TWI390737B - 薄膜電晶體陣列配置、具有該配置之有機發光二極體顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

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Description

薄膜電晶體陣列配置、具有該配置之有機發光二極體顯示裝置及其製造方法
本發明關於一種具有簡化製造製程之薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)陣列配置、一種具有該配置之有機發光二極體顯示裝置及一種用於一平面顯示器之製造薄膜電晶體陣列配置之方法。
包含例如薄膜電晶體、電容器之電子元件及連接該些電子元件之線之薄膜電晶體陣列配置是廣泛地使用於例如液晶顯示裝置及有機發光二極體顯示裝置之平面顯示裝置。大體上，為了形成一包含薄膜電晶體陣列配置之細微圖案，使用畫有該細微圖案之光罩來將該細微圖案轉印至一基板上。
一光微影製程大體上用於利用一光罩來轉印一圖案。根據該光微影製程，將光阻均勻地塗佈於一欲形成圖案所在之基板上。在使用例如步進電動機之曝露設備對一光罩上之圖案進行曝露後，將該經曝露光阻層顯影。在該光阻層顯影後，例如使用留存的光阻做為光罩來蝕刻該圖案並接著執行移除不需要光阻劑之一連串製程。
在使用一光罩來轉印圖案之製程中，既然一具有所需圖案之光罩是必須的，隨著使用光罩之製程數量增加，因為該些光罩之製備而使製造成本也隨之增加。同時，既然上述複雜製程是必須的，整個製造製程變複雜且製造時間增加，因而增加製造成本。
本發明提供一種薄膜電晶體陣列配置、一種有機發光二極體平面顯示裝置及一種可使用較少光微影光罩來製造其之方法，因而產生一簡化且較便宜之製造製程及一改良式設計。
根據本發明一觀點，提供一薄膜電晶體陣列配置，其包含一基板；以一圖案安排在該基板上之一薄膜電晶體之主動層和一電容器之第一電極，該主動層和該第一電極由相同材料構成且彼此間相隔一距離，該主動層包含一源極區、一汲極區和一通道區；分別安排在該主動層及該第一電極上之一第一絕緣層；安排在該第一絕緣層上之一閘極電極和一第二電極，該閘極電極和該第二電極安排在相同層上並由相同材料構成，安排該閘極電極以對應至該主動層之通道區而安排該第二電極以對應至該第一電極；安排在該基板、該第一絕緣層、該閘極電極和該第二電極上之一第二絕緣層，複數個接觸孔洞貫穿該第二絕緣層而曝露該主動層之源極區及汲極區；安排在該些接觸孔洞內並分別提供至該主動層之源極區及汲極區之電性連接之一源極電極及一汲極電極；安排在該第二絕緣層並連接至該源極電極及該汲極電極中其中之一之一像素電極；及安排在該第二絕緣層上對應至該第二電極位置處之一第三電極，該第三電極由與結合該源極電極、該汲極電極和該像素電極之相同材料所構成。
該薄膜電晶體陣列配置也可包含安排在該第二絕緣層、該像素電極之一邊緣部分、該源極與汲極電極和該第三電極上之一像素定義層。該薄膜電晶體之主動層和該電 容器之第一電極可包含藉由結晶化非晶矽所產生之多晶矽。該薄膜電晶體之主動層及第一絕緣層之末端部分之外形可以是相同的。該電容器之第一電極、第一絕緣層和第二電極中每一個末端部分之外形可以全部相同。該薄膜電晶體陣列配置也可包含一安排在該基板上之緩衝層。該第二絕緣層厚度可大於該第一絕緣層厚度。該第二絕緣層之一頂部表面可以是實質上平坦的。該像素電極可包含一透光材料。該像素電極可包含由銦錫氧化物(indium tine oxide，ITO)、銦鋅氧化物(indium zinc oxide，IZO)、氧化鋅和三氧化二銦所組成族群中選出之至少一材料。
該像素電極可包含安排在該第二絕緣層上之一反射材料層及安排在該反射材料層上之一透光材料層。該像素電極之反射材料層可包含由鋁、鋁釹、鋁碳錳(ACX)、鋁鎳鋰、銀、鉬、鈦和鉬鎢所組成族群中選出之至少一材料。該像素電極之透光材料層可包含由銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鋅和三氧化二銦所組成族群中選出之至少一材料。該電容器之第三電極可包含由與該像素電極之反射材料層之相同材料構成之一第一層、由與該像素電極之透光材料層之相同材料構成之一第二層及由與該源極電極和該汲極電極之一頂部層之相同材料構成之一第三層。該電容器之第三電極之第一、第二和第三層中每一個末端部分之外形可以全部相同。
根據本發明另一觀點，提供一種包含一夾層配置及安排在該夾層配置上之一共用電極之有機發光二極體顯示裝 置，該夾層配置包含安排在如上所述之薄膜電晶體陣列配置上之一有機發光二極體層。該顯示裝置也可包含安排在該第二絕緣層、該像素電極之一邊緣、該源極與汲極電極和該第三電極上之一像素定義層。該顯示裝置也可包含一密封該有機發光二極體層之密封結構，該密封結構安排在該共用電極上。該顯示裝置可為一底部射出型顯示裝置，其中，該有機發光二極體層內所產生之光穿透該基板而被觀察之。該像素電極可包含安排在該第二絕緣層上之一反射材料層及安排在該反射材料層上之一透光材料層。該顯示裝置可為一頂部射出型顯示裝置，其中，該有機發光二極體層內所產生之光自該基板發出而被觀察之。
根據本發明再一觀點，提供一種製造該薄膜電晶體陣列配置之方法，包含在一基板上形成一半導體層；在該半導體層上沉積一第一絕緣層及一第一傳導層；透過一第一光罩製程同時圖案化該半導體層、該第一絕緣層和該第一傳導層而形成一薄膜電晶體之主動層、閘極絕緣層和閘極電極以及一電容器之第一電極、第一介電層及第二電極；在該基板上沉積一第二絕緣層；透過一第二光罩製程於該第二絕緣層內形成複數個接觸孔洞以曝露該薄膜電晶體之主動層中一部分源極和汲極區；依序在該第二絕緣層上及該些接觸孔洞內沉積一第二傳導層和一第三傳導層而形成與該主動層之源極和汲極區之電性接觸；透過一第三光罩製程同時圖案化該第二傳導層和該第三傳導層而形成該薄膜電晶體之源極電極、汲極電極 和像素電極及該電容器之第三電極；將一第三絕緣層沉積在該源極電極、該汲極電極、該像素電極、該第三電極和該第二絕緣層曝露部分；以及透過一第四光罩製程圖案化該第三絕緣層而曝露該像素電極。
該半導體層之形成可包含在該基板上沉積一非晶矽層並藉由結晶化該非晶矽層來產生多晶矽。該第一光罩製程可使用一第一半色調光罩，其包含使用於一對應至該閘極電極位置處之半透光部分。該薄膜電晶體之閘極絕緣層和該電容器之第一介電層在該圖案化時彼此間可以完全地分開。所產生之顯示裝置也可在該基板和該半導體層之間具有一緩衝層。該方法也可包含使用一閘極電極做為一摻雜光罩以將雜質摻雜至該主動層之源極區及汲極區中。該第三光罩製程可使用一第二半色調光罩，其包含使用於一對應至該閘極電極位置處之半透光部分。也可在該第二傳導層及經該些接觸孔洞所貫穿之第二絕緣層之間安排一第四傳導層，該源極電極、該汲極電極和該第三電極中每一個可包含該第四傳導層、該第二傳導層和該第三傳導層中每一個之部分，且該像素電極可包含該第四傳導層和該第二傳導層之部分。該第四傳導層可包含由鋁、鋁釹、鋁碳錳、鋁鎳鋰、銀、鉬、鈦和鉬鎢所組成族群中選出之至少一材料。
根據本發明又一觀點，提供一種製造有機發光二極體顯示裝置之方法，其包含一夾層配置及安排在該夾層配置上之一共用電極，該夾層配置包含在一如上所述所製造之薄膜電晶體陣列配置上之一有機發光二極體層。
本發明在參考該些附圖以後會更完整地描述，其中，顯示本發明示範性實施例。如那些熟知此項技術之人士之理解，所述實施例可以各種不同方法來進行修改，但全部並未偏離本發明原理之精神或範圍。
理解到該些附圖中所示之構件尺寸及厚度是基於較佳了解與容易說明而任意給予，本發明並不限於所示尺寸及厚度。
在該些圖式中，各層、薄膜、面板、區域等等之厚度是基於清晰目的而誇大。整份說明書中之類似參考號標示類似元件。要了解當例如一層、薄膜、區域或基板之元件被指稱為在另一元件上時，其可以是直接在該另一元件上或也可能存在有中間元件。替代性地，當一元件被指稱為直接在另一元件上時，則不存在有中間元件。
為了闡明本發明，本說明細節中省略掉本說明之外部元件，且整份說明書中之類似參考號參考至類似元件。
在一些示範性實施例中，具有相同架構之構件使用相同參考號代表性地描述於一第一示範性實施例中，只有與該第一示範性實施例中所述構件不同之構件會描述於其它實施例中。
現在轉向圖1至圖11，圖1至圖10是根據本發明一實施例依序顯示一製造薄膜電晶體陣列配置之方法之剖面圖，而圖11是根據本發明一實施例依序顯示一薄膜電晶體陣列配置之剖面圖。參考圖1至圖11，根據本發明之薄膜電 晶體陣列配置包含一基板10、一緩衝層11、一第二絕緣層15、一薄膜電晶體20、一電容器30及一像素電極45。
該基板10可以一具有二氧化矽之透明玻璃材料做為一主要原料製造出來。該基板10可替代性地以例如一塑膠件之不透明材料或其它材料製造出來。然而，對於一影像具體呈現於該基板10側之底部射出型有機發光二極體顯示裝置而言，該基板10必須以一透明材料製造出來。
該緩衝層11可提供於該基板10之上表面上，有助於該基板10之平坦度並防止雜質入侵。該緩衝層11可利用例如一電漿輔助化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)技術、一常壓化學氣相沉積(atmospheric pressure chemical vapor deposition，APCVD)技術和一低壓化學氣相沉積(low pressure chemical vapor deposition，LPCVD)技術之各種沉積技術，使用三氧化二銦及/或氮化矽來沉積之。
現在參考圖1，一半導體層12、一第一絕緣層13和一第一傳導層14依序形成於該緩衝層11上及上方。該半導體層12藉由沉積非晶矽及結晶化該沉積之非晶矽成為多晶矽來產生。可利用例如一快速熱退火(rapid thermal annealing，RTA)技術、一準分子雷射退火(excimer laser annealing，ELA)技術、一金屬誘發結晶(metal induced crystallization，MIC)技術、一金屬誘發側向結晶(metal induced lateral crystallization，MILC)技術或一連續側向固化 (sequential lateral solidification，SLS)技術之各種技術來結晶化該非晶矽。如上由非晶矽所製造出來之半導體層12經圖案化成該薄膜電晶體20之主動層21及該電容器30之第一電極31，其將於稍後描述之(請參考圖11)。
該第一絕緣層13沉積在該半導體層12上。該第一絕緣層13可利用該電漿輔助化學氣相沉積技術、該常壓化學氣相沉積技術或該低壓化學氣相沉積技術中任一者來沉積例如氮化矽或氧化矽之無機絕緣層來產生。將該第一絕緣層13***至該薄膜電晶體20之主動層21和閘極電極23之間以充當該薄膜電晶體20之閘極絕緣層22。同時，將該第一絕緣層13***至該第一電極31及一第二電極33之間以充當該電容器30之第一介電層32。
該第一傳導層14沉積在該第一絕緣層13上。該第一傳導層14可利用各種沉積方法來沉積自銀、鎂、鋁、鉑、鈀、金、鎳、釹、銥、鉻、鋰、鈣、鉬、鈦、鎢、鉬鎢及鋁/銅之組成族群中所選出之一或多個傳導材料而產生。該第一傳導層14充當該薄膜電晶體20之閘極電極23作用並充當該電容器30之第二電極33作用。
現在參考圖2，將光阻塗佈在圖1結構之上表面。接著，一第一光阻層P1利用預先烘烤或軟式烘烤該光阻以移除一溶劑而形成。製備一畫有一預定圖案之第一光罩M1並對準至該基板10以圖案化該第一光阻層P1。
該第一光罩M1是一包含透光部分M11、遮光部分M12a和 M12b以及半透光部分M13a和M13b之半色調光罩。該透光部分M11傳送一預定波長之光，該些遮光部分M12a和M12b阻擋該入射光，而該些半透光部分M13a和M13b傳送一部分入射光。
圖2所示之第一光罩M1為概念性，用以說明該光罩部件之功能。事實上，該第一光罩M1可以一預定圖案來形成於一例如石英(quartz，Qz)之透明基板上。在本例中，該些遮光部分M12a和M12b使用例如鉻或二氧化鉻之材料來圖案化該石英基板而形成。該些半透光部分M13a和M13b能夠藉由調整使用到鉻、銥、鉬、鉭和鋁中至少一材料之合成物成分之比值或濃度來控制該入射光之透光度。
曝露是藉由將上述圖案化之第一光罩M1對準至該薄膜電晶體陣列配置10並將一預定波長之光照射至該第一光阻層P1上而執行之。參考第3圖，在移除該第一光阻層P1曝露部分後，留下該第一光阻層P1之圖案。儘管在本發明中使用一移除曝露部分之正型光阻(positive photoresist，positive-PR)，但本發明並不受限於此，一負型光阻(negative photoresist，negative-PR)可替代使用之。
在圖3中，將對應至該第一光罩M1之透光部分M11之第一光阻層P1之光阻部分P11移除。對應至該些遮光部分M12a和M12b之第一光阻層P1之光阻部分P12a和P12b及對應至該些半透光部分M13a和M13b之第一光阻層P1之光阻部分P13a和P13b仍是存在。對應至該些半透光部分M13a和M13b之光阻部分P13a和P13b之厚度是薄於對應 至該些遮光部分M12a和M12b之光阻部分P12a和P12b之厚度。該些光阻部分P13a和P13b之厚度可藉由改變形成光罩M1之半透光部分M13a和M13b之圖案之材料的合成物比值或濃度來調整之。
在該基板10上方之半導體層12、第一絕緣層13及第一傳導層14由一蝕刻設備使用該些光阻部分P12a、P12b、P13a和P13b做為蝕刻光罩來蝕刻之。該蝕刻製程可以例如濕式蝕刻及乾式蝕刻之各種技術來執行之。
現在參考圖4，在該第一蝕刻製程期間，沒有光阻層存在之部分P11之半導體層12、第一絕緣層13及第一傳導層14被蝕刻掉。儘管對應至圖3之半透光部分M13a和M13b之光阻部分P13a和P13b被蝕刻掉，但一下方結構完整無缺的留下。進行圖案化時，半導體層12、第一絕緣層13及第一傳導層14之下方結構分別成為該薄膜電晶體20之主動層21、閘極絕緣層22和閘極電極23，也分別成為該電容器30之第一電極31、介電層32和第二電極33。對應至該些遮光部分M12a和M12b之光阻部分P12a和P12b之部件在該第一蝕刻製程後仍是存在且在一第二蝕刻製程期間會充當蝕刻光罩使用。
現在參考圖5，在該第二蝕刻製程後，圖4之光阻部分P12a和P12b被整個蝕刻掉。特別地，該光阻部分P12a下方之第一傳導層14部分未被蝕刻以使該閘極電極23可形成以對應至該主動層21之中間部分。
在圖5中，既然該薄膜電晶體20之主動層21、閘極絕緣層 22和閘極電極23以及該電容器30之第一電極31、介電層32和第二電極33係使用相同光罩M1同時對相同結構進行圖案化，該薄膜電晶體20之主動層21以及該電容器30之第一電極31形成於同一層上且由相同材料所製造出來，且該薄膜電晶體20之閘極電極23以及該電容器30之第二電極33也是形成於上述相同層並由上述相同材料所製造出來。
同時，既然該薄膜電晶體20之主動層21、閘極絕緣層22和閘極電極23以及該電容器30之第一電極31、介電層32和第二電極33使用相同光罩M1同時對相同結構進行圖案化，由該薄膜電晶體20之主動層21和閘極絕緣層22形成之末端部分之外形是一模一樣，且由該電容器30之第一電極31、介電層32和第二電極33形成之末端部分之外形勢一模一樣。
既然在該薄膜電晶體20及該電容器30間之第一光阻層P1透過該第一光罩M1之透光部分M11直接進行曝露以使該第一光阻層P1在顯影進行中且在蝕刻之前完全移除，將在該薄膜電晶體20及該電容器30間之結構在該第一蝕刻製程期間同時全部移除。因此，既然將在該薄膜電晶體20及該電容器30間之空間中之第一絕緣層13完全移除，該薄膜電晶體20之閘極絕緣層22及該電容器30之第一介電層32於圖案化時彼此間完全分開。同時，儘管未詳示於圖5中，包含源極和汲極區21a和21c及一通道區21b之主動層21是使用該閘極電極23做為一摻雜光罩以注入一N+或P+摻雜物而成。
現在參考圖6，將該第二絕緣層15沉積在該第一光罩製程所產生之圖5結構上。一第二光阻層P2形成在該第二絕緣層15之上表面上，接著一第二光罩M2對準於該第二光阻層P2上方。
類似該第一絕緣層13，該第二絕緣層15可透過例如該電漿輔助化學氣相沉積技術、該常壓化學氣相沉積技術及該低壓化學氣相沉積技術之技術來沉積例如氮化矽或氧化矽之無機絕緣層而形成。此外，該第二絕緣層15可包含例如氮氧化矽、三氧化二鋁、二氧化鈦、五氧化二鉭、二氧化鉿、二氧化鋯、鈦酸鍶鋇(barium stronium titanate，BST)和鋯鈦酸鉛(lead zirconate titanate，PZT)之無機絕緣層。同時，該第二絕緣層15可以一複合沉積主體製造出來，其中，例如一含酚聚合物之衍生物、含丙烯基聚合物、含醯胺聚合物之有機絕緣層是替代性地隨著該無機絕緣層一起沉積。所產生之第二絕緣層15較第一絕緣層13厚。所產生之第二絕緣層15表面是平坦的，使得形成於該第二絕緣層15上之一像素電極之邊界表面也是平坦的。
該第二絕緣層15充當薄膜電晶體20之第二絕緣層使用並***至該薄膜電晶體20之閘極23以及該薄膜電晶體20之源極和汲極25和26之間，其將於稍後描述之。同時，將該第二絕緣層15***至該電容器30之第二電極33及第三電極35之間並充當該電容器30之第二介電層15作用。
將一光阻層塗佈在該第二絕緣層15之上表面。接著，藉由預先烘烤或軟式烘烤移除該光阻溶劑，藉此形成該第 二光阻層P2。製備一畫有一預定圖案之第二光罩M2並對準至該基板10以圖案化該第二光阻層P2。
該第二光罩M2包含一透光部分M21和一遮光部分M22。該透光部分M21傳送一預定波長之光，且該遮光部分M22阻擋該光。該透光部分M21包含對應至該主動層21之源極和汲極區之一預定空間之圖案。該第二光阻層P2使用該第二光罩M2來曝露並接著顯影，如此一蝕刻製程可使用該留存的光阻圖案做為一蝕刻光罩來執行之。
現在參考圖7，因為使用該第二光罩M2進行上述製程，在該第二絕緣層15中產生用以曝露源極和汲極區21a和21c中每一個的一部分之接觸孔洞24。
現在參考圖8，一第二傳導層16及一第三傳導層17依序沉積在該第二光罩製程所產生之圖7結構上。該第二傳導層16可包含例如由銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鋅或三氧化二銦所組成族群中所選出之至少一材料，其具有一高功函數。該第二傳導層16是該電容器30之第三電極35和該薄膜電晶體陣列配置之像素電極45中每一個之一部分，其將於稍後描述之。
該第三傳導層17透過各種沉積技術中其中之一來沉積由銀、鎂、鋁、鉑、鈀、金、鎳、釹、銥、鉻、鋰、鈣、鉬、鈦、鎢、鉬鎢及鋁/銅之組成族群中所選出之一或多個傳導材料而形成。該第三傳導層17也是該電容器30之第三電極35和該薄膜電晶體20之源極和汲極電極25和26中每一個之一部分，其將於稍後描述之。
現在參考圖9，將光阻塗佈在圖8結構之上表面上。接著，一第三光阻層P3利用預先烘烤或軟式烘烤該光阻以移除一溶劑而形成。製備一畫有一預定圖案之第三光罩M3並對準至該基板10以圖案化該第三光阻層P3。
該第三光罩M3是一包含透光部分M31、一遮光部分M32及一半透光部分M33之半色調光罩。該透光部分M31傳送一預定波長之光，該遮光部分M32阻擋該入射光，而該半透光部分M33傳送一部分入射光。其中將畫有上述圖案之第三光罩M3對準至該薄膜電晶體陣列配置10，且曝露是藉由將一預定波長之光照射在該第三光阻層P3上而執行之。
現在參考圖10，在一移除該第三光阻層P3曝露部分之顯影製程後所餘留之光阻劑之圖案被示意地顯示。儘管本發明使用移除其中曝露部分之正型光阻劑，但本發明並不受限於此，一負型光阻劑可替代使用之。
在圖10中，對應至該第三光罩M3之透光部分M31之第三光阻層P3之光阻部分P31是於顯影時移除。對應至該遮光部分M32之第三光阻層P3之光阻部分P32a、P32b和P32c以及對應至該半透光部分M33之第三光阻層P3之光阻部分P33仍存在。對應至該半透光部分M33之光阻部分P33之厚度薄於對應至該遮光部分M32之光阻部分P32a、P32b和P32c之厚度。對應至該半透光部分M33之光阻部分P33之厚度可藉由改變形成光罩M3之半透光部分M33之圖案之材料的合成物比值或濃度來調整之。
在該基板10上方之第二傳導層16和第三傳導層17由一蝕刻設備使用該些光阻部分P32a、P32b和P32c做為蝕刻光罩來蝕刻之。沒有光阻層存在之光阻部分P31之結構先被蝕刻，而該些光阻部分P32a、P32b、P32c和P33之其餘部件是以沿著該光阻層厚度之方向進行部分蝕刻。
雖未示於圖10中，類似該第一蝕刻製程期間使用該第一光罩M1之製程一般，對應至該光阻部分P31中不存有光阻層處之第二傳導層16和第三傳導層17被完全地蝕刻掉。既然對應至該半透光部分M33之光阻部分P33被蝕刻，在該光阻部分P33下方之第二傳導層16和第三傳導層17之結構仍存在。同時，既然對應至該遮光部分M32之光阻部分P32a、P32b、P32c在該第一蝕刻製程後仍留存一預定厚度，則一第二蝕刻製程可使用該些光阻部分P32a、P32b、P32c做為蝕刻光罩來執行之。
現在轉向圖11，圖11略示該第二蝕刻製程執行後一薄膜電晶體陣列配置之結構。現在參考圖11，蝕刻一對應至該半透光部分M33之區域中之第三傳導層17並移除之，使得該第二傳導層16之金屬圖案化，因而形成該像素電極45。既然對應至該遮光部分M32之光阻部分P32a、P32b、P32c在該第一蝕刻製程後仍留存一預定厚度，則留存該第二傳導層16之部分25-1、26-1和35-1以及該第三傳導層17之部分25-2、26-2和35-2並變成該薄膜電晶體20之源極和汲極電極25和26與該電容器30之第三電極35。
雖未示於圖11，可形成連接該薄膜電晶體20之源極或汲 極電極25或26與該電容器30之第二電極33之線或接觸孔洞而不需增加本發明所用之光罩數量，也不存在於該基板10外。同時，可形成連接該電容器30之第一電極31和第三電極35之線或接觸孔洞而不需增加本發明所用之光罩數量，也不存在於該基板10外。儘管例如N+或P+雜質未被摻入該電容器30之第一電極31中，該半導體層12可藉由在該電容器容量飽和範圍內調整施加至該第一電極31之電壓而充當一金屬氧化物半導體(metal-oxide-semiconductor，MOS)電容器之電極來作用。
根據本發明薄膜電晶體陣列配置，既然可使用最少光罩數量來製造具有上述結構之基板，則成本可因光罩數量減少及製程簡化而被降低。同時，藉由形成包含三電極及二介電層之電容器，可增加該電容器容量而不擴增該電容器區域。
現在轉向圖12至圖14，圖12至圖13是根據本發明一實施例依序顯示圖14之製造有機發光二極體顯示裝置之方法剖面圖，該有機發光二極體顯示裝置具有圖11之薄膜電晶體陣列配置。圖14是根據本發明一實施例顯示一有機發光二極體顯示裝置之剖面圖。根據本實施例，該有機發光二極體顯示裝置是藉由執行對應至圖1至圖11所示之製造薄膜電晶體陣列配置之方法所得結果之圖12至圖13所示之連續製程來製造。
現在參考圖14，根據本實施例，該有機發光二極體顯示裝置包含該基板10、該緩衝層11、該第二絕緣層15、該薄膜電晶體20、該電容器30、該像素電極45、一像素定 義層46、一內含一有機發光二極體層47之夾層48及一共用電極49。既然該基板10、該緩衝層11、該第二絕緣層15、該薄膜電晶體20、該電容器30及該像素電極45已描述於上面圖1至圖11中，下列說明中將省略其相關說明。
現在參考圖12，一第三絕緣層19形成於上述圖11結構之上表面上，而一第四光罩M4對準至該基板10。該第三絕緣層19可使用一旋塗技術由聚醯亞胺、聚醯胺、丙烯樹脂、苯環丁烯及酚醛樹脂之組成族群中選出之一或多個有機絕緣材料製造出來。該第三絕緣層19不只可由上述有機絕緣材料製造出來，也可由例如使用於該第一絕緣層13和該第二絕緣層15中之有機絕緣材料製造出來。該第三絕緣層19充當一有機發光二極體顯示裝置之像素定義層(pixel defining layer，PDL)46作用，其將於稍後在描述使用該第四光罩M4之蝕刻製程之後描述之。
該第四光罩M4包含一對應至該像素電極45位置之透光部分M41及一在該剩餘區域中之遮光部分M42。當光往該第四光罩M4照射時，該第三絕緣部分中光可到達部分之有機絕緣材料可以一乾式蝕刻技術直接移除。在上述第一至第三光罩製程中，將一光阻層沉積、曝露及顯影，且使用該經顯影光阻層做為一光罩以圖案化該下方結構。然而，在本實施例中，當使用該有機絕緣材料時，該第三絕緣層19可直接進行乾式蝕刻而不使用到一光阻層。
現在參考圖13，該第三絕緣層19蝕刻以形成一開口，可使該像素電極45曝露，由此形成定義一像素之像素定義層46。同時，既然該像素定義層46具有一預定厚度，增 加在該像素電極49邊緣及該共用電極49間之間隔。因此，阻止一電場集中在該像素電極45邊緣處，以阻止該像素電極45及該共用電極49間之短路。
現在參考圖14，包含該有機發光二極體47及該共用電極49之夾層48是形成於該像素電極45及該圖案化像素定義層46上。該有機發光二極體層47射出光以回應該像素電極45及該共用電極49之電性驅動。一小分子或聚合有機材料可使用於該有機發光二極體層47。
當該有機發光二極體層47以一小分子有機材料製造出來時，該夾層48可在相對於該有機發光二極體層47往該像素電極45之方向包含有一電洞傳輸層(hole transport layer，HTL)和一電洞注入層(hole injecting layer ，HIL)，及往該共用電極49之方向包含有一電子傳輸層(electron transport layer，ETL)和一電洞注入層(electron injection layer，EIL)。此外，如有需要，可沉積其它各層。可使用例如銅酞氰(copper phthalocyanine，CuPc)、N,N-二(萘-1-基)-N,N-二苯基-聯苯胺(N,N-Di(naphthalen-1-yl)-N,N-diphenyl-benzidine，NPB)及三-8-羥基喹啉鋁(tris-8-hydroxyquinoline aluminum，Alq3)之各類有機材料。
當該有機發光二極體層47以一聚合有機材料製造出來時，該夾層48可在相對於該有機發光二極體層47往該像素電極45之方向只由該電洞傳輸層所構成。該電洞傳輸層可透過一噴墨或一旋塗技術將聚-(2,4)-乙烯-二羥噻吩 (poly-(2,4)-ethylene-dioxy thiophene，PEDOT)或聚苯胺(polyaniline，PANI)製造在該像素電極45上表面上而得。一含聚苯乙烯(polyphenylenevynylene，PPV)或含聚茀之聚合有機材料可充當該有機材料使用。一彩色圖案可透過一例如噴墨或旋塗技術之已知技術或使用一雷射之熱轉移技術來形成。
對立電極之共用電極是沉積在包含該有機發光二極體層47之夾層48上。在根據本發明實施例之有機發光二極體顯示裝置中，該像素電極45可充當該陽極電極使用，且該共用電極49可充當該陰極電極使用，然而，這些電極之極性可交替反轉而仍落在本發明範圍內。
當該有機發光顯示裝置是一影像具體呈現於一往該基板10方向之底部射出型時，該像素電極45是透明，且該共用電極是反射式。一反射式電極可藉由薄薄地沉積例如銀、鎂、鋁、鉑、鈀、金、鎳、釹、銥、鉻、鋰、鈣、氟化鋰/鈣或其化合物之一具有低功函數之金屬而形成。雖未示於圖14，但保護該有機發光二極體層47免受外來溼氣及氧氣侵入之密封件(未顯示)及溼氣吸收材料(未顯示)可進一步形成於該共用電極49上。
既然上述本實施例有機發光二極體顯示裝置可使用最少光罩數量來製造，則製造成本可因光罩數量減少及製程簡化而降低。同時，既然該電容器之具體實施例具有三電極及二介電層，則可增加該電容器容量而不擴增該電容器尺寸。因此，對於其中該像素電極是透明且一影像具體呈現於一往該基板10之方向中之底部射出型有機發 光二極體顯示裝置而言，可防止孔徑比下降。
現在轉向圖15至圖19，圖15至圖19是根據本發明另一實施例顯示圖11之製造薄膜電晶體陣列配置另一方法及一具有該薄膜電晶體陣列配置之完成有機發光二極體顯示裝置結構之剖面圖。現在參考圖15至圖19，相較於前述實施例之圖11至圖14薄膜電晶體陣列配置，根據本實施例薄膜電晶體陣列配置在形成一像素電極45’、源極和汲極電極25’和26’以及一電容器之第三電極35’之傳導層具有一不同結構。
現在參考圖15和圖19，相較於圖8結構，一第四傳導層18進一步沉積於該傳導層16及該第三傳導層17下方。也就是說，該第四傳導層18、該第二傳導層16及該第三傳導層17依序沉積在本實施例中之圖7結構上。本實施例第四傳導層18可包含由鋁、鋁釹、鋁碳錳、鋁鎳鋰、銀、鉬、鈦和鉬鎢所組成族群中所選出之一或多個材料。該第四傳導層18變成該像素電極45，(見圖19)之部件45-2、該源極和汲極電極25’和26’之部件25-3和26-3以及該電容器之第三電極35’之部件35-2，如圖19所示。
該第二傳導層16可包含由銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鋅或三氧化二銦所組成族群中所選出之至少一透明材料，其具有一如圖11至圖14實施例中之高功函數。該第二傳導層16稍後變成該像素電極之部件45--1、該源極和汲極電極25’和26’之部件25-1和26-1以及該電容器之第三電極之部件35-1，如圖19所示。該第三傳導層17可包含由銀、鎂、鋁、鉑、鈀、金、鎳、釹、銥、鉻、鋰 、鈣、鉬、鈦、鎢、鉬鎢及鋁/銅所組成族群中所選出之至少一傳導材料。該第三傳導層17稍後變成該源極和汲極電極25’和26’之部件25-2和26-2以及該電容器之第三電極35’之部件35-3，如圖19所示。
現在參考圖16，將光阻塗佈在圖15結構之上表面後，利用預先烘烤或軟式烘烤該光阻以移除一溶劑，因而形成一第三光阻層P3’。製備畫有一預定圖案之第三光罩M3並對準至該基板10以圖案化該第三光阻層P3’。
該第三光罩M3’是一包含透光部分M31’、一遮光部分M32’及一半透光部分M33’之半色調光罩。該透光部分M31’傳送一預定波長之光，該遮光部分M32’阻擋該入射光，而該半透光部分M33’傳送一部分入射光。
現在參考圖17，概略表示在曝露及顯影後所留存之光阻之圖案。在圖17中，將對應至該第三光罩M3’之透光部分M31’之第三光阻層P3’之光阻部分P31’移除。對應至該遮光部分M32’之第三光阻層P3’之光阻部分P32a’、P32b’和P32c’及對應至該半透光部分M33’之第三光阻層P3’之光阻部分P33’仍是存在。對應至該半透光部分M33’之光阻部分P33’之厚度是薄於對應至該遮光部分M32’之光阻部分P32a’、P32b’和P32c’之厚度。對應至該半透光部分M33’之光阻部分P33’之厚度可藉由改變形成該些半透光部分光罩M33’之圖案材料的合成物比值或濃度來調整之。
在該基板10上方之第四傳導層18、第二傳導層16及第三 傳導層17由蝕刻設備使用該些光阻部分P32a’、P32b’、P32c’和P33’做為蝕刻光罩來蝕刻之。先蝕刻沒有光阻層存在之光阻部分P31’之結構，而該些光阻部分P32a’、P32b’、P32c’和P33’之其餘部件是以沿著該光阻層厚度之方向進行部分蝕刻。
在該第一蝕刻製程期間，該光阻部分P31’之第四傳導層18、第二傳導層16和第三傳導層17完全地蝕刻掉。既然對應至該半透光部分M33’之光阻部分P33’在該第一蝕刻製程期間蝕刻掉，在該光阻部分P33下方之第四傳導層18、第二傳導層16和第三傳導層17策略性地留存。同時，既然對應至該遮光部分M32’之光阻部分P32a’、P32b’、P32c’在該第一蝕刻製程後仍留存一預定厚度，則一第二蝕刻製程可使用該些光阻部分P32a’、P32b’、P32c’做為蝕刻光罩來執行之。
現在參考圖18，圖18概略表示該第二蝕刻製程執行後之薄膜電晶體陣列配置結構。現在參考圖18，蝕刻掉一對應至該半透光部分M33’之區域中之第三傳導層17。圖案化該第四傳導層18和該第二傳導層16之金屬以形成該像素電極45’。該第四傳導層18之部分25-3、26-3和35-3以及該第二傳導層16之部分25-2、26-1和35-1仍留存並變成該薄膜電晶體20之源極和汲極電極25’和26’與該電容器30之第三電極35’。
現在參考圖19，圖19概略表示該有機發光二極體顯示裝置，其中，該像素定義層46、包含該有機發光二極體層47之夾層48和該共用電極49是如圖14中所示般地形成於 圖18結構上。省略有關與圖14有機發光二極體顯示裝置中相同之構件46、47、48和49之各部分說明。
根據本發明，因為形成於該第二傳導層16下方且為反射式之第四傳導層18可充當一反射電極使用，故該薄膜電晶體陣列配置及具有該薄膜電晶體陣列配置之有機發光二極體顯示裝置用於一影像具體呈現於一與該基板相反方向之頂部射出型有機發光二極體顯示裝置中是具有優勢。雖然在本實施例中，二層中之傳導材料45-1和45-2充當該像素電極45’使用，但本發明並不受限於此，多層中之傳導層可以不增加該光罩製程數量之方式充當該像素電極使用。
根據本發明薄膜電晶體陣列配置及具有該薄膜電晶體陣列配置之有機發光二極體顯示裝置，既然具有上述結構之基板可使用最少光罩數量來製造，則製造成本可因光罩數量減少及製程簡化而降低。同時，既然該電容器之具體實施例具有三電極及二介電層，則可增加該電容器容量而不擴增該電容器尺寸。
雖然本實施例中之有機發光二極體顯示裝置描述成一平面顯示裝置範例，但本發明絕不是要受限於此，且可使用包含根據上述實施例使用該薄膜電晶體陣列配置之液晶顯示裝置之任何顯示裝置而仍是落在本發明範圍內。
同時，雖然在本實施例中只圖示一個薄膜電晶體及一個電容器，但這只是為了方便說明，絕不是要限制本發明。倘若未增加光罩數量及光罩製程數量，則可納入複數 個薄膜電晶體及複數個電容器且仍是落在本發明範圍內。
如上述，根據本發明薄膜電晶體陣列配置、具有該薄膜電晶體陣列配置之有機發光二級體顯示裝置及其一製造方法，既然上述結構可使用較少光罩來製造，成本可因減少之光罩數量及簡化之製程而降低。同時，既然該電容器具有三電極及二介電層，則可增加該電容器容量而不擴增該電容器尺寸。
既然本發明已參考其示範性實施例來特別顯示及描述，那些熟知此項技術之人士會了解可產生對其中形式及細節上之各種改變而不偏離由下列申請專利範圍所定義之本發明精神及範圍。
10‧‧‧基板
11‧‧‧緩衝層
12‧‧‧半導體層
13‧‧‧第一絕緣層
14‧‧‧第一傳導層
15‧‧‧第二絕緣層
16‧‧‧第二傳導層
17‧‧‧第三傳導層
18‧‧‧第四傳導層
19‧‧‧絕緣層
20‧‧‧薄膜電晶體
21‧‧‧主動層
21a‧‧‧源極區
21b‧‧‧通道區
21c‧‧‧汲極區
22‧‧‧閘極絕緣層
23‧‧‧閘極電極
24‧‧‧接觸孔洞
25,25’‧‧‧源極電極
25-1,2‧‧‧部分/部件
26,26’‧‧‧汲極電極
26-1,2,3‧‧‧部分/部件
30‧‧‧電容器
31‧‧‧第一電極
32‧‧‧第一介電層
33‧‧‧第二電極
35,35’‧‧‧第三電極
35-1,2,3‧‧‧部分/部件
45,45’‧‧‧像素電極
45-1,2‧‧‧部分/部件
46‧‧‧像素定義層
47‧‧‧有機發光二極體層
48‧‧‧夾層
49‧‧‧電極
M1‧‧‧第一光罩
M11‧‧‧透光部分
M12a,b‧‧‧遮光部分
M13a,b‧‧‧半透光部分
M2‧‧‧第二光罩
M21‧‧‧透光部分
M22‧‧‧遮光部分
M3,M3’‧‧‧第三光罩
M31,M31’‧‧‧透光部分
M32,M32’‧‧‧遮光部分
M33,M33’‧‧‧半透光部分
M4‧‧‧第四光罩
M41‧‧‧透光部分
M42‧‧‧遮光部分
P1‧‧‧第一光阻層
P11‧‧‧光阻部分
P12a,b‧‧‧光阻部分
P13a,b‧‧‧光阻部分
P2‧‧‧第二光阻層
P3,P3’‧‧‧第三光阻層
P31,P31’‧‧‧光阻部分
P32a,P32a’‧‧‧光阻部分
P32b,P32b’‧‧‧光阻部分
P32c,P32c’‧‧‧光阻部分
P33,P33’‧‧‧光阻部分
本發明之更完整理解及其許多伴隨之優勢在考慮結合附圖與參考上述詳細說明而變得更加了解時將顯而易見，附圖中之類似參考符號代表相同或類似元件，其中：
圖1至圖11是根據本發明一實施例顯示一製造薄膜電晶體陣列配置之方法及一薄膜電晶體陣列配置之剖面圖。
圖12至圖14是根據本發明一實施例顯示一具有一薄膜電晶體陣列配置之有機發光二極體顯示裝置及一製造有機發光二極體顯示裝置之方法之剖面圖。
圖15至圖19是根據本發明另一實施例顯示一具有一薄膜電晶體陣列配置之有機發光二極體顯示裝置及一製造有機發光二極體顯示裝置之方法之剖面圖。
10‧‧‧基板
11‧‧‧緩衝層
15‧‧‧第二絕緣層
20‧‧‧薄膜電晶體
21‧‧‧主動層
21a‧‧‧源極區
21b‧‧‧通道區
21c‧‧‧汲極區
25‧‧‧源極電極
25-1,2‧‧‧部分/部件
26‧‧‧汲極電極
26-1,2‧‧‧部分/部件
30‧‧‧電容器
31‧‧‧第一電極
32‧‧‧第一介電層
33‧‧‧第二電極
35‧‧‧第三電極
35-1,2‧‧‧部分/部件
45‧‧‧像素電極

Claims (31)

  1. 一種薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)陣列配置，包括：一基板；以一圖案安排在該基板上之一薄膜電晶體之主動層和一電容器之第一電極，該主動層和該第一電極由相同材料構成且彼此間相隔一距離，該主動層包含一源極區、一汲極區和一通道區；分別安排在該主動層及該第一電極上之一第一絕緣層；安排在該第一絕緣層上之一閘極電極和一第二電極，該閘極電極和該第二電極安排在相同層上並由相同材料構成，安排該閘極電極以對應至該主動層之通道區並且安排該第二電極以對應至該第一電極；安排在該基板、該第一絕緣層、該閘極電極和該第二電極上之一第二絕緣層，複數個接觸孔洞貫穿該第二絕緣層而曝露該主動層之源極區及汲極區；安排在該些接觸孔洞內並分別提供至該主動層之源極區及汲極區之電性連接之一源極電極及一汲極電極；安排在該第二絕緣層上並連接至該源極電極及該汲極電極中其中之一之一像素電極；及安排在該第二絕緣層上對應至該第二電極位置處之一第三電極，該第三電極由與結合該源極電極、該汲極電極和該像素電極之相同材料所構成。
  2. 如申請專利範圍第1項之薄膜電晶體陣列配置，進一步包括：安排在該第二絕緣層、該像素電極之一邊緣部分、該 源極與汲極電極和該第三電極上之一像素定義層。
  3. 根據申請專利範圍第1項之薄膜電晶體陣列配置，其中，該薄膜電晶體之主動層和該電容器之第一電極由經結晶化非晶矽所產生之多晶矽所構成。
  4. 根據申請專利範圍第1項之薄膜電晶體陣列配置，其中，該薄膜電晶體之主動層及第一絕緣層之末端部分之外形是相同。
  5. 根據申請專利範圍第1項之薄膜電晶體陣列配置，其中，該電容器之第一電極、第一絕緣層和第二電極中每一個末端部分之外形是全都相同。
  6. 根據申請專利範圍第1項之薄膜電晶體陣列配置，進一步包括：一安排在該基板上之緩衝層。
  7. 根據申請專利範圍第1項之薄膜電晶體陣列配置，其中，該第二絕緣層厚度大於該第一絕緣層厚度。
  8. 根據申請專利範圍第7項之薄膜電晶體陣列配置，其中，該第二絕緣層之一頂部表面實質上是平坦的。
  9. 根據申請專利範圍第1項之薄膜電晶體陣列配置，其中，該像素電極由一透光材料所構成。
  10. 根據申請專利範圍第9項之薄膜電晶體陣列配置，其中，該像素電極由自銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)、銦鋅氧化物(indium zinc oxide，IZO)、氧化鋅和三氧化二銦之組成族群中所選出之至少一材料所構成。
  11. 根據申請專利範圍第1項之薄膜電晶體陣列配置，其中，該像素電極由下列所構成：一安排在該第二絕緣層上之反射材料層；及一安排在該反射材料層上之透光材料層。
  12. 根據申請專利範圍第11項之薄膜電晶體陣列配置，其中，該像素電極之反射材料層由自鋁、鋁釹、鋁碳錳(ACX)、鋁鎳鋰、銀、鉬、鈦和鉬鎢之組成族群中所選出之至少一材料所構成。
  13. 根據申請專利範圍第11項之薄膜電晶體陣列配置，其中，該像素電極之透光材料層由自銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鋅和三氧化二銦之組成族群中所選出之至少一材料所構成。
  14. 根據申請專利範圍第11項之薄膜電晶體陣列配置，其中，該電容器之第三電極包括：由與該像素電極之反射材料層之相同材料構成之一第一層；由與該像素電極之透光材料層之相同材料構成之一第二層；及由與該源極電極和該汲極電極之一頂部層之相同材料構成之一第三層。
  15. 根據申請專利範圍第14之薄膜電晶體陣列配置，其中，該電容器之第三電極之第一、第二和第三層中每一個末端部分之外形是全都相同。
  16. 一種有機發光二極體顯示裝置，包括：一夾層配置，包含安排在申請專利範圍第1項之薄膜電晶體陣列配置之像素電極上之一有機發光二極體層；及一安排在該夾層配置上之共用電極。
  17. 如申請專利範圍第16項之有機發光二極體顯示裝置，進一步包括：安排在該第二絕緣層、該像素電極之一邊緣、該源極與汲極電極和該第三電極上之一像素定義層。
  18. 如申請專利範圍第16項之有機發光二極體顯示裝置，進一步包括：一密封該有機發光二極體層之密封結構，該密封結構安排在該共用電極上。
  19. 如申請專利範圍第16項之有機發光二極體顯示裝置，該顯示裝置一底部射出型顯示裝置，其中，該有機發光二極體層內所產生之光穿透該基板而被觀察之。
  20. 如申請專利範圍第16項之有機發光二極體顯示裝置，其中，該像素電極由下列所構成：一安排在該第二絕緣層上一反射材料層；及一安排在該反射材料層上之透光材料層。
  21. 如申請專利範圍第20項之有機發光二極體顯示裝置，該顯示裝置可為一頂部射出型顯示裝置，其中，該有機發光二極體層內所產生之光自該基板發出而被觀察之。
  22. 一種製造薄膜電晶體(TFT)陣列配置之方法，包括：在一基板上形成一半導體層；在該半導體層上沉積一第一絕緣層及一第一傳導層；透過一第一光罩製程同時圖案化該半導體層、該第一絕緣層和該第一傳導層而形成一薄膜電晶體之主動層、閘極絕緣層和閘極電極以及一電容器之第一電極、第一介電層及第二電極；在該基板上沉積一第二絕緣層；透過一第二光罩製程於該第二絕緣層內形成複數個接觸孔洞以曝露該薄膜電晶體之主動層中一部分源極和汲極區；依序在該第二絕緣層上及該些接觸孔洞內沉積一第二傳導層和一第三傳導層而形成與該主動層之源極和汲極區之電性接觸； 透過一第三光罩製程同時圖案化該第二傳導層和該第三傳導層而形成該薄膜電晶體之源極電極、汲極電極和像素電極及該電容器之第三電極；將一第三絕緣層沉積在該源極電極、該汲極電極、該像素電極、該第三電極和該第二絕緣層曝露部分上；以及透過一第四光罩製程圖案化該第三絕緣層而曝露該像素電極。
  23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中，該半導體層之形成包括：在該基板上沉積一非晶矽層；及藉由結晶化該非晶矽層來產生多晶矽。
  24. 根據申請專利範圍第22項之方法，其中，該第一光罩製程使用一第一半色調光罩，其包含使用於一對應至該閘極電極位置處之半透光部分。
  25. 根據申請專利範圍第22項之方法，其中，該薄膜電晶體之閘極絕緣層及該電容器之第一介電層在該圖案化時彼此間完全地分開。
  26. 根據申請專利範圍第22項之方法，進一步包括：在該基板和該半導體層之間形成一緩衝層。
  27. 根據申請專利範圍第22項之方法，進一步包括：使用一閘極電極做為一摻雜光罩以將雜質摻雜至該主動層之源極區及汲極區中。
  28. 根據申請專利範圍第22項之方法，其中，該第三光罩製程使用一第二半色調光罩，其包含使用於一對應至該閘極電極位置處之半透光部分。
  29. 根據申請專利範圍第22項之方法，其中，一第四傳導層進 一步安排於該第二傳導層及藉該些接觸孔洞所貫穿之第二絕緣層之間，以及該源極電極、該汲極電極和該第三電極中每一個由該第四傳導層、該第二傳導層和該第三傳導層中每一個之部分所構成，且該像素電極由該第四傳導層和該第二傳導層之部分所構成。
  30. 根據申請專利範圍第29項之方法，其中，該第四傳導層由自鋁、鋁釹、鋁碳錳、鋁鎳鋰、銀、鉬、鈦和鉬鎢之組成族群中所選出之至少一材料所構成。
  31. 一種製造有機發光二極體顯示裝置之方法，該方法包括：形成一夾層配置，其包含在一以申請專利範圍第22項之方法製造之薄膜電晶體陣列配置上之一有機發光二極體層；及在該夾層配置上形成一共用電極。
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