專利名稱：有源驅動有機電致發(fā)光顯示屏中多晶硅tft陣列的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于平板顯示驅動技術領域，具體涉及一種有源驅動有機電致發(fā)光顯 示屏(OLED)中多晶硅(Poly-Si)TFT陣列的制作方法。
背景技術：
有機電致發(fā)光顯示屏(OLEDs)以低功耗、超輕薄、色彩鮮艷、寬視角、 自發(fā)光、低成本、高亮度、可彎曲及在低溫條件下能夠正常工作等優(yōu)越性能近年 來成為平板顯示技術領域內人們關注的熱點。有機發(fā)光顯示屏依據(jù)其驅動方式的不同又可分為無源(Passive Matrix, PMOLED)和有源(Active Matrix, AMOLED)兩種類型。有源驅動顯示屏的 每個像素除了具有發(fā)光材料本身以外，還在其襯底上集成了多個薄膜晶體管(TFT)，用來驅動發(fā)光點陣，從而能在整個幀周期內，提供持續(xù)的工作信號， 克服了使用占空比小的脈沖信號帶來的問題，也不存在細長電極條帶來的不均勻 性問題，有利于實現(xiàn)大面積、高分辨率的顯示。應用于AMOLED的TFT主要分為P-Si TFT和a-Si TFT兩種形式。a-Si TFT 具有制作工藝簡單，制備溫度低，電流開關性能好等一些優(yōu)點，在有源LCD和 OLED的驅動電路中得到廣泛的應用。但是隨著TFT-OLED的發(fā)展，尤其是高清 晰度顯示時代的要求，a-SiTFT的缺點逐漸變得尖銳起來，其驅動能力難以滿足 大屏幕顯示的要求，同時對于那些小尺寸的應用場合，a-Si TFT的載流子遷移率 不足于1cm2/V'S，而N溝道Poly-Si TFT的載流子遷移率為10 150 cm2/V-S， 為了給OLED提供足夠高的工作電流，單元像素中的驅動管的寬長比必須足夠大(300/6以上)，并且C存電容也很大，以維持驅動管在整個幀周期中導通，這樣， 通常很難獲得較大的開口率的TFT器件，另外延遲時間變長，也不宜于實現(xiàn)大面 積顯示。而多晶硅TFT由于其遷移率高，響應速度快，圖像數(shù)據(jù)寫入時間短，易 于實現(xiàn)大面積的視頻顯示。另外，多晶硅還具有光敏性差，工作穩(wěn)定；透明性好， 工藝上可實現(xiàn)自對準；周邊驅動電路與顯示區(qū)可以實現(xiàn)集成一體化等特點，解決 了a-Si TFT-AMOLED技術中引線過多、難以自動檢測等一系列問題，使得 Poly-SiTFT在TFT-OLED中的應用中展現(xiàn)出了誘人的前景。鑒于上述優(yōu)點，P-SiTFT己成為目前國際上有機顯示領域研究的焦點。目前，可以通過快速退火(RTA: rapid-thermal annealing)、準分子激
光晶化(ELC: excimer laser crystallization)和固相晶化(SPC:solid-phase crystallization)等多種技術途徑獲得大晶粒的多晶硅材料。RTA是一個高溫過 程，而且材料缺陷度較高；ELC是低溫制備技術，而且用這種方法制備的多晶硅 材料缺陷密度較低，但是制備過程復雜，設備昂貴；SPC技術成本較低，但是 其缺陷度較高；金屬誘導(MIC: metal-induced crystallization)技術可在低 溫工藝下制備出高性能的多晶硅TFT。制備多晶硅薄膜晶體管陣列的工藝復雜，成本很高，通常制作多晶硅TFT 陣列都要進行六次光刻以上，光刻次數(shù)越多，成功制作多晶硅TFT的難度越大， 因此研究減少光刻次數(shù)制作多晶硅陣列的方法是一項極具實際意義的工作。制作陣列不同于制作單管TFT，涉及到引線互連的問題，給減少光刻版次帶 來不便，同時電容下極板的摻雜問題也需要解決。發(fā)明內容本發(fā)明的目的是結合TFT和OLED的制作工藝，提供一種切實可行的通過減 少光刻次數(shù)制備有源驅動有機電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制作方法。多晶硅TFT陣列的制備工藝比較復雜，通常都要光刻六次以上，以韓國首爾 大學的制作工藝為例，他們提出的金屬側向誘導工藝制作全P溝道Poly-Si TFT 陣列，共六次光刻，其工藝的主要步驟如下參在玻璃基底上，生長Si02 (300A);* 生長a-Si層500A;*光刻a-Si(第一版，ACT),形成Si島； *沉積柵氧化層SiO21000A; *濺射柵金屬Mo3000A;*利用金屬側向誘導技術，在一定的條件下，使a-Si轉化為Poly-Si;*光刻柵金屬(第二版，GAT);*離子注入形成P型TFT;*沉積SiO2 4000A;*光刻過孔(第三版，CNT);* 濺射Nletal Wlo6000A;*光刻MetalWlo (第四版，MET),作為源漏金屬電極；*生長ITO;爭光刻ITO (第五版，ITO)。* 生長有機絕緣層Organic Insulator Resin 2.2|jm;* 光刻lnsulator Resin (第六版，VIA);本發(fā)明針對以上問題，提出一套可行的技術方案，該技術的核心內容是其先是在適合的玻璃襯底上通過wnc技術制備低溫多晶硅薄膜晶體管；再將低溫多晶硅作為OLED的陽極，形成顯示陣列。本專利通過利用摻雜多晶硅做OLED的 陽極的技術，并利用摻雜的多晶硅作為顯示驅動陣列的短線互連，同時通過應用 TFT工作原理，將電容上極板打開窗口，對電容下極板部分摻雜，從而解決了非 摻雜多晶硅不能快速充電的問題。如果采用全P溝道的TFT實現(xiàn)顯示驅動陣列， 整個工藝過程只需要4次光刻，與通常的Poly-Si TFT工藝過程相比減少2次以 上。本專利所述方法其首先制作多晶硅薄膜，然后光刻形成TFT區(qū)、電容下極板 區(qū)、有機電致發(fā)光二極管的陽極區(qū)和重摻雜多晶硅連線區(qū)；制作柵絕緣層之后光 刻過孔，用于連接多晶硅和柵金屬；再濺射柵金屬，光刻柵金屬，形成將柵金屬 層和金屬連線，同時給電容下極版摻雜區(qū)開出摻雜窗口，之后再利用自對準進行 摻雜，對TFT的源漏區(qū)，多晶硅短線互連區(qū)，電容下極板需要摻雜區(qū)進行重(BH3) P型摻雜；最后制備絕緣層、發(fā)光窗口、 OLED發(fā)光層。本發(fā)明所述發(fā)明方法具 有工藝簡單，操作可行的優(yōu)良效果。Poly-SiTFT陣列是Poly-SiTFT的單元的周期性重復，因此，從工藝流程上 來講陣列制備與單元制備是完全相同的，唯一不同的是mask的形狀不同。本專利以由兩個薄膜晶體管(TFT) T1、 T2，電容Cs、 OLED像素單元組 成的單元驅動電路(如圖4所示)為例，對本專利所述的OLED有源Poly-SiTFT 驅動陣列的金屬誘導制備方法進行說明。其中，薄膜晶體管T1的作為開關管，控制單個像素是否開啟，其柵電極與Vsel連接，源區(qū)與Vdata連接，漏區(qū)與薄膜 晶體管T2的柵電極和存儲電容Cs連接，T2作為驅動管，控制流過OLED的電流， 其柵電極連接T1的漏區(qū)和存儲電容Cs，源區(qū)連接Vdd，漏區(qū)連接OLED，當Vsel 信號使得T1開啟，同時Vdata輸入相應的電壓信號，該電壓一方面使得T2開啟' 電流流過OLED，另一方面存在存儲電容上，使得該信號在整個幀周期基本維持 不變，保證T2開啟，OLED持續(xù)發(fā)光。本發(fā)明的工藝流程如下(1).將退火的玻璃基片(通常是玻璃，也可以是其它基片，如石英，或是硅) 7濕法清洗后氮氣吹干，在其上用PECVD法沉積300—500nm低溫氧化 硅(LTO: low temperature oxide)，作為襯底緩沖層5，用以阻擋玻 璃基片中的雜質；
(2) .沉積40 80mn本征的非晶硅(a-Si)薄膜14;(3) .沉積50 60nmSiNx絕緣層15;(4) .濺射20 50A的Ni金屬誘導層16;(5) .在退火爐中退火，在Ni金屬的誘導下實現(xiàn)a-Si非晶硅層14轉化為Poly-Si多晶硅層34,之后清除Poly-Si多晶硅層34上的SiNx層15和Ni 金屬誘導層16;由于一部分Ni金屬誘導離子通過SiNx層進入到a-Si層 中，從而在退火條件下實現(xiàn)了a-Si非晶硅層14向Poly-Si多晶硅層34的轉化；(6) .光刻(mask1) Poly-Si多晶硅層34，形成單元像素驅動電路中有機薄膜晶體管T1的有源區(qū)(包括源區(qū)、漏區(qū)及源區(qū)與漏區(qū)中間的溝道區(qū)) 17、 T2的有源區(qū)(包括源區(qū)、漏區(qū)及源區(qū)與漏區(qū)中間的溝道區(qū))27、電容CS下極板區(qū)18、發(fā)光二極管陽極區(qū)20、 Vdata的多晶硅連線區(qū)19和VoD的多晶硅連線區(qū)29，其中T1的漏區(qū)(形狀和位置與P型離子摻雜后 的4012相同)與電容下極板區(qū)18為一體結構，T2的漏區(qū)(形狀和位置 與P型離子摻雜后的4022相同)與發(fā)光二極管OLED的陽極區(qū)20為一體結構；Vdata多晶硅連線區(qū)19與晶體管T1的源區(qū)(形狀和位置與摻雜后 的4011相同)為一體結構，而VoD多晶硅連線區(qū)29相對其它區(qū)域獨立；(7) .沉積60 100nm氮化硅(SiNx)作為柵絕緣層21,作為晶體管柵電極與源漏區(qū)間的絕緣層，同時也可作為電容Cs上下極板間、金屬層23與 Poly-Si多晶硅層34間的絕緣層使用；(8) .光刻(mask2)氮化硅(SiNx)柵絕緣層21，形成多個過孔22;(9) .用磁控濺射的方法制備200 300nm金屬層23，多個過孔22經濺射金屬層23后形成多個金屬過孔24，用以實現(xiàn)金屬層23及Poly-Si多晶硅層34 間的引線互連；(10) .光刻(mask3)金屬層23,形成金屬引線V^，分立的Vd油、Vdd金屬引線及晶體管T1的柵電極201、晶體管T2的柵電極202、電容上極板9， 同時給電容下極板區(qū)18留出一個或多個(一般為2~6個，要求工藝上能 夠實現(xiàn)并且有利于離子注入)的摻雜窗口32，最后將金屬引線、柵電 極、電容上極板區(qū)以外的氮化硅絕緣層21刻蝕掉，從而在Poly-Si多晶 硅層34上露出未慘雜的晶體管T1的源漏區(qū)(形狀、位置與摻雜后的401 相同)、T2源的源漏區(qū)(形狀、位置與摻雜后的402相同)、電容Cs下 極板摻雜區(qū)(形狀、位置與摻雜后的12相同)、發(fā)光二極管陽極區(qū)20;(11) .對上述步驟露出的Poly-Si多晶硅層進行P型離子注入，從而獲得重摻
雜的晶體管T1的源漏區(qū)401 (其中源區(qū)4011、漏區(qū)4012X T2的源漏區(qū) 402 (其中源區(qū)4021、漏區(qū)4022)、電容Cs下極板摻雜區(qū)12、 OLED陽 極摻雜區(qū)13，然后在500。C、氮氣下處理3 5h完成摻雜雜質的活化過 程，最后進行H鈍化；(12) .沉積500 700nm的LTO作為絕緣層1;(13) .光刻絕緣層1 (mask4)，形成發(fā)光區(qū)窗口25;(14) .在發(fā)光區(qū)窗口25制作OLED發(fā)光器件層8，從而利用金屬誘導法完成P-SiTFT驅動OLED像素的單元電路的制備。上述歩驟(2)所述的沉積方法是LPCVD或PECVD法，其工藝條件是襯底溫 度420 500。C，壓力0.1 0.5Torr， SiKU流量30 60 sccm， H2流量60-300sccm;上述步驟(3)所述的沉積方法是PECVD法，其工藝條件是采用SiH4和NH3混 合氣，混合氣中SiH4與NH3的體積比是4: 1,襯底溫度為280 30(TC，反應室壓 力20 40Pa;上述步驟(4)中濺射的工藝條件是襯底溫度為110-150'C，本底真空為 1x104~3x104Pa，濺射時反應室壓力為0.05 0.2Pa;上述步驟(5)中退火的工藝條件是于500 560。C、氮氣氣氛下退火15~20小時；之后用稀鹽酸清除殘留的Ni，最后采用等離子體刻蝕工藝在CF4氣氛下刻蝕掉SiNx層；上述步驟(7)中所述沉積柵極絕緣層21是PECVD法，其工藝條件是采用SiH4 和NH3和N2的混合氣，襯底溫度約270 280。C，反應室壓力30 40Pa，氣體流量 NH3(110~120sccm): N2(500~600sccm>: SiH4(20~30sccm>;上述歩驟(9)中所述的金屬層23可以是鉬等金屬或合金材料，如Wlo、 Al、 Cr 等，濺射工藝條件襯底溫度為130 14(TC，本底真空為1 2x10^Pa，濺射時 反應室壓力為0.1 0.2Pa;以上工藝過程的特點是第一點，OLED通常用ITO作為陽極，本發(fā)明中是 利用重摻雜的多晶硅做陽極；二點是電容下極板18工作是要快速充電'如果不 摻雜，本征多晶硅電導率較低，將不能在需要的時間內完成充電，而通常情況下 采用柵電極做掩膜的自對準工藝對TFT的源漏區(qū)進行摻雜，而上極板是與柵電極 同種材料的金屬，摻雜過程中將阻擋雜質進入下極板，下極板將無法摻雜，因而 我們利用MOSTFT的工作原理，對電容下極板部分區(qū)域進行摻雜，再加上電壓 后非摻雜區(qū)就有導電溝道形成，使得電容極板可以快速沖電。


圖1:本發(fā)明獲得的多晶硅薄膜晶體管剖面示意圖； 圖2:本發(fā)明獲得的存儲電容剖面示意圖； 圖3:本發(fā)明獲得的發(fā)光區(qū)剖面示意圖； 圖4:本發(fā)明所述的單元像素等效電路圖；圖5 (a): Poly-Si多晶硅硅島光刻版圖；圖5 (b):過孔光刻版圖； 圖5 (C):金屬引線光刻版圖； 圖5 (d):離子注入效果圖； 圖6:本發(fā)明所述工藝步驟流程圖。如圖1所示，各部分名稱分別為絕緣層1 (可以是低溫氧化硅，氮化硅， 或是二者都有的雙層結構)、金屬柵電極2(可以是鉬等金屬或合金材料，如Mo、Al、 Cr等，也可以是多層金屬材料，為下面的描述清楚起見，如圖4所示，進一 步詳細標記為T1的柵電極201， T2的柵電極202)、柵絕緣層3 (氮化硅)、晶 體管的源區(qū)和漏區(qū)4 (重摻雜的多晶硅區(qū)，為下面描述方便，如圖4所示，進一 步詳細標記為T1的源漏區(qū)401，其中源區(qū)4011、漏區(qū)4012; T2的源漏區(qū)402， 其中源區(qū)4021、漏區(qū)4022)、晶體管的本征多晶硅溝道區(qū)6(非摻雜的多晶硅區(qū))、 襯底緩沖層5(可以是氧化硅，氮化硅，或是二者都有的雙層結構)、玻璃襯底7。其中，柵絕緣層3即工藝步驟中所述的柵絕緣層21;工藝歩驟中所述的晶體 管T1的有源區(qū)17和晶體管T2的有源區(qū)27同為Poly-Si層，當進行P型離子注入 后，未被遮擋的Poly-Si層區(qū)域形成重摻雜的多晶硅區(qū)，標記為晶體管的源區(qū)和 漏區(qū)4，而在源區(qū)和漏區(qū)中間的區(qū)域，由于有金屬柵電極2的遮擋，相應的Poly-Si 層區(qū)域沒有進行P型離子注入，從而形成非摻雜的多晶硅區(qū)，標記為本征多晶硅 溝道區(qū)6;金屬柵電極2 (T1的柵電極為201， T2的柵電極為202)即為工藝步驟 中所述的金屬層23。如圖2所示，各部分名稱分別為絕緣層1 (可以是氧化硅，氮化硅，或是 二者都有的雙層結構)、電容上極板9 (可以是鉬等金屬或合金材料，如Mo、 Al、 Cr等，也可以是多層金屬材料)、電容介質層10 (氮化硅)、電容下極板摻雜區(qū) 12 (重摻雜的多晶硅區(qū))、電容下極板本征區(qū)11 (非摻雜的多晶硅區(qū))、襯底緩 沖層5 (可以是氧化硅，氮化硅，或是二者都有的雙層結構)、玻璃襯底7。其中，電容介質層10即工藝步驟中所述的柵絕緣層21,工藝步驟中所述的 電容下極板區(qū)18的一部分區(qū)域由于注入窗口32的存在，而能夠進行了P型離子注 入，從而形成重摻雜的多晶硅區(qū)，標記為電容下極板摻雜區(qū)12;而另一部分與 電容上極板9相對應的區(qū)域，由于沒有摻雜窗口，不能夠進行P型離子注入，從 而形成非摻雜的多晶硅區(qū)，標記為電容下極板本征區(qū)11，電容上極板9即為工藝 步驟中的金屬層23。如圖3所示，各部分名稱分別為絕緣層1 (可以是氧化硅，氮化硅，或是 二者都有的雙層結構)、發(fā)光二極管陽極區(qū)13 (重摻雜的多晶硅區(qū))、襯底緩沖 層5 (可以是氧化硅，氮化硅，或是二者兼有的雙層結構)、玻璃襯底7、 OLED 發(fā)光器件層8，在陽極板13上可以進行OLED多層發(fā)光器件層8的制備，其結構及 所用材料可有多種選擇，從而發(fā)不同顏色的光。如圖4所示，為單元像素電路圖，其由兩個薄膜晶體管(TFT) T1、 T2，電 容Cs、 OLED像素單元構成。T1的作為開關管，控制單個像素是否開啟，其柵 電極201連接引線Vsel，其源區(qū)4011連接Vdata,其漏區(qū)4012連接T2的柵電極201 和存儲電容Cs的下極板12， T2作為驅動管，控制流過OLED的電流，其源區(qū)4021 逢接Vdd，漏區(qū)4022連接OLED的陽極板13，電容Cs上極板9與VDD連接。當Vse1信號使得T1開啟，同時Vdata輸入相應的電壓信號，該電壓一方面使得T2開啟，使電流流過OLED，另一方面存在存儲電容上，使得該信號在整個幀周期基本維持不變，保證T2開啟，OLED持續(xù)發(fā)光。其中Vdata是根據(jù)要顯示的灰階而定的脈沖電壓信號，VDD是恒定的直流電壓源，Vse1是保證T1管開啟和關閉的脈沖電 壓(方波)信號。圖5為單元像素版圖。如圖5 (a)、圖5 (d)所示，經過P型離子注入后，在 Poly-Si多晶硅有源區(qū)17和有源區(qū)27的上面，分別形成兩個TFT薄膜晶體管T1和 T2，其結構如圖1所示。T1的源漏區(qū)401 (其中源區(qū)4011、漏區(qū)4012)，柵電極 201， T2的源漏區(qū)402 (其中源區(qū)4021、漏區(qū)4022)、柵電極202，源漏區(qū)401和源漏區(qū)402均是P型離子注入后形成的重摻雜的多晶硅區(qū)。在電容Cs區(qū)域18上形 成一個存儲電容，其結構如圖2所示；在OLED區(qū)20上形成發(fā)光區(qū)陽極板13，其 結構如圖3所示。如圖5(a)所示，是在退火爐中進行a-Si非晶硅層14轉化為Poly-Si多晶硅層 34后進行光刻(mask1)的版圖示意圖，對應工藝步驟(6)。如圖5 (b)所示， 對應工藝步驟(8)，其是對氮化硅層21進行光刻(mask2)，按照設計的過孔的 位置，刻去相應的氮化硅層21，露出下面的Poly-Si層。如圖5 (c)所示，對 應工藝步驟(10)，其是按照圖4電路圖的連線關系，在金屬層23上刻出(mask3) 金屬引線Vdata、 Vse1、 VDD，再刻出T1、 T2的柵電極201、 202，以及電容Cs的
上極板9，在上極板9上刻出2個平行排列的下極板的摻雜窗口32，刻去金屬引線、 柵電極及電容上極板以外氮化硅層，則其余區(qū)域的Poly-Si層34就完全露了出來。 如圖5 (d)所示，對應工藝步驟(11),進行P型離子注入，從而完成T1、 T2源 漏區(qū)、Cs下極板摻雜區(qū)、OLED陽極板區(qū)13的制作，源漏區(qū)401不包括柵電極區(qū) 201 (或其間的溝道區(qū))，源漏區(qū)402不包括柵電極區(qū)202 (或其間的溝道區(qū))。如圖6 (F)所示，對應工藝步驟(6)，對Poly-Si層34進行第一次光刻后 (mask1)形成硅島，這其中包括晶體管的有源區(qū)17、 27，電容下極板區(qū)18， 多晶硅連線區(qū)19、 29， OLED陽極區(qū)20，這幾個區(qū)域的排列如圖5 (a)所示， 在這里分開畫出，僅是進行示意，以期能夠說明此步驟的內容。24為濺射金屬 后的過孔，其與濺射的金屬材料相同，且與金屬層23為一體結構。
具體實施方式
實施例1:(1) 在經過退火的100mm Corning 1737玻璃基片7上，用有機溶劑如甲苯， 丙酮，乙醇超聲清洗，清洗后，氮槍吹干，PECVD法(正硅酸乙酯(TEOS， Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate)分解，襯底溫度為350 。C)沉積500nm的 低溫氧化硅(LTO: low temperature oxide)緩沖層5，用以阻擋玻璃 中雜質；(2) PECVD法沉積60nm本征的非晶硅(a-Si)層14，襯底溫度200。C，本底 真空2x10 a，反應室壓力80pa， SiH4流量40 sccm;(3) PECVD法沉積60nm SiNx絕緣層15，采用SiH4和NH3混合氣，襯底溫度 27(TC，反應室壓力30Pa;(4) 濺射30A誘導金屬(Ni)層16，襯底溫度為13(TC，本底真空為2x10"Va， 濺射時反應室壓力為0.1Pa;然后在退火爐中于560。C、氮氣氣氛下，退 火20小時完成a-Si非晶硅層14轉化為Poly-Si多晶硅層34的過程(退火前非晶硅，退火后多晶硅)，之后用稀鹽酸清除殘留的Ni，最后采 用等離子體刻蝕工藝在CF4氣氛下刻蝕掉SiNx層，露出Poly-Si 34;(5) 光刻Poly-Si層34 (采用的光致抗蝕劑是ShipleyS1818型正膠，厚度約 0.4pm，顯影則采用了濃度為5%。的NaOH溶液。)形成硅島(mask 1 )， 如附圖5 (a)，這一步光刻形成薄膜晶體管T1的有源區(qū)17、 T2的有源區(qū) 27，電容Cs的下極板區(qū)18，發(fā)光二極管(OLED)的陽極區(qū)20和Vdata多 晶硅連線區(qū)19， VoD多晶硅連線區(qū)29,其中T1的漏區(qū)(形狀和位置與摻雜 后的4012相同)與電容下極板區(qū)"!8為一體結構，T2的漏區(qū)(形狀和位置
與摻雜后的4022相同)與發(fā)光二極管OLED的陽極區(qū)20為一體結構；Vdate 多晶硅連線區(qū)19與晶體管T1的源區(qū)(形狀和位置與摻雜后的4011相同)為一體結構，而VDD多晶硅連線區(qū)29相對其它區(qū)域獨立；(6) 在光刻后的Poly-Si多晶硅層34上，用PECVD法沉積80nm氮化硅絕 緣層21，采用SiH4和NH3混合氣，襯底溫度27(TC,反應室壓力30Pa，流 速NH3(120sccm): N2(600sccm): SiH4(30sccm);(7) 對氮化硅絕緣層21進行光刻(采用的光致抗蝕劑是Shipley S1818型正 膠，厚度約0.4pm，顯影則采用了濃度為5。/。。的NaOH溶液)，形成連接 Poly-Si層34和金屬Cr層23 (金屬Cr層23在下面的步驟中提及)的過孔 22 (mask2，分另術記為2201、 2202、 2203、 2204、 2205、 2206、 2207、 2208、 2209進行金屬濺射后的過孔中填充了金屬，分別標記為2401、 2402、 2403、 2404、 2405、 2406、 2407、 2408、 2409)，艮卩通過光亥'j 將對應過孔區(qū)域的氮化硅絕緣層21刻掉，露出下面的Poly-Si多晶硅層 34，當下一步進行金屬的濺射時，金屬材料便填充了過孔，從而實現(xiàn)上 層金屬層23與下層Poly-Si多晶硅層34的導電連接，過孔的位置見圖5(b) 中的黑色框部分；(8) 用磁控濺射的方法沉積300nm金屬Cr層23，襯底溫度為13(TC，本底 真空為2xl0，a，濺射時反應室壓力為0.1Pa;(9) 根據(jù)圖5 (c)所示的單元像素電路版圖對金屬Cr層23和絕緣層21進行光 刻(mask3，采用的光致抗蝕劑是Shipley S1818型正膠，厚度約0.4nm， 顯影則采用了濃度為5。/。。的NaOH溶液。)金屬Cr層23采用濃硫酸10L: H20化K2Cr2CM重鉻酸鉀)500g進行光刻和腐蝕，從而形成如圖4所示的金屬引線Vdata、 Vdd和Vs^，由于在金 屬層23上金屬引線VsM的存在，因此，在V^引線兩側的Vdata引線要通過 金屬過孔2401、重摻雜的Vdata多晶硅連線區(qū)19 (其摻雜是通過下面的P 型離子注入工序完成)、金屬過孔2402實現(xiàn)電連接；在Vs^引線兩側的VoD弓l線通過金屬過孔2403、重摻雜的VoD多晶硅連線區(qū)29 (其摻雜是通過下 面的P型離子注入工序完成)、金屬過孔2404實現(xiàn)電連接，在金屬引線和 Poly-Si層34間有氮化硅絕緣層21;在圖5 (c)，已經不能夠看到過孔了， 黑色框僅是為了表明過孔的位置；同時給電容Cs下極板18留出多個摻雜 窗口32;通過這步光刻，同時得到兩個薄膜晶體管T1的柵電極201、 T2的柵電 極202、電容Cs上極板9;晶體管T2的柵電極202通過金屬過孔2405與下 層的電容Cs的下極板18電連接，對應圖4中的A點；晶體管T2的源區(qū)4021 通過金屬過孔2406、 2407、 2408、 2409與電容Cs的上極板9電連接，VDD 引線與電容Cs上極板為一體結構，對應圖4中的B點；最后將金屬引線區(qū)、晶體管柵電極、電容上極板以外的氮化硅絕緣層 21刻蝕掉，露出下面的Poly-Si層34;(10) 以40keV能量、4"0"/cn^的劑量完成P型離子注入(采用3。/。-BH3氣體， 室溫)，未被金屬柵電極201、 202遮住的TFT源漏區(qū)(形狀、位置與摻雜 后的401， 402相同)、通過摻雜窗口32露出的電容下極板區(qū)18、 OLED陽 極區(qū)20的Poly-Si多晶硅層34實現(xiàn)了離子注入，從而獲得重摻雜的晶體管 T1的源漏區(qū)401， T2的源漏區(qū)402、電容Cs下極板摻雜區(qū)12、 OLED陽極摻雜區(qū)13;最后在50ITC、氮氣下3h完成摻雜雜質的活化過程，最后進行H鈍化， 以獲得較好的TFT性能；(11) 同步驟(1)的工藝條件，沉積500nm的LTO作為絕緣層1;(12) 光刻(mask4)形成發(fā)光區(qū)窗口25;(13) 制作OLED發(fā)光器件層8。4，4，，4，"'-tris ( /V-3-methylphenyl-W-phenyl-amino ) -tri-phenyiamine (/T7-WITDATA)摻雜2，3，5，6-tetrafluoro-7，7，8，8-tetracyano-quinodimethane (F4-TCNQ) (2 mol %)作為空穴注入層和傳輸層(HTL)加強孔穴注入，p-doped HTL后4，4-1).15[^/-(1-113口 1 ^1)-//-口116門乂1-31^110] biphenyl (NPB)做插入層。Tris- (8勿droxyquinoHne) aluminum (Alq3)做為綠光OLEDs的發(fā)光 層與電子傳輸層(ETL) . Alq3摻雜1.5 wt % 4- (dicyanomethylene) -2-t—butyN6- (1，1，7,7，-tetramethy,ju，o，idin -3-methoxy"4-y1-vinyl )"4H誦pyran(DCJTB derivative) 與3-tert-butyl-9,10-di (naphtha誦2-yl) anthracene (TBADN)摻雜2wt % 2，5，8,11-terttertbutylperylene ( TBPe )作為紅光和藍光的發(fā)光層。 2，2'，2"-(1,3,5-benzinetriyl)tris(1 -phenyM-H國benzimidazole) (TPBi)作為空 穴阻擋層和ETL.利用LiF/AI雙分子層作為有效的電子注入陰極。摻雜是通過兩 種不同源的材料共蒸得到的，蒸發(fā)速率通過不同的晶振監(jiān)控，典型沉積速率為 有機材料(摻雜除夕卜)0.1~0,2nm/s，金屬0.2~0.4師/s， LiF0.02~0.03nm/ s 。三類典型OLEDs器件結構如下.- I : p-Si/m_MTDATA:F4_TCNQ (2mol%) x (50nm) /NPB (20nm) /Alq3 :DCJTB—1.5 wt%x (30nm) /Alq3 (20nm) /LiF (1nm) /Al;II: p-Si/m_WITDATA:F4_TCNQ (2 mol %) x (50師)/NPB (10 nm) /Alq3 (50 nm) /LiF (1 nm) /Al;ffl: p-Si/m一MTDATA:F4一TCNQ (2mol%) (40 nm) /NPB (10 nm) /TBADN:TBPe (2wt%) x (20 nm) /TPBi (20 nm) /LiF (1 nm) /Al;i、 n、 m分別是紅，綠，藍器件。OLED器件結構和制備方法引自參考文獻(Efficient organic light~emitting diodes using polycrystalline silicon thin films as semitransparentanode ，Zhu etal，Appl. Phys丄ett 87,083504 (2005))。本專利所述工藝，通過減少光刻版次，能達到簡化工藝過程、降低成本的目 的。在整個工藝過程只有多晶硅與金屬可以導電，多晶硅電阻較大，因此要使用 金屬作引線，摻雜多晶硅作短線互連(通過各個金屬過孔與金屬引線互連的重摻 雜的多晶硅區(qū))；而目前大面積多晶硅薄膜晶體管陣列多采用自對準工藝，這樣 在不增加光刻次數(shù)的情況下電容下極板的摻雜問題也需要解決，本文采用類 IWOS結構的電容來解決這個問題。如圖1所示，薄膜晶體管都采用自對準工藝；如圖2和圖5所示存儲電容采用 MOS工作原理工作，由于本文是以全P溝道為例介紹工藝過程，所以這里也以P 型晶體管為例介紹電容工作原理，如圖1所示，當柵極2與源區(qū)4之間加上適當?shù)?負電壓，就會有空穴從4區(qū)遷移到6區(qū)，形成導電溝道。同理，如圖2所示，當電 容上極板9與電容下極板摻雜區(qū)12之間加上適當?shù)呢撾妷?，也會有空穴?2區(qū)遷 移到11區(qū)，形成導電溝道，因此只需要對電容下極板部分摻雜，就可以實現(xiàn)電 容正常工作，本專利的優(yōu)點是不需要對電容下極板單獨進行摻雜，工藝簡單。雖然以上對本發(fā)明采用舉例的形式進行了具體的描述，但是本領域的一般技 術人員應該懂得，這些公開的內容只是作為例子，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍 的前提下，可以在各部分的細節(jié)上作許多改變。
權利要求
1、有源驅動有機電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制作方法，其步驟如下(1) .將退火的玻璃基片(7)濕法清洗后氮氣吹干，在其上用PECVD法沉積30(H500nm低溫氧化硅LTO，作為襯底緩沖層(5)，用以阻擋玻璃基 片中的雜質；(2) .沉積40 80nm本征的非晶硅(a-Si)薄膜(14);(3) .沉積50 60nm SiNx絕緣層(15);(4) .濺射20 50A的Ni金屬誘導層(16);(5) .在退火爐中退火，在Ni金屬的誘導下實現(xiàn)a-Si非晶硅層(14)轉化為Poly-Si多晶硅層(34)，之后清除Poly-Si多晶硅層(34)上的SiNx層 (15)和Ni金屬誘導層(16);(6) .光刻Poly-Si多晶硅層(34)，形成單元像素驅動電路中有機薄膜晶體管T1的包括源區(qū)、漏區(qū)及源區(qū)與漏區(qū)間溝道區(qū)的有源區(qū)(17)、 T2的包括 源區(qū)、漏區(qū)及源區(qū)與漏區(qū)間溝道區(qū)的有源區(qū)(27)、電容Cs下極板區(qū)(18)、發(fā)光二極管陽極區(qū)(20)、 Vdata的多晶硅連線區(qū)(19)和Vdd的多晶硅連線區(qū)(29)，其中T1的漏區(qū)與電容下極板區(qū)(18)為一體結 構，T2的漏區(qū)與發(fā)光二極管OLED的陽極區(qū)(20)為一體結構；Vdata 多晶硅連線區(qū)(19)與晶體管T1的源區(qū)為一體結構，而VoD多晶硅連線 區(qū)(29)相對其它區(qū)域獨立；(7) .沉積60H00nm氮化硅SiNx作為柵絕緣層(21);(8) .光刻氮化硅SiNx柵絕緣層(21)，形成多個過孔(22);(9) .用磁控濺射的方法制備200 300nm金屬層(23)，多個過孔(22)經濺射金屬層(23)后形成多個金屬過孔(24)，用以實現(xiàn)金屬層(23) 及Poly-Si多晶硅層(34)間的引線互連；(10) .光刻金屬層(23)，形成金屬引線VseV分立的Vdata、 Vdd金屬引踐及晶體管T1的柵電極(201)、晶體管T2的柵電極(202)、電容上極板(9)， 同時給電容下極板區(qū)d8)留出一個或多個的摻雜窗口 (32)，最后將 金屬引線、柵電極、電容上極板區(qū)以外的氮化硅絕緣層(21)刻蝕掉， 從而在Poly-Si多晶硅層(34)上露出未摻雜的晶體管T1的源漏區(qū)、T2 源的源漏區(qū)、電容Cs下極板摻雜區(qū)、發(fā)光二極管陽極區(qū)20;(11) .對上述步驟露出的Poly-Si多晶硅層進行P型離子注入，從而獲得重摻雜的晶體管T1的源區(qū)(4011)、漏區(qū)(4012)， T2的源區(qū)(4021)、漏 區(qū)(4022)，電容Cs下極板摻雜區(qū)(12)、 OLED陽極摻雜區(qū)(13)，然 后在500。C、氮氣下處理3 5h完成摻雜雜質的活化過程，最后進行H鈍 化；(12) .沉積500 700nm的LTO作為絕緣層(1);(13) .光刻絕緣層(1)，形成發(fā)光區(qū)窗口 (25);(14) .在發(fā)光區(qū)窗口 (25)上制作OLED發(fā)光器件層(8)，從而利用金屬誘導法完成P-Si TFT驅動OLED像素的單元電路的制備。
2、 如權利要求1所述的有源驅動有機電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制 作方法，其特征在于上述步驟(2)所述的沉積是采用LPCVD或PECVD 法，其工藝條件是襯底溫度420 500r，壓力0.1 0.5Torr， SiH4流量 30~60sccm， H2流量60-300sccm。
3、 如權利要求1所述的有源驅動有機電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制 作方法，其特征在于上述步驟(3)所述的沉積是采用PECVD法，其工藝 條件是采用SiH4和NH3混合氣，混合氣中SiH4與NH3的體積比是4: 1,襯 底溫度為280 30(TC,反應室壓力20 40Pa。
4、 如權利要求1所述的有源驅動有機電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制作方法，其特征在于上述步驟(4)中濺射的工藝條件是襯底溫度為"0 15(TC，本底真空為1xlO、3x10^Pa，濺射時反應室壓力為 0.05~0.2Pa。
5、 如權利要求1所述的有源驅動有機電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制 作方法，其特征在于上述步驟(5)中退火的工藝條件是于500 560。C、 氮氣氣氛下退火15~20小時；之后用稀鹽酸清除殘留的Ni層(16)，最后 采用等離子體刻蝕工藝在CF4氣氛下刻蝕掉SiNx層(15)。
6、 如權利要求1所述的有源驅動有機電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制 作方法，其特征在于上述步驟(7)中所述沉積是采用PECVD法，其工藝 條件是采用SiH4和NH3和Nl2的混合氣，襯底溫度約270 28(TC，反應室壓 力30 40Pa，氣體流量NH3 110~120sccm: N2 500~600sccm: SiH4 20~30sccm。
7、 如權利要求1所述的有源驅動有機電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制 作方法，其特征在于上述步驟(9)中所述的金屬層(23)采用Mo、 Al 或Cr金屬，襯底溫度為130 14(TC，本底真空為1-2x1(^Pa，濺射時反 應室壓力為0.1 0.2Pa。
8、 如權利要求1所述的有源驅動有機電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制 作方法，其特征在于金屬過孔(24)為9個，即金屬過孔(2401、 2402、 2403、 2404、 2405、 2406、 2407、 2408、 2409)。
9、 如權利要求8所述的有源驅動有機電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制作方法，其特征在于分立的Vdata金屬引線通過金屬過孔(2401)、重摻 雜的Vdata多晶硅連線區(qū)(19)、金屬過孔(2402)實現(xiàn)電連接；分立的VoD金屬引線通過金屬過孔(2403)、重摻雜的VoD多晶硅連線區(qū)(29)、 金屬過孔(2404)實現(xiàn)電連接；晶體管T2的柵電極(202)通過金屬過 孔(2405)與下層的電容Cs的下極板(18)電連接；晶體管T2的源區(qū)(4021) 通過金屬過孔(2406、 2407、 2408、 2409)與電容Cs的上極板(9)電連接。
10、 如權利要求1一9任何一項所述的有源驅動有機電致發(fā)光顯示屏中多晶硅 TFT陣列的制作方法，其特征在于摻雜窗口 (32)為一個或多個。
全文摘要
本發(fā)明屬于平板顯示驅動技術領域，具體涉及一種有源驅動有機電致發(fā)光顯示屏中多晶硅TFT陣列的制作方法。首先是制作多晶硅薄膜，然后光刻形成TFT區(qū)、電容下極板區(qū)、有機電致發(fā)光二極管的陽極區(qū)和重摻雜多晶硅的連線；制作柵絕緣層之后光刻形成過孔，用于連接多晶硅和金屬；再濺射金屬，光刻金屬，形成金屬柵極和金屬連線，同時給電容下極板摻雜區(qū)開出摻雜窗口，之后再利用自對準進行摻雜，對TFT的源漏電極，多晶硅短線互連區(qū)，電容下極板需要摻雜區(qū)進行重(BH₃)P型摻雜；最后制備絕緣層、發(fā)光窗口、OLED發(fā)光層。本發(fā)明所述方法的整個工藝過程只需要4次光刻，與通常的Poly-Si TFT工藝過程相比減少2次以上，具有工藝簡單的優(yōu)良效果。
文檔編號H01L21/70GK101123222SQ200710056020
公開日2008年2月13日 申請日期2007年8月31日 優(yōu)先權日2007年8月31日
發(fā)明者劉式墉, 劉雪強, 彤 張, 李傳南, 王麗杰 申請人:吉林大學