TWI285059B - Fabrication method for organic electroluminescent element comprising an LTPS-TFT - Google Patents

Description

1285059 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明 是有關於一 電激發光顯 疋有關於一種有機電激發光元件的製造方法，特別 種以低溫多晶矽薄膜電晶體作為驅動單元之有機 示器的製造方法。 【先前技術】 近年來，隨著電子產品發展技術的進步及其曰益廣泛 …::象是行動電話、PDA及筆記型電腦的問市，使得與傳統顯 比具有較小體積及電力消耗特性的平面顯示器之需失 =增’成為目前最重要的電子應用產品之一。在平面顯： 纟於有機電激發光件具有自發光、高亮度、廣視角、 速度及製程容易等特性，使得有機電激發光件無疑的將 為下一世代平面顯示器的最佳選擇。 有機發光二極體（organic light emitting di〇de，〇 二使用有機層作為主動層（active 13潭）的發光二極體， 來已漸漸使用於平面面板顯示器（flat panel dlsplay)上，依 驅動方式可區分為被動式有機電激發光（pM—qled)及 枝電激發光（am-oled)顯示器。 被動式有機電激發光元件，主要係㈣π矩陣電極而被 早、、，屯驅動：由於被動式有機電激發光元件係叫 式執仃，當知瞄線（scanning linesyf加至數百條以上時， 3的瞬間亮度即為觀察亮度的數百倍，因此，產生的瞬間带 机里^達數百倍。如此大的電力消耗使得有機發光二極體】 生大里的熱’同時提高了有機發光二極體的操作溫度。然而， 操作溫度的提高易使得有機發光二極體劣化的速度加快，如此 〇632-A50276-TWf 5 1285059 -來’易導致有機電激發光元件的發光效率及元件壽命的降 低。 開發出具有高發光效率及長使用壽命的有機電激發光元 件是目前平面顯示技術的主要.趨勢之一。因此，搭配薄膜電晶 體（thin fllm transistQr，之主動式有機電激發光元件 被提出’以避免被動式有機電激發光元件所產生之問題。由於 主動式有機電激發光顯示器具有面發光的特徵、自發光的高發 光效率=及低驅動電麼咖心VQltage)等優點，且具有廣 視角间對比、同應答速度（high_resp〇nse叩㈣）、及全彩 ，等特性。當顯示器的尺寸越作越大，解析度的要求越來越 2，以及全彩化需求的情況下’主動式有機電激發光無疑將成 為下一代全彩化平面顯示器的最佳選擇。 為了實現高精細度的元件與晝素排列，低溫多晶矽(i〇w temperature PQly_silicGn，LTps)製程已逐漸取代非晶石夕製 程而成為薄膜電晶體技術的發展主流。在現行所使用的低溫多 曰曰夕的裝耘中，主要係使用準分子雷射退火laser a曰mieal)結晶技術來使得非晶矽（am〇rph〇us si丨^⑻轉變為多 曰曰矽（polysillcon)。然而，現行所使用的準分子雷射退火製 要白為線型雷射系統（1 ine beam system)，因此雷射能量 的變，會直接影響到多晶石夕内部的結晶狀況’亦會直接影響到 後段薄膜電晶體之起始㈣⑽reshold VQ1 tage)及所能提供 用來驅=有機電激發光元件的電流表現，導致有機電激發光元 又不均勻的現像。雷射能量變動的情況主要係發生在 電射光照射過程中每-發雷射光束與光束之間，如此-來易造 成有機電激發光元件產生與雷射光束同方向的線狀條紋缺陷 (llnemUI*a) ’如第1圖所示’嚴重影響有機電激發光元件的 0632-A50276· 丁 Wf 1285059 顯示品質（display quaiity)。 因此，發展出適合有機電激-膜電晶體製程，以解決以上所述斤的低溫多晶石夕薄 發光二極體製程技術上亟需研究’疋目則主動式有機電激 【發明内容】 有鑑於此，本發明的目的伤 電晶體其多晶梦層之載子濃度能二：子:雜製程以調整薄膜 其起始電壓⑽)的分佈，籍二二=薄:電晶體 「條紋缺陷⑴ne mura)。 。有钱電激發光χ件其線狀 為達成上述目的，本發明係挺 體的製程，以製造出適用於低溫多晶”膜電晶 晶石夕薄膜電晶體，以避免有機動;^f電激發光元件的低溫多 (Hne fflura)^± 〇 # 體的製程包含以下步驟。提供L基=之低^晶梦薄膜電晶 膜電晶體於該基板。其中成—低溫多晶石夕薄 道區、-源極及-汲極，而曰:夕缚膜電晶體包含—通 ^亥通道區的製造方式包括： 丨形成一夕日日矽層，該多晶矽層具有— 該通道預定區進行-離子佈植製程。 Hi以及對 動單元上有供-種以低溫多晶♦薄膜電晶體作為驅 動早π之錢電激發光顯示器的製造方法，包含 一 板，形成一低溫多晶矽薄膜電 ’、土 膜電晶體包含一通道區、—源極及=板以:= 光二極體_)於該基板，該有機發光二極體4=:; :及=接，其中，該通道區的製造方式包括:形成一多晶:二 3亥多晶石夕層具有-通道預定區；以及對該通道預定區進行—曰離 〇632-A50276-TWf 7 1285059 子佈植製程。 根據本發㈣収製造料，輯子佈㈣ :佈植製程、n型離子佈植、或同時包^—^包含p型 植:：及一㈣離子佈植製程。在本發 ：型離子佈 p型離子佈植製程可為為雜子佈植製程，例中，該 製程可為磷離子佈植製程。 而邊η型離子佈植 此外，根據本發明一較佳實施例， 時包含一 η型離 人 布植製程亦同 、蓄箱―广, Ρ型離子佈植製程，列料、畜 迢預疋區進行之離子佈植製程可包括下列步驟：、i “亥通 先對㈣道預定區進行子佈植録， 疋區進打-石朋離子佈植製程。或者是 ^k預 -石朋離子佈植製程，再對該诵m、Μ通道預疋區進行 、χ、、預疋&進行一鱗離子佑姑制 程。值得注意的，該離子佈植萝 衣 ions/W之間。+佈植衣备之辰度係介於ω〇ΐ1χ1『 為使本發明之上述目的、特徵能更明顯易懂，下文特舉較 佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 【實施方式】 —以下，係顯示符合本發明所述之有機電激發光元件之一較 4土見施例，鉍配合附圖詳細說明如下·· 如第2圖所示，該有機電激發光元件1〇〇包括一基板1〇2, 該基板可例如為玻璃、喊、塑膠基板或是半導體基板。接著， 形成一圖形化之低溫多晶矽層丨07於該基板丨02之上，而該多 晶矽層107之形成可包括在該基板1〇2上形成一非晶矽層，接 著再對該非晶石夕層進行一準分子雷射（ELA)退火製程或是一熱 處理，以使非晶矽層經固相長晶形成多晶矽層。其中，該圖形 0632-A50276-TWf 8 1285059 2低溫多晶矽層107包含一源極預定區(未圖示) 疋區（未圓示）、及一通道區110。 極預 1。7二：一閘極絕緣層109於該圖形化 全覆h Μ 並進—步形成—罩幕層（未圖示）以完 、庶置是預定區及脑極預定區。接著，㈣罩幕層作為 程。兮晶硬層107之通道區110進行-離子佈植製 ^離子佈植製程係同時包含一η型離子佈植製程及一ρ型 佈植奥Γ製程’其步驟如下：先對該通道預定區進行一碟離子 ^程（备雜漠度係為8xl0" ions/cm2)，㈣該通道預定區 仃1離子佈植製程（摻雜濃度係為2xlG12 i_/em2)。該罩 ▲層化成之目的在於避免該源極預定區及該沒極預定區受到 该離子佈植製程的影響。 接著，移除該罩幕層，並形成一閘極112於該通道區之上 、勺閘極、、、邑緣層109上。接著，在以該間極J J2作為遮罩，形成 源極114及汲極116分別於該源/汲極預定區中。其中該閘極 U2、5亥閘極絕緣層1〇9、該源極114、該汲極ιΐ6及該通道區 110係構成一低溫多晶矽薄膜電晶體。 接著，坦覆性形成一介電層12〇於上述結構，並以一微影 蝕刻製程形成複數個接觸窗122，以露出部分之該源極114及 汲極116。接著，形成一源極接觸區124及一汲極接觸區126 經由該接觸窗122以分別與該源極114及汲極116電性連結。 最後，形成一絕緣層130於上述結構之上，並形成一有機電激 I光元件140於該絕緣層130之上，其中該有機電激發光元件 140依序係包含一陽極142、一有機電激發光複合層144、及一 陰極146，其中該該有機電激發光元件14〇係以該陽極142與 該汲極接觸區126電性連結。至此，完成本發明所述之以低溫 0632-A50276-TWf 9 1285059 多晶石夕薄膜電晶體作為驅動單元之有機電激發光元件1⑽之一 幸父佳貫施例。請參照第3圖，係顯示上述實施例實際所得之有 機電激發光元件點亮之情形，與第1圖比較後可發現線狀條紋 缺陷（line mura)的狀況已有大幅度的改善。 清參照表1及表2，請分別為顯示一依傳統製程所得之低 溫多晶石夕薄膜電晶體（通道層未進一步進行摻雜）及一依本發 明所述製程所得之低溫多晶矽薄膜電晶體（通道層經磷離子及 硼離子佈植製程）其電性表現。 NMOS Tmos^ 多晶 石夕層 厚度 (nm) Vtn 3σ febilty 3σ SS 3σ Vtn 3σ M±ilty 3σ SS 3σ 490 2.7b 0.32 141.94 17.71 0.25 0.03 η.ί^ -9469 8.12 0.39 0.09 470〜510 2.76 0.42 145.96 32.08 0.27 0.10 -Z82 0.71 -96.81 12.84 0.38 0.08 450〜530 2. Ί2 0.40 139.07 82.49 0.27 0.09 -2 87 0.85 -93.48 28.42 0.39 0.11 表1:傳統製程所得之低溫多晶矽薄膜電晶體之電性表現 —ME PMOS 多晶 石夕層 厚度 (nm) Vtn 3σ tobilty 3σ SS 3α Vtn 3σ itbilly 3a SS 3σ 490 2.61 0.44 144.50 15.34 0.24 0.04 -Z90 0.4D -91.61 &38 0.33 0.05 470〜510 2.74 0.51 137.62 30.60 0.25 0.07 -a 02 0.42 -86.87 1285 0.34 0.06 450〜530 2.76 0.50 134.93 59.86 0.26 0.07 -a 〇8 0.50 -84.63 ia〇5 0.35 0.06 表2··本發明所述製程所得之低溫多晶矽薄膜電晶體之電性表 現 由表1及表2可知，本發明所述之低溫多晶矽薄膜電晶體 在PM0S-TFT(用來驅動有機電激發光元件）上具有較佳之Vtp (3Sigma)的表現，亦即用來驅動有機電激發光元件之舞臈電晶 體其電壓之變動（variation)明顯降低。 0632-A50276-TWf 10 1285059 此外，請參照第4圖，係 晶彻電晶體為驅動單元之以傳統製程所得之低溫多 所述製程所彳曰夕7 之有機電激發光元件及一以本發明 所件之低溫多晶㈣膜電晶體為動 a月 發光元件其電产. 日日體為《動早兀之有機電激

Anneal)样；1 如1011)及 EU(EXC1_ ⑹叮 低溫多曰^胺關係圖。由圖中可知，以本發明所述製程所得之 佳之二:r/電晶體為驅動單元之有機電激發光元件具有較 仫之均勻性（變動幅度較小）。 隹…、本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本 ^明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内， 田可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之 申請專利範圍所界定者為準。 0632-A50276-TWf 11 1285059 f圖式簡單說明】 ^ ®係“不以傳統LTpsm為義單元 激發光 兀件其點亮之情形。 第2圖係顯示本發明所述之有機電激發光元件之一較佳實 把例之剖面結構示意圖。 第3圖係顯不第2圖所述之實施例所得之有機電激發光元件點亮 之情形。 弟4圖係顯示以傳統製程有機電激發光元件及本發明一較 佳實施例所述之有機電激發光元件其電流變動(i variati〇n) 及ELA變動的關係圖。 【主要元件符號說明】 有機電激發光元件〜100 ; 基板〜102 ; 低溫多晶矽層〜1〇7 ; 閘極絕緣層〜109 ; 一通道區〜110 ; 閘極〜112 ; 源極〜114 ; 汲極〜116 ; 介電層〜120 ; 接觸窗〜122 ; 一源極接觸區〜124 ; 汲極接觸區〜126 ; 絕緣層〜130 ; 0632-A50276-TWf 12 1285059 有機電激發光元件〜140 ; 陽極〜14 2 ; 有機電激發光複合層〜144 ; 及陰極〜146。

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Claims (1)

1285059 十、申請專利範圍： ，該有機電激發光 動單元，包含： 1 · 一種有機電激發光顯示器的製造方法 顯示器係以一低溫多晶矽薄膜電晶體作為驅 提供一基板； 形成該低溫多晶石夕薄膜電晶體於該基板，該 夕 一 膜電晶體包含一通道區、一源極及一波極；以及…曰曰石夕缚 形成一有機發光二極體（0LED)於該基板，該 體具有一陽極與該汲極偶接， 先一極

其中，該通道區的製造方式包括·· 以及 形成-多晶石夕層，該多晶石夕層具有一通道預定區 對該通道預定區進行一離子佈植製程。 迭方i如利範圍第1項所述之有機電激發光顯示器的. 中該離子佈植製程係、包含p型離子佈植製程。 造方述之有機電激發光顯示_ Ρ 1離子佈植衣程係為硼離子佈植製程。 造方i如=範圍第1項所述之有機電激發光顯示器的製 -〃 ？佈植製程係包型離子佈植製程。 6·如申請專利範圍第 造方法，其中該離子佈植製 1項所述之有機電激發光顯示器的製 程係包含一η型離子佈植製程及_ 0632-A50276-TWf 14 1285059 型離子佈植製程。 rj 造方法，:明專利範圍第1項所述之有機電激發光顯示器的製 離+你/、中4離子佈植製程係包含—離子佈植製程及一嶙 、告方^如中請專利範圍第1項所述之有機電激發光顯示器的製 ^驟其中對該通道預定區進行之離子佈植製程係包括下列 定區^對料道财區進行離子佈植製程，再對該通道預 Π〇行一碟離子佈植製程。 :如申請專利範圍第i項所述之有機電激發光顯示器的製 其中對該通道預定區進行之離子佈植製程係包括下列 先對該通道預定區進行一 定區進行一硼離子佈植製程。 磷離子佈植製程，再對該通道預 10·如申請專利範圍第 造方法，其中該離子佈植製 之間。 1員所述之有機電激發光顯示器的製 程之之濃度係介於lxl〇1G至lxl02G i〇ns/cm2 0632-A50276-TWf 15