CN102664196A - 阵列基板及多晶硅层的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种阵列基板及多晶硅层的制作方法。在可挠基板上形成第一缓冲层。在第一缓冲层上形成第一阻挡层。在第一阻挡层上形成第二缓冲层。在第二缓冲层上形成第二阻挡层。在第二阻挡层上形成非晶硅层。以激光将非晶硅层转变成多晶硅层。
Description
技术领域
本发明涉及一种基板及膜层的制作方法，且特别是涉及一种阵列基板及多晶硅层的制作方法。
背景技术
近年来，随着光电技术与半导体制造技术的日益成熟，平面显示器便蓬勃发展起来，其中液晶显示器基于其低电压操作、无辐射线散射、重量轻以及体积小等优点，更逐渐取代传统的阴极射线管显示器而成为近年来显示器产品的主流。一般而言，液晶显示器可分为非晶硅薄膜晶体管(amorphoussilicon thin film transistor)液晶显示器及低温多晶硅薄膜晶体管（lowtemperature poly-silicon thin film transistor）液晶显示器等两种。
由于低温多晶硅薄膜晶体管具有高载流子移动率与高输出电流等较佳的元件特性，因此其在产品设计上的应用较广，且常用于高分辨率的显示器中。低温多晶硅层的形成通常是通过化学气相沉积于软性基板上形成非晶硅层，再以准分子激光照射非晶硅层，使非晶硅层经由熔融、成核、管芯成长等步骤而转变成多晶硅层。然而，由于非晶硅层对于准分子激光的波长通常具有穿透性，因此准分子激光照射时所产生的光与热能有可能传递到软性基板而伤害软性基板。再者，虽然以玻璃薄片或金属薄片作为软性基板可以承受较高的温度，但由于该些薄片必须通过粘着层粘贴于载具上，因此光与热能也可能破坏粘着层。换言之，目前的低温多晶硅制作工艺可能会破坏软性基板、粘着层等构件的特性，而导致该些构件劣化，进而影响显示器的元件特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阵列基板，其中包括多晶硅层的薄膜晶体管具有良好的元件特性。
本发明另一目的在于提供一种多晶硅层的制作方法，能避免可挠基板吸收激光。
为达上述目的，本发明提出一种阵列基板，其包括可挠基板、第一缓冲层、第一阻挡层、第二缓冲层、第二阻挡层以及薄膜晶体管。第一缓冲层配置于可挠基板上。第一阻挡层配置于第一缓冲层上。第二缓冲层配置于第一阻挡层上。第二阻挡层配置于第二缓冲层上。薄膜晶体管配置于第二阻挡层上，其中薄膜晶体管包括多晶硅层。
本发明另提供一种多晶硅层的制作方法。在可挠基板上形成第一缓冲层。在第一缓冲层上形成第一阻挡层。在第一阻挡层上形成第二缓冲层。在第二缓冲层上形成第二阻挡层。在第二阻挡层上形成非晶硅层。以激光将非晶硅层转变成多晶硅层。
基于上述，在本发明的多晶硅层的制作方法中，可挠基板与多晶硅层之间具有多个缓冲层与阻障层，缓冲层与阻障层可以吸收穿透多晶硅层的激光能量，以最小化传递至可挠基板的激光能量。如此一来，能避免可挠基板劣化。因此，当薄膜晶体管具有以上述方式配置的多晶硅层时，包含此薄膜晶体管的阵列基板具有良好的元件特性。
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1A至图1E是本发明一实施例的多晶硅层的制作方法的流程剖面示意图；
图2A至图2D是本发明一实施例的多晶硅层的制作方法的流程剖面示意图；
图3是本发明一实施例的多晶硅层的剖面示意图；
图4是本发明一实施例的阵列基板的剖面示意图；
图5是本发明一实施例的有机发光装置的剖面示意图。
主要元件符号说明
100：阵列基板
102：载具
104：粘着层
110：可挠基板
120、140：缓冲层
130、150：阻挡层
160：非晶硅层
170：多晶硅层
180：栅极
182a：源极
182b：漏极
184：焊垫
186：像素电极
188：闸介电层
188a、190a、192a：接触孔
190：层间介电层
192、194：保护层
196、198：接触插塞
200：薄膜晶体管
300：有机发光装置
LB：激光
具体实施方式
图1A至图1E是根据本发明一实施例的多晶硅层的制作方法的流程剖面示意图。请参照图1A，首先，在可挠基板110上形成第一缓冲层120。在本实施例中，可挠基板110例如是聚酰亚胺基板、玻璃基板、金属基板或其他基板。可挠基板110的厚度例如是大于0.01mm。在一实施例中，可挠基板110的玻璃转换温度例如是小于400℃。第一缓冲层120的材料例如是包括氮化硅、氧化硅或是氮氧化硅等介电材料，其厚度例如是50nm。第一缓冲层120的形成方法例如是等离子体辅助化学气相沉积法。
请参照图1B，接着，在第一缓冲层120上形成第一阻挡层130。在本实施例中，第一阻挡层130的材料例如是包括氧化硅，其厚度例如是150nm。第一阻挡层130的形成方法例如是等离子体辅助化学气相沉积法。
在第一阻挡层130上形成第二缓冲层140。在本实施例中，第二缓冲层140的材料例如是包括非晶硅，其厚度例如是50nm。第二缓冲层140的形成方法例如是等离子体辅助化学气相沉积法。
请参照图1C，然后，在第二缓冲层140上形成第二阻挡层150。在本实施例中，第二阻挡层150的材料的导热系数例如是小于10W/mk。第二阻挡层150的材料例如是包括氧化硅，其厚度例如是1000埃至4000埃。第二阻挡层150的形成方法例如是等离子体辅助化学气相沉积法。
请参照图1D，接着，在第二阻挡层150上形成非晶硅层160。在本实施例中，非晶硅层160的形成方法例如是等离子体辅助化学气相沉积法。
请同时参照图1D与图1E，而后，以激光LB将非晶硅层160转变成多晶硅层170。在本实施例中，激光LB的波长例如是300nm至310nm，且例如是308nm。可挠基板110的材料例如是对具有上述波长的激光LB具有强吸收能力。多晶硅层170例如是低温多晶硅。在本实例中，有一部分的激光LB例如是会穿透多晶硅层170而进入第二阻挡层150中。然而，由于本实施例是根据激光LB的波长，适当地选择第一与第二阻挡层130、150与第一与第二缓冲层120、140的材料与厚度，尤其是第二阻挡层150与第二缓冲层140的材料与厚度，因此第一与第二阻挡层130、150与第一与第二缓冲层120、140能吸收穿透多晶硅层170的激光LB。
举例来说，在一实施例中，激光LB的波长例如是308nm，第二阻挡层150的材料例如是具有低导热系数的氧化硅且其厚度例如是1000埃至4000埃，如此一来，第二阻挡层150能大幅吸收激光LB所产生的热量以及降低激光LB继续传递至第二阻挡层150下方膜层(诸如可挠基板110)的机率。再者，将第二阻挡层150设计成具有适当厚度，可通过光学干涉原理使得激光LB在经过多晶硅层170与第二阻挡层150的介面或第二阻挡层150与第二缓冲层140的介面时被反射，以降低激光LB穿透第二阻挡层150而到达可挠基板110的可能性。此外，由于第二阻挡层150下方更配置有第二缓冲层140，因此第二缓冲层140可以进一步吸收穿透多晶硅层170与第二阻挡层150的剩余激光LB，以进一步防止激光LB到达可挠基板110。特别是，在一实施例中，是以非晶硅作为第二缓冲层140的材料，换言之，第二缓冲层140与非晶硅层160对于具有特定波长的激光LB具有相似或相同的特性，因此剩余的激光LB几乎会被第二缓冲层140完全吸收。
一般来说，可挠基板110的玻璃转换温度远小于非晶硅层160的熔融温度，举例来说，聚酰亚胺的可挠基板110的玻璃转换温度约为410℃，而非晶硅层160的熔融温度通常大于1410℃。因此，用以将非晶硅层160转变成多晶硅层170的激光LB会产生大量的热能，而这些热能可能会传递到可挠基板110而导致其软化、变形或分解。在本实施例中，在可挠基板110与多晶硅层170之间配置具有适当材料与厚度的第一缓冲层120、第一阻挡层130、第二阻挡层150以及第二缓冲层140，以吸收穿透多晶硅层170的激光LB及其所产生的能量，或者使激光LB在该些膜层之间的介面被反射，以大幅降低激光LB与其所产生的能量穿透及传递至可挠基板110的可能性。如此一来，能避免可挠基板110发生劣化或变形，使得可挠基板110能保有其良好特性。
图2A至图2D是根据本发明一实施例的多晶硅层的制作方法的流程剖面示意图。本实施例的多晶硅层的制作方法与前一实施例中所述的多晶硅层的制作方法大致相同，以下针对不同处进行说明，其余部分可参照前一实施例中所述。请参照图2A，首先，在载具102上形成粘着层104。在本实施例中，载具102例如是玻璃载具。粘着层104的材料例如是双面胶带、单面胶带或粘着胶体，其形成方法例如是贴附、涂布或其他方式。粘着层104的耐热温度例如是低于350℃。
接着，在粘着层104上形成可挠基板110。在本实施例中，可挠基板110的厚度例如是小于0.1mm。举例来说，在一实施例中，可挠基板110的材料例如是聚酰亚胺，其厚度例如是小于0.025mm。在一实施例中，可挠基板110的材料例如是玻璃，其厚度例如是小于0.1mm。在一实施例中，可挠基板110的材料例如是金属，其厚度例如是小于0.08mm。
请参照图2B，然后，在可挠基板110上形成第一缓冲层120。在本实施例中，第一缓冲层120的材料例如是包括氮化硅、氧化硅或是氮氧化硅等介电材料，其厚度例如是50nm。第一缓冲层120的形成方法例如是等离子体辅助化学气相沉积法。
接着，在第一缓冲层120上形成第一阻挡层130。在本实施例中，第一阻挡层130的材料例如是包括氧化硅，其厚度例如是150nm。第一阻挡层130的形成方法例如是等离子体辅助化学气相沉积法。
然后，在第一阻挡层130上形成第二缓冲层140。在本实施例中，第二缓冲层140的材料例如是包括非晶硅，其厚度例如是50nm。第二缓冲层140的形成方法例如是等离子体辅助化学气相沉积法。
请参照图2C，接着，在第二缓冲层140上形成第二阻挡层150。在本实施例中，第二阻挡层150的材料的导热系数例如是小于10W/mk。第二阻挡层150的材料例如是包括氧化硅，其厚度例如是1000埃至4000埃。第二阻挡层150的形成方法例如是等离子体辅助化学气相沉积法。
然后，在第二阻挡层150上形成非晶硅层160。在本实施例中，非晶硅层160的形成方法例如是等离子体辅助化学气相沉积法。
请同时参照图2C与图2D，而后，以激光LB将非晶硅层160转变成多晶硅层170。在本实施例中，激光LB的波长例如是300nm至310nm，且例如是308nm。可挠基板110的材料与粘着层104的材料例如是对具有上述波长的激光LB具有强吸收能力，且可挠基板110的材料与粘着层104的材料的耐热温度例如是低于350℃。多晶硅层170例如是低温多晶硅。
在本实例中，有一部分的激光LB例如是会穿透多晶硅层170而进入第二阻挡层150中。然而，由于本实施例是根据激光LB的波长，适当地选择第一与第二阻挡层130、150与第一与第二缓冲层120、140的材料与厚度，尤其是第二阻挡层150与第二缓冲层140的材料与厚度，因此第一与第二阻挡层130、150与第一与第二缓冲层120、140能大幅吸收与阻挡激光LB，以避免激光LB及其所产生的热能穿透或传递至可挠基板110与粘着层104。其中，第一与第二阻挡层130、150及第一与第二缓冲层120、140吸收与阻挡激光LB及其所产生热能的机制可以参照前一实施例中所述，在此不赘述。
特别一提的是，在本实施例的多晶硅层的制作方法中，是通过粘着层104将可挠基板110附着至载具102上为例，但在另一实施例中，如图3所示，可挠基板110也可以直接附着至载具102上并与其接触，其中可挠基板110可以是塑胶基板。由于其余膜层的制作皆与前述实施例相同，因此在此不赘述。
在本实施例中，在可挠基板110与多晶硅层170之间配置具有适当材料与厚度的第一缓冲层120、第一阻挡层130、第二阻挡层150以及第二缓冲层140，以吸收穿透多晶硅层170的激光LB及其所产生的能量，或者使激光LB在该些膜层之间的介面被反射。如此一来，可以大幅降低激光LB与其所产生的能量穿透及传递至可挠基板110与粘着层104的可能性。因此，能避免可挠基板110与粘着层104发生劣化、变形或变质，使得可挠基板110与粘着层104能保有其良好特性。
图4是根据本发明一实施例的阵列基板的剖面示意图。请参照图4，阵列基板100包括可挠基板110、第一缓冲层120、第一阻挡层130、第二缓冲层140、第二阻挡层150以及薄膜晶体管200。在本实施例中，可挠基板110例如是聚酰亚胺基板、玻璃基板或金属基板。第一缓冲层120配置于可挠基板110上。第一缓冲层120的材料例如是包括氮化硅。第一阻挡层130配置于第一缓冲层120上。第一阻挡层130的材料例如是包括氧化硅。第二缓冲层140配置于第一阻挡层130上。第二缓冲层140的材料例如是包括非晶硅，其厚度例如是介于400至1000埃。第二阻挡层150配置于第二缓冲层140上。第二阻挡层150的导热系数例如是小于10W/mk。第二阻挡层150的材料例如是包括氧化硅，其厚度例如是介于1000埃至4000埃。其中，可挠基板110、第一缓冲层120、第一阻挡层130、第二缓冲层140以及第二阻挡层150的材料、厚度以及制作方法可以参照前文实施例中所述者。
薄膜晶体管200配置于第二阻挡层150上，其中薄膜晶体管200包括多晶硅层170。在本实施例中，多晶硅层170例如是通过前文实施例中所述的方式制作，而后经由图案化与掺杂制作工艺以作为薄膜晶体管中的通道层。举例来说，在本实施例中，多晶硅层170例如是包括通道区、重掺杂区、轻掺杂区、源极区与漏极区。多晶硅层170的材料例如是包括低温多晶硅。薄膜晶体管200例如是低温多晶硅薄膜晶体管。
在本实施例中，薄膜晶体管200还包括栅极180、源极182a与漏极182b、像素电极186、栅极介电层188、层间介电层190以及保护层192、194。其中，栅极介电层188例如是覆盖多晶硅层170。栅极180例如是配置于栅极介电层188上。层间介电层190例如是覆盖栅极180与栅极介电层188。源极182a与漏极182b例如是配置于层间介电层190上，且例如是经由栅极介电层188与层间介电层190中的接触孔188a、190a与多晶硅层170电连接。保护层192例如是覆盖层间介电层190以及源极182a与漏极182b。像素电极186例如是配置于保护层192上，且例如是经由保护层192中的接触孔192a与漏极182b电连接。保护层194例如是覆盖像素电极186以及保护层192。在本实施例中，薄膜晶体管200例如是更包括焊垫184，其经由配置于层间介电层190与保护层192的接触孔190a、192a中的接触插塞196、198与外界电路连接。特别一提的是，虽然在本实施例中是以阵列基板100具有图4所示的薄膜晶体管200结构为例，但本发明不限于此，换言之，薄膜晶体管200可以具有其他构型。
再者，在一实施例中(未绘示)，阵列基板100例如是还包括载具102，其中可挠基板110配置于载具102与第一缓冲层120之间。在一实施例中(未绘示)，阵列基板100例如是还包括载具102与粘着层104，其中粘着层104配置于载具102与可挠基板110之间。载具102、粘着层104以及可挠基板110的材料与厚度可以参照图2D与图3所示的实施例中所述，在此不赘述。
在本实施例中，在可挠基板110与多晶硅层170之间配置具有适当材料与厚度的缓冲层120、140与阻挡层130、150，因此在以诸如激光LB等能量光束将非晶硅层转换成作为通道层的多晶硅层170时，缓冲层120、140与阻挡层130、150可以吸收穿透多晶硅层170的激光LB及其所产生的能量，或者使激光LB在该些膜层之间的介面被反射。如此一来，可以大幅降低激光LB与其所产生的能量穿透及传递至可挠基板110与粘着层104的可能性。因此，能避免可挠基板110与粘着层104发生劣化、变形或变质，使得可挠基板110与粘着层104能保有其良好特性。此外，缓冲层120、140与阻挡层130、150也在制作薄膜晶体管的其他元件时提供缓冲与阻挡的功能，以进一步防止可挠基板110与粘着层104受到破坏。因此，本实施例的阵列基板具有良好的元件特性。此外，本实施例的阵列基板的制作方法可轻易的与现有的阵列基板的制作工艺结合，因此不会造成制作成本的大幅增加，但可大幅提升阵列基板的良率。
图5是根据本发明一实施例的有机发光装置的剖面示意图。在本实施例中，有机发光装置300包括阵列基板100、第一电极310、有机发光层340以及第二电极370。第一电极310、有机发光层340以及第二电极370配置于阵列基板100上，且有机发光层340位于第一电极310与第二电极370之间。在本实施例中，阵列基板100为图4所示的阵列基板，其包括可挠基板110、第一缓冲层120、第一阻挡层130、第二缓冲层140、第二阻挡层150以及薄膜晶体管200，详细结构可参照图4所示以及前一实施例中所述，在此省略绘示与描述。在本实施例中，第一电极310例如是阳极以及第二电极370例如是阴极。有机发光装置300例如是还包括空穴注入层320、空穴传输层330、电子传输层350以及电子注入层360。空穴注入层320与空穴传输层330例如是配置于第一电极310与有机发光层340之间，且空穴注入层320例如是配置于第一电极310与空穴传输层330之间。电子注入层360与电子传输层350例如是配置于第二电极370与有机发光层340之间，且电子注入层360例如是配置于第二电极370与电子传输层350之间。当然，在其他实施例中，也可以省略空穴注入层320、空穴传输层330、电子传输层350以及电子注入层360的配置。
再者，在一实施例中(未绘示)，阵列基板100中的可挠基板110也可以直接配置于载具102上或经由粘着层104配置于载具102上。载具102、粘着层104以及可挠基板110的配置方式、材料以及厚度可以参照图2D与图3所示的实施例中所述，在此不赘述。
在本实施例中，有机发光装置300具有阵列基板100，阵列基板100中的缓冲层120、140与阻挡层130、150能避免可挠基板110受到用以将非晶硅层转换成多晶硅层170的激光LB的影响，使得可挠基板110保有其良好特性。如此一来，有机发光装置300具有较佳的元件特性与良率。
特别一提的是，虽然在上述的实施例中是以将多晶硅的制作方法应用于可挠基板中的薄膜晶体管以及有机发光装置中，但本发明不以此为限。也就是说，多晶硅的制作方法可以应用在各种需要通过激光将非晶硅转变成多晶硅的元件中，以避免元件中的可挠基板受到激光的破坏或影响。
综上所述，在本发明的多晶硅层的制作方法中，可挠基板与多晶硅层之间具有多个缓冲层与阻挡层，缓冲层与阻挡层可以吸收穿透多晶硅层的激光能量，以最小化传递至可挠基板的激光能量。如此一来，能避免可挠基板与粘着层劣化，使得可挠基板与粘着层能保有其原本的良好特性。再者，当薄膜晶体管具有以上述方式配置的多晶硅层时，包含此薄膜晶体管的阵列基板或包含上述阵列基板的有机发光装置或其他装置也具有较佳的元件特性。另一方面，由于本发明的多晶硅层的制作方法能轻易地与现有的薄膜晶体管、阵列基板或有机发光装置等装置的制作工艺结合，而无需额外添购设备或大幅地改变制作流程，因此不会导致上述元件的制作成本大幅增加，且能使得上述元件具有较佳的良率。
虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (33)
1.一种阵列基板，包括：
可挠基板；
第一缓冲层，配置于该可挠基板上；
第一阻挡层，配置于该第一缓冲层上；
第二缓冲层，配置于该第一阻挡层上；
第二阻挡层，配置于该第二缓冲层上；以及
薄膜晶体管，配置于该第二阻挡层上，其中该薄膜晶体管包括一多晶硅层。
2.如权利要求1所述的阵列基板，其中该可挠基板包括聚酰亚胺基板、玻璃基板或金属基板。
3.如权利要求1所述的阵列基板，其中该多晶硅层的材料包括低温多晶硅。
4.如权利要求1所述的阵列基板，其中该第二阻挡层的材料的导热系数小于10W/mk。
5.如权利要求1所述的阵列基板，其中该第二阻挡层的厚度为1000埃至4000埃。
6.如权利要求1所述的阵列基板，其中该第二阻挡层的材料包括氧化硅。
7.如权利要求1所述的阵列基板，其中该第二缓冲层的材料包括非晶硅。
8.如权利要求1所述的阵列基板，其中该第二缓冲层的厚度为400至1000埃。
9.如权利要求1所述的阵列基板，其中该第一阻挡层的材料包括氧化硅。
10.如权利要求1所述的阵列基板，其中该第一缓冲层的材料包括氮化硅。
11.如权利要求1所述的阵列基板，还包括载具，其中该可挠基板配置于该载具与该第一缓冲层之间。
12.如权利要求11所述的阵列基板，还包括粘着层，配置于该载具与 该可挠基板之间。
13.如权利要求12所述的阵列基板，其中该可挠基板的材料为聚酰亚胺，其厚度小于0.025mm。
14.如权利要求12所述的阵列基板，其中该可挠基板的材料为玻璃，其厚度小于0.1mm。
15.如权利要求12所述的阵列基板，其中该可挠基板的材料为金属，其厚度小于0.08mm。
16.如权利要求1所述的阵列基板，还包括：
像素电极，配置于该薄膜晶体管上且与该薄膜晶体管电连接；
有机发光层，配置于该像素电极上；以及
电极层，配置于该有机发光层上，其中该有机发光层位于该像素电极与该电极层之间。
17.一种多晶硅层的制作方法，包括：
在一可挠基板上形成一第一缓冲层；
在该第一缓冲层上形成一第一阻挡层；
在该第一阻挡层上形成一第二缓冲层；
在该第二缓冲层上形成一第二阻挡层；
在该第二阻挡层上形成一非晶硅层；以及
以一激光将该非晶硅层转变成一多晶硅层。
18.如权利要求17所述的多晶硅层的制作方法，其中该激光的波长为300nm至310nm。
19.如权利要求17所述的多晶硅层的制作方法，其中该第二阻挡层吸收穿透该多晶硅层的该激光。
20.如权利要求17所述的多晶硅层的制作方法，其中该第二缓冲层吸收穿透该第二阻挡层的该激光。
21.如权利要求17所述的多晶硅层的制作方法，其中该可挠基板包括一聚酰亚胺基板、一玻璃基板以及一金属基板。
22.如权利要求17所述的多晶硅层的制作方法，其中该多晶硅层的材料包括低温多晶硅。
23.如权利要求17所述的多晶硅层的制作方法，其中该第二阻挡层的材料的导热系数小于10W/mk。
24.如权利要求17所述的多晶硅层的制作方法，其中该第二阻挡层的厚度为1000埃至4000埃。
25.如权利要求17所述的多晶硅层的制作方法，其中该第二阻挡层的材料包括氧化硅。
26.如权利要求17所述的多晶硅层的制作方法，其中该第二缓冲层的材料包括非晶硅。
27.如权利要求17所述的多晶硅层的制作方法，其中该第一阻挡层的材料包括氧化硅。
28.如权利要求17所述的多晶硅层的制作方法，其中该第一缓冲层的材料包括氮化硅。
29.如权利要求17所述的多晶硅层的制作方法，还包括一载具，其中该可挠基板配置于该载具与该第一缓冲层之间。
30.如权利要求29所述的多晶硅层的制作方法，还包括一粘着层，配置于该载具与该可挠基板之间。
31.如权利要求30所述的多晶硅层的制作方法，其中该可挠基板的材料为聚酰亚胺，其厚度小于0.025mm。
32.如权利要求30所述的多晶硅层的制作方法，其中该可挠基板的材料为玻璃，其厚度小于0.1mm。
33.如权利要求30所述的多晶硅层的制作方法，其中该可挠基板的材料为金属，其厚度小于0.08mm。
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