此,本發(fā)明的下保護(hù)金屬層114的寬度W1可大于半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH的寬度W2,但小于寬度W4(即溝道區(qū)CH的寬度W2和輕摻雜區(qū)LDD的寬度W3之和)。在此情況下,柵極130與下保護(hù)金屬層114之間的連接結(jié)構(gòu)具有由背溝道感生的較強(qiáng)水平能量場,從而極大地影響了漏極區(qū)D的水平能量場和溝道區(qū)CH的正溝道。就此而言,如果下保護(hù)金屬層114的寬度W1較大,將會禁止輕摻雜區(qū)LDD的作用。因此,如果下保護(hù)金屬層114的寬度W1大于溝道區(qū)CH的寬度W2,將會防止外部光線進(jìn)入溝道區(qū)CH時產(chǎn)生的光學(xué)電流引起電流泄露。與此相反,如果下保護(hù)金屬層114的寬度W1小于寬度W4(即溝道區(qū)CH的寬度W2和輕摻雜區(qū)LDD的寬度W3之和),則在下保護(hù)金屬層114的寬度W1覆蓋輕摻雜區(qū)LDD時將會防止截止電流增加和熱載流子產(chǎn)生。就此而言,在本發(fā)明中如果下保護(hù)金屬層114的寬度W1大于半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH的寬度W2但小于寬度W4(即溝道區(qū)CH的寬度W2和輕摻雜區(qū)LDD的寬度W3之和),將會具有降低薄膜晶體管的截止電流并且減 少熱載流子產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn),從而提高顯示裝置的質(zhì)量。
下面將參照圖5至圖8描述根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的有機(jī)發(fā)光顯示器。在下文中將通過示例說明有機(jī)發(fā)光顯示器的像素。在下文中采用相同的附圖標(biāo)記表示與第一示例性實(shí)施方式相同的部件,以便更好地進(jìn)行理解和更加容易地進(jìn)行描述。
<第二示例性實(shí)施方式>
圖5是示出圖1的像素的俯視圖。圖6、圖7和圖8是示出沿圖5的II-II’線截取的各種結(jié)構(gòu)的截面圖。
參照圖5,在根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的有機(jī)發(fā)光顯示器100中,通過在基板110上設(shè)置選通線GL、數(shù)據(jù)線DL以及與選通線GL相交的電源線VL來限定像素區(qū)域P。在本發(fā)明的像素區(qū)域P中設(shè)置了開關(guān)TFT S_TFT、驅(qū)動TFT D_TFT、電容器Cst以及與驅(qū)動TFT D_TFT連接的有機(jī)發(fā)光二極管(未示出)。開關(guān)TFT S_TFT包括半導(dǎo)體層121、從選通線GL分支的柵極123、從數(shù)據(jù)線DL分支的源極124以及漏極126。電容器Cst包括與開關(guān)TFT S_TFT的漏極126連接的電容器下電極127,以及與電源線VL連接的電容器上電極128。驅(qū)動TFT D_TFT包括半導(dǎo)體層120、與電容器下電極127連接的柵極130、從電源線VL分支的源極140以及漏極145。有機(jī)發(fā)光二極管(未示出)包括與驅(qū)動TFT D_TFT的漏極145連接的第一電極160、包括在第一電極160上形成的發(fā)光層的有機(jī)層(未示出)以及第二電極(未示出)。此外,經(jīng)由接觸孔132與柵極130連接的下保護(hù)金屬層114位于驅(qū)動TFT D_TFT的半導(dǎo)體層120之下。此處,從源極140分支并且延伸的導(dǎo)線(wiring line)經(jīng)由接觸孔132與下保護(hù)金屬層114連接。雖然圖5示出了導(dǎo)線在源極140與第一電極160之間分支并且延伸,但導(dǎo)線不限于本示例,而是可在其它方向上延伸。
下面將參照沿圖5的II-II’線截取的截面圖進(jìn)行詳細(xì)描述。
參照圖5,根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的有機(jī)發(fā)光顯示器100包括基板110、驅(qū)動TFT 150以及與驅(qū)動TFT 150連接的有機(jī)發(fā)光二極管190。
更具體地,第一緩沖層112位于基板110上,而下保護(hù)金屬層114位于第一緩沖層112上。下保護(hù)金屬層114用于防止因使用聚酰亞胺基板而出現(xiàn)的面板驅(qū)動電流的降低。第二緩沖層116位于下保護(hù)金屬層114上,而半導(dǎo)體層120位于第二緩沖層116上。半導(dǎo)體層120包括源極區(qū)S、漏極區(qū)D、多個輕摻雜區(qū)LDD以及布置在這些區(qū)域之間的溝道區(qū)CH。
第一絕緣膜125位于半導(dǎo)體層120上,而柵極130位于第一絕緣膜125上并且與半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH相對應(yīng)。第二絕緣膜135位于柵極130上,并且第一絕緣膜125和第二絕緣膜135的一部分被刻蝕以形成暴露半導(dǎo)體層120(即源極區(qū)S和漏極區(qū)D)的一部分的接觸孔137和138。源極140和漏極145形成為經(jīng)由穿透第二絕緣膜135和第一絕緣膜125的接觸孔137和138與半導(dǎo)體層120電連接。因此構(gòu)造了包括半導(dǎo)體層120、柵極130、源極140和漏極145的驅(qū)動TFT D_DFT。
第三絕緣膜150位于包括驅(qū)動TFT D_TFT的基板110的整個表面的上方,并且第三絕緣膜150包括暴露驅(qū)動TFT D_TFT的漏極145的通孔155。第一電極160位于第三絕緣膜150上,而堤層165位于包括第一電極160的基板110上。堤層165具有暴露第一電極160的開口167。有機(jī)層170位于由堤層165的開口167暴露的第一電極160上,并且第二電極180位于形成了有機(jī)層170的基板110上。因此構(gòu)造了根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的有機(jī)發(fā)光顯示器100。
如圖6所示,在根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的有機(jī)發(fā)光顯示器100中,下保護(hù)金屬層114位于驅(qū)動TFT D_TFT的半導(dǎo)體層120之下。源極140經(jīng)由接觸孔(由圖5的附圖標(biāo)記132表示)與下保護(hù)金屬層114連接,接觸孔132穿透第二緩沖層116、第一絕緣膜125和第二絕緣膜135并且暴露下保護(hù)金屬層114。也即是說,根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的薄膜晶體管公開了源極140與下保護(hù)金屬層114之間的連接結(jié)構(gòu)。當(dāng)源極140與下保護(hù)金屬層114連接并且源極電壓被施加到下保護(hù)金屬層114時,可以減輕半導(dǎo)體層120的漏極區(qū)D與溝道區(qū)CH之間的水平能量場(E場)的差異。這樣防止了當(dāng)關(guān)斷薄膜晶體管時在薄膜晶體管中生成熱載流子,并且降低了截止電流。
如圖6所示,根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的下保護(hù)金屬層114與半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH交疊,并且不與輕摻雜區(qū)LDD交疊。因此,根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的下保護(hù)金屬層114的寬度W1小于半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH的寬度W2。此處,如果下保護(hù)金屬層114的寬度W1小于半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH的寬度W2,則具有減輕漏極區(qū)D與溝道區(qū)CH之間的水平能量場差異的優(yōu)點(diǎn),從而防止熱載流子產(chǎn)生并且降低截止電流。此外,如果下保護(hù)金屬層114的寬度W1增加到足夠大而接近半導(dǎo)體層120的源極區(qū)S或漏極區(qū)D,則會在半導(dǎo)體層120中產(chǎn)生更多的熱載流子。因此,在本發(fā)明的該示例性實(shí)施方式中,下保護(hù)金屬層114的寬度W1小 于半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH的寬度W2。
與上述圖6相反,具有源極140與下保護(hù)金屬層114之間的連接結(jié)構(gòu)時,下保護(hù)金屬層114的寬度W1可大于半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH的寬度W2。
參照圖7,本發(fā)明的下保護(hù)金屬層114與半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH和輕摻雜區(qū)LDD交疊,并且不與源極區(qū)S和漏極區(qū)D交疊。因此,本發(fā)明的下保護(hù)金屬層114的寬度W1可大于半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH的寬度W2,但小于寬度W4(即溝道區(qū)CH的寬度W2和輕摻雜區(qū)LDD的寬度W3之和)。在此情況下,由背溝道感生的水平能量場在源極140與下保護(hù)金屬層114之間的連接結(jié)構(gòu)中較弱(與上述柵極130與下保護(hù)金屬層114之間的連接結(jié)構(gòu)情況相反),從而難以影響漏極區(qū)D的水平能量場和溝道區(qū)CH的正溝道。就此而言,即使下保護(hù)金屬層114的寬度W1較大,也不會禁止輕摻雜區(qū)LDD的作用。
因此,如果下保護(hù)金屬層114的寬度W1大于溝道區(qū)CH的寬度W2,將會防止外部光線進(jìn)入溝道區(qū)CH時產(chǎn)生的光學(xué)電流引起電流泄露。與此相反,如果下保護(hù)金屬層114的寬度W1小于寬度W4(即溝道區(qū)CH的寬度W2和輕摻雜區(qū)LDD的寬度W3之和),即使下保護(hù)金屬層114的寬度W1覆蓋輕摻雜區(qū)LDD,也將會防止截止電流增加和熱載流子產(chǎn)生。就此而言,在本發(fā)明中如果下保護(hù)金屬層114的寬度W1大于半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH的寬度W2但小于寬度W4(即溝道區(qū)CH的寬度W2和輕摻雜區(qū)LDD的寬度W3之和),將會具有降低薄膜晶體管的截止電流并且減少熱載流子產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn),從而提高顯示裝置的質(zhì)量。
與上述圖6和圖7相反,具有源極140與下保護(hù)金屬層114之間的連接結(jié)構(gòu)時,下保護(hù)金屬層114的寬度W1可大于寬度W4(即溝道區(qū)CH的寬度W2和輕摻雜區(qū)LDD的寬度W3之和)。
參照圖8,本發(fā)明的下保護(hù)金屬層114與半導(dǎo)體層120的溝道區(qū)CH、輕摻雜區(qū)LDD、源極區(qū)S和漏極區(qū)D交疊,并且寬度小于半導(dǎo)體層120的寬度。
本發(fā)明的下保護(hù)金屬層114的寬度W1大于寬度W4(即溝道區(qū)CH的寬度W2和輕摻雜區(qū)LDD的寬度W3之和),但小于半導(dǎo)體層120的寬度。如上所述,由背溝道感生的水平能量場在源極140與下保護(hù)金屬層114之間的連接結(jié)構(gòu)中較弱(與上述柵極130與下保護(hù)金屬層114之間的連接結(jié)構(gòu)情況相反),從而難以影響漏極區(qū)D的水平能量場和溝道區(qū)CH的正溝道。就此而言,即使下保護(hù)金屬層114的寬度W1較 大,也不會禁止輕摻雜區(qū)LDD的作用。因此,即使下保護(hù)金屬層114的寬度W1大于寬度W4(即溝道區(qū)CH的寬度W2和輕摻雜區(qū)LDD的寬度W3之和),也不會導(dǎo)致薄膜晶體管的截止電流增加或熱載流子產(chǎn)生。此外,下保護(hù)金屬層114的寬度W1小于半導(dǎo)體層120的寬度,從而防止了下保護(hù)金屬層114與源極140、漏極150之間的寄生電容。
就此而言,在本發(fā)明中,如果下保護(hù)金屬層114的寬度W1大于寬度W4(即溝道區(qū)CH的寬度W2和輕摻雜區(qū)LDD的寬度W3之和)但小于半導(dǎo)體層120的寬度,將會具有降低薄膜晶體管的截止電流并且減少熱載流子產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn),從而提高顯示裝置的質(zhì)量。
以下是用于測量根據(jù)上述的本發(fā)明第一和第二示例性實(shí)施方式制作的顯示裝置中薄膜晶體管的特性的試驗(yàn)例。以下試驗(yàn)例僅僅是本發(fā)明的示例,而本發(fā)明不限于此。
試驗(yàn)1:具有柵極與下保護(hù)金屬層之間的連接結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的特性測量
<示例1>
制作具有圖4的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。此處,下保護(hù)金屬層與輕摻雜區(qū)之間的交疊距離X2為1.5μm,并且每個輕摻雜區(qū)的寬度W3為1μm。
<示例2>
制作具有圖4的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。此處,下保護(hù)金屬層與輕摻雜區(qū)之間的交疊距離X2為1μm,并且每個輕摻雜區(qū)的寬度W3為1.5μm。
<示例3>
制作具有圖4的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管,其中下保護(hù)金屬層的寬度與源極區(qū)和漏極區(qū)交疊。此處,下保護(hù)金屬層與輕摻雜區(qū)、源極區(qū)之間的交疊距離(未示出)為2μm,并且每個輕摻雜區(qū)的寬度W3為1μm。
在根據(jù)上述示例1至示例3制作的薄膜晶體管中,向源極和漏極施加0.1V電壓,測量源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系并顯示在圖9、圖10和圖11中;以及向源極和漏極施加10V電壓,測量源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系并顯示在圖12、圖13和圖14中。
參照圖9至圖11,在具有示例1至示例3的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管中,當(dāng)向源極和漏極施加0.1V電壓時,漏極電流Ids低于1.0E-13,這意味著出色的截止特性。
參照圖12至圖14,在具有示例1至示例3的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管中,當(dāng)向源極和 漏極施加10V電壓時,漏極電流Ids低于1.0E-13,這意味著示例1和示例2的薄膜晶體管具有出色的截止特性。另一方面,在示例3的薄膜晶體管中,在下保護(hù)金屬層與半導(dǎo)體層的溝道區(qū)、輕摻雜區(qū)、源極區(qū)和漏極區(qū)交疊并且其寬度小于半導(dǎo)體層的寬度的情況下,觀察到截止電流接近1.0E-10并且截止特性劣化。
根據(jù)試驗(yàn)1的結(jié)果,在薄膜晶體管具有柵極與下保護(hù)金屬層之間的連接結(jié)構(gòu)的情況下,可以得出如下結(jié)論:當(dāng)下保護(hù)金屬層與半導(dǎo)體層的溝道區(qū)、輕摻雜區(qū)、源極區(qū)和漏極區(qū)交疊時,截止電流大幅升高并且薄膜晶體管的截止特性劣化。因此,在形成具有柵極與下保護(hù)金屬層之間的連接結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管時,本發(fā)明將薄膜晶體管形成為使得下保護(hù)金屬層與半導(dǎo)體層的溝道區(qū)和輕摻雜區(qū)交疊但不與源極區(qū)和漏極區(qū)交疊,從而防止薄膜晶體管的截止特性劣化。
試驗(yàn)2:具有源極與下保護(hù)金屬層之間的連接結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的特性測量
<示例4>
制作具有圖7的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。此處,下保護(hù)金屬層與輕摻雜區(qū)之間的交疊距離X4為1.5μm,并且每個輕摻雜區(qū)的寬度W3為1μm。
<示例5>
制作具有圖7的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。此處,下保護(hù)金屬層與輕摻雜區(qū)之間的交疊距離X4為1μm,并且每個輕摻雜區(qū)的寬度W3為1.5μm。
<示例6>
制作具有圖8的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管,其中下保護(hù)金屬層的寬度與源極區(qū)和漏極區(qū)交疊。此處,下保護(hù)金屬層與輕摻雜區(qū)、源極區(qū)之間的交疊距離X5為2μm,并且每個輕摻雜區(qū)的寬度W3為1μm。
在根據(jù)上述示例4至示例6制作的薄膜晶體管中,向源極和漏極施加0.1V電壓,測量源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系并顯示在圖15、圖16和圖17中;以及向源極和漏極施加10V電壓,測量源-漏電流Ids與柵極電壓Vg的關(guān)系并顯示在圖18、圖19和圖20中。
參照圖15至圖17,在具有示例4至示例6的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管中,當(dāng)向源極和漏極施加0.1V電壓時,漏極電流Ids低于1.0E-13,這意味著出色的截止特性。
參照圖18至圖20,在具有示例4至示例6的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管中,當(dāng)向源極和漏極施加10V電壓時,漏極電流Ids低于1.0E-13,這意味著出色的截止特性。
根據(jù)試驗(yàn)2的結(jié)果,在薄膜晶體管具有源極與下保護(hù)金屬層之間的連接結(jié)構(gòu)的情況下,可以得出如下結(jié)論:下保護(hù)金屬層不與半導(dǎo)體層的輕摻雜區(qū)交疊,并且即使其與輕摻雜區(qū)或源極區(qū)和漏極區(qū)交疊,截止特性仍然出色。因此,在形成具有源極與下保護(hù)金屬層之間的連接結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管時,本發(fā)明將薄膜晶體管形成為使得下保護(hù)金屬層的尺寸在下保護(hù)金屬層的寬度小于半導(dǎo)體層的寬度的范圍內(nèi)變化,從而防止薄膜晶體管的截止特性劣化。
下面的表1總結(jié)了包括具有上述試驗(yàn)1的示例3的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的顯示裝置以及包括具有上述試驗(yàn)2的示例6的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的顯示裝置的產(chǎn)品收得率。
[表1]
參照表1,包括示例3的薄膜晶體管的顯示裝置(其中柵極與下保護(hù)金屬層連接)的產(chǎn)品收得率表明亮度變化引起的斑點(diǎn)缺陷增加10.8%,黑點(diǎn)增加26.1%,操作缺陷增加9.8%,并且斑點(diǎn)缺陷增加7.2%.
根據(jù)這些結(jié)果,在下保護(hù)金屬層與半導(dǎo)體層的溝道區(qū)、輕摻雜區(qū)、源極區(qū)和漏極區(qū)交疊并且寬度小于半導(dǎo)體層的寬度的情況下,可以得出如下結(jié)論:由于薄膜晶體管的截止特性劣化而出現(xiàn)了許多次品。
如上所述,根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的顯示裝置包括下保護(hù)金屬層以降低薄膜晶體管的截止電流并且防止熱載流子產(chǎn)生。在形成具有柵極與下保護(hù)金屬層之間的連接結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管時,本發(fā)明將薄膜晶體管形成為使得下保護(hù)金屬層與半導(dǎo)體層的溝道區(qū)和輕摻雜區(qū)交疊但不與源極區(qū)和漏極區(qū)交疊,從而防止薄膜晶體管的截止特性劣化。
此外,在形成具有源極與下保護(hù)金屬層之間的連接結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管時,本發(fā)明將薄膜晶體管形成為使得下保護(hù)金屬層的尺寸在下保護(hù)金屬層的寬度小于半導(dǎo)體層的寬度的范圍內(nèi)變化,從而防止薄膜晶體管的截止特性劣化。
盡管已經(jīng)參照許多示例性實(shí)施方式描述了實(shí)施方式,但是應(yīng)當(dāng)理解,本領(lǐng)域技術(shù) 人員在本公開的原理的范圍內(nèi)能夠設(shè)計出大量的其它變型例和實(shí)施方式。更具體地,在說明書、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi),可進(jìn)行組成部分和/或主題組合布置的結(jié)構(gòu)的各種更改和變型。除了組成部分和/或結(jié)構(gòu)的各種更改和變型之外,選擇性的使用對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是顯而易見的。
相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求于2015年06月30日遞交的韓國專利申請第10-2015-0093180號的優(yōu)先權(quán),針對所有目的通過引用將其全部內(nèi)容并入本文,如同在此充分闡述一樣。