專利名稱：薄膜晶體管的制造方法及有機(jī)電激發(fā)光顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管的制造方法及有機(jī)電激發(fā)光(electroluminescence；EL)顯示裝置。此薄膜晶體管的制造方法是可適用于例如有機(jī)EL組件的驅(qū)動(dòng)用晶體管的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，使用有機(jī)EL(Organic Electro Luminescence，以下簡(jiǎn)稱「EL」)組件的有機(jī)EL顯示裝置是以作為取代CRT(cathode ray tube陰極射線管)及LCD(liquid crystal display液晶顯示器)的顯示裝置受到矚目。尤其是業(yè)已開發(fā)一種具備薄膜晶體管(Thin Film Transistor以下簡(jiǎn)稱「TFT」)作為驅(qū)動(dòng)有機(jī)EL組件的開關(guān)組件(switching element)的有機(jī)EL顯示裝置。
圖8是顯示有機(jī)EL顯示面板300的等效電路圖。其是相互交叉有供給柵極信號(hào)的多條柵極信號(hào)線11、以及供給顯示信號(hào)Vsig的多條漏極信號(hào)線12。在該等兩信號(hào)線的交差點(diǎn)配置有像素，而該等像素形成顯示畫面10。各像素是具備有像素選擇用TFT 13、有機(jī)EL組件14及用以驅(qū)動(dòng)該有機(jī)EL組件14的驅(qū)動(dòng)用TFT 15、將顯示信號(hào)Vsig暫時(shí)予以保持的保持電容16。
于像素選擇用TFT 13的柵極是連接有柵極信號(hào)線11，并供給有柵極信號(hào)，而于該像素選擇用TFT 13的漏極則連接有漏極信號(hào)線12，并供給有顯示信號(hào)Vsig。像素選擇用TFT 13的源極是連接于驅(qū)動(dòng)用TFT15的柵極上。柵極信號(hào)是從垂直驅(qū)動(dòng)電路30輸出。顯示信號(hào)Vsig是透過(guò)水平驅(qū)動(dòng)電路20來(lái)供給。
此外，于驅(qū)動(dòng)用TFT 15的源極是供給有正電位PVdd，而驅(qū)動(dòng)用TFT 15的漏極是連接于有機(jī)EL組件14的陽(yáng)極。于有機(jī)EL組件14的陰極是供給有負(fù)電位CV。
茲說(shuō)明上述構(gòu)成的有機(jī)EL顯示裝置的動(dòng)作。柵極信號(hào)于一水平期間成為高位準(zhǔn)時(shí)，像素選擇用TFT 13即導(dǎo)通(ON)。如此一來(lái)，顯示信號(hào)Vsig即從漏極信號(hào)線12透過(guò)像素選擇用TFT 13，施加于驅(qū)動(dòng)用TFT15的柵極。
然后，驅(qū)動(dòng)用TFT 15的導(dǎo)電率(conductance)對(duì)應(yīng)于供給至該驅(qū)動(dòng)用TFT 15的柵極的顯示信號(hào)Vsig而變化，而與該變化對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流即透過(guò)驅(qū)動(dòng)用TFT 15而供給至有機(jī)EL組件14，使有機(jī)EL組件14點(diǎn)亮。而于驅(qū)動(dòng)用TFT 15對(duì)應(yīng)于供給至該驅(qū)動(dòng)用TFT 15的柵極的顯示信號(hào)而成切斷(OFF)狀態(tài)時(shí)，由于電流不會(huì)流通于驅(qū)動(dòng)用TFT 15，因此有機(jī)EL組件14即熄滅。
日本專利特開2002-175029號(hào)公報(bào)然而，在上述的有機(jī)EL顯示面板300中，是如圖9所示，會(huì)有在顯示畫面10出現(xiàn)橫紋(畫面水平方向的紋模樣)或縱紋(畫面垂直方向的紋模樣)而造成顯示不均的問(wèn)題。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)顯示畫面10出現(xiàn)橫紋或縱紋的原因，乃是因?yàn)轵?qū)動(dòng)有機(jī)EL組件14的驅(qū)動(dòng)用TFT 15的驅(qū)動(dòng)電流會(huì)有參差不齊的情形；而且，該種驅(qū)動(dòng)電流的參差不齊，會(huì)使得在將形成驅(qū)動(dòng)用TFT 15的非晶質(zhì)狀態(tài)的硅膜加以結(jié)晶化時(shí)所使用的準(zhǔn)分子激光(excimer laser)照射的能量，于顯示畫面10內(nèi)有參差不齊的情形所產(chǎn)生者。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種薄膜晶體管的制造方法及有機(jī)電激發(fā)光顯示裝置。
本發(fā)明的特征為具備于基板上沉積非晶質(zhì)狀態(tài)的硅膜的步驟；對(duì)所述硅膜進(jìn)行激光照射，將所述硅膜熔解并結(jié)晶化，以作成多晶硅膜的步驟；將所述多晶硅膜蝕刻成預(yù)定圖案的步驟；將雜質(zhì)導(dǎo)入至所述多晶硅膜的步驟；于所述多晶硅膜上形成柵極絕緣膜的步驟；于所述柵極絕緣膜上形成柵極電極的步驟；以及于所述多晶硅膜內(nèi)形成源極區(qū)域及漏極區(qū)域的步驟。
依據(jù)本發(fā)明，可降低有機(jī)EL顯示裝置的橫紋與縱紋的顯示不均，而達(dá)到提升顯示質(zhì)量的目的。
圖1(a)至(d)是顯示本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的剖面圖。
圖2(a)及(b)是顯示本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的剖面圖。
圖3是顯示本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的俯視圖。
圖4是顯示橫紋不均值與硼摻雜量的關(guān)系圖。
圖5是顯示縱紋不均值與硼摻雜量的關(guān)系圖。
圖6是顯示橫紋不均值與磷摻雜量的關(guān)系圖。
圖7是顯示橫紋不均值與硼摻雜量的關(guān)系圖。
圖8是有機(jī)EL顯示面板的等效電路圖。
圖9是顯示顯現(xiàn)于有機(jī)EL顯示面板的橫紋或縱紋的狀態(tài)圖。
符號(hào)說(shuō)明10顯示畫面； 11柵極信號(hào)線；12漏極信號(hào)線；13像素選擇用TFT；14有機(jī)EL組件；15驅(qū)動(dòng)用TFT；16保持電容； 20水平驅(qū)動(dòng)電路；30垂直驅(qū)動(dòng)電路； 50玻璃基板；51氧化硅膜； 52非晶硅膜；52A多晶硅膜； 53柵極絕緣膜；54柵極電極； 55源極區(qū)域；56漏極區(qū)域； 57信道區(qū)域；60照射區(qū)域； 300有機(jī)EL顯示面板；CV負(fù)電位L照射區(qū)域60的寬度；PVdd正電位Vsig顯示信號(hào)。
具體實(shí)施例方式
參照
本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。圖1、圖2是顯示本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的剖面圖。在以下的說(shuō)明中，此薄膜晶體管是設(shè)為上述有機(jī)EL顯示面板300中的有機(jī)EL組件的驅(qū)動(dòng)用晶體管(P信道型)。
首先，如圖1(a)所示，藉由等離子CVD(Chemical Vapor Deposition化學(xué)氣相沉積法)法將氧化硅膜51沉積于玻璃基板50上，又藉由等離子CVD法將非晶硅膜52沉積于氧化硅膜51上，而成為約43nm的膜厚。
之后，與玻璃基板50一同將非晶硅膜52加熱到430℃(±20℃)，并持續(xù)此熱處理1小時(shí)以上。藉由此熱處理，可將非晶硅膜52所包含的氫含量從10％左右降低到1％以下。
再者，將準(zhǔn)分子激光照射于非晶硅膜52，一直加熱到非晶硅膜52溶解為止。此時(shí)，由于非晶硅膜52所含的氫含量與成膜時(shí)相比較，大幅的減少，因此在硅溶解之際，不會(huì)有急劇釋放到膜外的情形。藉此，表面不致粗糙而可使硅結(jié)晶化而成為多晶硅膜52A。
參照?qǐng)D3說(shuō)明準(zhǔn)分子激光的照射方法。于玻璃基板50上是劃分有由多個(gè)像素排列成行及列的矩陣狀所成的顯示畫面10的像素區(qū)域。準(zhǔn)分子激光照射一次的照射區(qū)域60是由圖中斜線所包圍的長(zhǎng)方形的區(qū)域來(lái)顯示，于該區(qū)域中包含有多個(gè)像素。像素的構(gòu)成是與圖6中的說(shuō)明相同。照射區(qū)域60的寬度L為數(shù)百微米。
在準(zhǔn)分子激光發(fā)射1發(fā)的照射之后，照射區(qū)域60即以數(shù)十微米的間距(pitch)朝列方向移動(dòng)，于是再進(jìn)行發(fā)射1發(fā)的照射。如此，藉由從構(gòu)成顯示畫面10的像素區(qū)域的一個(gè)邊緣(edge)到另一邊緣為止重復(fù)發(fā)射1發(fā)的照射與照射區(qū)域60的移動(dòng)，遍及像素區(qū)域的非晶硅膜52的整體進(jìn)行準(zhǔn)分子激光的照射。
接著，如圖1(b)所示，將多晶硅膜52A蝕刻成預(yù)定的圖案。之后，如圖1(c)所示，將P型雜質(zhì)例如硼(B)離子植入于多晶硅膜52A中。此步驟是為本發(fā)明最具特征的步驟，詳細(xì)內(nèi)容將于后詳述，然而藉由此雜質(zhì)的導(dǎo)入，即可降低有機(jī)EL顯示面板的顯示畫面的所謂橫紋、縱紋的顯示不均。而由實(shí)驗(yàn)可確實(shí)得知，植入于多晶硅膜52A中的雜質(zhì)即使為磷(P)之類的N型雜質(zhì)，亦具有降低顯示不均的效果，或者是即使將P型雜質(zhì)與N型雜質(zhì)兩方離子植入于多晶硅膜52A中，亦具有降低顯示不均的效果。
此外，在上述的步驟中，雖是于將多晶硅膜52A蝕刻成預(yù)定的圖案之后，將雜質(zhì)離子植入于多晶硅膜52A中，然而，相反地將雜質(zhì)離子植入于多晶硅膜52A中之后，再將多晶硅膜52A蝕刻成預(yù)定的圖案亦無(wú)妨。
接著，如圖1(d)所示，藉由CVD法沉積由氧化硅膜構(gòu)成的柵極絕緣膜53，以覆蓋多晶硅膜52A。之后，如圖2(a)所示，于柵極絕緣膜53上形成由鉬等所構(gòu)成的柵極電極54。之后，如圖2(b)所示，以柵極電極54作為屏蔽，并以高濃度將硼等P型雜質(zhì)離子植入于多晶硅膜52A中，形成源極區(qū)域55及漏極區(qū)域56。而源極區(qū)域55與漏極區(qū)域56之間的部分的多晶硅膜52A即成為信道區(qū)域57。
接著，說(shuō)明經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)對(duì)于多晶硅膜52A進(jìn)行離子植入的效果。圖4是顯示橫紋不均值與硼摻雜量的關(guān)系圖。所謂橫紋不均值是表征橫紋顯現(xiàn)在有機(jī)EL顯示面板的顯示畫面的程度，其是藉由所謂「I-SYSTEM」(I-SYSTEM株式會(huì)社制)的市售的測(cè)量裝置來(lái)進(jìn)行測(cè)量。該橫紋不均值愈小，則表明橫紋愈少。由圖4可知，橫紋不均值即使是微少到5×1011atm/cm2的摻雜量，亦有降低橫紋不均值的效果，且橫紋不均值會(huì)隨著硼摻雜量愈多而降低。不進(jìn)行硼摻雜時(shí)的橫紋不均值是為132.5，相對(duì)于此，進(jìn)行1×1012atm/cm2的硼摻雜時(shí)的橫紋不均值則降低到101.2，獲得23.6％的改善效果。
圖5是顯示縱紋不均值與硼摻雜量的關(guān)系圖。所謂縱紋不均值表征縱紋出現(xiàn)于有機(jī)EL顯示面板的顯示畫面的程度，同樣地是藉由「I-SYSTEM」來(lái)測(cè)量。所述縱紋不均值愈小，則表明縱紋愈少。由圖5可知，縱紋不均值是隨著硼摻雜量愈多而降低。不進(jìn)行硼摻雜時(shí)的縱紋不均值是為30.6，相對(duì)于此，進(jìn)行1.5×1012atm/cm2的硼摻雜時(shí)的縱紋不均值則降低到15.9，可獲得48.07％的改善效果。
此外，依據(jù)本發(fā)明人所實(shí)施的實(shí)驗(yàn)即可得知，橫紋不均值與縱紋不均值，即使藉由磷的離子植入、或磷及硼的離子植入亦可降低。圖6是顯示橫紋不均值與磷的摻雜量的關(guān)系圖。由圖可知，橫紋不均值是隨著磷摻雜量增多而降低。不進(jìn)行磷摻雜時(shí)的橫紋不均值是為128.8，相對(duì)于此，進(jìn)行摻雜量為1×1012atm/cm2的磷摻雜時(shí)的橫紋不均值則降低到101.2。再者，進(jìn)行摻雜量為3×1012atm/cm2的磷摻雜時(shí)的橫紋不均值則為64.1，可獲得降低50％的改善效果。
圖7雖是顯示橫紋不均值與硼摻雜量的關(guān)系圖，然而相較于圖4的實(shí)驗(yàn)，硼摻雜量是增加到了1×1013atm/cm2。圖4與圖7相對(duì)于相同摻雜量會(huì)顯現(xiàn)出不一致，此是由于使用從個(gè)別的批量所抽出的面板來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之故。由圖7可知，增加摻雜量時(shí)，橫紋不均值雖會(huì)減少，然而在8×1012atm/cm2及1×1013atm/cm2下幾乎未見變化?？梢灶A(yù)期即使較1×1013atm/cm2更增大摻雜量，橫紋不均值亦不致大幅減少。此外，雖可預(yù)期由于硼摻雜量的增加，薄膜晶體管的閾值電壓會(huì)變動(dòng)，而對(duì)于有機(jī)EL顯示面板的動(dòng)作產(chǎn)生不良影響，然而摻雜量為1×1013atm/cm2以下時(shí)，可確認(rèn)有機(jī)EL顯示面板正常的動(dòng)作。另外，在上述實(shí)驗(yàn)中，硼藉由氫(H2)稀釋到1％的濃度，而磷則藉由氫(H2)稀釋到0.5％的濃度。
另一方面，將磷及硼雙方離子植入于多晶硅膜52A中，可抵銷對(duì)于閾值電壓變動(dòng)造成的影響。藉此，即可增加離子植入的摻雜量，因此可抑制閾值電壓的變動(dòng)，同時(shí)可降低橫紋不均值與縱紋不均值。例如，藉由將硼離子植入3×1012atm/cm2、將磷離子植入2.5×1012atm/cm2，橫紋不均值的降低效果達(dá)51.7％，而縱紋不均值的降低效果達(dá)50.7％，相較于磷或硼進(jìn)行單獨(dú)的離子植入，可獲得更大的效果。
如此，藉由將P型或N型雜質(zhì)導(dǎo)入至多晶硅膜52A中，雖可降低橫紋與縱紋的顯示不均，然而其在物理上的機(jī)制主要如下。如前所述，遍及非晶硅膜52的整體進(jìn)行準(zhǔn)分子激光的照射，使非晶硅膜52結(jié)晶化而成為多晶硅膜52A。此時(shí)，由于準(zhǔn)分子激光的能量產(chǎn)生空間上的參差不齊(顯示畫面的行方向及列方向的參差不齊)，因此薄膜晶體管的信道區(qū)域57的結(jié)晶粒的大小，結(jié)晶粒邊界的電位障壁(potential barrier)的高度即會(huì)依每一像素而有所不同。
流通于薄膜晶體管的通道電流，是當(dāng)結(jié)晶粒邊界的電位障壁愈高，則被捕捉于結(jié)晶粒邊界的自由電子即愈多，而通道電流亦難以流通。因此，如本發(fā)明的方式，藉由將增加自由電子的供體(donor)雜質(zhì)(N型雜質(zhì))或捕捉自由電子的受體(acceptor)雜質(zhì)(P型雜質(zhì))導(dǎo)入于信道區(qū)域，可使得結(jié)晶粒邊界的電位障壁的高度均一化，且能使得流通于薄膜晶體管的通道電流均勻化。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管的制造方法，其特征在于該方法包括以下步驟，于基板上沉積非晶質(zhì)狀態(tài)的硅膜的步驟；對(duì)所述硅膜進(jìn)行激光照射，將所述硅膜熔解并結(jié)晶化，以作成多晶硅膜的步驟；將所述多晶硅膜蝕刻成預(yù)定圖案的步驟；于所述蝕刻結(jié)束后，將雜質(zhì)導(dǎo)入至所述多晶硅膜中的步驟；于所述多晶硅膜上形成柵極絕緣膜的步驟；于所述柵極絕緣膜上形成柵極電極的步驟；以及于所述多晶硅膜內(nèi)形成源極區(qū)域及漏極區(qū)域的步驟。
2.一種薄膜晶體管的制造方法，其特征在于該方法包括以下步驟，于基板上沉積非晶質(zhì)狀態(tài)的硅膜的步驟；對(duì)所述硅膜進(jìn)行激光照射，將所述硅膜熔解并結(jié)晶化，以作成多晶硅膜的步驟；將雜質(zhì)導(dǎo)入至所述多晶硅膜中的步驟；于所述雜質(zhì)導(dǎo)入后，將所述多晶硅膜蝕刻成預(yù)定圖案的步驟；于所述多晶硅膜上形成柵極絕緣膜的步驟；于所述柵極絕緣膜上形成柵極電極的步驟；以及于所述多晶硅膜內(nèi)形成源極區(qū)域及漏極區(qū)域的步驟。
3.如權(quán)利要求1或2所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于所述雜質(zhì)是P型雜質(zhì)或N型雜質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于將雜質(zhì)導(dǎo)入于所述多晶硅膜中的步驟，是為將1×1013atm/cm2以下的摻雜量的硼導(dǎo)入于所述多晶硅膜中。
5.如權(quán)利要求1或2所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于所述雜質(zhì)是P型雜質(zhì)或N型雜質(zhì)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于所述薄膜晶體管是有機(jī)電激發(fā)光組件的驅(qū)動(dòng)用晶體管。
7.一種有機(jī)電激發(fā)光顯示裝置，其特征在于基板上具備配置成矩陣狀的多個(gè)像素，各像素具備像素選擇用薄膜晶體管、有機(jī)EL組件、以及與通過(guò)所述像素選擇用薄膜晶體管所供給的顯示信號(hào)對(duì)應(yīng)而驅(qū)動(dòng)所述有機(jī)EL組件的驅(qū)動(dòng)用薄膜晶體管，所述驅(qū)動(dòng)用薄膜晶體管的信道區(qū)域是包含有P型雜質(zhì)及N型雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄膜晶體管的制造方法及有機(jī)電激發(fā)光顯示裝置，其特征為藉由等離子CVD法將氧化硅膜(51)沉積于玻璃基板(50)上，再藉由等離子CVD法將非晶硅膜(52)沉積于氧化硅膜(51)上；對(duì)非晶硅膜(52)照射準(zhǔn)分子激光，一直加熱到非晶硅膜(52)熔解為止并使其結(jié)晶化，以作成多晶硅膜(52A)；將此多晶硅膜(52A)蝕刻成預(yù)定的圖案；將P型雜質(zhì)例如硼離子植入于多晶硅膜(52A)中，藉由CVD法沉積由氧化硅膜構(gòu)成的柵極絕緣膜(53)，以覆蓋多晶硅膜(52A)，再于柵極絕緣膜(53)上形成柵極電極(54)。通過(guò)本發(fā)明可降低有機(jī)EL顯示裝置的橫紋與縱紋的顯示不均，從而提高顯示質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L27/32GK1790641SQ200510115668
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月8日
發(fā)明者菱田光起 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社