TWI580021B - 有機發光二極體顯示器及製造其之方法 - Google Patents

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Description

有機發光二極體顯示器及製造其之方法
本發明關於一種有機發光二極體顯示器及製造其之方法。
有機發光二極體(OLED)顯示器為一種以有機發光二極體來顯示影像之自發光顯示器裝置。有機發光二極體不同於液晶顯示器(LCD)，因其中不需要分離的光源，並且可具有相對較小的厚度與較輕的重量。再者，隨著有機發光二極體顯示器呈現高品質之特性，例如低功率消耗、高亮度以及短響應時間，其為下一代令人注目的可攜式電子裝置之顯示器裝置。
近來，已特別矚目於具有氧化物薄膜電晶體之有機發光二極體顯示器。氧化物薄膜電晶體為一種基於氧化物半導體之薄膜電晶體。相較於基於非晶矽薄膜之電晶體，氧化物薄膜電晶體可具有較高的電子遷移率以及可靠度，而且可呈現優異的整體性能特性。因此，具有如此的氧化物薄膜電晶體之有機發光二極體顯示器在建構透明的顯示器裝置上具有其優點。
相較於基於多晶矽薄膜之電晶體，儘管氧化物薄膜電晶體可呈現優異的均勻性，但其電子遷移率較差。
所以，如果僅以氧化物薄膜電晶體來形成有機發光二極體顯示器，則可能會受限於整體的容量。
以上揭露於先前技術中的資訊僅為加強所說明的技術背景之了解，因而可能包含某些並不構成習知技術之資訊，其為本國熟知該項技術者所知悉。
實施例目標為有機發光二極體顯示器以及製造其之方法，其展現優於相關技術之特點。
實施例的特徵為提供一種能夠以相對較為簡單的結構而穩定使用氧化物半導體層以及多晶矽半導體層之有機發光二極體顯示器。
實施例之另一特徵為提供一種以簡單且有效的方式製造有機發光二極體顯示器之方法。
藉由提供一種有機發光二極體顯示器，便可實現至少一個以上以及其他的特徵與優點，該有機發光二極體顯示器包含：一基座主體；在基座主體上的第一閘極電極與第二半導體層；在第一閘極電極與第二半導體層上的閘極絕緣層；在閘極絕緣層上的第一半導體層與第二閘極電極，該第一半導體層覆蓋著第一閘極電極，而第二閘極電極則覆蓋著第二半導體層；複數個蝕刻阻擋層，該複數個蝕刻阻擋層接觸著部分的第一半導體層；在第一半導體層與第二閘極電極上的層間絕緣層，該層間絕緣層包含複數個分別曝露著複數個蝕刻阻擋層的接觸孔；在層間絕緣層與接觸孔上的第一源極電極與第一汲極電極，該第一源極電極與第一汲極電極透過複數個蝕刻阻擋層間接地連接至第一半導體 層，或者直接地連接至第一半導體層；以及在層間絕緣層上的第二源極電極與第二汲極電極，該第二源極電極與第二汲極電極連接至第二半導體層。
第一半導體層可以是一種氧化物半導體層。
蝕刻阻擋層可設置於第一半導體層之外部。
第二半導體層可包含一位於第二閘極電極下方的通道區域、以及位於通道區域個別側邊上的源極與汲極區域。
第二半導體層的通道區域可包含一非摻雜多晶矽層，而第二半導體層的源極與汲極區域則可包含一已摻雜的多晶矽層。
第一閘極電極可包含相同於第二半導體層的源極與汲極區域的材料，並且可設置於相同的平面中。
層間絕緣層與閘極絕緣層可進一步包含額外的接觸孔，該額外的接觸孔部分地曝露著第二半導體層的源極與汲極區域，而第二源極電極與第二汲極電極可設置於個別的額外接觸孔中。
蝕刻阻擋層可直接設置於部分的第一半導體層上。
第二閘極電極可包含：第一電極層，該第一電極層包含相同於第一半導體層之材料；以及第二電極層，而該第二電極層則包含相同於蝕刻阻擋層之材料。
部分的第一半導體層可直接設置於部分的蝕刻阻擋層上。
第二閘極電極可包含相同於蝕刻阻擋層之材料。
同樣也可藉由提供製造有機發光二極體顯示器之方法來實現至少一個以上以及其他特徵與優點，該方法包含：在基座主體上形成一第一閘極電極前驅物與一第二半導體層前驅物致使第一閘極電極前驅物與第二半導體層 之每者皆包含一多晶矽層；在第一閘極電極前驅物與第二半導體前驅物上形成一閘極絕緣層；在閘極絕緣層上依序地形成一氧化物半導體層與一金屬層；圖案化氧化物半導體層與金屬層之圖案藉以形成一第二閘極電極、一第一半導體層、與複數個蝕刻阻擋層，致使複數個蝕刻阻擋層直接設置於部分的第一半導體層之上；將雜質摻入第一閘極電極前驅物與第二半導體層前驅物藉以形成一第一閘極電極與一第二半導體層；在第二閘極電極、第一半導體層與蝕刻阻擋層上形成一層間絕緣層；蝕刻層間絕緣層藉以形成分別曝露著複數個蝕刻阻擋層的第一源極接觸孔與第一汲極接觸孔；以及蝕刻層間絕緣層與閘極絕緣層藉以一起形成部分曝露著第二半導體層的第二源極接觸孔與第二汲極接觸孔。
該方法可進一步包含在層間絕緣層上形成一第一源極電極、一第一汲極汲極電極與一第二源極電極，而且其中的第一源極電極與第一汲極電極可透過第一源極與第一汲極接觸孔而直接地連接至第一半導體層，或者透過蝕刻阻擋層間接地連接至第一半導體層，而第二源極電極與第二汲極電極則可分別經由第二源極接觸孔與第二汲極接觸孔連接至第二半導體層。
蝕刻阻擋層可設置於第一半導體層之外部。
第二半導體層可包含一通道區域以及源極與汲極區域，該通道區域設置於第二閘極電極之下方，而源極與汲極區域則設置於通道區域個別的側邊上。
第二半導體層的通道區域可包含一非摻雜的多晶矽層，而第二半導體層的源極與汲極區域則可包含已摻雜雜質的多晶矽層。
第一閘極電極可以相同於第二半導體層源極與汲極區域的方式形成在相同的平面中，並且以相同之材料形成。
第二閘極電極可包含從氧化物半導體層與金屬層所形成的雙層結構，其中可經由氧化物半導體層來形成第一半導體層，而且其中可經由金屬層來形成蝕刻阻擋層。
藉由提供一種製造有機發光二極體顯示器的方法，同樣也可實現至少一個以上以及其他的特徵與優點，該方法包含：在基座主體上形成一第一閘極電極前驅物與一第二半導體層前驅物致使第一閘極電極前驅物與第二半導體層前驅物包含一多晶矽層；在第一閘極電極前驅物與第二半導體層前驅物上形成一閘極絕緣層；在閘極絕緣層上形成一金屬層；圖案化金屬層藉以形成一第二閘極電極與複數個蝕刻阻擋層；將雜質摻入第一閘極電極前驅物與第二半導體層前驅物之中藉以形成一第一閘極電極層與一第二半導體層；在複數個蝕刻阻擋層上形成一氧化物半導體層；圖案化氧化物半導體層藉以形成一第一半導體層致使部分的第一半導體層至少部分地覆蓋部分的蝕刻阻擋層之上；在第二閘極電極、蝕刻阻擋層與第一半導體層上形成一層間絕緣層；蝕刻層間絕緣層藉以形成一第一源極接觸孔與一第一汲極接觸孔致使該第一源極接觸孔與第一汲極接觸孔分別曝露著複數個蝕刻阻擋層；以及一起蝕刻層間絕緣層與閘極絕緣層藉以形成一第二源極接觸孔與一第二汲極接觸孔致使第二源極接觸孔與第二汲極接觸孔部分曝露著第二半導體層。
該方法進一步包含在層間絕緣層上形成一第一源極電極、一第一汲極電極、一第二源極電極與一第二汲極電極，而其中的第一源極電極與第一汲極電極可透過第一源極與第一汲極接觸孔直接地連接至第一半導體層，或者透過蝕刻阻擋層間接地連接至第一半導體層，且第二源極電極與第二汲極電極則可分別經由第二源極接觸孔與第二汲極接觸孔連接至第二半導體層。
蝕刻阻擋層可設置於第一半導體層之外部。
第二半導體層可包含：一通道區域，該通道區域設置於第二閘極電極之下方；以及源極與汲極區域，而源極與汲極區域則設置於通道區域個別的側邊上。
第二半導體層的通道區域可包含一非摻雜的多晶矽層，而第二半導體層的源極與汲極區域則可包含已摻雜雜質的多晶矽層。
第一閘極電極可以相同於行成第二半導體層源極與汲極區域的方式形成在相同的平面中，並且以相同之材料形成。
第二閘極電極可包含從氧化物半導體層與金屬層所形成的雙層結構，其中可經由氧化物半導體層來形成一第一半導體層，而且其中可經由金屬層來形成蝕刻阻擋層。
10‧‧‧第一薄膜電晶體
20‧‧‧第二薄膜電晶體
70‧‧‧有機發光二極體
80‧‧‧電容器
101‧‧‧有機發光二極體顯示器
102‧‧‧有機發光二極體顯示器
111‧‧‧基座主體
115‧‧‧緩衝層
121‧‧‧第一閘極電極
125‧‧‧第二半導體層
126‧‧‧通道區域
127‧‧‧汲極區域
128‧‧‧源極區域
130‧‧‧閘極絕緣層
141‧‧‧第一半導體層
143、144‧‧‧蝕刻阻擋層
145‧‧‧第二閘極電極
150‧‧‧層間絕緣層
153‧‧‧第一源極接觸孔
154‧‧‧第一汲極接觸孔
155‧‧‧第二源極接觸孔
156‧‧‧第二汲極接觸孔
163‧‧‧第一源極電極
164‧‧‧第一汲極電極
165‧‧‧第二源極電極
166‧‧‧第二汲極電極
221‧‧‧第一閘極電極前驅物
225‧‧‧第二半導體層前驅物
241‧‧‧第一半導體層
243、244‧‧‧蝕刻阻擋層
245‧‧‧第二閘極電極
1401‧‧‧氧化物半導體層
1402‧‧‧金屬層
1451‧‧‧第一電極層
1454‧‧‧第二電極層
DA‧‧‧顯示區域
NA‧‧‧非顯示區域
PE‧‧‧像素
SL‧‧‧掃描線
DL‧‧‧資料線
VDD‧‧‧共同電源線
藉由參照附圖詳細說明典型實施例，對熟知該項技術者而言，以上與其他的特徵與優點將顯而易見，其中：圖1闡述根據實施例的有機發光二極體顯示器之概要平面圖；圖2闡述圖1的有機發光二極體顯示器像素之電路圖；圖3闡述圖1有機發光二極體顯示器的薄膜電晶體放大之部分剖面圖；圖4至圖7闡述製造圖3薄膜電晶體的方法各步驟之剖面圖；圖8闡述根據另一實施例的有機發光二極體顯示器之薄膜電晶體之部分放大剖面圖；以及 圖9至圖11闡述製造圖8薄膜電晶體的方法各步驟之剖面圖。
此時將參照附圖更完整地說明範例實施例，然而，可以不同的形式來實施之，並且不應解釋為受限於在此所提之實施例。更確切來說，提供這些實施例乃是致使本揭露事項將會詳盡而完整，並且將會完整地傳達本發明給予熟知該項技術者。
在圖式中，可能會將各層與區域的尺度加大，以為清楚闡述之用。同樣也應了解的是，當某一層或者元件指稱為”在…之上”或”位於其上”、或者諸如”覆蓋”在另一層或基座之上，可能為直接位於另一層或基座之上，或者也可表達存在有介於中間的層。再者，將會了解到當某一層指稱”位於另一層下方”，則可能直接位於其下方，或者也可表達存在有一或更多介於中間的層。此外，同樣也會了解到，當某一層指稱”在於兩層之間”，則可能是兩層之間的唯一層，或者同樣也可表達存在有一或更多介於中間的層。相似的參考數字指稱全文中相似的元件。
再者，就實施例而言，儘管在其他實施例中僅說明不同於第一實施例相關的構成元件，然而藉由使用相同的構成元件之相同參考數字，參考適切的附圖，以第一實施例中所構成的元件來給定細節的說明。
可忽略對說明並不適切的部件，藉以清楚地說明實施例。
再者，為了解釋方便而任意闡述圖式中所示的個別結構之構件尺寸與厚度，然而實施例並不需要受限於所闡述的情形。
此時將參照圖1至圖3來說明根據實施例之有機發光二極體顯示器。
如圖1所闡述，根據實施例之有機發光二極體顯示器101可包含一基座主體111，該基座111包含諸如一顯示區域DA與一非顯示區域NA。圖2中所闡述的複數個像素PE可形成在基座主體111的顯示區域DA之上，藉以顯示影像。數個驅動電路可形成於非顯示區域NA上。
如圖2所闡述的，有機發光二極體顯示器101的像素PE可具有兩個薄膜電晶體(TFT)10與20、以及電容器80，例如具有有機發光二極體70之2Tr-1Cap結構。然而，實施例並不受限於此。因此，在有機發光二極體顯示器101中，像素PE可包含諸如三個或者更多之薄膜電晶體以及兩個或者更多之電容器，而此處可形成個別的接線，同時在結構上進行改變。以此種方式，額外的薄膜電晶體與電容器可形成補償電路。
補償電路可改善每個像素PE的有機發光二極體70之均勻性，藉以例如避免影像品質之不平均。補償電路可包含諸如大約四至八個左右的薄膜電晶體。
再者，基座主體111的非顯示區域NA之驅動電路可包含額外的薄膜電晶體。
有機發光二極體70可包含諸如一電洞注入電極之陽極、一電子注入電極之陰極、以及一設置於陽極與陰極之間的有機發射層。
根據實施例之兩個薄膜電晶體可包含第一與第二薄膜電晶體10與20。
第一與第二薄膜電晶體10與20可分別包含諸如一閘極電極、一半導體層、一源極電極以及一汲極電極。第一薄膜電晶體10之半導體層可以是一種氧化物半導體層，而第二薄膜電晶體20之半導體層則可以是一種多晶矽半導體。換言之，第一薄膜電晶體10可以是一種氧化物薄膜電晶體，而第二薄膜電晶體20則可以是一種多晶矽薄膜電晶體。
第一薄膜電晶體10可連接至有機發光二極體70。第二薄膜電晶體20可連接至一掃描線SL與一資料線DL。
第二薄膜電晶體20可以是一種切換式TFT，用以選擇所要照射之像素PE。第二薄膜電晶體20的閘極電極可連接至掃描線SL，而第二薄膜電晶體20的源極電極則可連接至資料線DL。第二薄膜電晶體20可根據輸入至掃描線SL的切換電壓，將從資料線DL所輸入之資料電壓傳輸至第一薄膜電晶體10。
電容器80可連接至第二薄膜電晶體20與一共同電源線VDD。電容器80可儲存相應於從第二薄膜電晶體20所傳輸的電壓以及供應至共同電源線VDD的電壓之間的差值之電壓。
第一薄膜電晶體10可供應驅動電力給予所選擇的像素PE內的有機發光二極體70，藉以將之驅動，並且藉此發射光線。第一薄膜電晶體10的閘極電極可連接至電容器80之電容器極板，該金屬板則可連接至第二薄膜電晶體20之汲極電極。第一薄膜電晶體10之源極電極以及電容器80之另一電容器極板可分別連接至共同電源線VDD。再者，第一薄膜電晶體10之汲極電極可連接至有機發光二極體70之陽極。以如此之方式，第一薄膜電晶體10可連接至共同電源線VDD與電容器80，藉以將輸出電流IOLED供應給予有機發光二極體70。輸出電流IOLED可正比於儲存在電容器80上的電壓以及臨界電壓之間的差值平方。有 機發光二極體70可藉由從第一薄膜電晶體10所供應之輸出電流IOLED而發射出光線。
像素PE之結構並不受限於上述者，並且可以各種不同的方式變化之。
如圖3所闡述，第一薄膜電晶體10可包含一第一閘極電極121、一第一半導體層141、一第一源極電極163以及一第一汲極電極164。第二薄膜電晶體20可包含一第二閘極電極145、一第二半導體層125、一第二源極電極165、以及一第二汲極電極166。第一半導體層141可以是一種氧化物半導體層，而第二半導體層125則可以是一種多晶矽半導體層。再者，第一薄膜電晶體10可包含接觸著一部份的第一半導體層141之複數個蝕刻阻擋層143與144。
將參照圖3詳細說明根據實施例的第一與第二薄膜電晶體10與20之結構。
基座主體111可包含一種絕緣材料，例如玻璃、石英、陶瓷、及/或塑膠。然而，實施例並不受限於此，而且基座主體111可以諸如不銹鋼的金屬材料來形成之。
緩衝層115可設置於基座主體111之上。緩衝層115可包含諸如各種不同的無機或者有機材料。緩衝層115可使表面平坦，同時避免不需要及/或損壞的成分侵入，例如不純的元素及/或濕氣。然而，並不一定需要提供緩衝層115，而且可忽略緩衝層115，端視基座主體111之種類與處理條件而定。
第一閘極電極121與第二半導體層125可形成於緩衝層115之上。若無緩衝層115，則第一閘極電極121與第二半導體層125則可形成於基座主體111之上。
可將第二半導體層125區分為諸如一通道區域126以及在通道區域126個別側邊上的源極與汲極區域128與127。第二半導體層125的通道區域126可包含諸如非摻雜多晶矽層，換言之，為一種本質半導體。第二半導體層125的源極與汲極區域128與127可包含諸如一種摻雜雜質的多晶矽層。在第二半導體層125的源極與汲極區域128與127上所摻入的雜質可以是諸如P型雜質。P型雜質可包含諸如類似硼(B)離子之材料。然而，實施例並不受限於上述者。所以，摻雜的雜質可以是諸如N型雜質。N型雜質可包含諸如類似磷(P)離子之材料。
第一閘極電極121可以相同於形成第二半導體層125的源極與汲極區域128與127之方式形成之。換言之，第一閘極電極121可包含諸如一種摻雜雜質的多晶矽層。第一閘極電極121可與第二半導體層125的源極與汲極區域128與127一起形成，致使源極與汲極區域128與127可設置於相同於第一閘極電極121之平面上。
閘極絕緣層130可設置於第一閘極電極121與第二半導體層125之上。閘極絕緣層130可包含諸如氮化矽(SiNx)或者氧化矽(SiOx)。然而，閘極絕緣層130之材料並不受限於此。
第二閘極電極145與第一半導體層141可設置於閘極絕緣層130之上。再者，複數個蝕刻阻擋層143與144可直接設置於部分的第一半導體層141之上。
部分的第一半導體層141可位於第一閘極電極121之上。第一半導體層141可包含諸如一氧化物半導體層。在某一種實現方式中，該氧化物半導體層可包含一種氧化物材料，該材料包含諸如氧(O)以及至少一種鎵(Ga)、銦(In)、 鋅(Zn)以及錫(Sn)。在另一種實現方式中，第一半導體層141可包含混合氧化物，例如InZnO、InGaO、InSnO、ZnSnO、GaSnO、GaZnO、以及GaInZnO。
使用氧化物半導體之第一薄膜電晶體10可具有大約為使用氫化非晶矽的薄膜電晶體之兩倍到一百倍的有效電荷遷移率、以及大約105至108的導通/截止電流比率。換言之，使用氧化物半導體之第一薄膜電晶體10可呈現相對較為優異的半導體特性。同樣的是，在氧化物半導體之狀況下，根據其帶隙可以大約為3.0eV至大約3.5eV，而相對於可見光不會產生光漏電流。所以，可避免第一薄膜電晶體10短暫的殘像。再者，為了改善第一薄膜電晶體10之特性，第一半導體層141可進一步包含諸如第三、第四或者第五族的週期表元素或者過度元素。
蝕刻阻擋層143與144可包含諸如金屬或者金屬合金。金屬及/或金屬合金則可包含諸如鋁(Al)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、銀(Ag)、鉻(Cr)、鈦(Ti)及/或鉭(Ta)。
第二閘極電極145可位於第二半導體層125的通道區域126之上。在第二半導體層125之形成期間中，當雜質摻入第二半導體層125的源極與汲極區域128與127之中時，第二閘極電極145可避免雜質摻入通道區域126。第二閘極電極145可包含諸如一第一電極層1451以及一第二電極層1454，第一電極層1451由相同於第一半導體層141的材料所形成，亦即氧化物半導體，第二電極層1454則是形成於第一電極層1451之上，並由相同於蝕刻阻擋層144之材料所形成，亦即金屬材料。如此的配置可以允許第一電極層1451與第一半導體層141同時形成，以及允許第二電極層1454與蝕刻阻擋層144同時形成。
層間絕緣層150可設置於第一半導體層141、蝕刻阻擋層143與144以及第二閘極層145之上。層間絕緣層150可以包含第一源極接觸孔153與第一汲 極接觸孔154，分別曝露著蝕刻阻擋層143與144。再者，層間絕緣層150與閘極絕緣層130可一起包含一第二源極接觸孔155以及一第二汲極接觸孔156，分別部分曝露著一部份的第二半導體層125之源極與汲極區域128與127。由於具有閘極絕緣層130，層間絕緣層150可包含諸如氮化矽(SiNx)或者氧化矽(SiOx)，但並不受限於此。
第一源極電極163、第一汲極電極164、第二源極電極165以及第二汲極電極166可分別設置於層間絕緣層150之上以及接觸孔153、154、155與156之中。
第一源極電極163與第一汲極電極164可彼此相互間隔，並且可經由第一源極接觸孔153與第一汲極接觸孔154而接觸到複數個蝕刻阻擋層143與144。第一源極電極163與第一汲極電極164可分別透過蝕刻阻擋層143與144而間接連接至第一半導體層141。在某一種實現方式中，第一源極電極163與第一汲極電極164可經由蝕刻阻擋層143與144而電氣連接至第一半導體層141。
第二源極電極165與第二汲極電極166可彼此相互間隔，並且可分別經由第二源極接觸孔155與第二汲極接觸孔156而接觸到第二半導體層125之源極與汲極區域128與127。
可藉由諸如蝕刻層間絕緣層150、或者藉由一起蝕刻層間絕緣層150以及閘極絕緣層130來形成接觸孔153、154、155與156。在某一種實現方式中，可在單一蝕刻處理期間中，形成接觸孔153、154、155與156。特別的是，可藉由一起蝕刻層間絕緣層150以及閘極絕緣層130來形成第二源極接觸孔155與第二汲極接觸孔156。可僅藉由蝕刻層間絕緣層150來形成第一源極接觸孔153與第一汲極接觸孔154。所以，在蝕刻閘極絕緣層130的單一處理期間中，為了 完成第二源極接觸孔155與第二汲極接觸孔156，可將第一源極接觸孔153與第一汲極接觸孔154持續地曝露於蝕刻溶劑，即使是在完成之後亦然。由於蝕刻阻擋層143與144的存在，第一源極接觸孔153與第一汲極接觸孔154可能不會被不必地要加深，而且可不損及其他周遭的結構構件。因此，在根據實施例的有機發光二極體顯示器101中，與第二閘極電極145一起形成而不需要任何個別的處理步驟之蝕刻阻擋層143與144可穩定地形成第一源極接觸孔153與第一汲極接觸孔154。換言之，蝕刻阻擋層143與144可有效地控制形成個別接觸孔153、154、155與156之蝕刻環境。
蝕刻阻擋層143與144可經由金屬材料來形成。金屬材料可具有相對於經由諸如氮化矽(SiNx)或者氧化矽(SiOx)所形成的層間絕緣層150與閘極絕緣層130之蝕刻選擇性。
再者，複數個蝕刻阻擋層143與144可設置於第一閘極電極121之外部。換言之，蝕刻阻擋層143與144可能不會附蓋第一閘極電極121。
根據以上所說明的，在根據本發明的有機發光二極體顯示器101中，氧化物的第一薄膜電晶體10與多晶矽的第二薄膜電晶體20可相對較為簡單的結構而一起穩定地使用，藉以採用有效的方式來增強整體的性能特性。
換言之，可簡化有機發光二極體顯示器101之整體結構，致使可一起形成第一薄膜電晶體10的第一半導體層141和蝕刻阻擋層143與144、以及第二薄膜電晶體20的第二閘極電極145，亦即同時並且使用相同材料。此外，可一起形成第一薄膜電晶體10的第一閘極電極121以及第二薄膜電晶體20的第二半導體層125。再者，藉由蝕刻阻擋層143與144，便可穩定地形成有機發光二極體顯示器。特別的是，如以上所說明的，蝕刻阻擋層143與144可輔助確保接觸孔 153、154、155與156可由單一蝕刻處理程序所形成，而不會損及第一TFT 10之任何構件。
可直接地連接至有機發光二極體70藉以驅動之第一薄膜電晶體10可以具有較為優異的均勻性之氧化物薄膜電晶體來形成之。可用來充當非顯示區域(NA)的驅動電路、或者像素(PE)的切換或補償電路之第二薄膜電晶體20可以是一種具有較為優異的電子遷移率之多晶矽薄膜電晶體。
所以，在有機發光二極體顯示器101中，諸如均勻性與電子遷移率的薄膜電晶體性能特性可與穩定度與生產力一起改善。
再者，可組合N型第一薄膜電晶體10與P型第二薄膜電晶體20，藉以形成用來充當驅動電路之CMOS薄膜電晶體。
基於形成第一薄膜電晶體10與第二薄膜電晶體20之處理，將參照圖4製圖7來說明製造根據實施例的有機發光二極體顯示器101之方法。
首先，如圖4中所闡述的，可將多晶矽層形成於基座主體111之上。可藉由諸如形成一種非晶矽並且使該非晶矽層結晶來形成多晶矽層。可使用熟知該項技術者所知悉的各種不同之方法，藉以使非晶矽層結晶。在某一種實現方式中，可藉由諸如加熱、雷射、焦耳加熱、電場或者誘發金屬來使非晶矽層結晶。可藉由圖案化多晶矽層來形成第一閘極電極前驅物221以及第二半導體層前驅物225。
接著，如圖5所闡述的，可將閘極絕緣層130形成於第一閘極電極前驅物221以及第二半導體層前驅物225之上。閘極絕緣層130可包含諸如氮化矽(SiNx)或者氧化矽(SiOx)。
接著，可將氧化物半導體層1401與金屬層1402依序地沈積於閘極絕緣層130之上。可在真空大氣下諸如持續地沈積氧化物半導體層1401與金屬層1402。藉由持續地沈積氧化物半導體層1401與金屬層1402，可使在氧化物半導體層1401沈積之後以及在金屬層1402沈積之前額外的處理步驟最小化，致使避免氧化物半導體層1401不必要的損壞。
可經由諸如濺鍍或者蒸鍍氧化物半導體材料或者金屬來沉積氧化物半導體層1401及/或金屬層1402。換言之，可經由熟知該項技術者所知悉的各種不同方法來沉積氧化物半導體層1401及/或金屬層1402，例如物理氣相沉積(PVD)。
接著，如圖6所闡述，可經由諸如蝕刻處理來圖案化所沉積的氧化物半導體層1401以及金屬層1402，藉此形成一第二閘極電極145、一第一半導體層141、以及複數個蝕刻阻擋層143與144。在某一種實現方式中，蝕刻處理可包含諸如雙重曝光或者半色調曝光。
一部分的第一半導體層141可位於第一閘極電極前驅物221之上。可將複數個蝕刻阻擋層143與144形成於部分的第一半導體層141之上。再者，可形成複數個蝕刻阻擋層143與144，致使其沉積於第一閘極電極前驅物221外部，而非位於第一閘極電極前驅物221之上。較佳的是，複數個蝕刻阻擋層143與144並不位於第一閘極電極前驅物221之上。此乃是由於如果複數個蝕刻阻擋層143與144處於雜質的路徑中則複數個蝕刻阻擋層143與144可能會不預期地導致摻入雜質於第一閘極電極前驅物221之中所致。
第二閘極電極145可位於一部分的第二半導體層前驅物225之上。再者，第二閘極電極145可包含一藉由圖案化氧化物半導體層1401圖案所形 成的第一電極層1451、以及一藉由圖案化金屬層1402圖案所形成的第二電極層1454。
接著，可藉由將雜質摻入第一閘極電極層前驅物221與第二半導體層前驅物225來形成第一閘極電極121與第二半導體層125。雜質可通過第一半導體層141，並且可摻入於第一閘極電極層前驅物221之中。相對的是，如以上所說明的，雜質可能不會通過蝕刻阻擋層143與144。
可將第二半導體層125區分為諸如由第二閘極電極145所阻礙摻雜的通道區域126、以及在已摻入雜質的通道區域126個別側邊上之源極與汲極區域128與127。第一閘極電極121可包含諸如一種已摻雜雜質之多晶矽層，類似於第二半導體層125的源極與汲極區域128與127。圖6的箭頭指示雜質之摻雜行為。
在實施例中，可藉由使用傳導性摻雜的多晶矽層來充當第一閘極電極121，藉以簡化有機發光二極體顯示器101之整體結構。換言之，藉由一起、同時以及相同材料形成第一閘極電極121與第二半導體層125，而不是分別形成，便可簡化製造有機發光二極體顯示器101的整體處理程序。
接著，如圖7所闡述的，可將層間絕緣層150形成於第一半導體層141、蝕刻阻擋層143與144、以及第二閘極電極145之上。可蝕刻層間絕緣層150來形成分別部分曝露著複數個蝕刻阻擋層143與144之第一源極接觸孔153以及第一汲極接觸孔154。再者，可一起蝕刻層間絕緣層150與閘極絕緣層130，藉以形成分別部分曝露著第二半導體層125的源極與汲極區域128與127之第二源極接觸孔155以及第二汲極接觸孔156。在某一種實現方式中，可藉由單一蝕刻處理程序來形成接觸孔153、154、155與156。
如圖3所闡述的，可分別將一第一源極電極163、一第一汲極電極164、一第二源極電極165、以及一第二汲極電極166形成於層間絕緣層150之上、以及接觸孔153、154、155與156之中。第一源極電極163以及第一汲極電極164可透過第一源極與第一汲極接觸孔153與154以及蝕刻阻擋層143與144而間接連接至第一半導體層141。換言之，可將蝕刻阻擋層143與144設置於第一源極與汲極電極163與164以及第一半導體層141之間，藉以將電極163與164電氣連接至第一半導體層141。
第二源極電極165與第二汲極電極166可分別經由第二源極接觸孔155以及第二汲極接觸孔156連接至第二半導體層125的源極與汲極區域128與127。
藉由實現上述的處理程序，便可有效地製造本實施例之有機發光二極體顯示器101。
在本實施例中，可以簡單而有效的方式來形成氧化物的第一薄膜電晶體10與多晶矽的第二薄膜電晶體20。
特別的是，可將第一薄膜電晶體10的第一閘極電極121以及第二薄膜電晶體20的第二半導體層125一起形成於相同的平面，亦即同時並且採用相同材料，致使可以簡化製造有機發光二極體顯示器101的整體處理程序。
此時將參照圖8來說明另一實施例。
如圖8所闡述的，在根據本實施例的有機發光二極體顯示器中，可將部分的蝕刻阻擋層243與244直接設置於部分的第一薄膜電晶體10之第一半導體層241下方。再者，可將複數個蝕刻阻擋層243與244設置於第一閘極電極121之外部，而非位於其上。
層間絕緣層150之第一源極接觸孔153以及第一汲極接觸孔154可分別部分地曝露著複數個蝕刻阻擋層243與244。換言之，每個蝕刻阻擋層243與244並非位於第一半導體層241的一部分之上，其可分別經由第一源極接觸孔153以及第一汲極接觸孔154被曝露。可透過第一源極與第一汲極接觸孔153與154直接、及/或透過複數個蝕刻阻擋層243與244間接將第一源極電極163以及第一汲極電極164連接至第一半導體層241。
蝕刻阻擋層243與244可包含諸如金屬或者金屬合金。金屬或金屬合金則可包含諸如鋁(Al)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、銀(Ag)、鉻(Cr)、鈦(Ti)及/或鉭(Ta)。換言之，蝕刻阻擋層243與244可包含不同於層間絕緣層150與閘極絕緣層之蝕刻選擇性之金屬材料，其可包含諸如氮化矽(SiNx)或者氧化矽(SiOx)。
再者，可將第二閘極電極245形成於相同於材料的複數個蝕刻阻擋層243與244之相同平面上。
以如此之方式，根據本實施例的蝕刻阻擋層243與244可幫助確保第一源極接觸孔153以及第一汲極接觸孔154以穩定的方式形成。換言之，複數個蝕刻阻擋層243與244可避免第一源極接觸孔153以及第一汲極接觸孔154不必要地加深、及/或避免洞孔153與154結構之構件損壞。特別的是，由於可藉由單一蝕刻處理程序來形成接觸孔153、154、155與156，而且第二接觸孔155與156可較第一接觸孔153與154深，因此在蝕刻處理程序期間中，蝕刻阻擋層243與244可保護諸如第一半導體層241免於損壞。由於減少的處理步驟，如此因而可提供一種簡化的製造方法。
因此，在根據本實施例的有機發光二極體顯示器102中，第一氧化物薄膜電晶體10與多晶矽第二薄膜電晶體20可以相對較為簡單的結構而一起穩定地使用，藉以採用有效的方式來增強整體的性能特性。
此時將基於與先前實施例之差異，參照圖9至圖11來說明製造根據本實施例的有機發光二極體顯示器102之方法。
如圖9所闡述的，可將一緩衝層115形成於基座主體111之上，並且可將第一閘極電極前驅物與第二半導體層前驅物(並無顯示)形成於緩衝層115之上。可將閘極絕緣層130形成於第一閘極電極前驅物與第二半導體層前驅物之上。
接著，可將一金屬層(並無顯示)沉積於閘極絕緣層130上，並且圖案化，藉以形成第二閘極電極245以及複數個蝕刻阻擋層243與244。第二閘極電極245可位於一部分的第二半導體層前驅物之上。可將複數個蝕刻阻擋層243與244設置於第一閘極電極前驅物之外部，而非位於其上。較佳的是，蝕刻阻擋層243與244並不位於第一閘極電極前驅物之上，致使其可在其後的處理中進行摻雜行為。
接著，可將雜質摻入第一閘極電極前驅物與第二半導體層前驅物之中，藉以形成第一閘極電極121與第二半導體層125。雜質可以不通過蝕刻阻擋層243與244以及第二閘極電極245。
可將第二半導體層125區分為諸如由第二閘極電極245所阻礙摻雜的通道區域126、以及在已摻入雜質的通道區域126個別側邊上之源極與汲極區域128與127。第一閘極電極121可包含諸如一種已摻雜雜質之多晶矽層，類似 於第二半導體層125的源極與汲極區域128與127。圖9的箭頭指示雜質之摻雜行為。
接著，如圖10所闡述的，可將一氧化物半導體層形成於複數個蝕刻阻擋層243與244之上，並且圖案化，藉以形成第一半導體層241。第一半導體層241可位於具有插入於其間的閘極絕緣層130之第一閘極電極121上。第一半導體層241可直接設置以及部分地位於複數個蝕刻阻擋層243與244之上。
接著，如圖11所闡述的，可將一層間絕緣層150形成於第一半導體層241、蝕刻阻擋層243與244、以及第二閘極電極245之上。可蝕刻層間絕緣層150，藉以形成分別曝露著第一半導體層241以及複數個蝕刻阻擋層243與244之第一源極接觸孔153以及第一汲極接觸孔154。再者，可一起蝕刻層間絕緣層150以及閘極絕緣層130來形成分別部分曝露著第二半導體層125的源極與汲極區域128與127之第二源極接觸孔155與第二汲極接觸孔156。在某一種實現方式中，可藉由單一蝕刻處理程序來形成接觸孔153、154、155與156。
如圖8所闡述的，可將一第一源極電極163、一第一汲極電極164、一第二源極電極165、以及一第二汲極電極166形成於層間絕緣層150之上、以及接觸孔153、154、155與156之中。
第一源極電極163以及第一汲極電極164可分別透過第一源極與第一汲極接觸孔153與154以及蝕刻阻擋層143與144而直接及/或間接連接至第一半導體層241。換言之，在本實施例中，可透過蝕刻阻擋層243與244將第一源極電極163以及第一汲極電極16間接連接至第一半導體層241、或者直接連接至第一半導體層241。
第二源極電極165與第二汲極電極166可分別經由第二源極接觸孔155以及第二汲極接觸孔156連接至第二半導體層125的源極與汲極區域128與127。
藉由實現上述的處理程序，便可有效地製造本實施例之有機發光二極體顯示器102。
在根據實施例的有機發光二極體顯示器中，一起穩定地使用多晶矽薄膜電晶體以及氧化物薄膜電晶體，並且藉由簡單的處理程序來製造之。
已經在此揭露了範例實施例，而且儘管使用特定的專有名詞，然而使用該專有名詞並且預期僅普通與描述性之意義，而不是限制之目的。所以，熟知該項技術者將會了解的是，可以在不違反以下申請專利範圍所提的本發明之精神與範疇下從事型式與細節各種不同的改變。
10‧‧‧第一薄膜電晶體
20‧‧‧第二薄膜電晶體
101‧‧‧有機發光二極體顯示器
111‧‧‧基座主體
115‧‧‧緩衝層
121‧‧‧第一閘極電極
125‧‧‧第二半導體層
126‧‧‧通道區域
127‧‧‧汲極區域
128‧‧‧源極區域
130‧‧‧閘極絕緣層
141‧‧‧第一半導體層
143、144‧‧‧蝕刻阻擋層
145‧‧‧第二閘極電極
150‧‧‧層間絕緣層
153‧‧‧第一源極接觸孔
154‧‧‧第一汲極接觸孔
155‧‧‧第二源極接觸孔
156‧‧‧第二汲極接觸孔
163‧‧‧第一源極電極
164‧‧‧第一汲極電極
165‧‧‧第二源極電極
166‧‧‧第二汲極電極
1451‧‧‧第一電極層
1454‧‧‧第二電極層

Claims (23)

  1. 一種有機發光二極體顯示器，其包含：一基座主體；在基座主體上的第一閘極電極與第二半導體層；在第一閘極電極與第二半導體層上的閘極絕緣層；在閘極絕緣層上的第一半導體層與第二閘極電極，該第一半導體層覆蓋著第一閘極電極之上，而該第二閘極電極則覆蓋著第二半導體層之上；複數個蝕刻阻擋層，該複數個蝕刻阻擋層接觸著部分的第一半導體層；在第一半導體層與第二閘極電極上的層間絕緣層，該層間絕緣層包含複數個分別曝露著複數個蝕刻阻擋層的接觸孔；在層間絕緣層與接觸孔上的第一源極電極與第一汲極電極，該第一源極電極與第一汲極電極透過複數個蝕刻阻擋層間接地連接至第一半導體層，或者直接地連接至第一半導體層；以及在層間絕緣層上的第二源極電極與第二汲極電極，該第二源極電極與第二汲極電極連接至第二半導體層，其中的第一半導體層為一種氧化物半導體層。
  2. 如申請專利範圍第1項之有機發光二極體顯示器，其中的蝕刻阻擋層設置於第一半導體層之外部。
  3. 如申請專利範圍第1項之有機發光二極體顯示器，其中的第二半導體層包含： 一位於第二閘極電極下方的通道區域；以及位於通道區域個別側邊上的源極與汲極區域。
  4. 如申請專利範圍第3項之有機發光二極體顯示器，其中：第二半導體層的該通道區域包含一非摻雜多晶矽層；以及第二半導體層的源極與汲極區域包含一摻有雜質的多晶矽層。
  5. 如申請專利範圍第4項之有機發光二極體顯示器，其中的第一閘極電極包含相同於第二半導體層的源極與汲極區域的材料，並且可以設置於相同的平面中。
  6. 如申請專利範圍第3項之有機發光二極體顯示器，其中：層間絕緣層與閘極絕緣層進一步包含額外的接觸孔，該額外的接觸孔部分地曝露著第二半導體層的源極與汲極區域；以及第二源極電極與第二汲極電極設置於個別的額外接觸孔中。
  7. 如申請專利範圍第1項之有機發光二極體顯示器，其中的蝕刻阻擋層直接設置於部分的第一半導體層上。
  8. 如申請專利範圍第7項之有機發光二極體顯示器，其中的第二閘極電極包含：一第一電極層，該第一電極層包含相同於第一半導體層之材料；以及一第二電極層，該第二電極層則包含相同於蝕刻阻擋層之材料。
  9. 如申請專利範圍第1項之有機發光二極體顯示器，其中部分的第一半導體層直接設置於部分的蝕刻阻擋層上。
  10. 如申請專利範圍第9項之有機發光二極體顯示器，其中的第二閘極電極包含相同於蝕刻阻擋層之材料。
  11. 一種製造有機發光二極體顯示器之方法，該方法包含：在基座主體上形成一第一閘極電極前驅物以及一第二半導體層前驅物，致使第一閘極電極前驅物與第二半導體層每者皆包含一多晶矽層；形成閘極絕緣層於第一閘極電極前驅物與第二半導體層前驅物上；在閘極絕緣層上依序地形成氧化物半導體層與金屬層；圖案化氧化物半導體層與金屬層，藉以形成第二閘極電極、第一半導體層以及複數個蝕刻阻擋層，致使複數個蝕刻阻擋層直接設置於部分的第一半導體層之上；將雜質摻入第一閘極電極前驅物與第二半導體層前驅物，藉以形成第一閘極電極與第二半導體層；在第二閘極電極、第一半導體層與蝕刻阻擋層上形成一層間絕緣層；蝕刻該層間絕緣層，藉以形成分別曝露著複數個蝕刻阻擋層的第一源極接觸孔與第一汲極接觸孔；以及一起蝕刻該層間絕緣層與閘極絕緣層，藉以形成部分曝露第二半導體層的第二源極接觸孔與第二汲極接觸孔。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其進一步包含在層間絕緣層上形成一第一源極電極、一第一汲極電極、一第二源極電極以及一第二汲極電極，而且其中： 第一源極電極與第一汲極電極透過第一源極與第一汲極接觸孔而直接地連接至第一半導體層，或者透過蝕刻阻擋層間接地連接至第一半導體層；以及第二源極電極與第二汲極電極分別經由第二源極接觸孔與第二汲極接觸孔連接至第二半導體層。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中的蝕刻阻擋層設置於第一半導體層之外部。
  14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中的第二半導體層包含：一通道區域，該通道區域設置於第二閘極電極之下方；以及源極與汲極區域，該源極與汲極區域則設置於通道區域個別的側邊上。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中第二半導體層的通道區域包含一非摻雜的多晶矽層，而第二半導體層的源極與汲極區域則包含已摻雜的多晶矽層。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中的第一閘極電極以相同於形成第二半導體層源極與汲極區域的方式形成在相同的平面中，並且以相同之材料形成。
  17. 如申請專利範圍第11項之方法，其中的第二閘極電極包含從氧化物半導體層與金屬層所形成的雙層結構，其中經由氧化物半導體層來形成第一半導體層，而且其中經由金屬層來形成蝕刻阻擋層。
  18. 一種製造有機發光二極體顯示器的方法，該方法包含： 在基座主體上形成一第一閘極電極前驅物與一第二半導體層前驅物，致使第一閘極電極前驅物與第二半導體層前驅物包含一多晶矽層；在第一閘極電極前驅物與第二半導體層前驅物上形成一閘極絕緣層；在閘極絕緣層上形成一金屬層；圖案化金屬層，藉以形成一第二閘極電極與複數個蝕刻阻擋層；將雜質摻入第一閘極電極前驅物與第二半導體層前驅物之中，藉以形成一第一閘極電極層與一第二半導體層；在該複數個蝕刻阻擋層上形成一氧化物半導體層；圖案化該氧化物半導體層，藉以形成第一半導體層，致使部分的第一半導體層至少部分地位於部分的蝕刻阻擋層之上；在第二閘極電極、蝕刻阻擋層與第一半導體層上形成一層間絕緣層；蝕刻該層間絕緣層，藉以形成一第一源極接觸孔與一第一汲極接觸孔，致使該第一源極接觸孔與第一汲極接觸孔分別曝露著複數個蝕刻阻擋層；以及一起蝕刻該層間絕緣層與閘極絕緣層，藉以形成一第二源極接觸孔與一第二汲極接觸孔，致使第二源極接觸孔與第二汲極接觸孔部分曝露著第二半導體層。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其進一步包含在層間絕緣層上形成一第一源極電極、一第一汲極電極、一第二源極電極與 一第二汲極電極，而且其中：第一源極電極與第一汲極電極透過第一源極與第一汲極接觸孔直接地連接至第一半導體層，或者透過蝕刻阻擋層間接地連接至第一半導體層，以及第二源極電極與第二汲極電極分別經由第二源極接觸孔與第二汲極接觸孔連接至第二半導體層。
  20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中的蝕刻阻擋層設置於第一半導體層之外部。
  21. 如申請專利範圍第19項之方法，其中的第二半導體層包含：一通道區域，該通道區域設置於第二閘極電極之下方；以及源極與汲極區域，該源極與汲極區域設置於通道區域個別的側邊上。
  22. 如申請專利範圍第21項之方法，其中的第二半導體層的通道區域包含一非摻雜的多晶矽層，而第二半導體層的源極與汲極區域則包含已摻雜雜質的多晶矽層。
  23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中的第一閘極電極以相同於形成第二半導體層源極與汲極區域的方式形成在相同的平面中，並且以相同之材料形成。
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