薄膜晶体管阵列基板及其制造方法以及显示装置制造方法

薄膜晶体管阵列基板及其制造方法以及显示装置制造方法
【专利摘要】本申请公开了薄膜晶体管阵列基板及其制造方法以及显示装置。在一个方面中，制造薄膜晶体管阵列基板的方法包括：在基板上形成有源层；在基板上形成第一绝缘层以覆盖有源层；在对应于有源层的区域中在第一绝缘层上形成第一栅电极；用离子杂质掺杂有源层；在第一绝缘层上形成第二绝缘层以覆盖第一栅电极；对有源层执行退火工艺；在第二绝缘层上形成电容器的下电极；在第二绝缘层上形成第三绝缘层以覆盖下电极，其中第三绝缘层具有比第一绝缘层和第二绝缘层大的介电常数；以及在第三绝缘层上形成电容器的上电极。
【专利说明】
薄膜晶体管阵列基板及其制造方法以及显示装置

【技术领域】
[0001]所描述的技术总体地涉及薄膜晶体管(TFT)阵列基板、包括该TFT阵列基板的显示装置以及制造该TFT阵列基板的方法。

【背景技术】
[0002]诸如有机发光二极管(OLED)显示器或液晶显示器(IXD)的显示装置包括薄膜晶体管(TFT)、电容器和连接显示器的各部件的配线(wiring)。
[0003]其上制造显示装置的标准基板包括诸如TFT、电容器和配线的电学部件，显示装置根据这些部件之间的连接而操作。


【发明内容】

[0004]一个发明的方面是一种薄膜晶体管(TFT)阵列基板、包括该TFT阵列基板的显示装置以及制造该TFT阵列基板的方法。
[0005]另一个方面是制造薄膜晶体管(TFT)阵列基板的方法，该方法包括:在基板上形成有源层；在基板上形成第一绝缘层以覆盖有源层；在对应于有源层的区域中在第一绝缘层上形成第一栅电极；用离子杂质掺杂有源层；在第一绝缘层上形成第二绝缘层以覆盖第一栅电极；对有源层执行退火工艺；在第二绝缘层上形成电容器的下电极；在第二绝缘层上形成第三绝缘层以覆盖下电极，其中第三绝缘层具有比第一绝缘层和第二绝缘层大的介电常数；以及在第三绝缘层上形成电容器的上电极。
[0006]形成有源层可以包括形成第一有源层和第二有源层。
[0007]形成电容器的下电极可以包括在第二绝缘层上基本上同时形成电容器的下电极以及在对应于第二有源层的区域中的第二栅电极。
[0008]形成第一栅电极可以包括在分别对应于第一有源层和第二有源层的区域中形成第一栅电极和第三栅电极。
[0009]掺杂有源层可以包括用离子杂质掺杂第一有源层和第二有源层。
[0010]第三栅电极可以是浮置栅电极。
[0011 ] 形成第一栅电极和第三栅电极可以包括使用半色调掩模，该半色调掩模具有对应于第一栅电极的透射区域和对应于第三栅电极的半透射区域。
[0012]形成第一栅电极和第三栅电极可以包括:在第一绝缘层上形成栅电极层；利用半色调掩模选择性蚀刻栅电极层以形成第一栅电极和第三栅电极；利用第一栅电极和第三栅电极作为掩模用离子杂质掺杂第一有源层和第二有源层；以及从基板蚀刻第三栅电极。
[0013]形成上电极可以包括在第三绝缘层之上基本上同时形成在对应于有源层的区域中的源电极和漏电极以及电容器的上电极。
[0014]第三绝缘层可以具有在从约15至约40的范围内的介电常数。
[0015]另一方面是一种薄膜晶体管(TFT)阵列基板，包括:有源层，形成在基板上；第一绝缘层，形成在基板上以覆盖有源层；第一栅电极，在对应于有源层的区域中形成在第一绝缘层上；第二绝缘层，形成在第一绝缘层上以覆盖第一栅电极；电容器的下电极，形成在第二绝缘层上；第三绝缘层，形成在第二绝缘层上以覆盖下电极并具有大于第一绝缘层和第二绝缘层的介电常数；以及电容器的上电极，形成在第三绝缘层上。
[0016]有源层可以包括第一有源层和第二有源层。
[0017]TFT阵列基板还可以包括在对应于第二有源层的区域中形成在第二绝缘层上的第二栅电极，其中第二栅电极形成在与下电极相同的层中。
[0018]第一栅电极可以形成在对应于第一有源层的区域中，TFT阵列基板可以包括形成在对应于第二有源层的区域中的第三栅电极，第三栅电极是浮置栅电极。
[0019]有源层可以包括用离子杂质掺杂的源极区和漏极区以及将源极区和漏极区彼此连接的沟道区，TFT阵列基板还可以包括分别电连接到源极区和漏极区并在对应于源极区和漏极区的区域中形成在第三绝缘层上的源电极和漏电极，其中源电极和漏电极形成在与上电极相同的层中。
[0020]另一方面是一种显示装置，包括多个像素，每个像素包括像素电路，像素电路包括多个薄膜晶体管(TFT)和至少一个电容器并连接到多个配线。像素电路包括:有源层，形成在基板上；第一绝缘层，形成在基板上以覆盖有源层；第一栅电极，在对应于有源层的区域中形成在第一绝缘层上；第二绝缘层，形成在第一绝缘层上以覆盖第一栅电极；电容器的下电极，形成在第二绝缘层上；第三绝缘层，形成在第二绝缘层上以覆盖下电极并具有大于第一绝缘层和第二绝缘层的介电常数；以及电容器的上电极，形成在第三绝缘层上。
[0021 ] 有源层可以包括第一有源层和第二有源层。
[0022]显示装置还可以包括在对应于第二有源层的区域中形成在第二绝缘层上的第二栅电极，其中第二栅电极形成在与下电极相同的层中。
[0023]第一栅电极可以形成在对应于第一有源层的区域中，该显示装置还可以包括形成在对应于第二有源层的区域中的第三栅电极，第三栅电极是浮置栅电极。
[0024]有源层可以包括用离子杂质掺杂的源极区和漏极区以及将源极区和漏极区彼此连接的沟道区，显示装置还可以包括分别电连接到源极区和漏极区并在分别对应于源极区和漏极区的区域中形成在第三绝缘层上的源电极和漏电极，其中源电极和漏电极形成在与上电极相同的层中。
[0025]显示装置可以包括有机发光二极管(OLED)，该有机发光二极管包括第一电极、第二电极以及形成在第一电极和第二电极之间的有机发射层。
[0026]另一方面是一种薄膜晶体管(TFT)阵列基板，包括:第一有源层和第二有源层，形成在基板之上；第一绝缘层，覆盖第一有源层和第二有源层；第一栅电极和第二栅电极，形成在第一绝缘层之上以分别基本上在第一有源层的至少部分和第二有源层的至少部分的正上方，其中第一栅电极和第二栅电极形成在不同的层中。
[0027]以上的TFT阵列基板还包括:第二绝缘层，覆盖第一栅电极，其中第二栅电极形成在第二绝缘层之上；以及电容器的下电极，形成在第二绝缘层之上，其中第二栅电极和下电极形成在相同的层中。
[0028]以上的TFT阵列基板还包括:第三绝缘层，覆盖第二栅电极和下电极；以及电容器的上电极，形成在第三绝缘层之上，其中第三绝缘层具有比第一绝缘层和第二绝缘层的介电常数大的介电常数。

【专利附图】

【附图说明】
[0029]从以下结合附图对实施方式的描述，这些和/或其它的方面将变得明显且更易于理解。
[0030]图1是根据实施方式的显示装置的示意性方框图。
[0031]图2是根据实施方式的图1的显示装置中的像素的等效电路图。
[0032]图3是图2所示的像素的示意性平面图。
[0033]图4是示出图3所示的像素的一部分的示意性截面图。
[0034]图5至图9是示出制造图4的显示装置的方法的截面图。
[0035]图10是示出当具有高介电常数的绝缘层被加热时的绝缘击穿效应的图形。
[0036]图11是根据另一实施方式的显示装置的示意性截面图。

【具体实施方式】
[0037]近来，对具有高分辨率的紧凑显示器的需求已经增加。在这样的显示器中，可用于诸如TFT、电容器和配线的电学部件的空间已经被减小，使得这些部件必须被紧凑地布置。因此，它们之间的空间有效连接已经变得更加重要。
[0038]现在将详细参照实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终指示相同的元件。在这点上，本发明的各实施方式可以具有不同的形式且不应被解释为限于这里阐述的描述。因此，以下通过参照附图仅描述了实施方式，以解释所描述的技术的各方面。
[0039]下面将参照附图更具体地描述所描述的技术的实施方式。与前面的实施方式相同或相似的部件以相同的附图标记来表示，而不管附图编号，其多余的解释将被省略。
[0040]将理解，尽管这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各个部件，但是这些部件不应受到这些术语限制。这些部件仅用于将一个部件与另一部件区别开。
[0041]如这里所用的，单数形式“一”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文清楚地另外指示。
[0042]还将理解，这里使用的术语“包括”和/或“包含”指定所述特征或部件的存在，但不排除一个或多个其他的特征或部件的存在或添加。
[0043]将理解，当称一层、区域或部件“形成在”另一层、区域或部件“上”时，它可以直接或间接地形成在另一层、区域或部件上。也就是，例如，可以存在居间的层、区域或部件。当在这里使用时，术语“连接”包括术语“电连接”。
[0044]为了说明的方便，附图中的元件的尺寸可以被夸大。换句话说，由于附图中的部件的尺寸和厚度可以为了说明的方便而被夸大，所以所描述的技术不限于此。诸如
“......中的至少一个”的表述，当在一列元件之前时，修饰元件的整个列表而不修饰该列表中的单个元件。
[0045]图1是根据实施方式的显示装置100的示意性方框图，图2是根据实施方式的显示装置100中的像素的等效电路图。
[0046]显示装置100包括包含多个像素的显示单元(或显示面板)10、扫描驱动单元(或扫描驱动器)20、数据驱动单元(或数据驱动器)30、发射控制驱动单元(或发射控制驱动器)40、控制单元(或控制器)50、以及用于供应外部电压到显示装置100的电源单元(或电源)60。
[0047]显示单元10包括多个像素，该多个像素以基本上矩阵的形式布置在多条扫描线SLO至SLn、多条数据线DLl至DLm以及多条发射控制线ELl至ELn之间的交叉处。像素从电源单元60接收外部电压，诸如第一功率电压ELVDD、第二功率电压ELVSS和启动电压Vint0第一功率电压ELVDD可以是预定的高电平的电压，第二功率电压ELVSS可以是低于第一功率电压ELVDD的电压或接地电压。
[0048]每个像素连接到扫描线SLO至SLn当中的两条扫描线。在图1中，每个像素连接到对应像素行(Pixel line)的扫描线和前一条扫描线，然而，所描述的技术不限于此。
[0049]此外，每个像素连接到数据线DLl至DLm中的一条以及发射控制线ELl至ELn中的一条。
[0050]扫描驱动单元20产生两个扫描信号并经由扫描线SLO至SLn将该扫描信号施加到每个像素。也就是，扫描驱动单元20通过与每个像素的像素行相应的扫描线施加第一扫描信号并通过与相应像素的前一像素行相对应的扫描线施加第二扫描信号。例如，扫描驱动单元20通过第η条扫描线SLn施加第一扫描信号Sn并通过第(η_1)条扫描线SLn-1施加第二扫描信号Sn-1到形成在第η个像素行的第m列中的像素。
[0051]数据驱动单元30通过数据线DLl至DLm施加数据信号Dl至Dm到每个像素。
[0052]发射控制驱动单元40产生发射控制信号El至En并通过发射控制线ELl至ELn施加发射控制信号El至En到每个像素。
[0053]控制单元50处理从外部源接收的多个输入图像信号R、G和B以产生多个图像数据信号DR、DG和DB并将处理过的图像数据信号DR、DG和DB施加到数据驱动单元30。此夕卜，控制单元50接收垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync和时钟信号MCLK，并产生用于控制扫描驱动单元20、数据驱动单元30和发射控制驱动单元40的驱动的控制信号。控制单元50施加控制信号到扫描驱动单元20、数据驱动单元30和发射控制驱动单元40。也就是，控制单元50产生用于控制扫描驱动单元20的扫描驱动控制信号SCS、用于控制数据驱动单元30的数据驱动控制信号DCS和用于控制发射控制驱动单元40的发射驱动控制信号ECS并将控制信号施加到相应的驱动单元。
[0054]由于根据从数据线DLl至DLm接收的数据信号Dl至Dm而供应到有机发光二极管(OLED)的驱动电流1-d，每个像素发射预定亮度的光。
[0055]图2所示的像素I是包括在第η个像素行中的像素中的一个。像素I连接到对应于第η个像素行的扫描线SLn以及对应于在第η个像素行之前的第(η_1)个像素行的扫描线 SLn-1。
[0056]像素I包括像素电路2，像素电路2包括多个薄膜晶体管(TFT)Tl至Τ7和存储电容器Cst。此外，像素I包括0LED，该OLED在经由像素电路2接收驱动电压时发光。
[0057]TFT Tl 至 Τ7 包括驱动 TFT Tl、开关 TFT Τ2 JI^tTFT Τ3、启动 TFTT4、第一发射控制TFT Τ5、第二发射控制TFT Τ6和旁路TFT Τ7。
[0058]像素I包括施加第一扫描信号Sn到开关TFT Τ2和补偿TFT Τ3的第一扫描线SLn和施加第二扫描信号Sn-1 (即前一扫描信号)到启动TFT Τ4的第二扫描线SLn-1。像素I还包括施加发射控制信号En到第一发射控制TFTT5和第二发射控制TFT Τ6的发射控制线ELn以及交叉第一扫描线SLn并施加数据信号Dm的数据线DLm。像素I还包括施加第一功率电压ELVDD并基本上平行于数据线DLm形成的驱动电压线PL、施加使驱动TFT Tl启动的启动电压Vint的启动电压线VL、以及施加旁路信号BP到旁路TFT T7的旁路控制线BPL。
[0059]驱动TFT Tl的栅电极Gl连接到存储电容器Cst的下电极Cstl。驱动TFT Tl的源电极SI经由第一发射控制TFT T5连接到驱动电压线PL。驱动TFT Tl的漏电极Dl经由第二发射控制TFT T6电连接到OLED的阳极。驱动TFT Tl根据开关TFT T2的开关操作来接收数据信号Dm以供应驱动电流Itjlral到0LED。
[0060]开关TFT T2的栅电极G2连接到第一扫描线SLn。开关TFT T2的源电极S2连接到数据线DLm。开关TFT T2的漏电极D2连接到驱动TFT Tl的源电极SI，并且还经由第一发射控制TFT T5连接到驱动电压线PL。开关TFT T2响应于从第一扫描线SLn接收的第一扫描信号Sn而导通以执行用于将从数据线DLm接收的数据信号Dm传输到驱动TFT Tl的源电极SI的开关操作。
[0061]补偿TFT T3的栅电极G3连接到第一扫描线SLn。补偿TFT T3的源电极S3连接到驱动TFT Tl的漏电极D1，并且还经由第二发射控制TFT T6连接到OLED的阳极。补偿TFT T3的漏电极D3连接到存储电容器Cst的下电极Cstl、启动TFT T4的漏电极D4、以及驱动TFT Tl的栅电极Gl。补偿TFT T3响应于从第一扫描线SLn接收的第一扫描信号Sn而导通以将驱动TFT Tl的栅电极Gl和漏电极Dl彼此连接。
[0062]启动TFT T4的栅电极G4连接到第二扫描线SLn-1。启动TFT T4的源电极S4连接到启动电压线VL。启动TFT T4的漏电极D4连接到存储电容器Cst的下电极Cstl、补偿TFT T3的漏电极D3、以及驱动TFT Tl的栅电极G1。启动TFT T4响应于从第二扫描线SLn-1接收的第二扫描信号Sn-1而导通以执行启动操作，其中启动电压Vint被施加到驱动TFT Tl的栅电极Gl从而启动驱动TFT Tl的栅电极Gl的电压。
[0063]第一发射控制TFT T5的栅电极G5连接到发射控制线ELn。第一发射控制TFT T5的源电极连接到驱动电压线PL。第一发射控制TFT T5的漏电极D5连接到驱动TFT Tl的源电极SI和开关TFT T2的漏电极D2。
[0064]第二发射控制TFT T6的栅电极G6连接到发射控制线ELn。第二发射控制TFT T6的源电极S6连接到驱动TFT Tl的漏电极Dl和补偿TFT T3的源电极S3。第二发射控制TFT T6的漏电极D6电连接到OLED的阳极。第一发射控制TFT T5和第二发射控制TFT T6基本上同时被从发射控制线ELn接收的发射控制信号En导通，然后，第一功率电压ELVDD被施加到OLED使得驱动电流It5led流过OLED。
[0065]旁路TFT T7的栅电极G7连接到旁路控制线BPL，旁路TFT T7的源电极S7连接到第二发射控制TFT T6的漏电极D6和OLED的阳极，旁路TFTT7的漏电极D7连接到启动电压线VL和启动TFT T4的源电极S4。
[0066]旁路TFT T7使部分电流Ibp (其是朝向OLED流动的驱动电流Id的一部分)流过旁路TFT T7，从而在驱动TFT Tl被关断的状态下减少流到OLED的电流，因此，黑色图像可以被清楚地表现。
[0067]存储电容器Cst的上电极Cst2连接到驱动电压线PL。存储电容器Cst的下电极Cstl连接到驱动TFT Tl的栅电极GljI^fTFT T3的漏电极D3、以及启动TFT T4的漏电极D4。
[0068]OLED的阴极连接到第二功率电压ELVSS。OLED在从驱动TFT Tl接收驱动电流Itjled时发光以显示图像。
[0069]图3是图2所示的像素I的示意性平面图，图4是图3所示的像素I的一部分的示意性截面图。
[0070]参照图3，像素I包括分别施加第一扫描信号Sn、第二扫描信号Sn_l、发射控制信号En和第三扫描信号Sn+Ι的第一扫描线SLn、第二扫描线SLn_l、发射控制线ELn和第三扫描线SLn+Ι。第一扫描线Sn-1至第三扫描线Sn+1和发射控制线ELn沿行方向形成。像素I还包括分别施加数据信号Dm和第一电源电压ELVDD到像素I的数据线DLm和驱动电压线PL。数据线DLm和驱动电压线PL交叉第一至第三扫描线SLn、SLn-1、SLn+1和发射控制线ELn。
[0071]根据本实施方式的显示装置包括第一信号配线，该第一信号配线包括形成在彼此不同的层中的第一和第二栅配线。图3所示的第一至第三扫描线SLn、SLn-l、SLn+l和发射控制线ELn可以被包括在第一栅配线中。然而，所描述的技术不限于此，以上配线中的至少一个可以被包括在第二栅配线中。
[0072]由于第一栅配线和第二栅配线位于彼此不同的层中，所以位于不同的层中的相邻的栅配线之间的距离可以减小，因此更多的像素可以形成在每单位面积中。也就是，可以制造较高分辨率的显示装置。
[0073]数据线DLm和驱动电压线PL是位于第二栅配线上方的第二信号配线。第二信号配线交叉包括第一栅配线和第二栅配线的第一信号配线。第二信号配线形成为低电阻配线。
[0074]另外，根据本实施方式的显示装置中的像素I包括驱动TFT Tl、开关TFT T2、补偿TFT T3、启动TFT T4、第一发射控制TFT T5、第二发射控制TFT T6、旁路TFT T7和存储电容器Cst。参照图4，包括第一电极141、有机发射层143和第二电极145的OLED形成在对应于过孔VIA的区域中。
[0075]如果OLED是全彩色0LED，则根据OLED是红色子像素、绿色子像素还是蓝色子像素，有机发射层143可以包括红色发射层、绿色发射层或蓝色发射层。
[0076]此外，有机发射层143可以具有其中堆叠红色、绿色和蓝色发射层的多层结构或者具有包括红色、绿色和蓝色发射材料的单层结构从而发射白光。包括以上有机发射层143的OLED还可以包括红色、绿色和蓝色滤色器以发射全彩色光。
[0077]参照图3和图4，驱动TFT Tl包括第二有源层122、第二栅电极126、第二源电极128和第二漏电极129。这里，第二栅电极126可以被包括在第二栅配线中。
[0078]开关TFT T2可以包括第一有源层112、第一栅电极114、第一源电极118和第一漏电极119。这里，第一栅电极114可以被包括在第一栅配线中。
[0079]也就是，第一栅电极114和第二栅电极126可以形成在彼此不同的层中。
[0080]在图4中，示出了驱动TFT Tl和开关TFT T2，然而，TFT Tl和TFT T2可以执行其他的功能。
[0081]参照图4，显示装置100包括形成在基板110上的驱动TFT Tl、开关TFT T2和电容器Cst。
[0082]在下文，将描述显示装置100的截面结构。
[0083]有源层112和122形成在基板110上。有源层112和122可以包括第一有源层112和第二有源层122，第一有源层112包括第一源极区112a、第一漏极区112b和第一沟道区112c，第二有源层122包括第二源极区122a、第二漏极区122b和第二沟道区122c。
[0084]第一有源层112和第二有源层122可以由诸如多晶硅的半导体材料形成，第一源极区112a和第二源极区122a以及第一漏极区112b和第二漏极区122b用离子杂质掺杂。
[0085]用于基本上防止杂质穿透到第一有源层112和第二有源层112中并基本上平坦化基板110的缓冲层111可以形成在基板110与第一和第二有源层112和122之间。然而，根据一些实施方式，基于其设计要求，缓冲层111没有被包括在显示装置100中。
[0086]第一绝缘层113形成在第一有源层112和第二有源层122上，第一栅电极114在对应于第一有源层112的区域中形成在第一绝缘层113上。
[0087]第二绝缘层115可以形成在第一栅电极114上，第二栅电极126可以在对应于第二有源层122的区域中形成在第二绝缘层115上。
[0088]此外，电容器Cst的下电极136形成在第二绝缘层115上从而不与第一有源层112和第二有源层122交叠。也就是，第二栅电极126和电容器Cst的下电极136可以形成在彼此相同的层中。
[0089]第三绝缘层117形成在第二栅电极126和电容器Cst的下电极136上。第三绝缘层117用作电容器Cst的电介质层并具有比第一绝缘层113和第二绝缘层115的介电常数大的介电常数(k)。这里，介电常数k可以为约15或更大。
[0090]第一源电极118和第一漏电极119分别经由接触孔电连接到第一有源层112的第一源极区112a和第一漏极区112b并形成在第三绝缘层117上。此外，第二源电极128和第二漏电极129分别电连接到第二有源层122的第二源极区122a和第二漏极区122b并形成在第三绝缘层117上。电容器Cst的面对电容器Cst的下电极136的上电极138也形成在第三绝缘层117上。
[0091]也就是，第一源电极118和第二源电极128、第一漏电极119和第二漏电极129以及上电极138可以形成在彼此相同的层中。
[0092]第四绝缘层130形成在第一源电极118和第二源电极128、第一漏电极119和第二漏电极129以及上电极138上。OLED的第一电极141形成在第四绝缘层130上，并通过形成在第四绝缘层130中的过孔VIA电连接到驱动TFT Tl的第二漏电极129。
[0093]有机发射层143形成在第一电极141上，第二电极145形成在有机发射层143上。这里，限定发射区域的像素限定层131可以形成在第一电极141的两端上。
[0094]也就是，OLED可以包括第一电极141、有机发射层143和第二电极145，除了有机发射层143之外，该OLED还可以包括在第一电极141和第二电极145之间的空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、电子传输层(ETL)和电子注入层(EIL)中的至少一个。所描述的技术不限于此，各种其他功能的层还可以形成在第一电极141和第二电极145之间。
[0095]在根据本实施方式的显示装置100中，为了实现具有提高的分辨率的显示装置，第一栅电极114和第二栅电极126形成在彼此不同的层中以减小相邻的栅配线之间的距离。
[0096]此外，为了在窄的区域中提供具有足够的静电电容C的电容器Cst，形成在电容器Cst的下电极136和上电极138之间的第三绝缘层117可以由具有高介电常数k的材料形成。
[0097]电容器Cst的静电电容C基本上与下电极136和上电极138的面积成正比。然而，在具有高分辨率的显示装置中，由于每个像素具有小的尺寸，所以难以保证用于电容器Cst的电极的足够的面积。因此，下电极136和上电极138的面积会减少，静电电容C也会减小。
[0098]因此，根据本实施方式的显示装置100，用作电容器Cst的电介质层的第三绝缘层117由具有高介电常数k的材料形成，因此，可以提高电容器Cst的静电电容C。
[0099]第一绝缘层113和第二绝缘层115可以包括具有低介电常数的材料诸如Si02、SiNx, S1N等，其在经历各个制造工艺时不容易被损伤。
[0100]以上材料具有约10或更小的介电常数，因此，在增大电容器Cst的静电电容C上引入了限制。因此，第三绝缘层117可以包括诸如Zr02、Ta205、Nb2O5或HfO2的金属氧化物，它们通常具有在从约15至约40的范围内的大的介电常数k。
[0101]然而，当高温被施加到具有大的介电常数k的材料时，会发生介电击穿。因此，第三绝缘层117在执行退火工艺之后形成。这将在后面描述。
[0102]图5至图9是示出制造图4的显示装置100的方法的截面图，图10是示出当具有大的介电常数的绝缘层被退火时发生的介电击穿的图形。
[0103]参照图5，缓冲层111形成在基板110上，半导体材料形成在缓冲层111上。然后，第一有源层112和第二有源层122通过光刻工艺形成，第一绝缘层113形成在缓冲层111上从而覆盖第一有源层112和第二有源层122。
[0104]第一栅电极材料14形成在第一绝缘层113上。第一栅电极材料14可以在单层结构或多层结构中包括从铝(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)和铜(Cu)中选择的一种或多种金属材料。
[0105]在第一栅电极材料14上形成光致抗蚀剂PR之后，利用掩模M将光辐照到光致抗蚀剂PR上。掩模M可以是包括透射区域Ml和半透射区域M2的半色调掩模。
[0106]本实施方式的光致抗蚀剂PR是仅保留在被辐照光的区域上的负型光致抗蚀剂PR，然而，所描述的技术不限于此，光致抗蚀剂PR可以是仅保留在没有被辐照光的区域上的正型光致抗蚀剂PR。在这种情况下，包括在图5所示的掩模M中的透射区域Ml是光阻挡区域，图5中的掩模M的光阻挡区域是透射区域。即使在这种情况下，半透射区域M2仍然是半透射区域。
[0107]参照图6，在通过图5所示的掩模M辐照光之后，保留在未辐照光的区域上的第一栅电极材料14通过蚀刻工艺被去除，因此，形成第一栅电极114和附加的栅电极124。蚀刻工艺可以是干蚀刻工艺。这里，已经通过光而变得不能被溶解的光致抗蚀剂PR保留在第一栅电极114和附加的栅电极124上。
[0108]由于当辐照光时使用半色调掩模，所以保留在与掩模M的半透射区域M2相对应的附加的栅电极124上的第二光致抗蚀剂PR2可以比保留在与掩模M的透射区域Ml相对应的第一栅电极114上的第一光致抗蚀剂PRl薄。
[0109]在形成第一栅电极114和附加的栅电极124之后，通过利用第一栅电极114和第一光致抗蚀剂PRl作为掩模，第一有源层112用离子杂质掺杂。类似地，通过利用附加的栅电极124和第二光致抗蚀剂PR2作为掩模，第二有源层122用离子杂质掺杂。
[0110]参照图7，在用离子杂质掺杂第一有源层112和第二有源层122之后，第一光致抗蚀剂PR1、第二光致抗蚀剂PR2和附加的栅电极124通过蚀刻工艺去除，并形成第二绝缘层115。也就是，第一光致抗蚀剂PRl和第二光致抗蚀剂PR2以及附加的栅电极124可以通过干蚀刻工艺基本上同时被去除。
[0111]也就是，由于第一光致抗蚀剂PRl比第二光致抗蚀剂PR2厚，所以第二光致抗蚀剂PR2和附加的栅电极124在蚀刻工艺之后被基本上完全去除，然而第一栅电极114没有被去除。
[0112]在剩余的第一栅电极114上形成第二绝缘层115之后，执行快速热退火(RTA)工艺。执行RTA工艺用于激活第一有源层112和第二有源层122所掺杂的离子杂质，并且该RTA工艺可以在约500°C或更高的温度执行，具体地，在约580°C或更高的温度执行。
[0113]参照图8，第二栅电极126在对应于第二有源层122的区域中形成在第二绝缘层115上，电容器Cst的下电极136形成在不交叠第一有源层112和第二有源层122的区域上。
[0114]也就是，第二栅电极126和下电极136可以由相同的材料形成并形成在彼此相同的层中。第二栅电极126和下电极136可以在单层结构或多层结构中包括从铝(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)和铜(Cu)中选择的一种或多种金属材料。
[0115]参照图9，在第二栅电极126和下电极136上形成第三绝缘层117之后，接触孔形成在第一绝缘层113、第二绝缘层115和第三绝缘层117中。然后，第一源电极118和第一漏电极119、第二源电极128和第二漏电极129、以及电容器Cst的上电极138形成在第三绝缘层117上。
[0116]第三绝缘层117可以由具有大的介电常数k的材料形成，该大的介电常数k可以在从约15至约40的范围内。例如，第三绝缘层117可以包括金属氧化物，诸如Zr02、Ta205、Nb2O5 或 HfO2。
[0117]由于电容器Cst的静电电容与下电极136和上电极138的面积以及第三绝缘层117的介电常数成正比，所以第三绝缘层117可以由具有大的介电常数的材料形成以提高电容器Cst的静电电容。以上构造可以适合于其中难以保证用于设置下电极136和上电极138的足够的空间的高分辨率显示装置。
[0118]第一源电极118和第二源电极128、第一漏电极119和第二漏电极129、以及上电极138可以由彼此相同的材料形成并形成在彼此相同的层中，并且可以在单层结构或多层结构中包括从铝(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)和铜(Cu)中选择的一种或多种金属材料。
[0119]虽然在图9中没有被示出，但是第四绝缘层130 (参照4)和OLED可以形成在第一源电极118和第二源电极128、第一漏电极119和第二漏电极129以及上电极138上。
[0120]图10是示出在利用Mo形成电容器的下电极、在下电极上设置具有大的介电常数的ZrO2、在约600°C的温度执行RTA工艺、以及利用Mo形成上电极之后，测量电流密度(A/cm2)随电压V变化的结果的图形。
[0121]如附图所示，发生介电击穿，从而电流密度根据电压V的绝对值的增大而迅速增大。
[0122]也就是，如果使用具有大的介电常数的绝缘材料来增大电容器Cst的静电电容，则该绝缘材料的特性会在退火工艺期间改变。
[0123]因此，根据本实施方式的显示装置100，用作电容器Cst的电介质层的第三绝缘层117在执行用于激活第一有源层112和第二有源层122所掺杂的离子杂质所需的退火工艺之后形成，因此，可以基本上防止具有大的介电常数的第三绝缘层117由于退火工艺的热而变形以及引起的对电容器Cst的损伤。
[0124]图11是根据另一实施方式的显示装置200的示意性截面图。
[0125]第一有源层212和第二有源层222形成在图11所示的显示装置200的基板210上。第一有源层212包括第一源极区212a、第一漏极区212b和第一沟道区212c，第二有源层212包括第二源极区222a、第二漏极区222b和第二沟道区222c。
[0126]基本上防止杂质穿透到第一有源层212和第二有源层222中并基本上平坦化基板的缓冲层211可以形成在基板210与第一和第二有源层212和222之间。
[0127]第一绝缘层213形成在第一有源层212和第二有源层222上。第一栅电极214在对应于第一有源层212的区域中形成在第一绝缘层213上，第三栅电极224在对应于第二有源层222的区域中形成在第一绝缘层213上。
[0128]第三栅电极224可以是不电连接到其他电极或配线的浮置栅电极并在制造工艺期间当第二有源层222的第二源极区222a和第二漏极区222b用离子杂质掺杂时用作掩模。
[0129]第二绝缘层215可以形成在第一栅电极214和第三栅电极224上，第二栅电极226可以在对应于第二有源层222的区域中形成在第二绝缘层215上。
[0130]此外，电容器Cst的下电极236形成在第二绝缘层215上从而不与第一有源层212和第二有源层222交叠。也就是，第二栅电极226和电容器Cst的下电极236可以形成在彼此相同的层中。
[0131]第三绝缘层217形成在第二栅电极226和电容器Cst的下电极236上。第三绝缘层217用作电容器Cst的电介质层并具有比第一绝缘层213和第二绝缘层215的介电常数大的介电常数(k)。这里，介电常数k可以为约15或更大。
[0132]第一源电极218和第一漏电极219经由接触孔分别电连接到第一有源层212的第一源极区212a和第一漏极区212b，并形成在第三绝缘层217上。第二源电极228和第二漏电极229分别电连接到第二有源层222的第二源极区222a和第二漏极区222b并形成在第三绝缘层217上。电容器Cst的面对下电极236的上电极238也形成在第三绝缘层217上。
[0133]也就是，第一源电极218和第二源电极228、第一漏电极219和第二漏电极229以及上电极238可以形成在彼此相同的层中。
[0134]根据本实施方式的显示装置200，在制造工艺期间不需要去除当第二有源层222用离子杂质掺杂时用作掩模的第三栅电极224，因此，可以省略制造图4的显示装置100所需的半色调掩模以及在用离子杂质掺杂之后通过蚀刻工艺去除附加的栅电极124的工艺。
[0135]如上所述，根据至少一个实施方式，可以基本上防止具有提高的电容的电容器在制造工艺期间被损伤。
[0136]应当理解，这里所述的示范实施方式应当仅以描述性的含义来考虑而不是为了限制的目的。在每个实施方式中的特征或方面的描述应当通常被认为可适用于其他实施方式中的其他类似的特征或方面。
[0137]尽管已经参照附图描述了所描述技术的一个或多个实施方式，但是本领域普通技术人员将理解，可以在其中进行形式和细节上的各种改变而不背离本发明的由权利要求书所限定的精神和范围。
[0138]本申请要求于2013年8月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请N0.10-2013-0097324的权益，其公开内容通过引用整体合并于此。
【权利要求】
1.一种制造薄膜晶体管阵列基板的方法，包括: 在基板之上形成有源层； 在所述基板之上形成第一绝缘层以覆盖所述有源层； 在所述第一绝缘层之上形成第一栅电极，其中所述第一栅电极形成为基本上在所述有源层的至少一部分的正上方； 用离子杂质掺杂所述有源层； 在所述第一绝缘层之上形成第二绝缘层以覆盖所述第一栅电极； 对所述有源层执行退火工艺； 在所述第二绝缘层之上形成电容器的下电极； 在所述第二绝缘层之上形成第三绝缘层以覆盖所述下电极，其中所述第三绝缘层具有大于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的介电常数；以及在所述第三绝缘层之上形成所述电容器的上电极。
2.如权利要求1所述的方法，其中形成所述有源层包括形成第一有源层和第二有源层。
3.如权利要求2所述的方法，其中形成所述下电极包括基本上同时形成:i)第二栅电极，在所述第二绝缘层之上以基本上在所述第二有源层的至少一部分的正上方；和ii)所述电容器的所述下电极。
4.如权利要求2所述的方法，其中形成所述第一栅电极包括形成所述第一栅电极和第三栅电极以基本上分别在所述第一有源层的至少部分和所述第二有源层的至少部分的正上方，其中掺杂所述有源层包括用离子杂质掺杂所述第一有源层和所述第二有源层。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述第三栅电极是浮置栅电极。
6.如权利要求4所述的方法，其中形成所述第一栅电极和第三栅电极包括利用半色调掩模，所述半色调掩模具有基本上形成在所述第一栅电极的至少一部分的正上方的透射区域以及基本上形成在所述第三栅电极的至少一部分的正上方的半透射区域。
7.如权利要求6所述的方法，其中形成所述第一栅电极和第三栅电极包括: 在所述第一绝缘层之上形成栅电极层； 经由所述半色调掩模选择性地蚀刻所述栅电极层以形成所述第一栅电极和所述第三栅电极； 利用所述第一栅电极和所述第三栅电极作为掩模用离子杂质掺杂所述第一有源层和所述第二有源层；以及 从所述基板蚀刻所述第三栅电极。
8.如权利要求1所述的方法，其中形成所述电容器的所述上电极包括在所述第三绝缘层之上基本上同时形成源电极和漏电极以及所述电容器的所述上电极，该源电极和漏电极基本上在所述有源层的至少一部分的正上方。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述第三绝缘层具有在从15至40的范围内的介电常数。
10.一种薄膜晶体管阵列基板，包括: 有源层，形成在基板之上； 第一绝缘层，形成在所述基板之上以覆盖所述有源层； 第一栅电极，形成在所述第一绝缘层之上，其中所述第一栅电极基本上形成在所述有源层的至少一部分的正上方； 第二绝缘层，形成在所述第一绝缘层之上以覆盖所述第一栅电极； 电容器的下电极，形成在所述第二绝缘层之上； 第三绝缘层，形成在所述第二绝缘层之上以覆盖所述下电极，其中所述第三绝缘层具有大于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的介电常数；以及所述电容器的上电极，形成在所述第三绝缘层之上。
11.如权利要求10所述的薄膜晶体管阵列基板，其中所述有源层包括第一有源层和第~■有源层。
12.如权利要求11所述的薄膜晶体管阵列基板，还包括形成在所述第二绝缘层之上的第二栅电极，其中所述第二栅电极基本上形成在所述第二有源层的至少一部分的正上方，其中所述第二栅电极形成在与所述下电极相同的层中。
13.如权利要求11所述的薄膜晶体管阵列基板，还包括基本上形成在所述第二有源层的至少一部分的正上方且在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间的第三栅电极，其中所述第三栅电极是浮置栅电极。
14.如权利要求10所述的薄膜晶体管阵列基板，其中所述有源层包括:i)用离子杂质掺杂的源极区和漏极区，以及ii)将所述源极区和漏极区彼此连接的沟道区，其中所述薄膜晶体管阵列基板还包括分别电连接到所述源极区和所述漏极区并形成在所述第三绝缘层之上以分别基本上在所述源极区的至少部分和所述漏极区的至少部分的正上方的源电极和漏电极，其中所述源电极和所述漏电极形成在与所述上电极相同的层中。
15.一种显示装置，包括: 基板；以及 多个像素，每个像素包括像素电路，所述像素电路包括: 有源层，形成在所述基板之上； 第一绝缘层，形成在所述基板之上以覆盖所述有源层； 第一栅电极，在对应于所述有源层的区域中形成在所述第一绝缘层之上； 第二绝缘层，形成在所述第一绝缘层之上以覆盖所述第一栅电极； 电容器的下电极，形成在所述第二绝缘层之上； 第三绝缘层，形成在所述第二绝缘层之上以覆盖所述下电极，其中所述第三绝缘层具有大于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的介电常数；以及所述电容器的上电极，形成在所述第三绝缘层之上。
16.如权利要求15所述的显示装置，其中所述有源层包括第一有源层和第二有源层。
17.如权利要求16所述的显示装置，还包括形成在所述第二绝缘层之上的第二栅电极，其中所述第二栅电极形成为基本上在所述第二有源层的至少一部分的正上方，其中所述第二栅电极形成在与所述下电极相同的层中。
18.如权利要求16所述的显示装置，还包括形成在所述第二栅电极和所述第二有源层之间的第三栅电极，其中所述第一栅电极形成为基本上在所述第一有源层的至少一部分的正上方，其中所述第三栅电极是浮置栅电极。
19.如权利要求15所述的显示装置，其中所述有源层包括:i)用离子杂质掺杂的源极区和漏极区，以及ii)将所述源极区和漏极区彼此连接的沟道区，其中所述显示装置还包括分别电连接到所述源极区和漏极区并形成在所述第三绝缘层之上以分别基本上在所述源极区的至少一部分和所述漏极区的至少一部分的正上方的源电极和漏电极，其中所述源电极和所述漏电极形成在与所述上电极相同的层中。
20.如权利要求15所述的显示装置，还包括有机发光二极管，该有机发光二极管包括第一电极、第二电极以及插设在所述第一电极与所述第二电极之间的有机发射层。
【文档编号】H01L27/32GK104377166SQ201410386676
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】李正浩, 沈秀妍, 尹柱元, 李承珉, 李旺宇, 李一正, 李政奎, 任忠烈 申请人:三星显示有限公司