CN1592512A - 有机发光元件的制造方法及其结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有机发光元件的制造方法，首先形成一平坦层于一基底上，以覆盖一薄膜晶体管。然后，于该平坦层中形成一第二接触孔以及一凹槽，其中该第二接触孔露出该薄膜晶体管的源/漏极电极层，该凹槽位于该接触孔上方且对应于一预定阳极层的图案。接着，形成一阳极层于该平坦层上，以填满该接触孔以及该凹槽，再将该凹槽之外的该阳极层去除。最后，进行一平坦化处理，以使该阳极层与该平坦层的表面高度平齐。

Description

有机发光元件的制造方法及其结构

技术领域

本发明涉及一种有机发光元件技术，特别地涉及一种有机电致发光元件的阳极层的工艺，可以提高阳极层的表面平坦度并防止边缘漏电的问题。

背景技术

有机电致发光元件(Organic Electroluminescence Device；Organic LightEmitting Diode，以下简称OLED)，依照其驱动方法可以区分成主动式(activematrix)与被动式两种，其中主动式有机电致发光元件(以下简称AM-OLED)是以电流驱动，每一个象素至少要有一开关薄膜晶体管(switch TFT)，作为影像资料进入储存开关及寻址之用；另外需要一个驱动薄膜晶体管(drivingTFT)，根据电容储存电压的不同来调节驱动电流的大小，即控制象素亮度和灰度的变化。目前的主动式驱动方法有使用两个TFT的驱动方法及四个TFT的驱动方法。一般而言，AM-OLED的发光原理为在特定的有机薄膜层上加上电流以使电能转换成光能，其具有面发光的薄而轻的特征以及自发光的高发光效率、低驱动电压等优点，且具有广视角、高对比度、高应答速度、全彩色及可挠曲化的特性。

请参阅图1，其显示了公知的OLED的阳极层的剖视图。公知的OLED的制作方法为首先在玻璃衬底10上定义形成一阳极层12的图案，再依序沉积一有机发光层14以及一阴极层16。阳极层12的制作方法为首先沉积一铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)层，再利用光刻刻蚀方法定义ITO层的图案，用以作为一透明导电层。但是，在刻蚀ITO层图案的过程中，ITO层的边缘处18常发生边缘陡峭或转角尖锐的问题，很容易造成边缘尖端放电效应，因此ITO层与有机发光层14在此边缘处18会产生漏电流过大的现象，不但会减少OLED的使用寿命，也容易导致画面的暗点缺陷而影响显示品质。

为了解决这个问题，目前已经发展出一种新的工艺，可利用一绝缘层包覆ITO层的尖角，以防止ITO层边缘与有机发光层之间形成一漏电路径。请参阅图2，其显示公知的OLED的TFT结构和阳极层的剖视图。公知的OLED的TFT结构的制作方法为首先在一玻璃衬底20上定义形成一多晶硅层22的图案，然后依序制作一栅极绝缘层24以及一栅极层26。而后，利用栅极层26作为掩模进行离子注入工艺，可以在栅极层26两侧的多晶硅层22中形成一源/漏极扩散区域22a、22b，而栅极层26下方的多晶硅层22成为一沟道区域22c。随后，沉积一第一绝缘层28，并于第一绝缘层28中制作接触孔，用以露出源/漏极扩散区域22a、22b。然后，在第一绝缘层28上沉积一金属层并填入接触孔中，再将金属层定义成为源/漏极电极层30a、30b的图案。接着，沉积一第二绝缘层32，并于第二绝缘层32中制作一接触孔，用以露出源/漏极电极层30b。而后，在第二绝缘层32上沉积一ITO层34并填入接触孔中，再将ITO层34定义成为一阳极层图案。最后，沉积一保护层36以覆盖ITO层34的边缘处35，再以刻蚀方法去除部分保护层36，以露出ITO层34的阳极区域。

上述方法可以利用保护层36来包覆ITO层的斜边或尖角，且比较容易控制保护层36的边缘刻蚀角度，以避免ITO层34边缘与后续制作的有机发光层之间形成漏电路径。但是，现有的方法必须采用干刻工艺去除保护层36，以露出ITO层34的阳极区域，而干刻工艺所使用的等离子体会损伤ITO层34的材料特性，使得ITO层34无法达到所需的电性表现。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有机发光元件的制造方法及其结构，以改善阳极层的边缘角度过大的问题，并可以避免后续刻蚀工艺对阳极层造成的任何损害。

为了实现上述目的，本发明提供一种有机发光元件的制造方法，首先形成一平坦层于一基底上，以覆盖一薄膜晶体管。然后，该平坦层中形成一第二接触孔以及一凹槽，其中该第二接触孔露出该薄膜晶体管的源/漏极电极层，该凹槽位于该接触孔上方且对应于一预定阳极层的图案。随后，形成一阳极层于该平坦层上，以填满该接触孔以及该凹槽，再将该凹槽以外的该阳极层去除。最后，进行平坦化处理，以使该阳极层与该平坦层表面高度平齐。

本发明还提供一种有机发光元件的结构，其包括：一基底；一薄膜晶体管，形成于该基底上且包括一源/漏极电极层；一平坦层，形成于该基底上且覆盖该薄膜晶体管；一第二接触孔，形成于该平坦层中且露出该源/漏极电极层；一凹槽，形成于该平坦层中且位于该接触孔上方，并对应于一预定阳极层的图案；一阳极层，形成于该平坦层上，且填满该接触孔以及该凹槽，且该阳极层与该平坦层的表面高度平齐。

附图说明

图1示出的是公知的OLED的阳极层的剖视图；

图2示出的是公知的OLED的TFT结构和阳极层的剖视图；

图3A至3D示出的是本发明的OLED的TFT结构和阳极层的制造方法的剖视图。

附图标记说明：

公知的技术

玻璃衬底～10；阳极层～12；有机发光层～14；阴极层～16；边缘处～18；玻璃衬底～20；多晶硅层～22；源/漏极扩散区域～22a、22b；沟道区域～22c；栅极绝缘层～24；栅极层～26；第一绝缘层～28；源/漏极电极层～30a、30b；第二绝缘层～32；  ITO层～34；边缘处～35；保护层～36。

本发明的技术

玻璃衬底～40；半导体硅层～42；源/漏极扩散区域～42a、42b；沟道区域～42c；栅极绝缘层～44；栅极层～46；第一绝缘层～48；第一接触孔～49；源/漏极电极层～50a、50b；第二绝缘层～52；平坦层～54；第二接触孔～56；凹槽～57；透明导电层～58；有机发光层～60；阴极层～62。

具体实施方式

为了让本发明的上述的和其它的目的、特征、和优点能更加明显易懂，特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

请参阅图3A至3D，其显示了本发明OLED的TFT结构和阳极层的制造方法的剖视图。

如图3A所示，首先在一衬底40的一预定区域上形成一半导体硅层42的图案，然后沉积一栅极绝缘层44以覆盖半导体硅层42以及衬底40的表面，再在栅极绝缘层44上定义形成一栅极层46的图案。而后，利用栅极层46作为掩模进行一离子注入工艺，以于栅极层46两侧的半导体硅层42中形成源/漏极扩散区域42a、42b，而栅极层46下方的半导体硅层42的未掺杂区成为一沟道区域42c。随后，沉积一第一绝缘层48以覆盖栅极层46和栅极绝缘层44，再利用光刻刻蚀方法在第一绝缘层48中制作第一接触孔49，用以露出源/漏极扩散区域42a、42b。然后，于第一绝缘层48上沉积一导电层并填入第一接触孔49，再将该导电层定义成为源/漏极电极层50a、50b的图案。接着，沉积一第二绝缘层52以覆盖第二绝缘层48以及源/漏极电极层50a、50b，再于第二绝缘层52上沉积一平坦层54。

基底40优选地为一透明绝缘基底，如：一玻璃基底。半导体硅层42优选地为一多晶硅层。栅极绝缘层44优选地为氧化硅层。栅极层46优选地为一导电层，例如：一金属层或一多晶硅层。第一绝缘层48优选地为氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层或其组合。源/漏极电极层50a、50b优选地为一导电层，例如：一金属层。第二绝缘层52优选地为氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层或其组合。平坦层54优选地为一具有感光性的光致抗蚀剂层或有机层，可利用旋镀方法涂布于第二绝缘层52上，以填补第二绝缘层52的凹凸起伏轮廓，进而达到平坦表面的效果，其厚度范围为1～3μm。

如图3B所示，利用平坦层54的感光特性进行一黄光工艺，可制作一第二接触孔56以及一凹槽57。第二接触孔56贯穿平坦层54及第二绝缘层52，直至露出漏极电极层50b的部分区域。凹槽57形成于平坦层54顶部，其位置与轮廓对应于一预定阳极层的图案，且凹槽57连通于下方的第二接触孔56。第二接触孔56优选地为，深度范围为2～3μm，开口口径为5～6μm。凹槽57优选地为，深度范围为750。

如图3C所示，在平坦层54上沉积一透明导电层58，优选地为一ITO层，以填满第二接触孔56及凹槽57，再利用光刻刻蚀方法将透明导电层58定义成为一预定阳极层的图案。而后，利用一平坦化处理，优选地为一化学机械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)工艺，使透明导电层58与平坦层54的表面高度平齐，以研磨去除透明导电层58的斜边或尖角，并实现表面平整度的要求。

如图3D所示，利用薄膜蒸镀方法，于上述的平坦表面上沉积一有机发光层60，再于有机发光层60上制作一阴极层62，至此大致完成OLED的电极结构。

上述的制作方法和结构，为应用于一顶部栅极(top gate)结构的TFT，本发明也可以应用于一底部栅极(bottom gate)结构的TFT。

本发明的OLED制作方法及其阳极层具有以下优点：

第一，本发明将透明导电层58镶嵌于平坦层54中，且研磨方法实现表面平整度的要求，故可有效防止透明导电层58的边缘处发生边缘陡峭或转角尖锐的问题，进而避免透明导电层58边缘与有机发光层60之间形成漏电路径，或避免透明导电层58边缘与阴极层62之间发生短路问题。如此可延长OLED的使用寿命，并可遏制画面的暗点缺陷。

第二，本发明不需额外制作一绝缘层来包覆透明导电层58的斜边或尖角，故可避免透明导电层58遭受干刻工艺的等离子体损伤，进而可以确保透明导电层58的材料特性和电性特性。

虽然本发明已以优选实施例描述如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可以作出某些更动和润饰，因此本发明的保护范围应当以所附的权利要求所界定的为准。

Claims (27)

1.一种有机发光元件的制造方法，包括下列步骤：

提供一基底；

形成一薄膜晶体管于该基底上，其中该薄膜晶体管至少包括一源/漏极电极层；

形成一平坦层于该基底上，以覆盖该薄膜晶体管；

形成一第二接触孔以及一凹槽于该平坦层中，其中该第二接触孔露出该源/漏极电极层，该凹槽位于该接触孔上方且对应于一预定阳极层的图案；

形成一阳极层于该平坦层上，以填满该接触孔以及该凹槽；

将该凹槽以外的该阳极层去除；以及

进行一平坦化处理，以使该阳极层与该平坦层的表面高度平齐。

2.如权利要求1所述的有机发光元件的制造方法，其中该平坦层包括一有机材料层或一光致抗蚀剂层。

3.如权利要求1所述的有机发光元件的制造方法，其中该平坦层为一具有感光性的材料层。

4.如权利要求1所述的有机发光元件的制造方法，其中该阳极层包括一透明导电层或一铟锡氧化物层。

5.如权利要求1所述的有机发光元件的制造方法，其中该平坦化处理使用一化学机械研磨工艺。

6.如权利要求1所述的有机发光元件的制造方法，其中该薄膜晶体管的制作方法包括：

形成一半导体硅层于该基底上；

形成一栅极绝缘层于该基底上，以覆盖该半导体硅层；

形成一栅极层于该栅极绝缘层上；

使用该栅极层作为掩模以进行一离子注入工艺，以于该半导体硅层中形成一源/漏极扩散区域；

形成一第一绝缘层于该栅极层和该栅极绝缘层上；

形成一第一接触孔以贯穿该第一绝缘层及该栅极绝缘层，直至露出该源/漏极扩散区域；

形成一导电层于该第一绝缘层上，以填满该第一接触孔；以及

将该导电层定义成为该源/漏极电极层的图案。

7.如权利要求6所述的有机发光元件的制造方法，其中该半导体硅层包括一多晶硅层。

8.如权利要求6所述的有机发光元件的制造方法，其中该栅极绝缘层包括氧化硅层。

9.如权利要求6所述的有机发光元件的制造方法，其中该栅极层包括一金属层或一多晶硅层。

10.如权利要求6所述的有机发光元件的制造方法，其中该第一绝缘层包括氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层或其组合。

11.如权利要求6所述的有机发光元件的制造方法，还包括下列步骤：

形成一第二绝缘层于该基底上，以覆盖该源/漏极电极层以及该第一绝缘层；

形成该平坦层于该第二绝缘层上；以及

形成该第二接触孔以贯穿该平坦层以及该第二绝缘层中，直至露出该源/漏极电极层。

12.如权利要求11所述的有机发光元件的制造方法，其中该第二绝缘层包括氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层或其组合。

13.如权利要求1所述的有机发光元件的制造方法，还包括下列步骤：

形成一有机发光层于该基底上，以覆盖该阳极层与该平坦层；以及

形成一阴极层于该有机发光层上。

14.如权利要求11所述的有机发光元件的制造方法，其中该基底包括一透明绝缘基底或一玻璃基底。

15.一种有机发光元件的结构，包括：

一基底；

一薄膜晶体管，形成于该基底上，且包括一源/漏极电极层；

一平坦层，形成于该基底上且覆盖该薄膜晶体管；

一第二接触孔，形成于该平坦层中，且露出该源/漏极电极层；

一凹槽，形成于该平坦层中，且位于该接触孔上方，并对应于一预定阳极层的图案；

一阳极层，形成于该平坦层上，且填满该接触孔以及该凹槽，且该阳极层与该平坦层的表面高度平齐。

16.如权利要求15所述的有机发光元件的结构，其中该平坦层包括一有机材料层或一光致抗蚀剂层。

17.如权利要求15所述的有机发光元件的结构，其中该平坦层包括一具有感光性的材料层。

18.如权利要求15所述的有机发光元件的结构，其中该阳极层包括一透明导电层或一铟锡氧化物层。

19.如权利要求15所述的有机发光元件的结构，其中该薄膜晶体管包括：

一半导体硅层，形成于该基底上，且包括一沟道区域以及一源/漏极扩散区域；

一栅极绝缘层，形成于该基底上，且覆盖该半导体硅层；

一栅极层，形成于该栅极绝缘层上，且对应于该沟道区域的位置；

一第一绝缘层，形成于该栅极层与该栅极绝缘层上；以及

一第一接触孔，其贯穿该第一绝缘层以及该栅极绝缘层，以露出该源/漏极扩散区域；

其中，该源/漏极电极层形成于该第一绝缘层上，且填满该第一接触孔。

20.如权利要求19所述的有机发光元件的结构，其中该半导体硅层包括一多晶硅层。

21.如权利要求19所述的有机发光元件的结构，其中该栅极绝缘层包括氧化硅层。

22.如权利要求19所述的有机发光元件的结构，其中该栅极层包括一金属层或一多晶硅层。

23.如权利要求19所述的有机发光元件的结构，其中该第一绝缘层包括氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层或其组合。

24.如权利要求15所述的有机发光元件的结构，还包括：

一第二绝缘层，其覆盖该源/漏极电极层以及该第一绝缘层；

其中，该平坦层形成于该第二绝缘层上；

其中，该第二接触孔贯穿该平坦层以及该第二绝缘层，以露出该源/漏极电极层。

25.如权利要求24所述的有机发光元件的结构，其中该第二绝缘层包括氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层或其组合。

26.如权利要求15所述的有机发光元件的结构，还包括：

一有机发光层，其覆盖该阳极层与该平坦层；以及

一阴极层，形成于该有机发光层上。

27.如权利要求15所述的有机发光元件的结构，其中该基底包括一透明绝缘基底或一玻璃基底。

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