專利名稱：低溫多晶硅薄膜晶體管顯示面板及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種顯示面板及其制造方法，且特別涉及一種可改善以固相結晶多晶硅制成的薄膜晶體管顯示面板的組件特性及顯示面板的制造方法。
背景技術：
有機發光(Organic Electroluminescence)平面顯示面板為電流驅動組件，依據驅動方式可分為無源式矩陣方法(Passive Matrix Method)與有源式矩陣方法(Active Matrix Method)。而有源式有機發光顯示面板(AMOLED)利用薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)搭配電容儲存裝置，來控制有機發光面板(OLED)的亮度灰階表現。
大致來說，無源式有機發光顯示面板(PMOLED)的制作成本及技術門檻較低，但受限于驅動電流效能不彰，分辨率無法提高，且在無源驅動下，掃描線選擇到的像素會被點亮，但無法保持亮度，因此應用產品尺寸局限于約5″以內。而有源式有機發光顯示面板則因為有電容儲存信號之故，當掃描線掃過像素后，該像素仍然能保持原有的亮度，是故OLED并不需要被驅動到非常高的亮度，因此可達到較佳的壽命表現，也可以達成高分辨率的需求。再者，有源式有機發光顯示面板的驅動電流效能優于無源式有機發光顯示面板，且像素和電性組件TFT可整合于玻璃基板上。
在玻璃基板上成長TFT的技術，可為非晶硅(Amorphous Silicon，a-Si)工藝與低溫多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon，LTPS)工藝，LTPS TFT與a-SiTFT的最大分別，在于其電性與工藝繁簡的差異。LTPS TFT擁有較高的載流子移動率，較高載流子移動率意味著TFT能提供更充份的電流，然而其工藝上卻較繁復；而a-Si TFT則反之，雖然a-Si的載流子移動率不如LTPS，但其工藝較簡單。
低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS TFT)工藝的關鍵技術之一為多晶硅(polysilicon)工藝。而將非晶硅轉為多晶硅的方式很多，例如固相結晶(solidphase crystallization，SPC)、激光結晶(laser annealing)或金屬誘導結晶(metalinduced crystallization，MIC)等，其中又以激光結晶為目前LTPS TFT生產的主流技術。激光結晶的優點是可產生載流子移動率較好的多晶硅，然而其所需成本較高，且激光源的穩定性不佳更是LTPS-TFT的良率殺手之一，特別是應用于制造有源式有機發光顯示面板(AMOLED)，不穩定的激光能量很容易造成結晶不均(使用者會看到面板上出現一條條的紋路，此又稱激光波紋(Laser mura))，因而大幅度降低AMOLED的良率。而固相結晶的優點則是可以產生均勻度十分良好的多晶硅，但是載流子移動率較差而影響了應用組件的特性。
另外，顯示面板內不同區域也有不同的性能要求。以有源式發光顯示面板為例，一般包含有源式發光顯示區域(Displaying Region)及驅動電路區域(Current Driving Region)，在有源式發光顯示區域較重視是否有漏電流的電性表現，在驅動電路區域則較重視載流子移動率(Mobility)的電性表現。而有源式發光顯示區域的多晶硅的晶粒如果不夠均勻，在操作電壓驅動后，顯示器容易產生波紋缺陷，影響了顯示效果。一般而言，晶粒愈均勻、載流子移動率愈佳，有源式發光顯示區域的顯示狀態愈優異。
因此，如何改善顯示面板的結晶方式，特別是顯示區域，使結晶后的多晶硅同時能兼具晶粒均勻度和載流子移動率，無產生顯示缺陷之虞，實為研發者重要努力目標之一。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的就是提供一種低溫薄膜晶體管顯示面板及其制造方法，利用固相結晶(solid phase crystallization，SPC)所形成的多晶硅搭配以氮氧化硅作為柵極電極層的結構，可改善薄膜晶體管組件的電性。
根據本發明的目的，提出一種顯示面板，包括一基板；一多晶硅層，形成于基板上，且多晶硅層利用一固相結晶法結晶而成；一氮氧化硅(SiON)層，形成于多晶硅層上，且氮氧化硅層的折射率約為1.46至1.9；和一柵極(gate electrode)，形成于氮氧化硅層上。
根據本發明的目的，提出一種顯示面板的制造方法，至少包括步驟提供一基板；沉積一非晶硅層于基板上；使用一固相結晶方式使非晶硅層轉為一多晶硅層；以及形成一氮氧化硅層于多晶硅層上。
為讓本發明的上述目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉優選實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。
圖1繪示依照本發明一優選實施例的部分薄膜晶體管的剖面示意圖；圖2繪示P型薄膜晶體管(PTFT)的組件電性示意圖；圖3為N型薄膜晶體管(NTFT)的組件電性示意圖；圖4是依照本發明應用例一所制成的部分薄膜晶體管的剖面示意圖；圖5是依照本發明應用例二所制成的部分薄膜晶體管的剖面示意圖。
附圖標記說明11、21基板13、23、43圖案化的多晶硅層231、431SPC多晶硅層15、25、45柵極介電層17、27、47柵極31、51內層介電層33、53介層洞35、37、55、57護層36、56透明電極39、59有機電激發光組件具體實施方式
以下以實施例作本發明的詳細說明，然而此實施例并不會對本發明欲保護的范圍做限縮。另外，本發明的技術特征可應用在多種顯示面板中，例如有源式有機電激發光顯示面板或低溫多晶硅薄膜晶體管顯示面板(LTPSTFT)。
請參照圖1，其繪示依照本發明一優選實施例的部分薄膜晶體管的剖面示意圖。如圖1所示，在基板11上先沉積一非晶硅層，再以固相結晶(solidphase crystallization，SPC)方式將非晶硅層轉為多晶硅層13。之后，于多晶硅層13上覆蓋一氮氧化硅(SiON)層，以作為柵極介電層(gate dielectric)15。然后再于柵極介電層15上方進行薄膜晶體管的后續制作，例如形成一第一金屬層再對其圖案化以制成柵極(gate electrode)17...等多項后續步驟。其中，氮氧化硅層的折射率為約1.46至約1.9之間。
一般顯示面板的基板上包括一顯示區域及一驅動電路區域。若應用如圖1所示的結構于顯示區域(例如有源式發光顯示區域)時，由于固相結晶的多晶硅層13具有較均勻的晶粒，將可大幅度改善薄膜晶體管的組件特性因而增進顯示品質。
另外，選用氮氧化硅層作為柵極介電層15亦可提升組件的載流子移動率(Mobility)。請參照圖2，其繪示P型薄膜晶體管(PTFT)的組件電性示意圖。圖2中，橫軸代表施加于柵極的電壓，縱軸代表在漏極量測到的電流。漏極電壓為控制在10伏特，若以本發明提出的氮氧化硅作為組件的柵極介電層15，其組件電性曲線的結果如曲線A所示；若以二氧化硅作為組件的柵極介電層，其組件電性曲線的結果如曲線B所示。
從圖2的實驗結果可看出將本發明的固相結晶多晶硅層13搭配氮氧化硅所形成的柵極介電層15(曲線A)，其載流子移動率的確比搭配二氧化硅所形成的柵極介電層(曲線B)的載流子移動率，還提高了約70％。
圖3為N型薄膜晶體管(NTFT)的組件電性示意圖。同樣的，圖3中，橫軸代表施加于柵極的電壓，縱軸代表在漏極量測到的電流。實驗結果包括曲線C(固相結晶多晶硅層和氮氧化硅)和曲線D(固相結晶多晶硅層和二氧化硅)。
同樣的，從圖3的實驗結果亦看出將本發明的固相結晶多晶硅層13搭配氮氧化硅所形成的柵極介電層15(曲線C)，其載流子移動率約的確比搭配二氧化硅所形成的柵極介電層(曲線D)的載流子移動率，提高了超過70％。
當然在實際應用時，柵極17和柵極介電層15可以同時被圖案化(應用例一)，或是先圖案化柵極17在后續工藝中再圖案化柵極介電層15(應用例一)，視實際工藝需要而定，本發明并不對此多做限制。以下及針對兩種不同制法提出應用例。
應用例一圖4是依照本發明應用例一所制成的部分薄膜晶體管的剖面示意圖。而應用例一的制法如下。首先，在具有緩沖層(buffer layer)211的基板21上先形成圖案化的多晶硅23。例如先沉積一非晶硅層于基板21上，再以固相結晶(SPC)方式將非晶硅層轉為多晶硅層(形成SPC多晶硅231)，并再進行圖案化。
之后，于圖案化多晶硅層23上覆蓋一氮氧化硅(SiON)層，以作為柵極介電層25。其中，氮氧化硅層的折射率為約1.46至約1.9之間。接著，進行形成源極/漏極(SD)、輕摻雜漏極和柵極27等步驟。
然后，在柵極介電層25上方，形成一內層介電層(ILD)31，并且形成介層洞33，以暴露出圖案化多晶硅層23或柵極27的部分表面。
之后，依序進行后續工藝，包括數據線形成(data line formation)，護層(passivation layer)35、37和透明電極(如ITO)36的形成，以及有機電激發光組件39的工藝。
因此，依照本發明應用例一的方法，在圖案化柵極27之后才對柵極介電層25進行圖案化。而依照本發明應用例一所制成的薄膜晶體管，柵極27面積小于柵極介電層25的面積。
應用例二圖5是依照本發明應用例二所制成的部分薄膜晶體管的剖面示意圖。應用例二的制法如下。首先，在具有緩沖層411的基板41上先形成圖案化的多晶硅43。例如先沉積一非晶硅層于基板41上，再以固相結晶(SPC)方式將非晶硅層轉為多晶硅層(包括SPC多晶硅431)，并再對多晶硅層進行圖案化。
之后，于圖案化多晶硅層43上覆蓋一氮氧化硅(SiON)層，以作為柵極介電層。其中，氮氧化硅層的折射率為約1.46至約1.9之間。接著，進行形成源極/漏極(SD)、輕摻雜漏極和柵極47等步驟。而應用例二中柵極47和柵極介電層45同時被圖案化。
然后，在圖案化多晶硅層43上方，形成一內層介電層(ILD)51，并且形成介層洞53，以暴露出圖案化多晶硅層43或柵極47的部分表面。
之后，依序進行后續工藝，包括數據線形成(data line formation)，護層(passivation layer)55、57和透明電極(如ITO)56的形成，以及有機電激發光組件59的工藝。
因此，依照本發明應用例二的方法，柵極圖案化和柵極介電層圖案化同時進行。而依照本發明應用例二所制成的薄膜晶體管，柵極47面積與柵極介電層45的面積相等。
在上述實施例中，依照本發明的選擇以固相結晶方式將非晶硅轉化成多晶硅層，再搭配氮氧化硅作為柵極介電層，不但可產生均勻度良好的晶粒，得到品質較好的多晶硅，還可提升制成的薄膜晶體管的載流子移動率，改善應用組件的特性，進而提高產能，降低生產成本。若應用在顯示面板的顯示區域(例如有源式有機電激發光顯示面板的顯示區域)，則可達到優異的顯示效果。
綜上所述，雖然本發明已以優選實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域內的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍以所附權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種顯示面板，包括一基板；一多晶硅層，形成于該基板上，且該多晶硅層利用一固相結晶法結晶而成；一氮氧化硅層，形成于該多晶硅層上；和一柵極，形成于該氮氧化硅層上。
2.如權利要求1所述的顯示面板，其中該氮氧化硅層的折射率為約1.46至約1.9之間。
3.如權利要求1所述的顯示面板，其中該基板包括一顯示區域及一驅動電路區域，該多晶硅層則具有一第一多晶硅層及一第二多晶硅層分別與該顯示區域及該驅動電路區域相對應，且該第一多晶硅層利用該固相結晶法使一第一非晶硅層轉為該第一多晶硅層。
4.如權利要求3所述的顯示面板，其中該氮氧化硅層形成于該第一多晶硅層上。
5.如權利要求1所述的顯示面板為一低溫多晶硅薄膜晶體管顯示面板。
6.一種顯示面板的制造方法，至少包括步驟提供一基板；沉積一非晶硅層于該基板上；使用一固相結晶方式使該非晶硅層轉為一多晶硅層；以及形成一氮氧化硅層于該多晶硅層上。
7.一種顯示面板的制造方法，至少包括步驟提供一基板，該基板具有一顯示區域及一驅動電路區域；沉積一非晶硅層于該基板上，該非晶硅層具有一第一非晶硅層及一第二非晶硅層，分別與該顯示區域及該驅動電路區域對應；使用一固相結晶方式使該第一非晶硅層轉為一第一多晶硅層；使該第二非晶硅層轉為一第二多晶硅層；以及形成一氮氧化硅層于該第一多晶硅層上。
8.如權利要求7所述的制造方法，其中在形成該氮氧化硅層后，更包括步驟形成一第一金屬層于該氮氧化硅層上；和圖案化該第一金屬層和該氮氧化硅層，以形成一柵極于一氮氧化硅塊上方。
9.如權利要求7所述的制造方法，其中在形成該氮氧化硅層后，更包括步驟形成一第一金屬層于該氮氧化硅層上；和圖案化該第一金屬層，以形成一柵極于該氮氧化硅層上方。
10.如權利要求7所述的制造方法，其中選擇折射率為約1.46至約1.9的該氮氧化硅層，以形成于該第一多晶硅層上。
全文摘要
一種顯示面板，包括一基板；一多晶硅層，形成于基板上，且多晶硅層利用一固相結晶法結晶而成；一氮氧化硅(SiON)層，形成于多晶硅層上，且氮氧化硅層的折射率約為1.46至1.9；和一柵極(gate electrode)，形成于氮氧化硅層上。
文檔編號H05B33/12GK1794889SQ200510119309
公開日2006年6月28日 申請日期2005年11月3日 優先權日2005年11月3日
發明者彭佳添 申請人:友達光電股份有限公司