专利名称：一种场序彩色液晶显示器的有源矩阵背板的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种场序彩色液晶显示器，尤其涉及一种基于多晶硅薄膜晶体管的场序彩色液晶显示器的有源矩阵背板的制造方法。
背景技术：
对于高分辨率的平板显示器，薄膜晶体管是必须的。液晶显示器是所有平板显示技术中的主流。TFT-LCD技术具有广阔的应用领域，从手提电话、数码相机这类小型消费产品到台式计算机显示器和电视机等大型显示器。TFTLCD有着巨大的成熟的工业基础。对于LCD显示器，特别是便携型，高发光效率低能耗成为研究重点。对于高对比度、高分辨率、高色真、运动成像清晰的高清晰显示器场序彩色(FSC)技术是极佳的选择。这种基于DLP和LCoS的显示器已经成功的进入市场。 基于彩色膜(CF)技术的IXD，需要如图I (a)所示的红、绿和蓝色子像素。在这种结构中，高光效和高色真不能共存。高色真通常需要厚的彩膜，而其透光效率较差。即使牺牲色真，基于彩膜(CF)的显示器透光效率仍较差。即使在最好的情况下，仍只有不到10%的背光可以利用。因此，基于RGB子像素结构，在现有的工艺条件下很难改善分辨率。场序彩色LCD同时利用脉冲彩色LED背光和液晶单元在每个象素，每个时间序列上重现红，绿和蓝色，并无需微型彩色膜。像素结构如图1(b)所示。这种方法因为没有彩色膜吸收的背光，所以可以实现高亮度显示。场序彩色显示器的像素数量仅有带有CF显示器的三分之一。因此，场序彩色IXD在同一分辨率上有比带滤色镜显示器更高的开口率(AR)且使用同样的技术它可以实现高于3倍的分辨率。因此FSC-IXD是一个重要的绿色环保技术。FSC-IXD的一个重要问题是色分离。为了解决色分离，需要采更高的帧频率，例如以90HZ代替原来的60HZ。
发明内容
因此为实现FSC，快速的IXD模式连同基于TFT面板的快速电子选址是不可缺少的。因此本发明提供一种采用高迁移率的多晶硅TFT的场序彩色液晶显示器(FSC-LCD)，其采用多晶硅TFT在TFT基板上进行数据快速加载。本发明提供了一种场序彩色液晶显示器的有源矩阵背板，包括基板；基板上的多晶硅薄膜晶体管，该薄膜晶体管的沟道宽/长比至少为O. 06 ;扫描线；数据线。根据本发明的有源矩阵背板中，像素尺寸为200 X 200 μ m,扫描线和数据线的宽度为12 μ m,同一层之间的图形的最小间隔是5 μ m,并且不同的图形间的最小间隔是2 μ m。根据本发明的有源矩阵背板中，其中多晶硅薄膜晶体管的沟道宽/长比至少为
O.5。根据本发明的有源矩阵背板中，其中多晶硅薄膜晶体管具有两个分隔开的栅极，薄膜晶体管的沟道宽/长比为24 μ m/5 μ mX 2。根据本发明的有源矩阵背板中，还包括像素电容，像素电容由在和扫描线不同层的数据线间的电容、扫描线和在其上的LC间的电容、寻址薄膜晶体管间的电容组成。根据本发明的有源矩阵背板中，其中数据线和扫描线间绝缘材料的厚度为
O.6 μ m, LC单元的厚度为5 μ m。根据本发明的有源矩阵背板中，其中所述液晶显示器为QVGA液晶显示器，VGA液晶显示器、XGA液晶显示器或SXGA液晶显示器。根据本发明的有源矩阵背板中，其中多晶硅薄膜晶体管的有源层为连续带状区域多晶硅薄膜。根据本发明的有源矩阵背板中，其中所述多晶硅薄膜晶体管的有源层由掩膜金属诱导晶化法制备，该方法包括以等离子体化学气相沉积二氧化硅到玻璃衬底上，再以低压化学气相沉积非晶硅
薄膜；在非晶硅薄膜表面形成纳米二氧化硅层，通过光刻工艺形成诱导线窗口，在诱导线处形成薄的化学氧化层；在二氧化硅层和化学氧化层上溅射一层7-14埃的镍硅氧化物，高温退火将非晶硅全部晶化。根据本发明的又一方面，还提供一种制造有源矩阵背板的方法，包括在基板上沉积非晶硅薄膜；在非晶硅薄膜表面形成纳米二氧化硅层，通过光刻工艺形成诱导线窗口，在诱导线处形成薄的化学氧化层；在二氧化硅层和化学氧化层上溅射一层7-14埃的镍硅氧化物，高温退火将非晶硅全部晶化，形成多晶硅层；以该多晶硅层作为有源层，制造多晶硅薄膜晶体管；形成数据线和扫描线。
以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中图I传统的带彩色滤光片LCD(a)以及场序彩色LCD(b)横截面图；传统的带彩色滤光片LCD (c)以及场序彩色LCD (d)像素分布图；图2示出了 QVGA带滤色膜的IXD (a)以及场序彩色IXD (b)的驱动原理；图3为5 μ m工艺的设计结构概要图；图4为a-Si:H TFT和P-Si TFT在5 μ m以及10 μ m制备工艺中，根据相应扫描线数量对应的开口率(AR)；图5外加电压与LC电容的功能函数；图6为在充电时LC的时间特性；图7为在保持过程中LC的反应时间；图8为FSC-LCD.像素电路的结构；图9为在一个像素上与扫描线相关的电容；图10为一个像素上与数据线有关的电容；图11为3英寸QVGA TFT有源驱动背板布局；图12是通过丽IC方法制备的多晶硅薄膜的结构示意图；图13为Tof-SMS测量得到的CZD和MILC所得多晶硅中镍的含量和分布；图14为FSC-IXD有源阵列的制作过程；
图15 (a) 3英寸QVGA有源阵列面板的光学显微镜照片(b)为一个像素区域的放大照片。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明进行详细描述。FSC IXD的工作原理是在显示时间顺序里显示红色、绿色和蓝色(RGB)子帧。如果帧频率足够快，人的眼睛将整合视场并且观察者将会看到图像的真实色彩。RGB子帧的实现通过被独立控制的RGB LED背光灯。通过控制子帧的灰阶，可以实现全彩显示，其色彩饱和度通常好于滤色膜(CF)型显示器。在相同的帧速率下，FSC-IXD的分帧速率是传统的CF IXD的三倍。然而，为减少色分离，更高的子帧速率将会被使用。图2(b)展示了 FSC-LCD的驱动结构原理。对于一个90HZ帧速的QVGA显示器，一帧的持续时间约为11. Ims0所以一个子帧的持续时间仅为 3.7ms。假设IXD的快速反应时间为I. 7ms并且LED最小启动周期占30%，留给数据加载的时间只有lms，如图2(b)所示。对于具有相同分辨率的彩色滤色膜LCD，相同的帧速率和数据加载，液晶驱动和LED照明可以发生在相同时间，如图2(a)所示。这就意味着在相同分辨率下FSC-IXD的加载时间仅为CF IXD的十分之一。因此快速数据加载是FSC-IXD的重要问题，这就意味着场效应迁移率为 lcm2/VS的非晶硅TFT不能满足使用需要。具有高场效应迁移率的多晶硅TFT成为FSC-IXD的关键。TFT像素的设计下面分析在AM FSC-IXD对像素TFT的要求是什么。Vd为加在数据线上的电压，像素上的电压电平作为时间(t)的函数，大约描述为以下等式Vwrite = VD(l_e-t"on) ； τ on = RonCs..................⑴Vhold = VDe_t/Toff ； τ on = RoffCs..................(2)Ron和Rtjff分别为TFT的“开”和“关”状态时的TFT的沟道电阻。Vwrite和Vhtjld分别指像素电极在充电过程和维持过程的电压。当图像写给LC时，它需要^ °*99FD^ 4-6Tm ..............(3)当图像处于保持状态时，它需要> 0.95Fd => The^a -<5............_
_7] S。, Γ- Tmi^/4￡ ^Rm< Ly{风..........￠5)y'=> y...........-(句Vsignal是像素电极上的图像电压，Twriting是编写图像的时间，Ttolding是维持图像的时间，在显示标准里，这是一个典型的帧周期。在目前的设计中，AMCS-IXD显示中Cs是
I.OpF0如之前所提到的，每个子帧的极限时间仅有3. 7ms。所以维持时间为3. 7ms, Roff应该为Roff > 19. 5Tholding/Cs = 7. 2 X IO10 Ω在相同的帧速率下，色彩序列LCD被驱动的速度是传统LCD的3倍。编写时间仅有Ims左右，所以相对于传统的LCD，它需要更小的Rm。对于寻址TFT，它工作的线状区域，漏电流(Id)获得通过
权利要求
1.一种场序彩色液晶显示器的有源矩阵背板的制造方法，包括 在基板上沉积非晶硅薄膜； 在非晶硅薄膜表面形成纳米二氧化硅层，通过光刻工艺形成诱导线窗口，在诱导线处形成薄的化学氧化层； 在二氧化硅层和化学氧化层上溅射一层7-14埃的镍硅氧化物，高温退火将非晶硅全部晶化，形成多晶娃层； 以Freckle刻蚀液湿刻该多晶硅层以形成有源硅岛，并沉积50纳米厚的低温氧化物作为栅极绝缘层； 形成栅电极，将硼离子注入源极和漏极，形成多晶硅薄膜晶体管； 沉积500nm的氧化物作为绝缘层，并在栅极、源极和漏极区域上开电极接触孔； 溅射700纳米厚的含1% Si的铝，光刻形成电极； 在氢气与氮气的合成气体中烧结以形成良好的欧姆接触，同时活化掺杂物； 通过剥离工艺构图像素电极氧化铟锡薄膜； 定义黑矩阵以减小铝电极的反射作用。
2.根据权利要求I所述的制造方法，其中同一层之间的图形的最小间隔是5μπι，并且不同的图形间的最小间隔是2 μ m。
3.根据权利要求I所述的制造方法，其中诱导线处的化学氧化层，厚度为l_2nm，通过将表面洁净的非晶硅浸入H2SO4和H2O2的混合溶液在120°C下浸泡而形成。
4.根据权利要求I所述的制造方法，其中纳米二氧化硅层的厚度为3-6纳米。
5.根据权利要求I所述的制造方法，其中多晶硅薄膜晶体管具有两个分隔开的栅极，薄膜晶体管的沟道宽/长比为24 μ m/5 μ mX 2。
6.根据权利要求I所述的制造方法，其中扫描线的宽度为12μπι，厚度为200纳米，由招制成。
7.根据权利要求I所述的制造方法，其中数据线的宽度为12μ m。
8.一种场序彩色QVGA液晶显示器的制造方法，包括 利用如权利要求I所述方法制造有源矩阵背板； 进行IXD整合。
全文摘要
本发明提供了一种场序彩色液晶显示器的有源矩阵背板的制造方法，包括在基板上沉积非晶硅薄膜；形成纳米二氧化硅层，形成诱导线窗口，在诱导线处形成薄的化学氧化层；在二氧化硅层和化学氧化层上溅射一层镍硅氧化物，形成多晶硅层；湿刻该多晶硅层以形成有源硅岛，并沉积低温氧化物作为栅极绝缘层；形成栅电极，将硼离子注入源极和漏极，形成多晶硅薄膜晶体管；沉积氧化物作为绝缘层，并在栅极、源极和漏极区域上开电极接触孔；溅射含1％Si的铝，光刻形成电极；在氢气与氮气的合成气体中烧结以形成良好的欧姆接触，同时活化掺杂物；构图像素电极氧化铟锡薄膜；定义黑矩阵以减小铝电极的反射作用。
文档编号H01L21/77GK102956549SQ20121005124
公开日2013年3月6日 申请日期2012年3月1日 优先权日2011年8月23日
发明者赵淑云, 郭海成, 王文 申请人:广东中显科技有限公司