CN102456623A - 有机电致发光设备的阵列基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种有机电致发光设备的阵列基板及其制造方法,所述方法包括在基板上的形成有薄膜晶体管的元件区域形成多晶硅半导体层,在存储区域形成多晶硅半导体图案;形成栅绝缘层;形成与半导体层的中心部分对应的多层栅极和与半导体图案对应的第一存储电极;执行掺杂处理,使半导体层的没有被栅极覆盖的部分成为欧姆接触层,使半导体图案成为第二存储电极;形成露出欧姆接触层的层间绝缘膜;形成源极和漏极,以及形成与第一存储电极对应的第三存储电极;形成露出漏极的钝化层;形成与漏极接触的第一电极和与第三存储电极对应的第四存储电极;沿着像素区域的边界形成堤,选择性地沿着像素区域的边界形成衬垫料。
Description
本发明要求2010年11月2日在韩国提交的韩国专利申请10-2010-0107956的优先权,在此通过引用的方式包含该专利申请的全部内容。
技术领域
本发明涉及有机电致发光设备的阵列基板,尤其涉及有机电致发光设备的阵列基板及其制造方法。
背景技术
直到最近,显示设备一般采用阴极射线管(CRT)。目前,正在进行许多努力和研究,以开发作为CRT替代品的各种类型的平板显示器,例如液晶显示器(LCD)、等离子体显示板(PDP)、场致发射显示器、和有机电致发光设备(OELD)。在这些平板显示器中,OELD具有很多优点,例如高对比度、低电源、纤薄外形、宽视角、重量轻、低温稳定性好、制造简单、以及容易设计和制造驱动电路。
OELD包括阵列基板,该阵列基板包括控制像素区域的打开/关闭操作的薄膜晶体管。
阵列基板的薄膜晶体管包括由具有高迁移率特性的多晶硅制成的半导体层。
由约9个或10个掩模工序制造所述包括多晶硅薄膜晶体管的阵列基板。
换言之,在形成有机发光层之前,对阵列基板执行9个掩模工序,这9个掩模工序是:形成半导体层;形成第一存储电极;形成栅极;形成包含半导体接触孔的层间绝缘膜;形成源极和漏极;形成第一和第二钝化层;形成阳极;形成堤(bank);和形成衬垫料。
掩模工序指的是光刻工艺,光刻工艺包含很多步骤:在基板上形成将要被构图的材料层,在材料层上形成光刻胶层,利用包含透射部和阻挡部的掩模给光刻胶层曝光,使曝光的光刻胶层显影以形成光刻胶图案,利用光刻胶图案蚀刻材料层,剥离光刻胶图案等等。
因此,一个掩模工序需要用于上述各个步骤的多种设备、材料和时间。
因此,为了降低生产成本和提高生产效率,正在努力减少阵列基板的掩模工序。
此外,为了图像显示的稳定性,阵列基板被设计为包含大容量的存储电容。为了增加每单位面积的存储容量,采用了重叠的配置。
但是,由于显示领域朝高分辨率发展的最新趋势,像素区域的面积减小。因此,即使通过双重重叠实现存储电容,对于稳定的图像显示来说该存储容量也是不够的。
为了确保存储容量而增加的存储电容面积导致了孔径比的降低。
发明内容
因此,本发明涉及一种有机电致发光设备的阵列基板及其制造方法,其基本克服了现有技术的局限和缺点导致的一个或者多个问题。
本发明的优点是提供一种能增加单位面积的存储容量且减少掩模工序的有机电致发光设备的阵列基板及其制造方法。
本发明的其它特征和优点将在随后的描述中进行说明,一部分特征和优点会从描述的内容明显看出,或者在实施本发明时得知。本发明的这些和其它优点由说明书、权利要求和附图特别指出的结构实现和获得。
为了实现这些和其它优点,根据本发明的目的,如本文具体和概括说明的,一种制造有机电致发光设备的阵列基板的方法,包括:在基板上形成多晶硅半导体层和多晶硅半导体图案,所述多晶硅半导体层位于形成有薄膜晶体管的元件区域中,所述多晶硅半导体图案位于存储区域中,其中所述元件区域和所述存储区域位于彼此交叉的栅线和数据线所限定的像素区域内;在所述半导体层和所述半导体图案上形成栅绝缘层;在所述栅绝缘层上形成多层栅极和第一存储电极,所述多层栅极与所述半导体层的中心部分对应,所述第一存储电极与所述半导体图案对应;执行掺杂处理,使所述半导体层的没有被栅极覆盖的部分成为欧姆接触层,使所述半导体图案成为第二存储电极;形成层间绝缘膜,所述层间绝缘膜位于栅极和第一存储电极上并且露出所述欧姆接触层;在所述层间绝缘膜上形成源极、漏极以及第三存储电极,所述源极和漏极彼此隔开且均与欧姆接触层接触,所述第三存储电极与第一存储电极对应;形成钝化层,所述钝化层位于源极、漏极和第三存储电极上并且露出所述漏极;在所述钝化层上形成第一电极和第四存储电极,所述第一电极与所述漏极接触,所述第四存储电极与所述第三存储电极对应;以及形成堤和衬垫料,所述堤沿着所述像素区域的边界形成,所述衬垫料选择性地沿着所述像素区域的边界形成,其中所述衬垫料的高度高于所述堤的高度。
另一方面,一种有机电致发光设备的阵列基板,包括:在基板上的多晶硅的半导体层和掺有杂质的多晶硅的第一存储电极,所述半导体层位于形成有薄膜晶体管的元件区域中,所述第一存储电极位于存储区域中,其中所述元件区域和所述存储区域位于彼此交叉的栅线和数据线所限定的像素区域内;位于所述半导体层和所述第一存储电极上的栅绝缘层;位于所述栅绝缘层上的多层栅极和第二存储电极,所述多层栅极与半导体层的中心部分对应,所述第二存储电极与第一存储电极对应;覆盖所述栅极和第二存储电极并且暴露半导体层的两侧的层间绝缘膜;位于所述层间绝缘膜上的源极、漏极和第三存储电极,所述源极和漏极分别与半导体层的两侧接触并且彼此隔开,所述第三存储电极与第二存储电极对应;覆盖所述源极、漏极和第三存储电极并且露出所述漏极的钝化层;位于所述钝化层上的第一电极和第四存储电极,所述第一电极位于每一像素区域中并且与漏极接触,所述第四存储电极与第三存储电极对应;以及位于所述钝化层上的堤和衬垫料,所述堤覆盖第一电极的边缘部分且沿着像素区域的边界形成,所述衬垫料由和堤相同的材料制成并且选择性地沿着像素区域的边界形成,其中所述衬垫料的高度高于所述堤的高度。
应该理解的是,上述概括说明和接下来的详细说明都是例示性的和解释性的,对要求保护的发明提供进一步的解释。
附图说明
附图提供对本发明的进一步的理解,附图包含在说明书中并构成说明书的一部分,举例说明本发明的实施例并且和说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中:
图1A到1O是截面图,图示了根据本发明实施方式的OLED阵列基板的制造方法。
具体实施方式
现在详细说明附图中给出的本发明的实施例。
图1A到1O是截面图,图示了根据本发明实施方式的OLED阵列基板的制造方法。为了说明目的,在每个像素区域中形成薄膜晶体管的区域被定义为元件区域DA,形成存储电容的区域被定义为存储区域StgA。此外,元件区域DA中的薄膜晶体管是和有机发光二极管连接的驱动薄膜晶体管,连接到栅线和数据线的开关薄膜晶体管具有相同的结构且因此没有图示出。此外,在下面的解释中,开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管不做区分,都被称为薄膜晶体管。
参考图1A,在基板110上沉积诸如氮化硅(SiNx)或者氧化硅(SiO2)的无机绝缘材料,以形成缓冲层111。当使非晶硅层108结晶成多晶硅层(图1B中的109)时,由于用于结晶的激光照射或者热处理,基板110中存在的诸如钾离子(K+)、钠离子(Na+)等碱离子从基板110中散发出来。碱离子可能会使多晶硅层109的性能劣化。为了防止该劣化,在形成多晶硅层109之前形成缓冲层111。但是,取决于基板111的材料,可能不需要缓冲层111。
在缓冲层111上形成非晶硅层108。
参考图1B,为了改善本征非晶硅层108的迁移率,执行结晶化处理以形成本征多晶硅层109。该结晶化处理可以是固相结晶(SPC)或者利用激光的结晶。
SPC可以是在约600摄氏度到约800摄氏度的条件下执行热处理的热结晶,或者是在约600摄氏度到约700摄氏度的条件下利用交变磁场结晶装置的交变磁场结晶。利用激光的结晶可以是准分子激光退火(ELA)结晶或者连续横向固化(SLS)结晶。
参考图1C,通过掩模工序对多晶硅层109实施构图,该掩模工序包括:在多晶硅层109上沉积光刻胶层,使该光刻胶层曝光,使曝光后的光刻胶层显影以形成光刻胶图案,利用光刻胶图案蚀刻多晶硅层109,以及剥离光刻胶图案。因此,在元件区域DA中形成多晶硅半导体层113,在存储区域StgA中形成多晶硅半导体图案114。通过给半导体图案114掺加杂质,半导体图案114将成为第一存储电极。
参考图1D,在具有半导体层113和半导体图案114的基板110上沉积诸如氮化硅(SiNx)或者氧化硅(SiO2)的无机绝缘材料,以形成栅绝缘层116。
然后,在栅绝缘层116上沉积诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或氧化铟锡锌(ITZO)的透明导电材料,以形成厚度约到约的透明导电层117。然后,在透明导电层117上形成栅金属层119。栅金属层可以是单层或者多层结构,所述单层或者多层结构采用一种或者多种低电阻金属材料,例如铝(Al)、铝合金(如AlNd)、铜(Cu)、铜合金、钼(Mo)和钼钛(MoTi)。在附图中,示出的是单层的栅金属层119。
然后,在栅金属层119上形成光刻胶层,利用包括透射部、阻挡部和半透射部的光掩模对光刻胶层曝光。半透射部可以采用光衍射狭缝或者多重涂膜,以使半透射部的透射率低于透射部并且高于阻挡部。
使曝光后的光刻胶层显影,以形成与透射部对应的第一光刻胶图案181a和与半透射部对应的第二光刻胶图案181b。第一光刻胶图案181a的第一厚度大于第二光刻胶图案181b的第二厚度。将与阻挡部对应的光刻胶层移除,以露出下方的栅金属层119。
第二光刻胶图案181b被形成为与存储区域(StgA)对应,第一光刻胶图案181a被形成为与元件区域DA的半导体层113的中心部分对应。
参考图1E,利用第一和第二光刻胶图案181a和181b顺序蚀刻栅金属层119和透明导电层117。因此,对应于元件区域DA的半导体层113的中心部分,形成包括透明导电材料的下层120a和低电阻金属的上层120b的多层结构的栅极120,并且对应于存储区域StgA,形成透明导电材料的第二存储电极118和虚拟(dummy)金属图案121。
尽管在附图中未示出,但是在栅绝缘层116上沿着像素区域P的边界形成了多层结构的栅线。栅线和开关薄膜晶体管的栅极相连接。
参考图1F,执行灰化工序,以除去具有第二厚度的第二光刻胶图案181b,并露出下方的虚拟金属图案121。
尽管第一光刻胶图案181a的厚度减小,但是仍保留在栅极120和栅线上。
然后,参考图1G,除去虚拟金属图案121,因而露出第二存储电极118。
参考图1H,执行剥离工序,以除去第一光刻胶图案181a,因而露出栅极120和栅线。
参考图1I,在露出栅极120和栅线的状态下,用诸如硼(B)、铟(In)或镓(Ga)的p型杂质或者诸如磷(P)、砷(As)或锑(Sb)的n型杂质执行掺杂工序。
通过掺杂处理,对半导体图案114掺杂且改善了迁移率特性。因此,半导体图案114能够用作电极,从而成为第一存储电极115。
在存储区域StgA中形成透明导电材料的第二存储电极118。但是,因为第二存储电极118的厚度为约到约通过调节掺杂的能量密度,杂质离子能够穿过第二存储电极118并到达半导体图案114内部。因此,第二存储电极118对于掺杂不会构成问题。
此外,对于元件区域DA,在掺杂时,半导体层113的没有被栅极120覆盖的部分被掺杂,而半导体层113的中央部分被其上方的栅极120阻挡,仍然是本征多晶硅。
因此,在掺杂完成之后,半导体层113包括位于中心部分两侧的每一侧并且掺杂有杂质的欧姆接触层113b、以及没有掺杂的本征多晶硅的有源层113a。
第一存储电极115和第二存储电极118与它们之间的栅绝缘层116一起形成第一存储电容StgC1。
参考图1J,在具有栅极120、栅线和第二存储电极118的基板111上沉积诸如氮化硅(SiNx)或者氧化硅(SiO2)的无机绝缘材料或诸如苯并环丁烯(BCB)或者光学丙烯酸的有机绝缘材料,以形成层间绝缘膜123。
对层间绝缘膜123和栅绝缘层116执行掩模工序,以形成露出欧姆接触层113b的半导体孔125。
参考图1K,在层间绝缘膜123上形成第二金属层。可以通过沉积铝(Al)、铝合金(如AlNd)、铜(Cu)、铜合金、钼(Mo)和钼钛(MoTi)中的至少一种来形成该第二金属层。
然后,对第二金属层实施掩模工序,以形成数据线(未示出)和电源线,数据线位于像素区域P的边界,并且和栅线交叉以限定该像素区域P,电源线与数据线隔开且平行于数据线。
而且,通过该掩模工序,形成源极133和漏极136,源极133和漏极136中的每一个都通过对应的半导体接触孔125和欧姆接触层113b接触。特别是,漏极136延伸到存储区域StgA,使得漏极136的延伸部分用作第三存储电极134。
通过上述配置,在存储区域StgA中,第二存储电极118和第三存储电极134与它们之间的层间绝缘膜123一起形成第二存储电容StgC2,第一和第二存储电容StgC1和StgC2借助于第二存储电极118彼此并联,从而使总存储容量增加。
参考图1L,在具有源极133和漏极136的基板111上沉积诸如苯并环丁烯(BCB)或者光学丙烯酸的有机绝缘材料,以形成钝化层140,钝化层140使具有源极133和漏极136的基板111表面基本平坦。对钝化层140执行掩模工序,以形成使薄膜晶体管Tr的漏极136露出的漏极接触孔143。
漏极接触孔143实质用于使驱动薄膜晶体管的漏极136和在钝化层140上形成的有机发光二极管的第一电极(图1O中的147)接触。
参考图1M,在钝化层140上沉积诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或氧化铟锡锌(ITZO)的透明导电材料,且对该透明导电材料层执行掩模工序。因此,形成了通过漏极接触孔143和漏极136接触的第一电极147。
为了增加有机发光二极管的发光效率,首先在钝化层140上沉积具有高反射特性的金属,例如铝(Al)、铝合金(如AlNd)或者银(Ag),然后将透明导电材料沉积到该金属层上,从而第一电极147具有双层结构,该双层结构包括高反射性金属的下层和透明导电材料的上层。当第一电极被形成为包括高反射性层时,阵列基板110适合用作顶部发光型OELD的阵列基板。
第一电极147延伸到存储区域StgA,第一电极147的延伸部分用作第四存储电极148。
第四存储电极148和第三存储电极134与它们之间的钝化层140一起形成第三存储电容StgC3,第三存储电容StgC3和第二存储电容StgC2借助于第三存储电极134并联连接。因此,能够进一步增加总存储容量。
在该实施例中,因为在存储区域StgA中形成并联连接的第一到第三存储电容,所以和两个存储电容重叠的现有技术相比,该实施例具有进一步增加存储容量的优点。
参考图1N,在第一电极147上沉积诸如光学丙烯酸、苯并环丁烯(BCB)或者聚酰亚胺的光敏有机绝缘材料,以形成有机绝缘层153。
将包括透射部TA、阻挡部BA和半透射部HTA的光掩模197放置到有机绝缘层153上方,并执行曝光处理。因为采用了半透射部HTA,该曝光处理可以称为半色调曝光或者衍射曝光。
参考图1O,当将曝光后的有机绝缘层153显影时,在像素区域P边界的和光掩模197的透射部TA对应的部分上形成第一高度的衬垫料160,在像素区域P边界的和光掩模197的半透射部HTA对应的部分上形成堤155。堤155的厚度比衬垫料160的第一厚度小,并且堤155和第一电极147重叠。
在显影工序中移除有机绝缘层153的和光掩模197的阻挡部BA对应的部分,并露出下方的第一电极147。
如上所述,到形成第一电极的工序为止,执行了7个掩模工序。因此和到形成第一电极的工序为止执行9个掩模工序的现有技术相比,可以减少2个掩模工序。因此,减少了生产时间和成本。
尽管图中未示出,但是在形成衬垫料160和堤155之后,顺序形成有机发光层和第二电极。例如,通过在衬垫料160上放置具有和像素区域P对应的开口的遮罩(shadow mask),且使遮罩和衬垫料160接触,然后实施热沉积,在堤155所包围的第一电极147上形成有机发光层。接下来,通过沉积具有低功函数的金属,例如铝(Al)、铝钕合金(AlNd)、铝镁合金(AlMg)、镁银合金(MgAg)或者银(Ag),在具有有机发光层的基板111上形成第二电极。第一电极147、有机发光层和第二电极形成有机发光二极管。
通过以上工序,可以制造阵列基板110。
此外,通过放置彼此相对的反向(opposing)基板和阵列基板110,在惰性气体或者真空条件下沿着阵列基板110和反向基板中至少一个的边缘部分形成密封图案,从而粘结阵列基板110和反向基板,或者在阵列基板110和反向基板之间插入面密封剂,从而粘结阵列基板110和反向基板,可以制造出OELD。
如上所述,阵列基板包括彼此重叠的三个存储电容。因此,可以增加单位面积上的存储容量。
而且,到形成第一电极的工序为止,执行了7个掩模工序。因此和现有技术相比,可减少2个掩模工序,因此减少了生产成本和时间。
显然对本领域技术人员来说,在不脱离本发明的精神或范围的情况下,能够对本发明做出各种各样的修改和变更。因此,本发明覆盖在权利要求及其等价物的范围内对本发明做出的各种修改和变更。
Claims (17)
1.一种制造有机电致发光设备的阵列基板的方法,所述方法包括:
在基板上形成多晶硅半导体层和多晶硅半导体图案,所述多晶硅半导体层位于形成有薄膜晶体管的元件区域中,所述多晶硅半导体图案位于存储区域中,其中所述元件区域和所述存储区域位于彼此交叉的栅线和数据线所限定的像素区域内;
在所述半导体层和所述半导体图案上形成栅绝缘层;
在所述栅绝缘层上形成多层栅极和第一存储电极,所述多层栅极与所述半导体层的中心部分对应,所述第一存储电极与所述半导体图案对应;
执行掺杂处理,使所述半导体层的没有被栅极覆盖的部分成为欧姆接触层,使所述半导体图案成为第二存储电极;
形成层间绝缘膜,所述层间绝缘膜位于栅极和第一存储电极上并且露出所述欧姆接触层;
在所述层间绝缘膜上形成源极、漏极以及第三存储电极,所述源极和漏极彼此隔开且均与欧姆接触层接触,所述第三存储电极与第一存储电极对应;
形成钝化层,所述钝化层位于源极、漏极和第三存储电极上并且露出所述漏极;
在所述钝化层上形成第一电极和第四存储电极,所述第一电极与所述漏极接触,所述第四存储电极与所述第三存储电极对应;以及
形成堤和衬垫料,所述堤沿着所述像素区域的边界形成,所述衬垫料选择性地沿着所述像素区域的边界形成,其中所述衬垫料的高度高于所述堤的高度。
2.权利要求1所述的方法,其中形成所述半导体层和所述半导体图案包括:
在所述基板上形成非晶硅层;
使所述非晶硅层结晶成多晶硅层;以及
对所述多晶硅层构图。
3.权利要求1所述的方法,其中形成所述栅极和所述第一存储电极包括:
在所述栅绝缘层上形成透明导电材料层和金属层;
在所述金属层上形成第一光刻胶图案和第二光刻胶图案,所述第一光刻胶图案具有第一厚度且和存储区域对应,所述第二光刻胶图案具有第二厚度且和元件区域对应,其中所述第二厚度大于所述第一厚度;
利用第一和第二光刻胶图案除去金属层和透明导电材料层,从而形成顺序置于存储区域中的第一存储电极和虚拟金属图案,和形成位于元件区域中的栅极,所述栅极包括透明导电材料的下层和金属的上层;
执行灰化处理,以移除第一光刻胶图案和露出虚拟金属图案;
移除虚拟金属图案,以露出第一存储电极;以及
移除第二光刻胶图案。
4.权利要求1所述的方法,其中所述漏极和所述第三存储电极彼此连接。
5.权利要求1所述的方法,其中所述第一电极和所述第四存储电极彼此连接。
6.权利要求1所述的方法,其中所述钝化层的表面基本平坦。
7.权利要求1所述的方法,其中形成所述堤和所述衬垫料包括:
在所述第一电极上沉积光敏有机绝缘材料,以形成有机绝缘层;
利用包括透射部、阻挡部和半透射部的光掩模曝光所述有机绝缘层;以及
使曝光后的有机绝缘层显影,以形成堤和衬垫料。
8.权利要求1所述的方法,其中形成所述栅极包括在所述栅绝缘层上沿着一方向形成栅线,其中形成所述源极和漏极包括在所述层间绝缘层上形成和栅线交叉的数据线、以及形成和数据线隔开并且和数据线平行的电源线。
9.权利要求1所述的方法,还包括在形成半导体层和半导体图案之前在所述基板上形成缓冲层。
10.权利要求1所述的方法,其中形成所述第一电极包括:
在所述钝化层上沉积具有高反射效率的金属,以形成下金属层;在所述下金属层上沉积透明导电材料,以形成上导电层;以及对所述上导电层和所述下金属层连续构图,以形成具有双层结构的第一电极;或者
在所述钝化层上形成透明导电材料层和对所述透明导电材料层构图,以形成具有单层结构的第一电极。
11.一种有机电致发光设备的阵列基板,所述基板包括:
在基板上的多晶硅的半导体层和掺有杂质的多晶硅的第一存储电极,所述半导体层位于形成有薄膜晶体管的元件区域中,所述第一存储电极位于存储区域中,其中所述元件区域和所述存储区域位于彼此交叉的栅线和数据线所限定的像素区域内;
位于所述半导体层和所述第一存储电极上的栅绝缘层;
位于所述栅绝缘层上的多层栅极和第二存储电极,所述多层栅极与半导体层的中心部分对应,所述第二存储电极与第一存储电极对应;
覆盖所述栅极和第二存储电极并且暴露半导体层的两侧的层间绝缘膜;
位于所述层间绝缘膜上的源极、漏极和第三存储电极,所述源极和漏极分别与半导体层的两侧接触并且彼此隔开,所述第三存储电极与第二存储电极对应;
覆盖所述源极、漏极和第三存储电极并且露出所述漏极的钝化层;
位于所述钝化层上的第一电极和第四存储电极,所述第一电极位于每一像素区域中并且与漏极接触,所述第四存储电极与第三存储电极对应;以及
位于所述钝化层上的堤和衬垫料,所述堤覆盖第一电极的边缘部分且沿着像素区域的边界形成,所述衬垫料由和堤相同的材料制成并且选择性地沿着像素区域的边界形成,其中所述衬垫料的高度高于所述堤的高度。
12.权利要求11所述的基板,其中所述漏极和所述第三存储电极在同一层由相同材料形成并且彼此连接,其中所述第一电极和所述第四存储电极在同一层由相同材料形成并且彼此连接。
14.权利要求11所述的基板,其中所述第一存储电极、第二存储电极和它们之间的栅绝缘层形成第一存储电容,其中所述第二存储电极、第三存储电极和它们之间的层间绝缘膜形成第二存储电容,其中所述第三存储电极、第四存储电极和它们之间的钝化层形成第三存储电容,其中所述第一到第三存储电容并联连接。
15.权利要求11所述的基板,还包括与数据线隔开并且和数据线平行的电源线,其中所述栅线和所述栅极形成在同一层,其中所述数据线和所述源极、漏极形成在同一层。
16.权利要求11所述的基板,其中所述半导体层包括掺杂的多晶硅欧姆接触层和本征的多晶硅有源层,所述欧姆接触层位于半导体层两侧中的每一侧上,所述有源层与所述栅极对应。
17.权利要求11所述的基板,还包括缓冲层,所述缓冲层位于基板上且位于半导体层和第一存储电极下方。
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