CN102270605B - 平板显示设备及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种平板显示设备及其制造方法。所述制造平板显示设备的方法包括：在基板上形成薄膜晶体管(TFT)的半导体层；在所述半导体层上形成栅电极，其中所述栅电极与所述半导体层之间有栅绝缘层，并且利用离子杂质对所述半导体层的源区和漏区进行掺杂；依次形成第一导电层、第一绝缘层和第二导电层，并且通过图案化所述第一导电层、所述第一绝缘层和所述第二导电层在离开所述TFT一定距离处形成电容器；形成第二绝缘层，并且形成穿过所述第二绝缘层的接触孔，所述接触孔暴露所述源区和所述漏区以及所述第二导电层的一部分；并且形成通过所述接触孔分别接触所述源区和所述漏区以及所述第二导电层的源电极和漏电极。

Description

平板显示设备及其制造方法
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2010年6月3日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2010-0052361的优先权和权益，该申请的公开内容通过引用整体合并于此。
技术领域
根据本发明的实施例的方面涉及平板显示设备及其制造方法。
背景技术
诸如有机发光显示设备和液晶显示器(LCD)设备之类的平板显示设备被分为有源矩阵平板显示设备和无源矩阵平板显示设备。有源矩阵平板显示设备包括位于每个像素中的薄膜晶体管(TFT)和电容器，并且显示高分辨率的图像。
当在每个像素中形成TFT和电容器时，用于连接TFT和电容器的布线以精细图案形成，以便增加开口率。这种精细图案通常通过利用光掩膜的光刻术形成。
光刻术涉及在基板上均匀涂覆光刻胶，将其上形成有图案的光掩膜与基板对准，并且通过利用诸如步进机之类的曝光设备对光刻胶进行曝光。如果光刻胶为正性光刻胶，则光刻术进一步涉及对曝光的光刻胶进行显影并刻蚀以形成期望的图案，并且进一步涉及在不再需要光刻胶时去除光刻胶。
如上所述，通过利用光掩膜形成图案的一系列工艺是复杂的。随着利用光掩膜的工艺数目增加，制造成本和制造时间也增加。
发明内容
本发明的实施例致力于一种可以减少利用光掩膜的工艺数目并增加开口率的平板显示设备和制造平板显示设备的方法。
根据本发明的实施例，提供一种制造平板显示设备的方法，所述方法包括：在基板上形成薄膜晶体管(TFT)的半导体层；在所述半导体层上形成栅电极，其中所述栅电极与所述半导体层之间有栅绝缘层，并且利用离子杂质对所述半导体层的源区和漏区进行掺杂；依次形成第一导电层、第一绝缘层和第二导电层，并且通过图案化所述第一导电层、所述第一绝缘层和所述第二导电层在离开所述TFT一定距离处形成电容器；形成第二绝缘层，并且形成穿过所述第二绝缘层的接触孔，所述接触孔暴露所述源区和所述漏区以及所述第二导电层的一部分；并且形成源电极和漏电极，所述源电极接触所述源区，并且所述漏电极通过所述接触孔接触所述漏区和所述第二导电层。
所述形成栅电极可以包括在形成有所述栅电极的所述栅绝缘层上形成布线，所述布线包括与所述栅电极相同的材料，并且直接接触所述第一导电层。
所述利用离子杂质对所述半导体层的源区和漏区进行掺杂可以包括利用相同的离子杂质对所述源区和所述漏区进行掺杂。
所述利用离子杂质对所述半导体层的源区和漏区进行掺杂可以包括：通过使用所述栅电极作为自对准掩膜，利用所述离子杂质对所述源区和所述漏区进行掺杂。
所述第一导电层和所述第二导电层中的每一个可以包括透明导电材料。
所述第一导电层、所述第一绝缘层和所述第二导电层的形成所述TFT的部分可以被完全刻蚀。
所述形成电容器可以包括图案化所述第一导电层、所述第一绝缘层和所述第二导电层，使得所述第一导电层、所述第一绝缘层和所述第二导电层的刻蚀后的侧表面被对准。
所述第二绝缘层可以直接接触所述栅电极。
所述方法可以进一步包括在所述源电极和所述漏电极上形成有机层，并且形成穿过所述有机层的通孔，所述通孔暴露所述源电极和所述漏电极之一的一部分。
所述方法可以进一步包括形成通过所述通孔接触所述源电极和所述漏电极之一的像素电极。
根据本发明的另一实施例，提供一种平板显示设备，包括：TFT的位于基板上的半导体层，所述半导体层包括沟道区、源区和漏区；位于所述沟道区上的栅电极，其中所述栅电极与所述沟道区之间有栅绝缘层；位于所述栅绝缘层上的电容器，所述电容器包括刻蚀后的侧表面被对准的第一导电层、第一绝缘层和第二导电层；位于所述栅电极和所述电容器上穿过第二绝缘层的源电极和漏电极，所述源电极接触所述源区，并且所述漏电极接触所述漏区和所述第二导电层；以及接触所述源电极和所述漏电极之一的一部分的像素电极。
所述源区和所述漏区可以包括相同的离子杂质。
所述平板显示设备可以进一步包括由与所述栅电极相同的材料形成的布线，所述布线位于形成有所述栅电极的所述栅绝缘层上，并且直接接触所述第一导电层。
所述布线可以包括从由银(Ag)、镁(Mg)、铝(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)、金(Au)、镍(Ni)、钕(Nd)、铱(Ir)、铬(Cr)、锂(Li)、钙(Ca)、钼(Mo)、钛(Ti)、钨(W)、钨化钼(MoW)、铝/同(Al/Cu)及其结合所组成的组中选择的至少一种导电材料。
所述电容器的第一导电层和第二导电层中的每一个可以包括透明导电材料。
所述透明导电材料可以包括从由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)、氧化铟镓(IGO)和氧化铝锌(AZO)所组成的组中选择的至少一种材料。
所述第一绝缘层可以包括具有比所述第二绝缘层高的介电常数的材料。
所述第一绝缘层可以包括氮化物。
所述第一绝缘层可以仅仅位于所述第一导电层与所述第二导电层之间。
所述平板显示设备可以进一步包括位于所述源电极和所述漏电极与所述像素电极之间的有机层，其中所述源电极和所述漏电极之一通过所述有机层中的通孔接触所述像素电极。
所述平板显示设备可以进一步包括：面对所述像素电极的对电极；以及位于所述像素电极与所述对电极之间的液晶层。
所述平板显示设备可以进一步包括由与所述栅电极相同的材料形成的布线，所述布线位于形成有所述栅电极的所述栅绝缘层上，并且直接接触所述第一导电层，其中所述布线用于接收电压Vcom。
所述平板显示设备可以进一步包括：面对所述像素电极的对电极；以及位于所述像素电极与所述对电极之间的有机发光层。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，根据本发明的实施例的以上及其它特征和方面将变得更明显，附图中：
图1A和图1B为示出根据本发明实施例的制造平板显示设备的方法的第一掩膜工艺的截面图；
图2A、图2B和图2C为示出根据本发明实施例的图1A和图1B的方法的第二掩膜工艺的截面图；
图3A、图3B、图3C、图3D和3E为示出根据本发明实施例的图1A和图1B的方法的第三掩膜工艺的截面图；
图4A和图4B为示出根据本发明实施例的图1A和图1B的方法的第四掩膜工艺的截面图；
图5A和图5B为示出根据本发明实施例的图1A和图1B的方法的第五掩膜工艺的截面图；
图6为示出根据本发明实施例的图1A和图1B的方法的第六掩膜工艺的截面图；
图7为示出根据本发明实施例的图1A和图1B的方法的第七掩膜工艺的截面图；以及
图8为示出根据本发明实施例的液晶显示器(LCD)设备的截面图。
具体实施方式
现在将参照附图更充分地描述本发明，附图中示出本发明的示例性实施例。
图1A和图1B为示出根据本发明实施例的制造平板显示设备的方法的第一掩膜工艺的截面图。
参见图1A，在基板10上沉积将成为半导体层的材料的材料层11，在材料层11上涂覆第一光刻胶P1，并且执行利用第一光掩膜M1的第一光掩膜工艺。
基板10可以由包括SiO2作为主成分的透明玻璃材料形成。可以在基板10上进一步布置包括SiO2和/或SiNx的缓冲层，以便平坦化基板10并防止杂质元素渗入。
缓冲层和材料层11可以通过以下各种合适的沉积方法沉积，例如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、常压CVD(APCVD)、低压CVD(LPCVD)或其它合适的方法。
在一个实施例中，材料层11可以由非晶硅或多晶硅形成。多晶硅可以通过对非晶硅进行晶体化而形成。对非晶硅进行晶体化的方法的示例可以包括快速热退火(RTA)、固相晶体化(SPC)、准分子激光退火(ELA)、金属诱导晶体化(MIC)、金属诱导横向晶体化(MILC)、连续横向固化(SLS)或其它合适的方法。
第一掩膜工艺利用包括透光部分M11和挡光部分M12的第一光掩膜M1执行。第一光刻胶P1通过利用曝光设备而曝光，并且执行显影、刻蚀和剥离或清洗的一系列工艺。
参见图1B，作为第一掩膜工艺的结果，材料层11被图案化成薄膜晶体管(TFT)20(参见图5B)的半导体层21。
图2A至图2C为示出根据本发明实施例的图1A和图1B的方法的第二掩膜工艺的截面图。
参见图2A，以所述的顺序在所得到的图1B的结构上依次堆叠栅绝缘层12、将成为栅电极的材料的金属层13以及第二光刻胶P2，并且利用包括透光部分M21和挡光部分M22的第二光掩膜M2执行第二掩膜工艺。
栅绝缘层12可以具有单层结构或包括氧化硅和氮化硅等等的多层结构。
金属层13可以包括从由银(Ag)、镁(Mg)、铝(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)、金(Au)、镍(Ni)、钕(Nd)、铱(Ir)、铬(Cr)、锂(Li)、钙(Ca)、钼(Mo)、钛(Ti)、钨(W)、钨化钼(MoW)、铝/铜(Al/Cu)及其结合所组成的组中选择的至少一种导电材料。
参见图2B，作为第二掩膜工艺的结果，金属层13被图案化以形成将在后面更详细说明的TFT 20的栅电极23和电容器30的布线33。由于电容器30的布线33和TFT 20的栅电极23由相同材料形成在同一层即栅绝缘层12上，因此布线33可以在不额外执行单独的掩膜工艺的情况下形成。
参见图2C，半导体层21包括与栅电极23对应的沟道区21b以及形成为与沟道区21b相邻的源区21a和漏区21c。
在一个实施例中，源区21a和漏区21c通过利用作为第二掩膜工艺的结果而形成的栅电极23作为自对准掩膜，被掺杂有相同的离子杂质。
尽管源区21a和漏区21c在参照图2C描述的第二掩膜工艺中被掺杂有P+型杂质，但本发明的实施例不限于此。也就是说，源区21a和漏区21c可以被掺杂有N+、P-或N-杂质，与在P沟道金属氧化物半导体(PMOS)TFT或N沟道金属氧化物半导体(NMOS)TFT中相同，但与互补金属氧化物半导体(CMOS)TFT不同。
形成CMOS TFT的传统方法包括至少两个掩膜工艺。然而，根据当前实施例，由于源区21a和漏区21c通过利用栅电极23作为自对准掩膜被掺杂有相同的离子杂质，因此不需要额外的掩膜工艺。因此，减少了掩膜工艺的数目，并且降低了制造成本。
图3A至图3E为示出根据本发明实施例的图1A和图1B的方法的第三掩膜工艺的截面图。参见图3A，以所述的顺序在所得到的图2C的结构上依次堆叠第一导电层14、第一绝缘层15、第二导电层16和第三光刻胶P3，并且利用包括透光部分M31和挡光部分M32的第三光掩膜M3执行第三掩膜工艺。
参见图3B，对第三光刻胶P3进行显影，并且与挡光部分M32对应的第三光刻胶P3′保留在第二导电层16的一部分上。
参见图3C，第二导电层16的未被与挡光部分M32对应的第三光刻胶P3′覆盖的一部分被刻蚀，并且第二导电层16的与剩余的第三光刻胶P3对应的一部分保留作为电容器30的上电极36(参见图3E)。
参见图3D，第一绝缘层15的未被与挡光部分M32对应的第三光刻胶P3′覆盖的一部分被刻蚀，并且第一绝缘层15的、与剩余的对应于挡光部分M32的第三光刻胶P3′相对应的一部分保留作为电容器30的介电层35(参见图3E)。
参见图3E，第一导电层14的未被与挡光部分M32对应的第三光刻胶P3′覆盖的一部分被刻蚀，并且第一导电层14的、与剩余的对应于挡光部分M32的第三光刻胶P3′相对应的一部分保留作为电容器30的下电极34，并且与挡光部分M32对应的第三光刻胶P3′被去除。
由于电容器30的下电极34、介电层35和上电极36通过使用第三光刻胶P3′作为由一个光掩膜(即第三光掩膜M3)形成的掩膜被刻蚀，因此电容器30的刻蚀后的侧表面A被对准。
电容器30的下电极34和上电极36中的每一个可以包括透明导电材料。透明导电材料可以从由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)、氧化铟镓(IGO)和氧化铝锌(AZO)所组成的组中选择。由于电容器30的上电极36和下电极34是透明电极，因此可以在不减小电容器30的尺寸的情况下增加平板显示设备的开口率。
而且，电容器30的下电极34可以直接接触电容器30的布线33。如果电容器30的上电极36和下电极34中的每一个由具有高电阻率的透明电极形成，并且布线33由具有高电阻率的材料形成，则施加于电容器30的电压应当增加。然而，如果电容器30的布线33就像用于形成栅电极23的材料那样由具有低电阻率的材料形成，则施加于电容器30的电压可以降低。此外，在液晶显示器(LCD)设备的情况下，应当额外向电容器30施加电压Vcom。在一个实施例中，由于额外向电容器30的由与栅电极23相同的材料形成的布线33施加电压Vcom，因此可以最小化或降低由于布线电阻而导致的负载。
而且，形成电容器30的介电层35的第一绝缘层15可以包括具有高介电常数的绝缘材料。在一个实施例中，介电层35包括氮化硅。
这里，尽管第二导电层16、第一绝缘层15和第一导电层14通过不同的刻蚀工艺(即图3C至图3E中的三个刻蚀工艺)进行刻蚀，但本发明的实施例不限于此，而是可以执行一个或两个刻蚀工艺。
图4A至图4B为示出根据本发明实施例的图1A和图1B的方法的第四掩膜工艺的截面图。
参见图4A，以所述的顺序在所得到的图3E的结构上依次堆叠第二绝缘层17和第四光刻胶P4，并且利用包括透光部分M41和挡光部分M42的第四光掩膜M4执行第四掩膜工艺。
参见图4B，作为第四掩膜工艺的结果，形成穿过第二绝缘层17并暴露TFT 20的源区21a和漏区21c的一部分以及电容器30的上电极36的一部分的接触孔27a、27c和37。
由于第一绝缘层15的形成TFT 20的那部分在第三掩膜工艺中被完全刻蚀，因此第二绝缘层17直接接触TFT 20的栅电极23。
第二绝缘层17被形成为直接插入在TFT 20的栅电极23与源电极28a和漏电极28c(参见图5B)之间的层间绝缘层。
第二绝缘层17可以包括氮化物或氧化物，并且可以由具有比第一绝缘层15小的介电常数的材料形成。
图5A和图5B为示出根据本发明实施例的图1A和图1B的方法的第五掩膜工艺的截面图。
参见图5A，以所述的顺序在所得到的图4B的结构上依次堆叠将成为源电极和漏电极的材料的材料层18以及第五光刻胶P5，并且利用包括透光部分M51和挡光部分M52的第五光掩膜M5执行第五掩膜工艺。
参见图5B，作为第五掩膜工艺的结果，形成通过第二绝缘层17中的接触孔27a、27c和37分别接触TFT 20的源区21a和漏区21c以及电容器30的上电极36的源电极28a和漏电极28c。
根据以上所述的实施例，平板显示设备的TFT 20和电容器30可以通过五个光掩膜工艺形成。相应地，掩膜工艺的数目和制造成本降低。
图6为示出根据本发明实施例的图1A和图1B的方法的第六掩膜工艺的截面图。
参见图6，在所得到的图5B的结构上形成有机层19。通过第六掩膜工艺形成穿过有机层19并暴露源电极28a和漏电极28c之一的一部分的通孔29。
在一个实施例中，无机绝缘层可以进一步布置在源电极28a和漏电极28c与有机层19之间。
图7为示出根据本发明实施例的图1A和图1B的方法的第七掩膜工艺的截面图。
参见图7，在形成通孔29的有机层19上通过第七掩膜工艺形成像素电极41。像素电极41通过通孔29连接到源电极28a和漏电极28c之一。
图8为根据本发明实施例的通过图1A和图1B的方法形成的LCD设备的截面图。液晶层43和对电极42被形成在包括像素电极41的基板10上。
通过如上所述的方法形成的平板显示设备可以通过五个掩膜工艺在像素中包括TFT和电容器。相应地，掩膜工艺的数目和制造成本得到了降低。而且，如果电容器的两个电极都是透明电极，则可以在不减小电容器的尺寸的情况下增加平板显示设备的开口率。而且，由于连接到电容器的布线由与具有低电阻的栅电极相同的材料形成，因此可以减小布线电阻。
这里，尽管在图8中示出LCD设备，但本发明的实施例不限于此，并且可以形成诸如有机发光显示设备之类的各种显示设备。
由于为了说明的方便可能放大或减小了附图中示出的元件，因此本发明不限于附图中示出的元件的尺寸或形状。本领域普通技术人员应当理解，在这里可以做出各种修改和等同。相应地，本发明的精神和范围应当由所附的权利要求及其等同物来限定。

Claims (19)

1.一种制造平板显示设备的方法，所述方法包括：
在基板上形成薄膜晶体管的半导体层；
在所述半导体层上形成栅电极，其中所述栅电极与所述半导体层之间有栅绝缘层，并且利用离子杂质对所述半导体层的源区和漏区进行掺杂；
依次形成第一导电层、第一绝缘层和第二导电层，并且通过图案化所述第一导电层、所述第一绝缘层和所述第二导电层在离开所述薄膜晶体管一定距离处形成电容器；
形成第二绝缘层，并且形成穿过所述第二绝缘层的接触孔，所述接触孔暴露所述源区和所述漏区以及所述第二导电层的一部分；并且
形成源电极和漏电极，所述源电极接触所述源区，并且所述漏电极接触所述漏区，所述源电极和所述漏电极之一通过所述接触孔接触所述第二导电层，
其中所述形成栅电极包括在形成有所述栅电极的所述栅绝缘层上形成布线，所述布线包括与所述栅电极相同的材料，并且直接接触所述第一导电层，并且
其中所述第一导电层和所述第二导电层中的每一个包括透明导电材料。
2.根据权利要求1所述的制造平板显示设备的方法，其中所述利用离子杂质对所述半导体层的源区和漏区进行掺杂包括利用相同的杂质对所述源区和所述漏区进行掺杂。
3.根据权利要求1所述的制造平板显示设备的方法，其中所述利用离子杂质对所述半导体层的源区和漏区进行掺杂包括：通过使用所述栅电极作为自对准掩膜，利用所述离子杂质对所述源区和所述漏区进行掺杂。
4.根据权利要求1所述的制造平板显示设备的方法，其中所述第一导电层、所述第一绝缘层和所述第二导电层的形成所述薄膜晶体管的部分被完全刻蚀。
5.根据权利要求1所述的制造平板显示设备的方法，其中所述形成电容器包括图案化所述第一导电层、所述第一绝缘层和所述第二导电层，使得所述第一导电层、所述第一绝缘层和所述第二导电层的刻蚀后的侧表面被对准。
6.根据权利要求1所述的制造平板显示设备的方法，其中所述第二绝缘层直接接触所述栅电极。
7.根据权利要求1所述的制造平板显示设备的方法，进一步包括在所述源电极和所述漏电极上形成有机层，并且形成穿过所述有机层的通孔，所述通孔暴露所述源电极和所述漏电极之一的一部分。
8.根据权利要求7所述的制造平板显示设备的方法，进一步包括形成通过所述通孔接触所述源电极和所述漏电极之一的像素电极。
9.一种平板显示设备，包括：
薄膜晶体管的位于基板上的半导体层，所述半导体层包括沟道区、源区和漏区；
位于所述沟道区上的栅电极，其中所述栅电极与所述沟道区之间有栅绝缘层；
位于所述栅绝缘层上的电容器，所述电容器包括刻蚀后的侧表面被对准的第一导电层、第一绝缘层和第二导电层；
位于所述栅电极和所述电容器上穿过第二绝缘层的源电极和漏电极，所述源电极接触所述源区，并且所述漏电极接触所述漏区，所述源电极和所述漏电极之一接触所述第二导电层；以及
接触所述源电极和所述漏电极之一的一部分的像素电极，
其中所述平板显示设备进一步包括由与所述栅电极相同的材料形成的布线，所述布线位于形成有所述栅电极的所述栅绝缘层上，并且直接接触所述第一导电层，并且
其中所述电容器的第一导电层和第二导电层中的每一个包括透明导电材料。
10.根据权利要求9所述的平板显示设备，其中所述源区和所述漏区包括相同的离子杂质。
11.根据权利要求9所述的平板显示设备，其中所述布线包括从由银、镁、铝、铂、钯、金、镍、钕、铱、铬、锂、钙、钼、钛、钨、钨化钼、铝/铜及其结合所组成的组中选择的至少一种导电材料。
12.根据权利要求9所述的平板显示设备，其中所述透明导电材料包括从由氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌、氧化铟、氧化铟镓和氧化铝锌所组成的组中选择的至少一种材料。
13.根据权利要求9所述的平板显示设备，其中所述第一绝缘层包括具有比所述第二绝缘层高的介电常数的材料。
14.根据权利要求9所述的平板显示设备，其中所述第一绝缘层包括氮化物。
15.根据权利要求9所述的平板显示设备，其中所述第一绝缘层仅仅位于所述第一导电层与所述第二导电层之间。
16.根据权利要求9所述的平板显示设备，进一步包括位于所述源电极和所述漏电极与所述像素电极之间的有机层，
其中所述源电极和所述漏电极之一通过所述有机层中的通孔接触所述像素电极。
17.根据权利要求9所述的平板显示设备，进一步包括：
面对所述像素电极的对电极；以及
位于所述像素电极与所述对电极之间的液晶层。
18.根据权利要求17所述的平板显示设备，进一步包括由与所述栅电极相同的材料形成的布线，所述布线位于形成有所述栅电极的所述栅绝缘层上，并且直接接触所述第一导电层，
其中所述布线用于接收电压Vcom。
19.根据权利要求9所述的平板显示设备，进一步包括：
面对所述像素电极的对电极；以及
位于所述像素电极与所述对电极之间的有机发光层。
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