专利名称：薄膜晶体管阵列衬底和包括其的有机发光显示器及其制造方法
技术领域：
所描述的技术概括地涉及薄膜晶体管阵列衬底、包括该阵列衬底的有机发光显示器以及制造该衬底的方法。
背景技术：
例如有机发光显示器或液晶显示器(IXD)的平板显示器包括薄膜晶体管(TFT)、电容器以及用于连接TFT和电容器的排线。以精细图案形成的TFT、电容器以及排线均设置在将要在其上制造平板显示器的衬底上。利用掩模来转移图案的光刻工艺通常被用于在衬底上形成精细图案。根据光刻工艺，将光刻胶均匀地施加在将要在其上形成精细图案的衬底上，利用曝光设备(例如步进式曝光机)使光刻胶曝光，并将已曝光的光刻胶显影。在光刻胶已被显影从而部分光刻胶被去除之后，蚀刻由剩余的光刻胶在衬底上形成的图像，并且在图案已形成之后去除不必要的光刻胶。在利用掩模转移图案的工艺中，不得不制备包括必要图案的掩模。因而，当利用掩模的工艺的数量增多时，制造成本增加。此外，平板显示器的制造工艺因掩模工艺的复杂性而变得复杂，并且平板显示器的制造时间增加，因而总体制造成本增大。
发明内容
一个发明性的方面是可容易地制造并具有高质量的信号传输的薄膜晶体管阵列衬底、包括该薄膜晶体管阵列衬底的有机发光显示器以及制造该薄膜晶体管阵列衬底的方法。另一方面是一种薄膜晶体管阵列衬底，其可包括薄膜晶体管，设置在衬底上，其中所述薄膜晶体管包括有源层、栅电极、以及源电极和漏电极；电容器，包括设置在与所述有源层相同层上的下部电极以及设置在与所述栅电极相同层上的上部电极；像素电极，设置在与所述栅电极和所述上部电极相同的层上，其中所述像素电极电连接到所述源电极和所述漏电极中的至少一个；第一绝缘层，设置在所述有源层与所述栅电极之间并且在所述下部电极与所述上部电极之间，其中所述第一绝缘层没有设置在所述下部电极的周边上；第二绝缘层，设置在所述第一绝缘层与所述源电极和所述漏电极之间，其中所述第二绝缘层没有设置在所述上部电极和所述下部电极的周边上；以及第三绝缘层，覆盖所述源电极和所述漏电极以及所述上部电极，并且暴露所述像素电极。所述有源层和所述下部电极可包括掺杂有离子杂质的半导体材料。
所述栅电极可包括由透明传导材料形成的第一层以及由金属形成的第二层。所述像素电极和所述上部电极可包括透明传导材料。所述透明传导材料可包括选自由氧化铟锡(ΙΤ0)、氧化铟锌(ΙΖ0)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(Ιη203)、氧化镓铟(IGO)以及氧化锌铝(AZO)构成的组中的至少一种。所述第一绝缘层和所述第二绝缘层可包括相同的蚀刻表面。在所述蚀刻表面与所述下部电极之间可形成间隙。所述第三绝缘层可设置在所述间隙中。所述第三绝缘层可直接接触没有设置所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的、所述 下部电极的周边。所述第一绝缘层和所述第二绝缘层可包括有机绝缘层。所述第三绝缘层可以是有机绝缘层。排线可设置在与所述下部电极相同的层上并且连接到所述下部电极，并且所述第一绝缘层可不形成在所述下部电极与所述排线彼此连接的连接部分上。所述排线和所述连接部分可包括掺杂有离子杂质的半导体材料。在插入所述上部电极与所述下部电极之间的所述第一绝缘层的所述蚀刻表面上可形成阶梯形部分。另一方面是一种有机发光显示器，包括薄膜晶体管，设置在衬底上，其中所述薄膜晶体管包括有源层、栅电极、以及源电极和漏电极；电容器，包括设置在与所述有源层相同层上的下部电极以及设置在与所述栅电极相同层上的上部电极；像素电极，设置在与所述栅电极和所述上部电极相同的层上，其中所述像素电极电连接到所述源电极和所述漏电极中的至少一个；第一绝缘层，设置在所述有源层与所栅电极之间并且在所述下部电极与所述上部电极之间，所述第一绝缘层覆盖没有设置在所述下部电极的周边上；第二绝缘层，在所述第一绝缘层与所述源电极和所述漏电极之间，所述第二绝缘层没有设置在所述上部电极和所述下部电极的周边上；第三绝缘层，覆盖所述源电极和所述漏电极以及所述上部电极，并暴露所述像素电极；有机发射层，设置在所述像素电极上；以及相对电极，设置在所述有机发射层上。所述相对电极可以是反射从所述有机发射层发出的光的反射电极。所述第三绝缘层可直接接触没有设置所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的、所述下部电极的周边。所述下部电极可由掺杂有离子杂质的半导体材料形成，并且其中没有掺杂离子杂质的区域形成在设置有所述第一绝缘层的所述下部电极与没有设置所述第一绝缘层的所述下部电极的周边之间。另一方面是一种制造薄膜晶体管阵列衬底的方法，包括执行第一掩模工艺，所述第一掩模工艺包括在衬底上形成半导体层，和对所述半导体层进行构图，以形成薄膜晶体管的有源层和电容器的下部电极；执行第二掩模工艺，所述第二掩模工艺包括形成第一绝缘层，在所述第一绝缘层上相继层叠透明传导材料和第一金属，以及对所述透明传导材料和所述第一金属进行构图，以形成其上相继层叠有所述透明传导材料和所述第一金属的像素电极、所述薄膜晶体管的栅电极以及所述电容器的上部电极；执行第三掩模工艺，所述第三掩模工艺包括形成第二绝缘层以及形成通过其暴露所述像素电极、所述有源层的源极区和漏极区、以及所述上部电极和所述下部电极的周边的接触孔；执行第四掩模工艺，所述第四掩模工艺包括在所述第三掩模工艺的所得结构上形成第二金属以及对所述第二金属进行构图，以形成分别接触所述源极区和所述漏极区的源电极和漏电极并且去除层叠在所述像素电极上的所述第一金属和形成在所述上部电极上的所述第二金属；去除形成在所述下部电极的所述周边上的杂质；以及执行第五掩模工艺，所述第五掩模工艺包括形成第三绝缘层和去除在所述像素电极上的所述第三绝缘层。执行所述第一掩模工艺还可包括，对所述半导体层进行构图，以在与所述下部电极相同的层上同时形成排线，以连接到所述下部电极。在执行所述第二掩模工艺之后，用离子杂质掺杂所述源极区和所述漏极区以及所述排线。执行所述第三掩模工艺还可包括同时蚀刻所述第一绝缘层和所述第二绝缘层。
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执行所述第三掩模工艺还可包括在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的蚀刻表面与所述下部电极之间形成间隙。执行所述第四掩模工艺还可包括蚀刻所述第二金属以及去除在所述像素电极和所述上部电极上的所述第一金属。执行所述第四掩模工艺还可包括形成与所述第一金属相同的材料的所述第二金属以及同时蚀刻所述第一金属和所述第二金属。可通过干法蚀刻来执行去除步骤。所述杂质可包括所述半导体层和所述第二金属的化合物。在执行所述第四掩模工艺之后，用离子杂质掺杂所述下部电极。
图I是根据实施方式的有机发光显示器的示意性横截面图；图2是根据实施方式的图I中所示的有机发光显示器的电容器区的示意性平面图；图3是示出制造图I中所示的有机发光显示器的方法的第一掩模工艺的结果的示意性横截面图；图4是示出制造图I中所示的有机发光显示器的方法的第二掩模工艺的结果的示意性横截面图；图5是示出在制造图I中所示的有机发光显示器的方法的第二掩模工艺之后的第一掺杂的结果的示意性横截面图；图6是示出制造图I中所示的有机发光显示器的方法的第三掩模工艺的结果的示意性横截面图；图7至9是制造图I中所示的有机发光显示器的方法的第四掩模工艺的示意性横截面图；图10是示出制造图I中所示的有机发光显示器的方法的第五掩模工艺的结果的示意性横截面图；图11是根据另一实施方式的图I中所示的有机发光显示器的电容器区的示意性横截面图；以及
图12至14是根据对比实施例、图I中所示的有机发光显示器的电容器区的示意性横截面图和平面图。
具体实施例方式现在将参照附图更完整地描述实施方式。图I是根据实施方式的有机发光显示器I的示意性横截面图。参见图1，在图I所示的有机发光显示器I的衬底10上，具有像素区PXL1，其中形成有有机发射层118 ;晶体管区TFT1，其中设置有薄膜晶体管；以及电容器区CAP1，其中设置有电容器。在晶体管区TFTl中，薄膜晶体管的有源层212和缓冲层11形成在衬底10上。有源层212可以由包括非晶硅或多晶硅的半导体形成。有源层212包括沟道区212c以及设置在沟道区212c之外的源极区212a和漏极区212b。源极区212a和漏极区212b均掺杂有尚子杂质。 在对应于有源层212的沟道区212c的位置处、在有源层212上相继设置有第一栅电极214和第二栅电极215，并且第一栅电极214和第二栅电极215可包括透明传导材料，第一绝缘层13作为第一和第二栅电极214与215和有源层212之间的栅绝缘层。在第二栅电极215上设置源电极216a和漏电极216b，并且源电极216a和漏电极216b分别接触有源层212的源极区212a和漏极区212b，在源电极216a与漏电极216b之间具有作为层间介电层的第二绝缘层15。在第二绝缘层15上形成第三绝缘层17，以覆盖源电极216a和漏电极216b。第一和第二绝缘层13和15中的每一个均可以形成为无机绝缘层，而第三绝缘层17可以形成为有机绝缘层。第三绝缘层17可包括常用的聚合物，例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚苯乙烯(PS)、具有苯酚基的聚合物衍生物、丙烯基聚合物、酰亚胺基聚合物、芳醚基聚合物、酰胺基聚合物、氟基聚合物、对二甲苯基聚合物、乙烯醇基聚合物、或者它们的混合物。在图I所示的像素区PXLl中，在衬底10、缓冲层11上设置有第一像素电极114。在一个实施方式中，第一像素电极114由与第一栅电极214相同的透明传导材料形成。第一像素电极114可以由透明传导材料形成，并且光线可从第一像素电极114发出。透明传导材料可包括选自由氧化铟锡(ΙΤ0)、氧化铟锌(ΙΖ0)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(Ιη203)、氧化镓铟(IGO)以及氧化锌铝(AZO)构成的组中的至少一种。在第一像素电极114上可形成有有机发射层118，并且从有机发射层118朝向衬底10、通过由透明传导材料形成的第一像素电极114可发射光。设置在第一像素电极114之下的缓冲层11和第一绝缘层13可选地包括具有不同的折射率的材料，并且作为分布式布拉格反射器(DBR)，以使得从有机发射层118发出的光的发光效率增加。缓冲层11和第一绝缘层13可由Si02、SiNx等形成。尽管在本实施方式中，第一绝缘层13和缓冲层11分别形成为一层，但是第一绝缘层13和缓冲层11中的每一个均可以形成为多层。第二绝缘层15形成在第二像素电极115的周边，并且在第二绝缘层15中形成第一接触孔Cl，第一像素电极114通过第一接触孔Cl暴露。第三绝缘层17形成在第二绝缘层15上，并且在第三绝缘层17中形成第四接触孔C4，第一像素电极114通过第四接触孔C4暴露。有机发射层118形成在第四接触孔C4中。有机发射层118可以由具有低分子量的有机材料或者高分子有机材料形成。当有机发射层118由具有低分子量的有机材料形成时，可以在有机发射层118上层叠空穴传输层(HTL)、空穴注入层(HIL)、电子传输层(ETL)以及电子注入层(EIL)等。除了这些层之外，如果需要的话，还可以在有机发光层118上层叠多种层。就这一点而言，可用的有机材料可以是酞菁铜(CuPc)、N，N’ -二 (萘-I-基)-N，N’ - 二苯基-联苯胺(NPB)、三-8-羟基喹啉铝(Alq3)等。当有机发射层118由高分子有机材料形成时，可以在有机发射层118上层叠HTL0 HTL可以由聚-(3，4)-乙烯-二羟基噻吩(PED0T)、聚苯胺(PANI)等形成。就这一点而言，可用的有机材料可以是聚亚苯基乙烯(PPV)基材料和聚芴基高分子材料。此外，还可以在有机发射层118、第一像素电极114与相对电极119之间沉积无机材料。作为公共电极的相对电极119沉积在有机发射层118上。在图I的实施方式中，第一像素电极114被用作阳极，而相对电极119被用作阴极。显然，第一像素电极114和相对电极119的极性可以与此相反。
相对电极119可以是包括反射材料的反射电极。就这一点而言，相对电极119可包括选自由铝(Al)、镁(Mg)、锂(Li)、钙(Ca)、氟化锂/钙(LiF/Ca)以及氟化锂/铝(LiF/Al)构成的组中的至少一种材料。相对电极119被设置为反射电极，以使得从有机发射层118发射的光由相对电极119反射、传输通过第一像素电极114,并且朝衬底10发射。电容器区CAPl包括设置在衬底10和缓冲层11上的、电容器的下部电极312a和第一上部电极314。下部电极312a可以由与薄膜晶体管的有源层212相同的材料形成。第一上部电极314可以由与第一像素电极114相同的透明传导材料形成。第一绝缘层13的一部分形成在下部电极312a与第一上部电极314之间。在一个实施方式中，下部电极312a由与源极区212a和漏极区212b相同的材料形成，例如，掺杂有离子杂质的半导体材料。当下部电极312a由没有掺杂离子杂质的本征半导体材料形成时，电容器与第一上部电极314 —起具有金属氧化物半导体(MOS) CAP结构。然而，当下部电极312a由掺杂有离子杂质的半导体材料形成时，如图I所示，电容器构成电容比MOS CAP结构的电容更大的金属-绝缘体-金属(MM) CAP结构，从而使电容最大化。因此，利用比MOS CAP结构更小的区域，MIM CAP结构可具有与MOS CAP结构相同的电容。因而，用于减小电容器的区域的裕度增加，并且第一像素电极114的厚度增加了所增加的裕度，这可增大开口率。在一个实施方式中，在下部电极312a的周边并且在与下部电极312a相同的层上设置排线W1，排线Wl与下部电极312a连接并且传输信号(电流/电压)。与下部电极312a类似，排线Wl可包括掺杂有离子杂质的半导体材料。在一个实施方式中，第一绝缘层13设置在下部电极312a上，并且在下部电极312a的周边处的区域中没有形成第一绝缘层13。至少一部分的下部电极312a (例如，边缘)可以不被第一绝缘层13覆盖。没有形成第一绝缘层13的区域可以是连接到下部电极312a的排线Wl的一部分。例如，没有形成第一绝缘层13的区域可以是下部电极312a与排线Wl彼此连接的连接部分。在本实施方式中，没有形成第一绝缘层13的区域已被描述为排线Wl的一部分。没有形成第一绝缘层13的区域可以是下部电极312a的边缘。这是因为，下部电极312a与排线Wl之间的边界可能在电容器区CAPl中没有清楚地设计。在本实施方式中，没有形成第一绝缘层13的区域可以位于第一绝缘层13与设置在下部电极312a的周边处的排线Wl之间，并且形成第一绝缘层13与排线Wl之间的间隙G。这是因为，当第二绝缘层15被蚀刻时，第一绝缘层13与第二绝缘层15 —起被蚀刻。第一上部电极314设置在第一绝缘层13上。第一上部电极314可以由与第一像素电极114相同的材料形成。例如，当第一像素电极114包括透明传导材料时，第一上部电极314也可包括该透明传导材料。第二绝缘层15设置在第一绝缘层13上。第二绝缘层15包括通过其暴露第一上部电极314的第二接触孔C2。第二接触孔C2可具有比第一上部电极314的宽度更大的开口。此外，与以上所述的第一绝缘层13相似，第二绝缘层15没有形成在下部电极312a的 周边处。下部电极312a的至少一部分(例如，边缘)以及上部电极314的至少一部分(例如，边缘)可以不被第二绝缘层15覆盖。第三绝缘层17设置在第二绝缘层15上。第三绝缘层17可以形成为有机绝缘层。包括具有低介电常数的有机绝缘材料的第三绝缘层17被插置于相对电极119与第一上部电极314之间。因而，可形成于相对电极119与第一上部电极314之间的寄生电容减小，并且防止因寄生电容导致的信号扰动。图2是根据实施方式的图I中所示的有机发光显示器I的电容器区CAPl的示意性平面图。参见图2，在电容器区CAPl的第二绝缘层15中设置有第一上部电极314、具有间隙G的第一绝缘层13、以及通过其暴露下部电极312a的周边的第二接触孔C2。下部电极312a待掺杂离子杂质的区域以及在其上设置有下部电极312a的相同层上连接到下部电极312a的排线Wl均依赖于第二绝缘层15待形成第二接触孔C2的区域的尺寸。就这一点而言，半导体材料未掺杂有离子杂质的区域可以在下部电极312a和排线Wl通过其彼此连接的连接部分中，这将在以下描述(参见图12至14)。在这种情况下，由于半导体材料没有掺杂离子杂质的区域具有高电阻，所以电容会减小，或者信号传输的质量会降低。然而，在本实施方式中，第二接触孔C2具有比第一上部电极314的宽度更大的开口。因而，下部电极312a和排线Wl掺杂有离子杂质。因此，半导体材料没有掺杂离子杂质的区域不位于下部电极312a与排线Wl之间，从而电容增大，并且信号传输的质量提高。当形成第二接触孔C2时，由于包含在下部电极312a (包括半导体材料)、源电极216a以及漏电极216b中的金属的反应,所以会形成娃-金属化合物(参见图7和8)。然而，在本实施方式中，通过将在以下描述的干法蚀刻工艺去除硅-金属化合物，并且可防止因娃-金属化合物而产生于下部电极312a与第一上部电极314之间的泄露电流。图2示出了附加的排线没有连接到第一上部电极314的情况。因而，尽管在图2中没有示出，但是连接到下部电极312a的排线(例如排线Wl)可还连接到第一上部电极314的至少一侧。在下文中，将参照图3至10描述制造有机发光显示器I的方法。图3是示出制造图I中所示的有机发光显示器I的方法的第一掩模工艺的结果的示意性横截面图。
参见图3，在其上层叠有缓冲层11的衬底10上形成薄膜晶体管的有源层212c和电容器下部电极312c。当执行第一掩模工艺时，与电容器下部电极312c—起形成连接到电容器下部电极312c的排线Wl。衬底10可以由主要成分为SiO2的透明玻璃材料形成。显然，衬底10可以是由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺等形成的塑料衬底，也可以是玻璃衬底。在衬底10上还可设置缓冲层11，缓冲层11包括例如SiO2和/或SiNx，以保持衬底10的平滑度并防止杂质元素渗透进衬底10中。尽管没有示出，但是在缓冲层11上沉积半导体层(未示出)，在该半导体层(未示出)上施加光刻胶(未不出)，并且通过利用第一光掩模(未不出)的光刻工艺对该半导体层(未示出)进行构图，从而基本同时形成薄膜晶体管的有源层212、电容器下部电极312c以及排线Wl。 通过利用曝光单兀(未不出)对第一光掩模(未不出)进行曝光并执行一系列工艺，例如，显影、蚀刻以及剥离或灰化来执行利用光刻法的第一掩模工艺。半导体层(未示出)可以由非晶硅或者多晶硅形成。在这种情况下，多晶硅也可以通过使非晶硅结晶而形成。可以利用例如快速热退火(RTA)、固相晶化(SPC)、准分子激光退火(ELA)、金属诱导晶化(MIC)、金属诱导侧向晶化(MILC)、连续侧向结晶(SLS )等的多种方法使非晶硅结晶。图4是示出制造图I中所示的有机发光显示器I的方法的第二掩模工艺的结果的示意性横截面图。参见图4，在图3的第一掩模工艺的所得结构上层叠第一绝缘层13，并且在第一绝缘层13上相继层叠包括透明传导材料和第一金属的多个层(未示出)。接下来，对包括透明传导材料和第一金属的各层(未示出)同时进行构图。作为构图的结果，在第一绝缘层13的像素区PXLl中相继形成包括透明传导材料的第一像素电极114和包括金属的第二像素电极115。此外，在晶体管区TFTl中相继形成包括透明传导材料的第一栅电极214和包括第一金属的第二栅电极215,并且在电容器区CAPl中相继形成电容器的、包括透明传导材料的第一上部电极314和电容器的、包括第一金属的第二上部电极315。如上所述，第一绝缘层13可包括由Si02、SiNx等形成的单层或多层。第一绝缘层13充当薄膜晶体管的栅绝缘层和电容器的介电层。第一像素电极114、第一栅电极214以及第一上部电极314可以由相同的透明传导材料形成。第二像素电极115、第二栅电极215以及第二上部电极315可以由相同的金属材料形成，并且可以形成为由选自由铝(Al)、钼(Pt)、钯(Pd)、银(Ag)、镁(Mg)、金(Au)、镍(Ni)、钕(Nd)、铱(Ir)、铬(Cr)、锂(Li)、钙(Ca)、钥(Mo)、钛(Ti)、钨(W)、以及铜(Cu)构成的组中的至少一种金属形成的单层或者多层。图5是示出在制造图I中所示的有机发光显示器I的方法的第二掩模工艺之后的第一掺杂的结果的示意性横截面图。参见图5，在图4的第二掩模工艺的所得结构上首先掺杂(Dl)离子杂质。可以用浓度约为IX ο15原子/Cm2的离子杂质掺杂作为目标的、薄膜晶体管的有源层212和电容器的排线W1。离子杂质可以是B或者P离子。在这种情况下，可以通过利用作为自对准掩模的第一栅电极214和第二栅电极215，用离子杂质掺杂有源层212，以使得有源层212包括惨杂有尚子杂质的源极区和漏极区212a和212b以及插于源极区与漏极区212a、212b之间的沟道区212c。也就是说，第一和第二栅电极214和215用作自对准掩模，从而无需使用附加的光掩模就可形成源极区和漏极区212a和212b。与沟道区212c相似，没有用离子杂质掺杂由与有源层212相同的材料形成的电容器下部电极312c，这是因为第一和第二上部电极314和315充当了阻挡掩模。然而，用杂质掺杂连接到电容器下部电极312c并且在其上没有形成第一上部电极314和第二上部电极315的排线(Wl和312a)。图6是示出制造图I中所示的有机发光显示器I的方法的第三掩模工艺的结果的示意性横截面图。
参见图6，在图5的第二掩模工艺的所得结构上层叠第二绝缘层15，并且通过对第二绝缘层15进行构图，形成暴露第二像素电极115的第一接触孔Cl、暴露第一上部电极314和第二上部电极315的全部的第二接触孔C2、以及暴露有源层212的源极区212a和漏极区212b的部分的第三接触孔C3。由于第二接触孔C2被形成为暴露第一和第二上部电极314和315的全部，所以在两个上部电极314和315与第二接触孔C2之间形成间隙G。就这一点而言，没有形成电极314和315的区域，即，第一绝缘层13与第二绝缘层15 —起被蚀刻。因此，第一和第二绝缘层13和15可包括相同的蚀刻表面，并且在该蚀刻表面与电容器下部电极312c之间形成其中没有形成绝缘层13和15的间隙G。尽管间隙G仅形成于第一绝缘层13与第二绝缘层15之间，但是间隙G可形成在设置于绝缘层13和15下方的缓冲层11与电容器下部电极312c之间。这是因为，当绝缘层13和15被蚀刻时，缓冲层11也可被蚀刻。图7至9是制造图I中所示的有机发光显示器I的方法的第四掩模工艺的示意性横截面图。图7示出了在图6的第三掩模工艺的所得结构上层叠第二金属16的情况。第二金属16被层叠在没有形成第一绝缘层13和第二绝缘层15的电容器下部电极312c的周边上，以填充第一接触孔Cl、第二接触孔C2以及第三接触孔C3。随后可执行第二金属16的退火工艺。第二金属16可以形成为由选自由铝(Al)、钼(Pt)、钯(Pd)、银(Ag)、镁(Mg)、金(Au)、镍(Ni)、钕(Nd)、铱(Ir)、铬(Cr)、锂(Li)、钙(Ca)、钥(Mo)、钛(Ti)、钨(W)、以及铜(Cu)构成的组中的至少一种金属形成的单层或者多层。就这一点而言，第二金属16直接接触设置在没有形成第一绝缘层13和第二绝缘层15的电容器下部电极312c的周边处的排线(Wl和312a)。在这个程序中，可以形成硅-金属化合物(SMC)，例如硅化物。当SMC没有被去除而保留时，在电容器下部电极312c与第一上部电极314之间会出现泄漏电流。尽管没有在图7中详细地示出，但是可以在第二金属16上设置光刻胶(未示出)，并且利用预定的光掩模(未示出)执行第四光掩模工艺。
图8示意性地示出了第四掩模工艺的结果。参见图8，对第二金属16进行构图，以在第二绝缘层15上形成源电极216a和漏电极216b，并且去除第二像素电极115的一部分以及整个第二上部电极315。当在形成源电极和漏电极216a和216b中使用的第二金属16与在形成第二像素电极115和第二上部电极315中使用的金属是相同的材料时，通过使用相同的蚀刻剂执行一次蚀刻工艺来去除第二像素电极115的一部分以及整个第二上部电极315，从而进行构图，以形成源电极和漏电极216a和216b。当第二金属16与在形成第二像素电极115和第二上部电极315中使用的金属是不同的材料时，那么使用第一蚀刻剂来蚀刻第二金属16，从而进行构图，以形成源电极和漏电极216a和216b，并且通过使用第二蚀刻剂来去除第二像素电极115的一部分以及整个第二上部电极315。就这一点而言，可以不去除而保留在设置于没有形成第一绝缘层13和第二绝缘层15的电容器下部电极312c的周边的排线(W1、312a)中形成的SMC。
在本实施方式中，去除了在设置于没有形成第一绝缘层13和第二绝缘层15的电容器下部电极312c的周边的排线(Wl、312a)中形成的SMC。可以通过干法蚀刻去除SMC。因而，可防止在电容器下部电极312c与第一上部电极314之间的泄露电流，并可减少瑕疵率。图9示意性地示出了在已执行干法蚀刻之后的第二掺杂工艺。参见图9，在已去除第二像素电极115和第二上部电极315之后，用适当浓度的离子杂质(例如B或P离子)掺杂电容器下部电极312c。在第一掺杂(Dl)期间没有被掺杂的电容器下部电极312c被改变成在第二掺杂之后掺杂有离子杂质的下部电极312a，以使得下部电极312a的传导性增大，而且电容器的电容增大。此外，由于形成于第二绝缘层15中的第二接触孔C2的尺寸大于第二上部电极315的尺寸，所以下部电极312a和排线Wl的全部均掺杂有离子杂质。因而，可防止电容减少以及可防止信号传输质量降低。参见图8和9，在已执行干法蚀刻之后执行第二掺杂(D2)，以去除SMC。然而，通过改变工艺的顺序，也可以在第二掺杂(D2)已完成之后执行干法蚀刻，以去除SMC。图10是示出制造图I中所示的有机发光显示器I的方法的第五掩模工艺的结果的示意性横截面图。参见图10，在第四掩模工艺的所得结构上形成第三绝缘层17，并且通过对第三绝缘层17进行构图，形成暴露第一像素电极114的第四接触孔C4。第四接触孔C4被用于限定发射区，并且用于通过增加第一和第二像素电极114和115的边缘与相对电极119之间的间隙(参见图1)，防止电场集中于第一和第二像素电极114和115的边缘，从而防止在第一和第二像素电极114和115与相对电极119之间的短路。图11是根据另一实施方式的图I中所示的有机发光显示器I的电容器区CAP2的示意性横截面图。参见图11，与图2中所示的电容器区CAPl相似，在根据本实施方式的电容器区CAP2中，第二接触孔C2被形成为具有比第一和第二上部电极314和315的尺寸更大的开口，并且第一绝缘层13-2和第二绝缘层15没有形成在设置在下部电极312a的周边的排线Wl上。此外，下部电极312a和排线Wl的全部均掺杂有离子杂质。然而，在本实施方式中，当形成于设置在下部电极312a的周边的排线Wl中的SMC在第四掩模工艺已执行之后被干法蚀刻时，根据第一绝缘层13-2或者干法蚀刻，在形成于下部电极312a与第一和第二上部电极314和315之间的第一绝缘层13_2的蚀刻表面上形成阶梯形部分。具体来说，这个阶梯形部分会导致这样的缺陷，当接触第一绝缘层13-2的蚀刻表面的第三绝缘层17是有机绝缘层时，在第一绝缘层13-2与第三绝缘层17之间的接触表面中会出现空洞。图12至14是根据对比实施例、图I中所示的有机发光显示器I的电容器区CAP3 的示意性横截面图和平面图。参见图12和13，在根据本实施方式的电容器区CAP3中，在衬底10和缓冲层11上形成有下部电极312a和排线W3、依次覆盖下部电极312a和排线W3的第一绝缘层13_3、第一上部电极314、以及设置在第一上部电极314的周边的第二上部电极315。根据对比实施例，在第二绝缘层15中形成有第二接触孔C2-3，从而没有暴露第一上部电极314的整个部分，而使得第二上部电极315以及第一上部电极314的周边的部分被覆盖。因此，第二上部电极315的一部分保留在形成有第二接触孔C2-3的第二绝缘层15的下部部分中。图14示意性地示出了在根据对比实施例的有机发光显示器的电容器区CAP3中，在已执行第四掩模工艺之后执行的第二掺杂(D2 )。参见图14，当执行第二掺杂(D2)时，由于仍被第二绝缘层15覆盖的第二上部电极315充当防掺杂掩模，所以对应于第二上部电极315的电容器下部电极312c没有掺杂离子杂质。因此，在根据对比实施例的有机发光显示器I的电容器区CAP3中，没有掺杂离子杂质的区域312c可以在下部电极312a的周边。在这种情况下，由于没有掺杂离子杂质的区域312c具有高电阻，所以电容会减小，或者信号传输的质量会降低。所公开的实施方式中的至少一个实施方式提供了以下益处。首先，消除了在下部电极和排线区没有掺杂离子杂质的现象，以使得电容增大，并改善了电容器排线的信号传输的质量。其次，由于去除了在没有设置下部电极的周边处所设置的绝缘层的区域中形成的杂质，所以防止了因杂质而出现在第一上部电极与下部电极之间的泄露电流。第三，提供了具有高电容的MM CAP结构。第四，可以利用第五掩模工艺制造上述有机发光显示器。虽然已参照附图描述了以上实施方式，但是本领域技术人员应该理解，可以在本文的形式和细节上作出各种改变而不偏离所附权利要求的精神和范围。
权利要求
1.一种薄膜晶体管阵列衬底，包括 薄膜晶体管，设置在衬底上，其中所述薄膜晶体管包括有源层、栅电极、以及源电极和漏电极； 电容器，包括i)设置在与所述有源层相同层上的下部电极以及ii)设置在与所述栅电极相同层上的上部电极； 像素电极，设置在与所述栅电极和所述上部电极相同的层上，其中所述像素电极电连接到所述源电极和所述漏电极中的至少一个； 第一绝缘层，设置在所述有源层与所述栅电极之间并且在所述电容器的所述下部电极与所述上部电极之间，其中所述下部电极的至少一部分没有被所述第一绝缘层覆盖； 第二绝缘层，设置在所述第一绝缘层与所述源电极和所述漏电极之间，其中所述上部电极和所述下部电极的至少一部分没有被所述第二绝缘层覆盖；以及 第三绝缘层，覆盖所述源电极和所述漏电极以及所述上部电极，其中所述像素电极的至少一部分没有被所述第三绝缘层覆盖。
2.如权利要求I所述的薄膜晶体管阵列衬底，其中所述有源层和所述下部电极中的每一个均由掺杂有离子杂质的半导体材料形成。
3.如权利要求I所述的薄膜晶体管阵列衬底，其中所述栅电极包括i)由透明传导材料形成的第一层以及ii)由金属形成的第二层。
4.如权利要求I所述的薄膜晶体管阵列衬底，其中所述像素电极和所述上部电极中的每一个均由透明传导材料形成。
5.如权利要求4所述的薄膜晶体管阵列衬底，其中所述透明传导材料包括选自由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(Ιη203)、氧化镓铟(IGO)以及氧化锌铝(AZO)构成的组中的至少一种。
6.如权利要求I所述的薄膜晶体管阵列衬底，其中所述第一绝缘层和所述第二绝缘层包括相同的蚀刻表面。
7.如权利要求6所述的薄膜晶体管阵列衬底，其中在所述蚀刻表面与所述下部电极之间形成间隙。
8.如权利要求7所述的薄膜晶体管阵列衬底，其中所述第三绝缘层设置在所述间隙中。
9.如权利要求7所述的薄膜晶体管阵列衬底，其中在插入所述上部电极与所述下部电极之间的所述第一绝缘层的所述蚀刻表面上形成阶梯形部分。
10.如权利要求I所述的薄膜晶体管阵列衬底，其中所述第三绝缘层直接接触没有设置所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的、所述下部电极的周边。
11.如权利要求I所述的薄膜晶体管阵列衬底，其中所述第一绝缘层和所述第二绝缘层中的每一个均由有机绝缘材料形成。
12.如权利要求I所述的薄膜晶体管阵列衬底，其中所述第三绝缘层由有机绝缘材料形成。
13.如权利要求I所述的薄膜晶体管阵列衬底，其中排线设置在与所述下部电极相同的层上并且连接到所述下部电极，并且其中所述第一绝缘层没有形成在所述下部电极与所述排线彼此连接的连接部分上。
14.如权利要求13所述的薄膜晶体管阵列衬底，其中所述排线和所述连接部分中的每一个均由掺杂有离子杂质的半导体材料形成。
15.—种有机发光显不器,包括 薄膜晶体管，设置在衬底上，其中所述薄膜晶体管包括有源层、栅电极、以及源电极和漏电极； 电容器，包括i)设置在与所述有源层相同层上的下部电极以及ii)设置在与所述栅电极相同层上的上部电极； 像素电极，设置在与所述栅电极和所述上部电极相同的层上，其中所述像素电极电连接到所述源电极和所述漏电极中的至少一个； 第一绝缘层，设置在所述有源层与所栅电极之间并且在所述下部电极与所述上部电极之间，其中所述下部电极的至少一部分没有被所述第一绝缘层覆盖； 第二绝缘层，在所述第一绝缘层与所述源电极和所述漏电极之间，其中所述上部电极和所述下部电极的至少一部分没有被所述第二绝缘层覆盖； 第三绝缘层，覆盖所述源电极和所述漏电极以及所述上部电极，其中所述像素电极的至少一部分没有被所述第三绝缘层覆盖； 有机发射层，设置在所述像素电极上；以及 相对电极，设置在所述有机发射层上。
16.如权利要求15所述的有机发光显示器，其中所述相对电极是反射从所述有机发射层发出的光的反射电极。
17.如权利要求15所述的有机发光显示器，其中所述第三绝缘层直接接触没有设置所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的、所述下部电极的周边。
18.如权利要求15所述的有机发光显示器，其中所述下部电极由掺杂有离子杂质的半导体材料形成，并且其中没有掺杂离子杂质的区域形成在i)设置有所述第一绝缘层的所述下部电极与ii)没有设置所述第一绝缘层的所述下部电极的周边之间。
19.一种制造薄膜晶体管阵列衬底的方法，包括 执行第一掩模工艺，所述第一掩模工艺包括i)在衬底上形成半导体层，和ii)对所述半导体层进行构图，以形成薄膜晶体管的有源层和电容器的下部电极； 执行第二掩模工艺，所述第二掩模工艺包括i)形成第一绝缘层，ii)在所述第一绝缘层上相继层叠透明传导材料和第一金属，以及iii)对所述透明传导材料和所述第一金属进行构图，以形成I)其上相继层叠有所述透明传导材料和所述第一金属的像素电极、2)所述薄膜晶体管的栅电极以及3)所述电容器的上部电极； 执行第三掩模工艺，所述第三掩模工艺包括i)形成第二绝缘层以及ii)形成通过其暴露所述像素电极、所述有源层的源极区和漏极区、以及所述上部电极和所述下部电极的周边的接触孔； 执行第四掩模工艺，所述第四掩模工艺包括i)在所述第三掩模工艺的所得结构上形成第二金属以及ii)对所述第二金属进行构图，以形成分别接触所述源极区和所述漏极区的源电极和漏电极并且去除层叠在所述像素电极上的所述第一金属和形成在所述上部电极上的所述第二金属； 去除形成在所述下部电极的所述周边上的杂质；以及执行第五掩模工艺，所述第五掩模工艺包括i)形成第三绝缘层和ii)去除在所述像素电极上的所述第三绝缘层。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述第一掩模工艺还包括，对所述半导体层进行构图，以在与所述下部电极相同的层上同时形成排线，以连接到所述下部电极。
21.如权利要求20所述的方法，其中，在执行所述第二掩模工艺之后，用离子杂质掺杂所述源极区和所述漏极区以及所述排线。
22.如权利要求19所述的方法，其中所述第三掩模工艺还包括同时蚀刻所述第一绝缘层和所述第二绝缘层。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述第三掩模工艺还包括在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的蚀刻表面与所述下部电极之间形成间隙。
24.如权利要求19所述的方法，其中所述第四掩模工艺还包括蚀刻所述第二金属以及去除在所述像素电极和所述上部电极上的所述第一金属。
25.如权利要求19所述的方法，其中所述第四掩模工艺还包括形成与所述第一金属相同的材料的所述第二金属以及同时蚀刻所述第一金属和所述第二金属。
26.如权利要求19所述的方法，其中通过干法蚀刻来执行去除步骤。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述杂质包括所述半导体层和所述第二金属的化合物。
28.如权利要求19所述的方法，其中，在执行所述第四掩模工艺之后，用离子杂质掺杂所述下部电极。
全文摘要
本发明公开了一种薄膜晶体管阵列衬底。在一个实施方式中，晶体管包括电容器，电容器包括设置在与有源层同一层上的下部电极和设置在与栅电极同一层上的上部电极。晶体管还可包括设置在有源层与栅电极之间并且在下部电极与上部电极之间的第一绝缘层，第一绝缘层没有设置在下部电极的周边上。晶体管还可包括在第一绝缘层与源电极和漏电极之间的第二绝缘层，第二绝缘层没有设置在上部电极和下部电极的周边上。
文档编号H01L27/32GK102931198SQ20121015443
公开日2013年2月13日 申请日期2012年5月17日 优先权日2011年8月9日
发明者朴锺贤, 柳春基, 朴鲜, 李律圭, 文相皓 申请人:三星显示有限公司