專利名稱：有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)電致發(fā)光顯示屏中多晶硅tft陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于平板顯示驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)電致發(fā)光顯 示屏(OLED)中多晶硅(Poly-Si)TFT陣列的制作方法。
背景技術(shù)：
有機(jī)電致發(fā)光顯示屏(OLEDs)以低功耗、超輕薄、色彩鮮艷、寬視角、 自發(fā)光、低成本、高亮度、可彎曲及在低溫條件下能夠正常工作等優(yōu)越性能近年 來(lái)成為平板顯示技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)人們關(guān)注的熱點(diǎn)。有機(jī)發(fā)光顯示屏依據(jù)其驅(qū)動(dòng)方式的不同又可分為無(wú)源(Passive Matrix, PMOLED)和有源(Active Matrix, AMOLED)兩種類型。有源驅(qū)動(dòng)顯示屏的 每個(gè)像素除了具有發(fā)光材料本身以外，還在其襯底上集成了多個(gè)薄膜晶體管(TFT)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光點(diǎn)陣，從而能在整個(gè)幀周期內(nèi)，提供持續(xù)的工作信號(hào)， 克服了使用占空比小的脈沖信號(hào)帶來(lái)的問(wèn)題，也不存在細(xì)長(zhǎng)電極條帶來(lái)的不均勻 性問(wèn)題，有利于實(shí)現(xiàn)大面積、高分辨率的顯示。應(yīng)用于AMOLED的TFT主要分為P-Si TFT和a-Si TFT兩種形式。a-Si TFT 具有制作工藝簡(jiǎn)單，制備溫度低，電流開(kāi)關(guān)性能好等一些優(yōu)點(diǎn)，在有源LCD和 OLED的驅(qū)動(dòng)電路中得到廣泛的應(yīng)用。但是隨著TFT-OLED的發(fā)展，尤其是高清 晰度顯示時(shí)代的要求，a-SiTFT的缺點(diǎn)逐漸變得尖銳起來(lái)，其驅(qū)動(dòng)能力難以滿足 大屏幕顯示的要求，同時(shí)對(duì)于那些小尺寸的應(yīng)用場(chǎng)合，a-Si TFT的載流子遷移率 不足于1cm2/V'S，而N溝道Poly-Si TFT的載流子遷移率為10 150 cm2/V-S， 為了給OLED提供足夠高的工作電流，單元像素中的驅(qū)動(dòng)管的寬長(zhǎng)比必須足夠大(300/6以上)，并且C存電容也很大，以維持驅(qū)動(dòng)管在整個(gè)幀周期中導(dǎo)通，這樣， 通常很難獲得較大的開(kāi)口率的TFT器件，另外延遲時(shí)間變長(zhǎng)，也不宜于實(shí)現(xiàn)大面 積顯示。而多晶硅TFT由于其遷移率高，響應(yīng)速度快，圖像數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)間短，易 于實(shí)現(xiàn)大面積的視頻顯示。另外，多晶硅還具有光敏性差，工作穩(wěn)定；透明性好， 工藝上可實(shí)現(xiàn)自對(duì)準(zhǔn)；周邊驅(qū)動(dòng)電路與顯示區(qū)可以實(shí)現(xiàn)集成一體化等特點(diǎn)，解決 了a-Si TFT-AMOLED技術(shù)中引線過(guò)多、難以自動(dòng)檢測(cè)等一系列問(wèn)題，使得 Poly-SiTFT在TFT-OLED中的應(yīng)用中展現(xiàn)出了誘人的前景。鑒于上述優(yōu)點(diǎn)，P-SiTFT己成為目前國(guó)際上有機(jī)顯示領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)。目前，可以通過(guò)快速退火(RTA: rapid-thermal annealing)、準(zhǔn)分子激
光晶化(ELC: excimer laser crystallization)和固相晶化(SPC:solid-phase crystallization)等多種技術(shù)途徑獲得大晶粒的多晶硅材料。RTA是一個(gè)高溫過(guò) 程，而且材料缺陷度較高；ELC是低溫制備技術(shù)，而且用這種方法制備的多晶硅 材料缺陷密度較低，但是制備過(guò)程復(fù)雜，設(shè)備昂貴；SPC技術(shù)成本較低，但是 其缺陷度較高；金屬誘導(dǎo)(MIC: metal-induced crystallization)技術(shù)可在低 溫工藝下制備出高性能的多晶硅TFT。制備多晶硅薄膜晶體管陣列的工藝復(fù)雜，成本很高，通常制作多晶硅TFT 陣列都要進(jìn)行六次光刻以上，光刻次數(shù)越多，成功制作多晶硅TFT的難度越大， 因此研究減少光刻次數(shù)制作多晶硅陣列的方法是一項(xiàng)極具實(shí)際意義的工作。制作陣列不同于制作單管TFT，涉及到引線互連的問(wèn)題，給減少光刻版次帶 來(lái)不便，同時(shí)電容下極板的摻雜問(wèn)題也需要解決。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是結(jié)合TFT和OLED的制作工藝，提供一種切實(shí)可行的通過(guò)減 少光刻次數(shù)制備有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制作方法。多晶硅TFT陣列的制備工藝比較復(fù)雜，通常都要光刻六次以上，以韓國(guó)首爾 大學(xué)的制作工藝為例，他們提出的金屬側(cè)向誘導(dǎo)工藝制作全P溝道Poly-Si TFT 陣列，共六次光刻，其工藝的主要步驟如下參在玻璃基底上，生長(zhǎng)Si02 (300A);* 生長(zhǎng)a-Si層500A;*光刻a-Si(第一版，ACT),形成Si島； *沉積柵氧化層SiO21000A; *濺射柵金屬M(fèi)o3000A;*利用金屬側(cè)向誘導(dǎo)技術(shù)，在一定的條件下，使a-Si轉(zhuǎn)化為Poly-Si;*光刻?hào)沤饘?第二版，GAT);*離子注入形成P型TFT;*沉積SiO2 4000A;*光刻過(guò)孔(第三版，CNT);* 濺射Nletal Wlo6000A;*光刻MetalWlo (第四版，MET),作為源漏金屬電極；*生長(zhǎng)ITO;爭(zhēng)光刻ITO (第五版，ITO)。* 生長(zhǎng)有機(jī)絕緣層Organic Insulator Resin 2.2|jm;* 光刻lnsulator Resin (第六版，VIA);本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題，提出一套可行的技術(shù)方案，該技術(shù)的核心內(nèi)容是其先是在適合的玻璃襯底上通過(guò)wnc技術(shù)制備低溫多晶硅薄膜晶體管；再將低溫多晶硅作為OLED的陽(yáng)極，形成顯示陣列。本專利通過(guò)利用摻雜多晶硅做OLED的 陽(yáng)極的技術(shù)，并利用摻雜的多晶硅作為顯示驅(qū)動(dòng)陣列的短線互連，同時(shí)通過(guò)應(yīng)用 TFT工作原理，將電容上極板打開(kāi)窗口，對(duì)電容下極板部分摻雜，從而解決了非 摻雜多晶硅不能快速充電的問(wèn)題。如果采用全P溝道的TFT實(shí)現(xiàn)顯示驅(qū)動(dòng)陣列， 整個(gè)工藝過(guò)程只需要4次光刻，與通常的Poly-Si TFT工藝過(guò)程相比減少2次以 上。本專利所述方法其首先制作多晶硅薄膜，然后光刻形成TFT區(qū)、電容下極板 區(qū)、有機(jī)電致發(fā)光二極管的陽(yáng)極區(qū)和重?fù)诫s多晶硅連線區(qū)；制作柵絕緣層之后光 刻過(guò)孔，用于連接多晶硅和柵金屬；再濺射柵金屬，光刻?hào)沤饘?，形成將柵金?層和金屬連線，同時(shí)給電容下極版摻雜區(qū)開(kāi)出摻雜窗口，之后再利用自對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行 摻雜，對(duì)TFT的源漏區(qū)，多晶硅短線互連區(qū)，電容下極板需要摻雜區(qū)進(jìn)行重(BH3) P型摻雜；最后制備絕緣層、發(fā)光窗口、 OLED發(fā)光層。本發(fā)明所述發(fā)明方法具 有工藝簡(jiǎn)單，操作可行的優(yōu)良效果。Poly-SiTFT陣列是Poly-SiTFT的單元的周期性重復(fù)，因此，從工藝流程上 來(lái)講陣列制備與單元制備是完全相同的，唯一不同的是mask的形狀不同。本專利以由兩個(gè)薄膜晶體管(TFT) T1、 T2，電容Cs、 OLED像素單元組 成的單元驅(qū)動(dòng)電路(如圖4所示)為例，對(duì)本專利所述的OLED有源Poly-SiTFT 驅(qū)動(dòng)陣列的金屬誘導(dǎo)制備方法進(jìn)行說(shuō)明。其中，薄膜晶體管T1的作為開(kāi)關(guān)管，控制單個(gè)像素是否開(kāi)啟，其柵電極與Vsel連接，源區(qū)與Vdata連接，漏區(qū)與薄膜 晶體管T2的柵電極和存儲(chǔ)電容Cs連接，T2作為驅(qū)動(dòng)管，控制流過(guò)OLED的電流， 其柵電極連接T1的漏區(qū)和存儲(chǔ)電容Cs，源區(qū)連接Vdd，漏區(qū)連接OLED，當(dāng)Vsel 信號(hào)使得T1開(kāi)啟，同時(shí)Vdata輸入相應(yīng)的電壓信號(hào)，該電壓一方面使得T2開(kāi)啟' 電流流過(guò)OLED，另一方面存在存儲(chǔ)電容上，使得該信號(hào)在整個(gè)幀周期基本維持 不變，保證T2開(kāi)啟，OLED持續(xù)發(fā)光。本發(fā)明的工藝流程如下(1).將退火的玻璃基片(通常是玻璃，也可以是其它基片，如石英，或是硅) 7濕法清洗后氮?dú)獯蹈桑谄渖嫌肞ECVD法沉積300—500nm低溫氧化 硅(LTO: low temperature oxide)，作為襯底緩沖層5，用以阻擋玻 璃基片中的雜質(zhì)；
(2) .沉積40 80mn本征的非晶硅(a-Si)薄膜14;(3) .沉積50 60nmSiNx絕緣層15;(4) .濺射20 50A的Ni金屬誘導(dǎo)層16;(5) .在退火爐中退火，在Ni金屬的誘導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)a-Si非晶硅層14轉(zhuǎn)化為Poly-Si多晶硅層34,之后清除Poly-Si多晶硅層34上的SiNx層15和Ni 金屬誘導(dǎo)層16;由于一部分Ni金屬誘導(dǎo)離子通過(guò)SiNx層進(jìn)入到a-Si層 中，從而在退火條件下實(shí)現(xiàn)了a-Si非晶硅層14向Poly-Si多晶硅層34的轉(zhuǎn)化；(6) .光刻(mask1) Poly-Si多晶硅層34，形成單元像素驅(qū)動(dòng)電路中有機(jī)薄膜晶體管T1的有源區(qū)(包括源區(qū)、漏區(qū)及源區(qū)與漏區(qū)中間的溝道區(qū)) 17、 T2的有源區(qū)(包括源區(qū)、漏區(qū)及源區(qū)與漏區(qū)中間的溝道區(qū))27、電容CS下極板區(qū)18、發(fā)光二極管陽(yáng)極區(qū)20、 Vdata的多晶硅連線區(qū)19和VoD的多晶硅連線區(qū)29，其中T1的漏區(qū)(形狀和位置與P型離子摻雜后 的4012相同)與電容下極板區(qū)18為一體結(jié)構(gòu)，T2的漏區(qū)(形狀和位置 與P型離子摻雜后的4022相同)與發(fā)光二極管OLED的陽(yáng)極區(qū)20為一體結(jié)構(gòu)；Vdata多晶硅連線區(qū)19與晶體管T1的源區(qū)(形狀和位置與摻雜后 的4011相同)為一體結(jié)構(gòu)，而VoD多晶硅連線區(qū)29相對(duì)其它區(qū)域獨(dú)立；(7) .沉積60 100nm氮化硅(SiNx)作為柵絕緣層21,作為晶體管柵電極與源漏區(qū)間的絕緣層，同時(shí)也可作為電容Cs上下極板間、金屬層23與 Poly-Si多晶硅層34間的絕緣層使用；(8) .光刻(mask2)氮化硅(SiNx)柵絕緣層21，形成多個(gè)過(guò)孔22;(9) .用磁控濺射的方法制備200 300nm金屬層23，多個(gè)過(guò)孔22經(jīng)濺射金屬層23后形成多個(gè)金屬過(guò)孔24，用以實(shí)現(xiàn)金屬層23及Poly-Si多晶硅層34 間的引線互連；(10) .光刻(mask3)金屬層23,形成金屬引線V^，分立的Vd油、Vdd金屬引線及晶體管T1的柵電極201、晶體管T2的柵電極202、電容上極板9， 同時(shí)給電容下極板區(qū)18留出一個(gè)或多個(gè)(一般為2~6個(gè)，要求工藝上能 夠?qū)崿F(xiàn)并且有利于離子注入)的摻雜窗口32，最后將金屬引線、柵電 極、電容上極板區(qū)以外的氮化硅絕緣層21刻蝕掉，從而在Poly-Si多晶 硅層34上露出未慘雜的晶體管T1的源漏區(qū)(形狀、位置與摻雜后的401 相同)、T2源的源漏區(qū)(形狀、位置與摻雜后的402相同)、電容Cs下 極板摻雜區(qū)(形狀、位置與摻雜后的12相同)、發(fā)光二極管陽(yáng)極區(qū)20;(11) .對(duì)上述步驟露出的Poly-Si多晶硅層進(jìn)行P型離子注入，從而獲得重?fù)?br> 雜的晶體管T1的源漏區(qū)401 (其中源區(qū)4011、漏區(qū)4012X T2的源漏區(qū) 402 (其中源區(qū)4021、漏區(qū)4022)、電容Cs下極板摻雜區(qū)12、 OLED陽(yáng) 極摻雜區(qū)13，然后在500。C、氮?dú)庀绿幚? 5h完成摻雜雜質(zhì)的活化過(guò) 程，最后進(jìn)行H鈍化；(12) .沉積500 700nm的LTO作為絕緣層1;(13) .光刻絕緣層1 (mask4)，形成發(fā)光區(qū)窗口25;(14) .在發(fā)光區(qū)窗口25制作OLED發(fā)光器件層8，從而利用金屬誘導(dǎo)法完成P-SiTFT驅(qū)動(dòng)OLED像素的單元電路的制備。上述歩驟(2)所述的沉積方法是LPCVD或PECVD法，其工藝條件是襯底溫 度420 500。C，壓力0.1 0.5Torr， SiKU流量30 60 sccm， H2流量60-300sccm;上述步驟(3)所述的沉積方法是PECVD法，其工藝條件是采用SiH4和NH3混 合氣，混合氣中SiH4與NH3的體積比是4: 1,襯底溫度為280 30(TC，反應(yīng)室壓 力20 40Pa;上述步驟(4)中濺射的工藝條件是襯底溫度為110-150'C，本底真空為 1x104~3x104Pa，濺射時(shí)反應(yīng)室壓力為0.05 0.2Pa;上述步驟(5)中退火的工藝條件是于500 560。C、氮?dú)鈿夥障峦嘶?5~20小時(shí)；之后用稀鹽酸清除殘留的Ni，最后采用等離子體刻蝕工藝在CF4氣氛下刻蝕掉SiNx層；上述步驟(7)中所述沉積柵極絕緣層21是PECVD法，其工藝條件是采用SiH4 和NH3和N2的混合氣，襯底溫度約270 280。C，反應(yīng)室壓力30 40Pa，氣體流量 NH3(110~120sccm): N2(500~600sccm>: SiH4(20~30sccm>;上述歩驟(9)中所述的金屬層23可以是鉬等金屬或合金材料，如Wlo、 Al、 Cr 等，濺射工藝條件襯底溫度為130 14(TC，本底真空為1 2x10^Pa，濺射時(shí) 反應(yīng)室壓力為0.1 0.2Pa;以上工藝過(guò)程的特點(diǎn)是第一點(diǎn)，OLED通常用ITO作為陽(yáng)極，本發(fā)明中是 利用重?fù)诫s的多晶硅做陽(yáng)極；二點(diǎn)是電容下極板18工作是要快速充電'如果不 摻雜，本征多晶硅電導(dǎo)率較低，將不能在需要的時(shí)間內(nèi)完成充電，而通常情況下 采用柵電極做掩膜的自對(duì)準(zhǔn)工藝對(duì)TFT的源漏區(qū)進(jìn)行摻雜，而上極板是與柵電極 同種材料的金屬，摻雜過(guò)程中將阻擋雜質(zhì)進(jìn)入下極板，下極板將無(wú)法摻雜，因而 我們利用MOSTFT的工作原理，對(duì)電容下極板部分區(qū)域進(jìn)行摻雜，再加上電壓 后非摻雜區(qū)就有導(dǎo)電溝道形成，使得電容極板可以快速?zèng)_電。


圖1:本發(fā)明獲得的多晶硅薄膜晶體管剖面示意圖； 圖2:本發(fā)明獲得的存儲(chǔ)電容剖面示意圖； 圖3:本發(fā)明獲得的發(fā)光區(qū)剖面示意圖； 圖4:本發(fā)明所述的單元像素等效電路圖；圖5 (a): Poly-Si多晶硅硅島光刻版圖；圖5 (b):過(guò)孔光刻版圖； 圖5 (C):金屬引線光刻版圖； 圖5 (d):離子注入效果圖； 圖6:本發(fā)明所述工藝步驟流程圖。如圖1所示，各部分名稱分別為絕緣層1 (可以是低溫氧化硅，氮化硅， 或是二者都有的雙層結(jié)構(gòu))、金屬柵電極2(可以是鉬等金屬或合金材料，如Mo、Al、 Cr等，也可以是多層金屬材料，為下面的描述清楚起見(jiàn)，如圖4所示，進(jìn)一 步詳細(xì)標(biāo)記為T(mén)1的柵電極201， T2的柵電極202)、柵絕緣層3 (氮化硅)、晶 體管的源區(qū)和漏區(qū)4 (重?fù)诫s的多晶硅區(qū)，為下面描述方便，如圖4所示，進(jìn)一 步詳細(xì)標(biāo)記為T(mén)1的源漏區(qū)401，其中源區(qū)4011、漏區(qū)4012; T2的源漏區(qū)402， 其中源區(qū)4021、漏區(qū)4022)、晶體管的本征多晶硅溝道區(qū)6(非摻雜的多晶硅區(qū))、 襯底緩沖層5(可以是氧化硅，氮化硅，或是二者都有的雙層結(jié)構(gòu))、玻璃襯底7。其中，柵絕緣層3即工藝步驟中所述的柵絕緣層21;工藝歩驟中所述的晶體 管T1的有源區(qū)17和晶體管T2的有源區(qū)27同為Poly-Si層，當(dāng)進(jìn)行P型離子注入 后，未被遮擋的Poly-Si層區(qū)域形成重?fù)诫s的多晶硅區(qū)，標(biāo)記為晶體管的源區(qū)和 漏區(qū)4，而在源區(qū)和漏區(qū)中間的區(qū)域，由于有金屬柵電極2的遮擋，相應(yīng)的Poly-Si 層區(qū)域沒(méi)有進(jìn)行P型離子注入，從而形成非摻雜的多晶硅區(qū)，標(biāo)記為本征多晶硅 溝道區(qū)6;金屬柵電極2 (T1的柵電極為201， T2的柵電極為202)即為工藝步驟 中所述的金屬層23。如圖2所示，各部分名稱分別為絕緣層1 (可以是氧化硅，氮化硅，或是 二者都有的雙層結(jié)構(gòu))、電容上極板9 (可以是鉬等金屬或合金材料，如Mo、 Al、 Cr等，也可以是多層金屬材料)、電容介質(zhì)層10 (氮化硅)、電容下極板摻雜區(qū) 12 (重?fù)诫s的多晶硅區(qū))、電容下極板本征區(qū)11 (非摻雜的多晶硅區(qū))、襯底緩 沖層5 (可以是氧化硅，氮化硅，或是二者都有的雙層結(jié)構(gòu))、玻璃襯底7。其中，電容介質(zhì)層10即工藝步驟中所述的柵絕緣層21,工藝步驟中所述的 電容下極板區(qū)18的一部分區(qū)域由于注入窗口32的存在，而能夠進(jìn)行了P型離子注 入，從而形成重?fù)诫s的多晶硅區(qū)，標(biāo)記為電容下極板摻雜區(qū)12;而另一部分與 電容上極板9相對(duì)應(yīng)的區(qū)域，由于沒(méi)有摻雜窗口，不能夠進(jìn)行P型離子注入，從 而形成非摻雜的多晶硅區(qū)，標(biāo)記為電容下極板本征區(qū)11，電容上極板9即為工藝 步驟中的金屬層23。如圖3所示，各部分名稱分別為絕緣層1 (可以是氧化硅，氮化硅，或是 二者都有的雙層結(jié)構(gòu))、發(fā)光二極管陽(yáng)極區(qū)13 (重?fù)诫s的多晶硅區(qū))、襯底緩沖 層5 (可以是氧化硅，氮化硅，或是二者兼有的雙層結(jié)構(gòu))、玻璃襯底7、 OLED 發(fā)光器件層8，在陽(yáng)極板13上可以進(jìn)行OLED多層發(fā)光器件層8的制備，其結(jié)構(gòu)及 所用材料可有多種選擇，從而發(fā)不同顏色的光。如圖4所示，為單元像素電路圖，其由兩個(gè)薄膜晶體管(TFT) T1、 T2，電 容Cs、 OLED像素單元構(gòu)成。T1的作為開(kāi)關(guān)管，控制單個(gè)像素是否開(kāi)啟，其柵 電極201連接引線Vsel，其源區(qū)4011連接Vdata,其漏區(qū)4012連接T2的柵電極201 和存儲(chǔ)電容Cs的下極板12， T2作為驅(qū)動(dòng)管，控制流過(guò)OLED的電流，其源區(qū)4021 逢接Vdd，漏區(qū)4022連接OLED的陽(yáng)極板13，電容Cs上極板9與VDD連接。當(dāng)Vse1信號(hào)使得T1開(kāi)啟，同時(shí)Vdata輸入相應(yīng)的電壓信號(hào)，該電壓一方面使得T2開(kāi)啟，使電流流過(guò)OLED，另一方面存在存儲(chǔ)電容上，使得該信號(hào)在整個(gè)幀周期基本維持不變，保證T2開(kāi)啟，OLED持續(xù)發(fā)光。其中Vdata是根據(jù)要顯示的灰階而定的脈沖電壓信號(hào)，VDD是恒定的直流電壓源，Vse1是保證T1管開(kāi)啟和關(guān)閉的脈沖電 壓(方波)信號(hào)。圖5為單元像素版圖。如圖5 (a)、圖5 (d)所示，經(jīng)過(guò)P型離子注入后，在 Poly-Si多晶硅有源區(qū)17和有源區(qū)27的上面，分別形成兩個(gè)TFT薄膜晶體管T1和 T2，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。T1的源漏區(qū)401 (其中源區(qū)4011、漏區(qū)4012)，柵電極 201， T2的源漏區(qū)402 (其中源區(qū)4021、漏區(qū)4022)、柵電極202，源漏區(qū)401和源漏區(qū)402均是P型離子注入后形成的重?fù)诫s的多晶硅區(qū)。在電容Cs區(qū)域18上形 成一個(gè)存儲(chǔ)電容，其結(jié)構(gòu)如圖2所示；在OLED區(qū)20上形成發(fā)光區(qū)陽(yáng)極板13，其 結(jié)構(gòu)如圖3所示。如圖5(a)所示，是在退火爐中進(jìn)行a-Si非晶硅層14轉(zhuǎn)化為Poly-Si多晶硅層 34后進(jìn)行光刻(mask1)的版圖示意圖，對(duì)應(yīng)工藝步驟(6)。如圖5 (b)所示， 對(duì)應(yīng)工藝步驟(8)，其是對(duì)氮化硅層21進(jìn)行光刻(mask2)，按照設(shè)計(jì)的過(guò)孔的 位置，刻去相應(yīng)的氮化硅層21，露出下面的Poly-Si層。如圖5 (c)所示，對(duì) 應(yīng)工藝步驟(10)，其是按照?qǐng)D4電路圖的連線關(guān)系，在金屬層23上刻出(mask3) 金屬引線Vdata、 Vse1、 VDD，再刻出T1、 T2的柵電極201、 202，以及電容Cs的
上極板9，在上極板9上刻出2個(gè)平行排列的下極板的摻雜窗口32，刻去金屬引線、 柵電極及電容上極板以外氮化硅層，則其余區(qū)域的Poly-Si層34就完全露了出來(lái)。 如圖5 (d)所示，對(duì)應(yīng)工藝步驟(11),進(jìn)行P型離子注入，從而完成T1、 T2源 漏區(qū)、Cs下極板摻雜區(qū)、OLED陽(yáng)極板區(qū)13的制作，源漏區(qū)401不包括柵電極區(qū) 201 (或其間的溝道區(qū))，源漏區(qū)402不包括柵電極區(qū)202 (或其間的溝道區(qū))。如圖6 (F)所示，對(duì)應(yīng)工藝步驟(6)，對(duì)Poly-Si層34進(jìn)行第一次光刻后 (mask1)形成硅島，這其中包括晶體管的有源區(qū)17、 27，電容下極板區(qū)18， 多晶硅連線區(qū)19、 29， OLED陽(yáng)極區(qū)20，這幾個(gè)區(qū)域的排列如圖5 (a)所示， 在這里分開(kāi)畫(huà)出，僅是進(jìn)行示意，以期能夠說(shuō)明此步驟的內(nèi)容。24為濺射金屬 后的過(guò)孔，其與濺射的金屬材料相同，且與金屬層23為一體結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:(1) 在經(jīng)過(guò)退火的100mm Corning 1737玻璃基片7上，用有機(jī)溶劑如甲苯， 丙酮，乙醇超聲清洗，清洗后，氮槍吹干，PECVD法(正硅酸乙酯(TEOS， Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate)分解，襯底溫度為350 。C)沉積500nm的 低溫氧化硅(LTO: low temperature oxide)緩沖層5，用以阻擋玻璃 中雜質(zhì)；(2) PECVD法沉積60nm本征的非晶硅(a-Si)層14，襯底溫度200。C，本底 真空2x10 a，反應(yīng)室壓力80pa， SiH4流量40 sccm;(3) PECVD法沉積60nm SiNx絕緣層15，采用SiH4和NH3混合氣，襯底溫度 27(TC，反應(yīng)室壓力30Pa;(4) 濺射30A誘導(dǎo)金屬(Ni)層16，襯底溫度為13(TC，本底真空為2x10"Va， 濺射時(shí)反應(yīng)室壓力為0.1Pa;然后在退火爐中于560。C、氮?dú)鈿夥障?，?火20小時(shí)完成a-Si非晶硅層14轉(zhuǎn)化為Poly-Si多晶硅層34的過(guò)程(退火前非晶硅，退火后多晶硅)，之后用稀鹽酸清除殘留的Ni，最后采 用等離子體刻蝕工藝在CF4氣氛下刻蝕掉SiNx層，露出Poly-Si 34;(5) 光刻Poly-Si層34 (采用的光致抗蝕劑是ShipleyS1818型正膠，厚度約 0.4pm，顯影則采用了濃度為5%。的NaOH溶液。)形成硅島(mask 1 )， 如附圖5 (a)，這一步光刻形成薄膜晶體管T1的有源區(qū)17、 T2的有源區(qū) 27，電容Cs的下極板區(qū)18，發(fā)光二極管(OLED)的陽(yáng)極區(qū)20和Vdata多 晶硅連線區(qū)19， VoD多晶硅連線區(qū)29,其中T1的漏區(qū)(形狀和位置與摻雜 后的4012相同)與電容下極板區(qū)"!8為一體結(jié)構(gòu)，T2的漏區(qū)(形狀和位置
與摻雜后的4022相同)與發(fā)光二極管OLED的陽(yáng)極區(qū)20為一體結(jié)構(gòu)；Vdate 多晶硅連線區(qū)19與晶體管T1的源區(qū)(形狀和位置與摻雜后的4011相同)為一體結(jié)構(gòu)，而VDD多晶硅連線區(qū)29相對(duì)其它區(qū)域獨(dú)立；(6) 在光刻后的Poly-Si多晶硅層34上，用PECVD法沉積80nm氮化硅絕 緣層21，采用SiH4和NH3混合氣，襯底溫度27(TC,反應(yīng)室壓力30Pa，流 速NH3(120sccm): N2(600sccm): SiH4(30sccm);(7) 對(duì)氮化硅絕緣層21進(jìn)行光刻(采用的光致抗蝕劑是Shipley S1818型正 膠，厚度約0.4pm，顯影則采用了濃度為5。/。。的NaOH溶液)，形成連接 Poly-Si層34和金屬Cr層23 (金屬Cr層23在下面的步驟中提及)的過(guò)孔 22 (mask2，分另術(shù)記為2201、 2202、 2203、 2204、 2205、 2206、 2207、 2208、 2209進(jìn)行金屬濺射后的過(guò)孔中填充了金屬，分別標(biāo)記為2401、 2402、 2403、 2404、 2405、 2406、 2407、 2408、 2409)，艮卩通過(guò)光亥'j 將對(duì)應(yīng)過(guò)孔區(qū)域的氮化硅絕緣層21刻掉，露出下面的Poly-Si多晶硅層 34，當(dāng)下一步進(jìn)行金屬的濺射時(shí)，金屬材料便填充了過(guò)孔，從而實(shí)現(xiàn)上 層金屬層23與下層Poly-Si多晶硅層34的導(dǎo)電連接，過(guò)孔的位置見(jiàn)圖5(b) 中的黑色框部分；(8) 用磁控濺射的方法沉積300nm金屬Cr層23，襯底溫度為13(TC，本底 真空為2xl0，a，濺射時(shí)反應(yīng)室壓力為0.1Pa;(9) 根據(jù)圖5 (c)所示的單元像素電路版圖對(duì)金屬Cr層23和絕緣層21進(jìn)行光 刻(mask3，采用的光致抗蝕劑是Shipley S1818型正膠，厚度約0.4nm， 顯影則采用了濃度為5。/。。的NaOH溶液。)金屬Cr層23采用濃硫酸10L: H20化K2Cr2CM重鉻酸鉀)500g進(jìn)行光刻和腐蝕，從而形成如圖4所示的金屬引線Vdata、 Vdd和Vs^，由于在金 屬層23上金屬引線VsM的存在，因此，在V^引線兩側(cè)的Vdata引線要通過(guò) 金屬過(guò)孔2401、重?fù)诫s的Vdata多晶硅連線區(qū)19 (其摻雜是通過(guò)下面的P 型離子注入工序完成)、金屬過(guò)孔2402實(shí)現(xiàn)電連接；在Vs^引線兩側(cè)的VoD弓l線通過(guò)金屬過(guò)孔2403、重?fù)诫s的VoD多晶硅連線區(qū)29 (其摻雜是通過(guò)下 面的P型離子注入工序完成)、金屬過(guò)孔2404實(shí)現(xiàn)電連接，在金屬引線和 Poly-Si層34間有氮化硅絕緣層21;在圖5 (c)，已經(jīng)不能夠看到過(guò)孔了， 黑色框僅是為了表明過(guò)孔的位置；同時(shí)給電容Cs下極板18留出多個(gè)摻雜 窗口32;通過(guò)這步光刻，同時(shí)得到兩個(gè)薄膜晶體管T1的柵電極201、 T2的柵電 極202、電容Cs上極板9;晶體管T2的柵電極202通過(guò)金屬過(guò)孔2405與下 層的電容Cs的下極板18電連接，對(duì)應(yīng)圖4中的A點(diǎn)；晶體管T2的源區(qū)4021 通過(guò)金屬過(guò)孔2406、 2407、 2408、 2409與電容Cs的上極板9電連接，VDD 引線與電容Cs上極板為一體結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)圖4中的B點(diǎn)；最后將金屬引線區(qū)、晶體管柵電極、電容上極板以外的氮化硅絕緣層 21刻蝕掉，露出下面的Poly-Si層34;(10) 以40keV能量、4"0"/cn^的劑量完成P型離子注入(采用3。/。-BH3氣體， 室溫)，未被金屬柵電極201、 202遮住的TFT源漏區(qū)(形狀、位置與摻雜 后的401， 402相同)、通過(guò)摻雜窗口32露出的電容下極板區(qū)18、 OLED陽(yáng) 極區(qū)20的Poly-Si多晶硅層34實(shí)現(xiàn)了離子注入，從而獲得重?fù)诫s的晶體管 T1的源漏區(qū)401， T2的源漏區(qū)402、電容Cs下極板摻雜區(qū)12、 OLED陽(yáng)極摻雜區(qū)13;最后在50ITC、氮?dú)庀?h完成摻雜雜質(zhì)的活化過(guò)程，最后進(jìn)行H鈍化， 以獲得較好的TFT性能；(11) 同步驟(1)的工藝條件，沉積500nm的LTO作為絕緣層1;(12) 光刻(mask4)形成發(fā)光區(qū)窗口25;(13) 制作OLED發(fā)光器件層8。4，4，，4，"'-tris ( /V-3-methylphenyl-W-phenyl-amino ) -tri-phenyiamine (/T7-WITDATA)摻雜2，3，5，6-tetrafluoro-7，7，8，8-tetracyano-quinodimethane (F4-TCNQ) (2 mol %)作為空穴注入層和傳輸層(HTL)加強(qiáng)孔穴注入，p-doped HTL后4，4-1).15[^/-(1-113口 1 ^1)-//-口116門(mén)乂1-31^110] biphenyl (NPB)做插入層。Tris- (8勿droxyquinoHne) aluminum (Alq3)做為綠光OLEDs的發(fā)光 層與電子傳輸層(ETL) . Alq3摻雜1.5 wt % 4- (dicyanomethylene) -2-t—butyN6- (1，1，7,7，-tetramethy,ju，o，idin -3-methoxy"4-y1-vinyl )"4H誦pyran(DCJTB derivative) 與3-tert-butyl-9,10-di (naphtha誦2-yl) anthracene (TBADN)摻雜2wt % 2，5，8,11-terttertbutylperylene ( TBPe )作為紅光和藍(lán)光的發(fā)光層。 2，2'，2"-(1,3,5-benzinetriyl)tris(1 -phenyM-H國(guó)benzimidazole) (TPBi)作為空 穴阻擋層和ETL.利用LiF/AI雙分子層作為有效的電子注入陰極。摻雜是通過(guò)兩 種不同源的材料共蒸得到的，蒸發(fā)速率通過(guò)不同的晶振監(jiān)控，典型沉積速率為 有機(jī)材料(摻雜除夕卜)0.1~0,2nm/s，金屬0.2~0.4師/s， LiF0.02~0.03nm/ s 。三類典型OLEDs器件結(jié)構(gòu)如下.- I : p-Si/m_MTDATA:F4_TCNQ (2mol%) x (50nm) /NPB (20nm) /Alq3 :DCJTB—1.5 wt%x (30nm) /Alq3 (20nm) /LiF (1nm) /Al;II: p-Si/m_WITDATA:F4_TCNQ (2 mol %) x (50師)/NPB (10 nm) /Alq3 (50 nm) /LiF (1 nm) /Al;ffl: p-Si/m一MTDATA:F4一TCNQ (2mol%) (40 nm) /NPB (10 nm) /TBADN:TBPe (2wt%) x (20 nm) /TPBi (20 nm) /LiF (1 nm) /Al;i、 n、 m分別是紅，綠，藍(lán)器件。OLED器件結(jié)構(gòu)和制備方法引自參考文獻(xiàn)(Efficient organic light~emitting diodes using polycrystalline silicon thin films as semitransparentanode ，Zhu etal，Appl. Phys丄ett 87,083504 (2005))。本專利所述工藝，通過(guò)減少光刻版次，能達(dá)到簡(jiǎn)化工藝過(guò)程、降低成本的目 的。在整個(gè)工藝過(guò)程只有多晶硅與金屬可以導(dǎo)電，多晶硅電阻較大，因此要使用 金屬作引線，摻雜多晶硅作短線互連(通過(guò)各個(gè)金屬過(guò)孔與金屬引線互連的重?fù)?雜的多晶硅區(qū))；而目前大面積多晶硅薄膜晶體管陣列多采用自對(duì)準(zhǔn)工藝，這樣 在不增加光刻次數(shù)的情況下電容下極板的摻雜問(wèn)題也需要解決，本文采用類 IWOS結(jié)構(gòu)的電容來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。如圖1所示，薄膜晶體管都采用自對(duì)準(zhǔn)工藝；如圖2和圖5所示存儲(chǔ)電容采用 MOS工作原理工作，由于本文是以全P溝道為例介紹工藝過(guò)程，所以這里也以P 型晶體管為例介紹電容工作原理，如圖1所示，當(dāng)柵極2與源區(qū)4之間加上適當(dāng)?shù)?負(fù)電壓，就會(huì)有空穴從4區(qū)遷移到6區(qū)，形成導(dǎo)電溝道。同理，如圖2所示，當(dāng)電 容上極板9與電容下極板摻雜區(qū)12之間加上適當(dāng)?shù)呢?fù)電壓，也會(huì)有空穴從12區(qū)遷 移到11區(qū)，形成導(dǎo)電溝道，因此只需要對(duì)電容下極板部分摻雜，就可以實(shí)現(xiàn)電 容正常工作，本專利的優(yōu)點(diǎn)是不需要對(duì)電容下極板單獨(dú)進(jìn)行摻雜，工藝簡(jiǎn)單。雖然以上對(duì)本發(fā)明采用舉例的形式進(jìn)行了具體的描述，但是本領(lǐng)域的一般技 術(shù)人員應(yīng)該懂得，這些公開(kāi)的內(nèi)容只是作為例子，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍 的前提下，可以在各部分的細(xì)節(jié)上作許多改變。
權(quán)利要求
1、有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制作方法，其步驟如下(1) .將退火的玻璃基片(7)濕法清洗后氮?dú)獯蹈桑谄渖嫌肞ECVD法沉積30(H500nm低溫氧化硅LTO，作為襯底緩沖層(5)，用以阻擋玻璃基 片中的雜質(zhì)；(2) .沉積40 80nm本征的非晶硅(a-Si)薄膜(14);(3) .沉積50 60nm SiNx絕緣層(15);(4) .濺射20 50A的Ni金屬誘導(dǎo)層(16);(5) .在退火爐中退火，在Ni金屬的誘導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)a-Si非晶硅層(14)轉(zhuǎn)化為Poly-Si多晶硅層(34)，之后清除Poly-Si多晶硅層(34)上的SiNx層 (15)和Ni金屬誘導(dǎo)層(16);(6) .光刻Poly-Si多晶硅層(34)，形成單元像素驅(qū)動(dòng)電路中有機(jī)薄膜晶體管T1的包括源區(qū)、漏區(qū)及源區(qū)與漏區(qū)間溝道區(qū)的有源區(qū)(17)、 T2的包括 源區(qū)、漏區(qū)及源區(qū)與漏區(qū)間溝道區(qū)的有源區(qū)(27)、電容Cs下極板區(qū)(18)、發(fā)光二極管陽(yáng)極區(qū)(20)、 Vdata的多晶硅連線區(qū)(19)和Vdd的多晶硅連線區(qū)(29)，其中T1的漏區(qū)與電容下極板區(qū)(18)為一體結(jié) 構(gòu)，T2的漏區(qū)與發(fā)光二極管OLED的陽(yáng)極區(qū)(20)為一體結(jié)構(gòu)；Vdata 多晶硅連線區(qū)(19)與晶體管T1的源區(qū)為一體結(jié)構(gòu)，而VoD多晶硅連線 區(qū)(29)相對(duì)其它區(qū)域獨(dú)立；(7) .沉積60H00nm氮化硅SiNx作為柵絕緣層(21);(8) .光刻氮化硅SiNx柵絕緣層(21)，形成多個(gè)過(guò)孔(22);(9) .用磁控濺射的方法制備200 300nm金屬層(23)，多個(gè)過(guò)孔(22)經(jīng)濺射金屬層(23)后形成多個(gè)金屬過(guò)孔(24)，用以實(shí)現(xiàn)金屬層(23) 及Poly-Si多晶硅層(34)間的引線互連；(10) .光刻金屬層(23)，形成金屬引線VseV分立的Vdata、 Vdd金屬引踐及晶體管T1的柵電極(201)、晶體管T2的柵電極(202)、電容上極板(9)， 同時(shí)給電容下極板區(qū)d8)留出一個(gè)或多個(gè)的摻雜窗口 (32)，最后將 金屬引線、柵電極、電容上極板區(qū)以外的氮化硅絕緣層(21)刻蝕掉， 從而在Poly-Si多晶硅層(34)上露出未摻雜的晶體管T1的源漏區(qū)、T2 源的源漏區(qū)、電容Cs下極板摻雜區(qū)、發(fā)光二極管陽(yáng)極區(qū)20;(11) .對(duì)上述步驟露出的Poly-Si多晶硅層進(jìn)行P型離子注入，從而獲得重?fù)诫s的晶體管T1的源區(qū)(4011)、漏區(qū)(4012)， T2的源區(qū)(4021)、漏 區(qū)(4022)，電容Cs下極板摻雜區(qū)(12)、 OLED陽(yáng)極摻雜區(qū)(13)，然 后在500。C、氮?dú)庀绿幚? 5h完成摻雜雜質(zhì)的活化過(guò)程，最后進(jìn)行H鈍 化；(12) .沉積500 700nm的LTO作為絕緣層(1);(13) .光刻絕緣層(1)，形成發(fā)光區(qū)窗口 (25);(14) .在發(fā)光區(qū)窗口 (25)上制作OLED發(fā)光器件層(8)，從而利用金屬誘導(dǎo)法完成P-Si TFT驅(qū)動(dòng)OLED像素的單元電路的制備。
2、 如權(quán)利要求1所述的有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制 作方法，其特征在于上述步驟(2)所述的沉積是采用LPCVD或PECVD 法，其工藝條件是襯底溫度420 500r，壓力0.1 0.5Torr， SiH4流量 30~60sccm， H2流量60-300sccm。
3、 如權(quán)利要求1所述的有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制 作方法，其特征在于上述步驟(3)所述的沉積是采用PECVD法，其工藝 條件是采用SiH4和NH3混合氣，混合氣中SiH4與NH3的體積比是4: 1,襯 底溫度為280 30(TC,反應(yīng)室壓力20 40Pa。
4、 如權(quán)利要求1所述的有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制作方法，其特征在于上述步驟(4)中濺射的工藝條件是襯底溫度為"0 15(TC，本底真空為1xlO、3x10^Pa，濺射時(shí)反應(yīng)室壓力為 0.05~0.2Pa。
5、 如權(quán)利要求1所述的有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制 作方法，其特征在于上述步驟(5)中退火的工藝條件是于500 560。C、 氮?dú)鈿夥障峦嘶?5~20小時(shí)；之后用稀鹽酸清除殘留的Ni層(16)，最后 采用等離子體刻蝕工藝在CF4氣氛下刻蝕掉SiNx層(15)。
6、 如權(quán)利要求1所述的有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制 作方法，其特征在于上述步驟(7)中所述沉積是采用PECVD法，其工藝 條件是采用SiH4和NH3和Nl2的混合氣，襯底溫度約270 28(TC，反應(yīng)室壓 力30 40Pa，氣體流量NH3 110~120sccm: N2 500~600sccm: SiH4 20~30sccm。
7、 如權(quán)利要求1所述的有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制 作方法，其特征在于上述步驟(9)中所述的金屬層(23)采用Mo、 Al 或Cr金屬，襯底溫度為130 14(TC，本底真空為1-2x1(^Pa，濺射時(shí)反 應(yīng)室壓力為0.1 0.2Pa。
8、 如權(quán)利要求1所述的有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制 作方法，其特征在于金屬過(guò)孔(24)為9個(gè)，即金屬過(guò)孔(2401、 2402、 2403、 2404、 2405、 2406、 2407、 2408、 2409)。
9、 如權(quán)利要求8所述的有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制作方法，其特征在于分立的Vdata金屬引線通過(guò)金屬過(guò)孔(2401)、重?fù)?雜的Vdata多晶硅連線區(qū)(19)、金屬過(guò)孔(2402)實(shí)現(xiàn)電連接；分立的VoD金屬引線通過(guò)金屬過(guò)孔(2403)、重?fù)诫s的VoD多晶硅連線區(qū)(29)、 金屬過(guò)孔(2404)實(shí)現(xiàn)電連接；晶體管T2的柵電極(202)通過(guò)金屬過(guò) 孔(2405)與下層的電容Cs的下極板(18)電連接；晶體管T2的源區(qū)(4021) 通過(guò)金屬過(guò)孔(2406、 2407、 2408、 2409)與電容Cs的上極板(9)電連接。
10、 如權(quán)利要求1一9任何一項(xiàng)所述的有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)電致發(fā)光顯示屏中多晶硅 TFT陣列的制作方法，其特征在于摻雜窗口 (32)為一個(gè)或多個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明屬于平板顯示驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制作方法。首先是制作多晶硅薄膜，然后光刻形成TFT區(qū)、電容下極板區(qū)、有機(jī)電致發(fā)光二極管的陽(yáng)極區(qū)和重?fù)诫s多晶硅的連線；制作柵絕緣層之后光刻形成過(guò)孔，用于連接多晶硅和金屬；再濺射金屬，光刻金屬，形成金屬柵極和金屬連線，同時(shí)給電容下極板摻雜區(qū)開(kāi)出摻雜窗口，之后再利用自對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行摻雜，對(duì)TFT的源漏電極，多晶硅短線互連區(qū)，電容下極板需要摻雜區(qū)進(jìn)行重(BH₃)P型摻雜；最后制備絕緣層、發(fā)光窗口、OLED發(fā)光層。本發(fā)明所述方法的整個(gè)工藝過(guò)程只需要4次光刻，與通常的Poly-Si TFT工藝過(guò)程相比減少2次以上，具有工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)良效果。
文檔編號(hào)H01L21/70GK101123222SQ200710056020
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日
發(fā)明者劉式墉, 劉雪強(qiáng), 彤 張, 李傳南, 王麗杰 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)