CN101950733B - 像素结构的制造方法及有机发光元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种像素结构的制造方法及有机发光元件的制造方法。此像素结构的制造方法包括在基板上形成栅极。形成介电层以覆盖栅极与基板。在栅极上方的介电层上形成图案化金属氧化物半导体层与图案化金属蚀刻阻挡层。形成第一导电层以覆盖图案化金属蚀刻阻挡层以及介电层。利用图案化金属蚀刻阻挡层作为蚀刻终止层，以图案化第一导电层，而形成源极以及漏极。形成第二导电层以覆盖源极、漏极以及介电层。利用图案化金属蚀刻阻挡层作为蚀刻终止层，以图案化第二导电层，而形成第一电极层。之后，移除位于源极与漏极之间被暴露出来的图案化金属蚀刻阻挡层。本发明可避免金属氧化物半导体层遭到过渡蚀刻，且可节省制造成本。

Description

像素结构的制造方法及有机发光元件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种像素结构的制造方法及有机发光元件的制造方法。

背景技术

有机发光元件是一种自发光性的元件。一般来说，有源式有机发光元件包括多个像素结构，像素结构包括薄膜晶体管、与薄膜晶体管电性连接的阳极、发光层以及阴极。薄膜晶体管包括栅极、源极与漏极以及沟道层。

上述的薄膜晶体管所使用的沟道层材质大多为非晶硅(amorphous silicon，a-Si)。一般来说，为了减少沟道层与源极、或沟道层与漏极间的接触电阻，通常会在沟道层上形成欧姆接触层。然而，由于非晶硅薄膜晶体管的载流子迁移率(carrier mobility)较低且信赖性(reliability)不佳。因此，目前已经有发展出一种金属氧化物半导体薄膜晶体管(metal oxide semiconductor thin filmtransistor)。

一般金属氧化物半导体薄膜晶体管的源极与漏极的材质是使用铝或者是钼。然而，用来蚀刻铝或者是钼的蚀刻液(又可称为铝酸)对于金属氧化物半导体薄膜晶体管的金属氧化物半导体沟道层的蚀刻选择比不高。因而使得金属氧化物半导体薄膜晶体管的源极与漏极的蚀刻程序非常难以控制。

此外，一般有机发光元件的制造程序是先形成薄膜晶体管。之后，形成第一有机层以覆盖薄膜晶体管，再形成第二有机层以作为有机发光元件的发光层的阻隔壁。由于此种方法需两道有机层的制作程序，因而制造成本较高。

发明内容

本发明提供一种像素结构的制造方法，其可以解决传统金属氧化物半导体薄膜晶体管的源极与漏极的蚀刻程序非常难以控制的问题。

本发明提供一种有机发光元件的制造方法，其可以解决传统金属氧化物半导体薄膜晶体管的源极与漏极的蚀刻程序非常难以控制的问题，而且可以节省制造成本。

本发明提出一种像素结构的制造方法。此方法包括在基板上形成栅极。形成介电层以覆盖栅极与基板。在栅极上方的介电层上形成图案化金属氧化物半导体层与图案化金属蚀刻阻挡层。形成第一导电层以覆盖图案化金属蚀刻阻挡层以及介电层。利用图案化金属蚀刻阻挡层作为蚀刻终止层，以图案化第一导电层，而形成源极以及漏极。形成第二导电层以覆盖源极、漏极以及介电层。利用图案化金属蚀刻阻挡层作为蚀刻终止层，以图案化第二导电层，而形成第一电极层。之后，移除位于源极与漏极之间被暴露出来的图案化金属蚀刻阻挡层。

本发明提出一种有机发光元件的制造方法。此方法包括在基板上形成栅极。形成介电层以覆盖栅极与基板。在栅极上方的介电层上形成图案化金属氧化物半导体层与图案化金属蚀刻阻挡层。形成第一导电层以覆盖图案化金属蚀刻阻挡层以及介电层。利用图案化金属蚀刻阻挡层作为蚀刻终止层，以图案化第一导电层，而形成源极以及漏极。形成第二导电层以覆盖源极、漏极以及介电层。利用图案化金属蚀刻阻挡层作为蚀刻终止层，以图案化第二导电层，而形成第一电极层。移除位于源极与漏极之间被暴露出来的图案化金属蚀刻阻挡层。之后，在基板上形成有机材料层，其暴露出第一电极层。在暴露的第一电极层上形成发光层。在发光层上形成第二电极层。

基于上述，由于本发明使用图案化金属蚀刻阻挡层作为蚀刻第一导电层(定义源极以及漏极)时的蚀刻终止层，此图案化金属蚀刻阻挡层又可继续作为蚀刻第二导电层(定义第一电极层)时的蚀刻终止层。因此，本发明的图案化金属蚀刻阻挡层可以在第一导电层以及第二导电层的蚀刻过程中避免金属氧化物半导体层遭到过渡蚀刻。此外，本发明所提出的有机发光元件只需要形成一层有机层，因此可以节省制造成本。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1至图11是根据本发明一实施例的有机发光元件的制造流程示意图。

其中，附图标记说明如下：

100：基板

102a：栅极

102b：电容下电极

102c：下导电层

102d：接垫

104：介电层

106：图案化金属氧化物半导体层

108：图案化金属蚀刻阻挡层

108a：残留的金属蚀刻阻挡层

110：第一导电层

112、120：光致抗蚀剂层

114a：源极

114b：漏极

114c：电容上电极

114d：上导电层

116：开口

118：第二导电层

118a：第一电极层

118b：接垫接触层

122：有机材料层

124：发光层

126：第二电极层

A：薄膜晶体管区

B：电容器区

C：跨线区

D：接垫区

具体实施方式

图1至图11是根据本发明一实施例的有机发光元件的制造流程示意图。请参照图1，首先提供基板100。在本实施例中，基板100具有薄膜晶体管区A、电容器区B、跨线区C以及接垫区D。在此，薄膜晶体管区A与电容器区B可构成一个像素区域(一个像素结构所在的区域)。本发明不限基板100上具有上述四种元件区域。根据其他实施例，基板100上可以包含薄膜晶体管区A、电容器区B、跨线区C以及接垫区D的任一、任二或任三个区域的组合。根据另一实施例，基板100还可包括上述四个区域以外的区域。

另外，基板100的材质可为玻璃、石英、有机聚合物、或是不透光/反射材料(例如：导电材料、金属、晶圆、陶瓷、或其它可适用的材料)、或是其它可适用的材料。若使用导电材料或金属时，则在基板100上覆盖一层绝缘层(未示出)，以避免短路问题。

接着，在基板100上形成栅极102a。根据本实施例，栅极102a是形成在薄膜晶体管区A中。在形成栅极102a的同时，还包括形成与栅极102a连接的扫描线(未示出)，在电容器区B中形成电容下电极102b，在跨线区C中形成导电层102c，并且在接垫区D中形成接垫102d，其中接垫102d与扫描线电性连接。形成上述栅极102a、电容下电极102b、导电层102c以及接垫102d的方法例如是先沉积一层导电层，之后利用光刻程序以及蚀刻程序图案化此导电层来形成。此导电层的材质例如是金属。

之后，形成介电层104以覆盖栅极102a与基板100。在本实施例中，介电层104还覆盖了电容下电极102b、下导电层102c以及接垫102d。介电层104的材质例如是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其它合适的材料。

接着，在栅极102a上方的介电层104上形成图案化金属氧化物半导体层106与图案化金属蚀刻阻挡层108。根据本实施例，形成图案化金属氧化物半导体层106以及图案化金属蚀刻阻挡层108的方法包括连续形成金属氧化物半导体材料层(未示出)以及金属蚀刻阻挡材料层(未示出)。之后，利用光刻程序以及蚀刻程序以图案化所述金属氧化物半导体材料层以及所述金属蚀刻阻挡材料层。如此，即可以形成具有相同图案的图案化金属氧化物半导体层106以及图案化金属蚀刻阻挡层108。

在本实施例中，金属氧化物半导体层106包括铟镓锌氧化物(Indium-Gallium-Zinc Oxide，IGZO)、铟锌氧化物(Indium-Zinc Oxide，IZO)、镓锌氧化物(Gallium-Zinc Oxide，GZO)、锌锡氧化物(Zinc-Tin Oxide，ZTO)，或氧化锌(Zinc Oxide，ZnO)。

图案化金属蚀刻阻挡层108包括铝酸蚀刻液阻挡层。所谓铝酸蚀刻液阻挡层指的是可以阻挡于蚀刻金属铝时所使用的蚀刻液的膜层。一般来说，用来蚀刻金属铝的蚀刻液(又称铝酸蚀刻液)可包括磷酸、硝酸以及醋酸的混合物。而可用来阻挡铝酸蚀刻液的材质即可作为图案化金属蚀刻阻挡层108的材料。因此图案化金属蚀刻阻挡层108可选自钛、钨、铬及其合金所组成的族群。

接着，请参照图2，形成第一导电层110以覆盖图案化金属蚀刻阻挡层108以及介电层104。第一导电层110的材质是选自铝、钼或其合金或是其叠层。

请参照图3，在第一导电层110上形成光致抗蚀剂层112。根据本实施例，光致抗蚀剂层112在薄膜晶体管区A是覆盖住预定形成源极与漏极的区域。光致抗蚀剂层112在电容器区B是覆盖住预定形成电容上电极的区域。光致抗蚀剂层112在跨线区C是覆盖住预定形成上导电层的区域。

请参照图4，利用光致抗蚀剂层112作为蚀刻掩模，对第一导电层110进行蚀刻程序，以在薄膜晶体管区A中形成源极114a以及漏极114b。在本实施例中，此蚀刻程序还包括定义出与源极114a连接的数据线(未示出)。此蚀刻程序还同时在电容器区B中形成电容上电极114c，并且在跨线区C中形成上导电层114d。在此，对第一导电层110进行蚀刻程序所使用的蚀刻液例如是铝酸蚀刻液，其包括磷酸、硝酸以及醋酸的混合物。特别是，在此蚀刻过程中，图案化金属蚀刻阻挡层108是作为蚀刻终止层，可提供足够的蚀刻选择比，以达到蚀刻阻挡的目的。换言之，此蚀刻程序会自动终止于图案化金属蚀刻阻挡层108，而使得图案化金属氧化物半导体层106不会受到此蚀刻程序的影响。

请参照图5，接着将图4的光致抗蚀剂层112移除，使得源极114a以及漏极114b、电容上电极114c以及导电层114d暴露出来。之后，请参照图6，在接垫区D的介电层104中形成开口116，其暴露出接垫102d。类似地，在介电层104中形成开口116的方法例如是采用光刻程序以及蚀刻程序。

请参照图7，接着形成第二导电层118以覆盖源极114a、漏极114b以及介电层104。在本实施例中，第二导电层118还覆盖电容上电极114c、导电层114d以及被暴露出的接垫102d。在此，第二导电层118包括透明导电层或是金属层与透明导电层的叠层。所述的透明导电层包括透明金属氧化物，例如是铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)或是铝锌氧化物(AZO)等，但不限于此。

之后，在第二导电层118上形成光致抗蚀剂层120。根据本实施例，光致抗蚀剂层120是覆盖住预定形成第一电极层的区域。此外，光致抗蚀剂层120还覆盖接垫区D中预定形成接垫接触层的区域。

请参照图8，利用光致抗蚀剂层120作为蚀刻掩模，对第二导电层118进行蚀刻程序，以在形成第一电极层118a，并且同时在接垫区D中形成接垫接触层118b。在本实施例中，蚀刻第二导电层118所使用的蚀刻液包括草酸。特别是，在此蚀刻过程中，再次使用图案化金属蚀刻阻挡层108作为蚀刻终止层。换言之，此蚀刻程序同样会自动终止于图案化金属蚀刻阻挡层108，而使得图案化金属氧化物半导体层106不会受到此蚀刻程序的影响。一般来说，由于第二导电层118的材质(金属氧化物透明导电层)与图案化金属氧化物半导体层106的材料组成/性质有相似之处，例如第二导电层118的材质使用铟锡氧化物，金属氧化物半导体层106的材质使用铟镓锌氧化物，因此用来蚀刻第二导电层118的蚀刻液容易对图案化金属氧化物半导体层106产生蚀刻作用。因而，本发明在图案化金属氧化物半导体层106上利用图案化金属蚀刻阻挡层108作为蚀刻终止层，可以保护图案化金属氧化物半导体层106不受到此蚀刻程序的影响。

之后，移除位于源极114a与漏极114b之间被暴露出来的图案化金属蚀刻阻挡层108，以使图案化金属氧化物半导体层106暴露出来。根据本实施例，移除金属蚀刻阻挡层108所使用的蚀刻气体包括三氯化硼(BCl₃)与氯气的混合物，或六氟化硫(SF₆)、四氟化碳(CF₄)与氧气(O₂)的混合物。在此移除步骤之后，有一小部分的金属蚀刻阻挡层108a会残留于源极114a与图案化金属氧化物半导体层106之间以及漏极114b与图案化金属氧化物半导体层106之间，如图9所示。

此外，图案化金属蚀刻阻挡层108a可以直接接触图案化金属氧化物半导体层106以及源极114a与漏极114b，达到电性连接的目的。若是使用介电材料层如氮化硅层作为铝酸蚀刻液与草酸蚀刻液阻挡层，虽然可以达到阻挡铝酸与草酸蚀刻的目的，但是将造成金属氧化物半导体层106难以跟源极114a与漏极114b直接接触电性连接，为了要移除介电材料层需要额外的清除步骤，增加制造成本，而且强制清除会对源极114a与漏极114b结构造成破坏，导致元件损坏。

请参照图10，将图9的光致抗蚀剂层120移除，使得第一电极层118a以及接垫接触层118b暴露出来。特别值得一提的是，第一电极层118a会与薄膜晶体管的漏极114b电性接触，且第一电极层118a在每一个像素区域中为独立的电极图案。此外，第一电极层118a是直接与介电层104接触。

之后，如图11所示，在基板100上形成有机材料层122，其暴露出第一电极层118a。在本实施例中，有机材料层122还覆盖部分的第一电极层118a。形成有机材料层122的方法例如是先涂布一层感光有机层(未示出)，之后利用光刻程序以图案化此感光有机层。所形成的有机材料层122是暴露出每一个像素区域中的第一电极层118a，并且覆盖位于每一像素区域周围的第一电极层118a。

接着，于被有机材料层122暴露的第一电极层118a上形成发光层124。发光层124例如是有机发光材料，其在每一个像素区域中可为红色有机发光材料、绿色有机发光材料、蓝色有机发光材料、或者是其他颜色有机发光材料(例如白、橘、紫等等)。发光层124可为小分子有机发光材料或是高分子有机发光材料。之后，在有机材料层122以及发光层124上形成第二电极层126。各像素区域的第二电极层126可为共用电极。第二电极层126可采用金属或者是金属氧化物。一般来说，第一电极层118a是作为有机发光元件的阳极，而第二电极层126是作为有机发光元件的为阴极。

值得一提的是，上述第一电极层118a与第二电极层126可采用金属或金属氧化物等导电材质。倘若第一电极层118a与第二电极层126两者皆采用透明导电材质，那么所形成的有机发光元件为双面发光元件。倘若第一电极层118a与第二电极层126其中之一采用透明导电材质，那么所形成的有机发光元件可称为底部发光型或是顶部发光型发光元件。另外，在第一电极层118a与第二电极层126之间更可进一步设置电子传输层、电子注入层、空穴传输层、空穴注入层或是上述四种膜层的组合(未示出)。由于上述的有机发光元件的详细结构为本领域普通技术人员所熟知，因此不再赘述。

综上所述，由于本发明使用金属蚀刻阻挡层作为蚀刻第一导电层(定义源极以及漏极)时的蚀刻终止层，此金属蚀刻阻挡层又可继续作为蚀刻第二导电层(定义第一电极层)时的蚀刻终止层。因此，本发明的金属蚀刻阻挡层可以在第一导电层以及第二导电层的蚀刻过程中避免金属氧化物半导体层遭到过渡蚀刻。此外，本发明所提出的有机发光元件只需要形成一层有机层，换言之第一电极层是直接与介电层接触。因此本发明的有机发光元件的制造方法相较于传统有机发光元件的制造方法具有成本低的优点。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (17)

1.一种像素结构的制造方法，适用于一基板，包括：

在该基板上形成一栅极；

形成一介电层，覆盖该栅极与该基板；

在该栅极上方的该介电层上形成一图案化金属氧化物半导体层与一图案化金属蚀刻阻挡层；

形成一第一导电层，其覆盖该图案化金属蚀刻阻挡层以及该介电层；

利用该图案化金属蚀刻阻挡层作为蚀刻终止层，以图案化该第一导电层，而形成一源极以及一漏极；

形成一第二导电层，其覆盖该源极、该漏极以及该介电层；

利用该图案化金属蚀刻阻挡层作为蚀刻终止层，以图案化该第二导电层，而形成一第一电极层；以及

移除位于该源极与该漏极之间且被暴露出来的该图案化金属蚀刻阻挡层。

2.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其中形成该图案化金属氧化物半导体层以及该图案化金属蚀刻阻挡层的方法包括：

连续形成一金属氧化物半导体材料层以及一金属蚀刻阻挡材料层；以及

图案化该金属氧化物半导体材料层以及该金属蚀刻阻挡材料层，以形成具有相同图案的该图案化金属氧化物半导体层以及该图案化金属蚀刻阻挡层。

3.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其中该图案化金属蚀刻阻挡层包括一用于阻挡铝酸蚀刻液与草酸蚀刻液的阻挡层。

4.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其中该图案化金属蚀刻阻挡层选自钛、钨、铬及其合金所组成的族群。

5.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其中该图案化金属氧化物半导体层包括铟镓锌氧化物、铟锌氧化物、镓锌氧化物、锌锡氧化物，或氧化锌。

6.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其中该第二导电层包括一透明导电层或是一金属层与一透明导电层的叠层。

7.如权利要求6所述的像素结构的制造方法，其中该透明导电层包括一透明金属氧化物。

8.如权利要求7所述的像素结构的制造方法，其中该透明金属氧化物包括铟锡氧化物。

9.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，还包括：

在该基板上形成一有机材料层，其暴露出该第一电极层；

在暴露的该第一电极层上形成一发光层；以及

在该发光层上形成一第二电极层。

10.如权利要求9所述的像素结构的制造方法，其中该第一电极层直接与该介电层接触。

11.如权利要求10所述的像素结构的制造方法，其中该有机材料层覆盖部分的该第一电极层。

12.如权利要求9所述的像素结构的制造方法，其中该第一电极层包括阳极，该第二电极层包括阴极。

13.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其中图案化该第一导电层所使用的一蚀刻液包括一铝酸蚀刻液。

14.如权利要求13所述的像素结构的制造方法，其中该铝酸蚀刻液包括磷酸、硝酸以及醋酸的混合物。

15.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其中图案化该第二导电层所使用的一蚀刻液包括草酸。

16.如权利要求1所述的像素结构的制造方法，其中移除位于该源极与该漏极之间且被暴露出来的该图案化金属蚀刻阻挡层所使用的一蚀刻气体包括氯化硼与氯气的混合物。

17.一种有机发光元件的制造方法，适用于一基板，包括：

在该基板上形成一栅极；

形成一介电层，覆盖该栅极与该基板；

在该栅极上方的该介电层上形成一图案化金属氧化物半导体层与一图案化金属蚀刻阻挡层；

形成一第一导电层，其覆盖该金属蚀刻阻挡层以及该介电层；

利用该金属蚀刻阻挡层作为蚀刻终止层，以图案化该第一导电层，以形成一源极以及一漏极；

形成一第二导电层，其覆盖该源极、该漏极以及该介电层；

利用该金属蚀刻阻挡层作为蚀刻终止层，以图案化该第二导电层，以形成一第一电极层；

移除位于该源极与该漏极之间且被暴露出来的该金属蚀刻阻挡层；

在该基板上形成一有机材料层，其暴露出该第一电极层；

在暴露的该第一电极层上形成一发光层；以及

在该发光层上形成一第二电极层。

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