专利名称：平板显示器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种平板显示器及其制造方法。
背景技术：
平板显示器包括液晶显示器(LCD)、有机电致发光(EL)显示器、等离子体显示板(PDP)等等。这些当中，LCD和有机EL显示器包括多个像素，该像素具有晶体管和电容器。
增加电容器容量的方法包括增加电容器的表面积尺寸，减少电容器的介电层的厚度，以及使用一种具有高介电常数的材料作为介电层。
这些增加电容器容量的方法中，增加电容器表面积尺寸的方法由于增加的电容器面积而减小了孔径比，而减少电容器介电层厚度的方法需要附加过程。
下文中，描述平板显示器集中在有机EL显示器上。
图1是说明传统有源矩阵有机EL显示器的横截面图。一层缓冲层140在一透明绝缘衬底100上形成。透明绝缘衬底100分别包括第一、第二和第三区110、120和130，且其优选地用玻璃制造。缓冲层140优选地用氧化物层制造。
一层半导体层111在第一区110上的缓冲层140上形成。一层栅极绝缘层150在衬底100的整个表面上形成并覆盖半导体层111。
第一金属层沉积在栅极绝缘层150上并被构图以形成一栅电极112和第一电容器电极122。栅电极112在第一区110上形成，且第一电容器电极122在第二区120上形成。
使用栅电极112作为掩模，把p型杂质或n型杂质离子掺杂进半导体层111内，以形成源极区113和漏极区114。
层间绝缘层160在包括半导体层111和栅电极112的衬底100的整个表面上形成。蚀刻栅极绝缘层150和层间绝缘层160来形成接触孔161和162。接触孔161和162分别暴露部分源极区113和漏极区114。
第二金属层沉积在层间绝缘层160上，填充接触孔161和162。构图第二金属层以形成源电极115和漏电极116，以及第二电容器电极126。源电极115和漏电极116分别通过接触孔161和162与源极区113和漏极区114接触。第二电容器电极126自源电极115延伸以覆盖第一电容器电极122。
钝化层170在衬底100的整个表面上形成。蚀刻钝化层170以暴露部分源电极115和部分漏电极116中的任一处，以形成通孔171。在图1中，通孔171暴露部分漏电极116。
透明导电材料层沉积在钝化层170上，填充通孔171。构图透明导电材料层来在衬底100的第三区130上形成像素电极131。像素电极131通过通孔171与漏电极116接触，并用氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)制造。
平坦化层180在衬底100的整个表面上形成。蚀刻平坦化层180来暴露部分像素电极131，以形成一开口部分181。
有机EL层132在像素电极131上形成以覆盖开口部分181。形成一阴极电极133来覆盖有机EL层132。因此，完成了图1的有机EL显示器。
层间绝缘层160既用作将栅电极112与第二金属层绝缘的绝缘层，又用作电容器的介电层。优选地，层间绝缘层160在第一区110上的部分比较厚，以获得良好的绝缘性，然而层间绝缘层160在第二区120上的部分比较薄，以增加电容器的容量。然而，形成层间绝缘层160的较厚部分和层间绝缘层160的较薄部分需要附加工序。同样，为了高电容而增加电容器的表面积导致孔径比减少。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种平板显示器，其具有高电容器容量和薄膜晶体管(TFT)的充分绝缘性，而无需要额外工序。
本发明的目的是提供一种既具有高电容器容量，又具有高孔径比的平板显示器。
本发明的其它目的和优点将在下面的说明中部分陈述，且因本说明而部分清晰，或可以通过实施本发明来获悉。
为了实现本发明的上述和其它目的，本发明提供一种平板显示器，包括绝缘衬底，其包括一薄膜晶体管区和一电容器区，所述薄膜晶体管区包括其具有半导体层、栅电极、以及源电极和漏电极的薄膜晶体管，所述电容器区包括其具有第一和第二电容器电极的电容器；以及绝缘层，其形成在绝缘衬底上，绝缘层形成在薄膜晶体管区上的部分将栅电极与源电极和漏电极绝缘，且绝缘层形成在电容器区上的部分用作第一电容器电极和第二电容器电极之间的介电层，绝缘层形成在薄膜晶体管区上的部分在厚度上比绝缘层形成在电容器区上的部分厚。
本发明还提供一种平板显示器，包括绝缘衬底，其包括薄膜晶体管区和电容器区；半导体层，其形成在绝缘衬底的薄膜晶体管区上；绝缘层，其形成在绝缘衬底的整个表面上并覆盖该半导体层；栅电极，其形成在绝缘衬底的薄膜晶体管区上的栅极绝缘层上；第一电容器电极，其形成在绝缘衬底的电容器区上的栅极绝缘层上；层间绝缘层，其形成在绝缘衬底的整个表面上并覆盖栅电极和第一电容器电极，绝缘层形成在薄膜晶体管区上的部分在厚度上比形成在电容器区上的部分厚，绝缘层具有接触孔来暴露半导体层的两端部；源电极和漏电极，其形成在层间绝缘层上，并通过接触孔分别与半导体层的端部接触；以及第二电容器电极，其形成在电容器区上的层间绝缘层上，并电连接到源电极和漏电极之一上。
本发明还提供一种制造平板显示器的方法，包括提供一绝缘衬底，该绝缘衬底包括薄膜晶体管区和电容器区；在绝缘衬底的薄膜晶体管区上形成半导体层；在衬底的整个表面上形成一栅极绝缘层以覆盖半导体层；在栅极绝缘层上形成一栅电极和一第一电容器电极，所述栅电极形成在薄膜晶体管区上，所述第一电容器电极形成在电容器区上；在所述衬底的整个表面上形成层间绝缘层以覆盖栅电极和第一电容器电极；以及使用网膜版掩模(half-tone mask)蚀刻层间绝缘层，层间绝缘层在薄膜晶体管区上的部分被蚀刻得暴露出半导体层的两端部，并且层间绝缘层在电容器区上的部分被蚀刻一预定厚度。
本发明还提供一种制造平板显示器的方法，包括提供一绝缘衬底，所述绝缘衬底包括一薄膜晶体管区和一电容器区；在所述绝缘衬底的薄膜晶体管区上形成一层半导体层；在所述衬底的整个表面上形成一层栅极绝缘层来覆盖半导体层；在所述栅极绝缘层上形成一栅电极和一第一电容器电极，所述栅电极形成在薄膜晶体管区上，所述第一电容器电极形成在电容器区上；在所述衬底的整个表面上形成层间绝缘层来覆盖所述栅电极和第一电容器电极；在所述层间绝缘层上涂覆光致抗蚀剂；使用网膜版掩模构图所述光致抗蚀剂以形成第一和第二光致抗蚀剂图案，第一光致抗蚀剂图案形成在薄膜晶体管区上并暴露半导体层的两端部，第二光致抗蚀剂图案形成在电容器区上、并且比第一光致抗蚀剂图案薄；使用所述第一和第二光致抗蚀剂图案蚀刻所述层间绝缘层的暴露部分以形成接触孔；灰化所述光致抗蚀剂图案以暴露层间绝缘层在电容器区上的部分；以及使用剩余的光致抗蚀剂图案蚀刻层间绝缘层在电容器区上的暴露部分，其中层间绝缘层在薄膜晶体管区上的部分在厚度上比层间绝缘层在电容器区上的部分厚。
本发明还提供一种平板显示器，包括一层绝缘衬底，其包括一薄膜晶体管区和一电容器区；一薄膜晶体管，其形成在所述薄膜晶体管区上，并包括一半导体层、一栅电极、以及源电极和漏电极；以及一电容器，其包括第一和第二电容器电极，所述第一电容器电极具有台阶部分。
本发明还提供一种平板显示器，包括一层绝缘衬底，其包括一薄膜晶体管区和一电容器区；一层半导体层，其形成在所述绝缘衬底的薄膜晶体管区上；一层绝缘层，其形成在所述绝缘衬底的整个表面上并覆盖所述半导体层；一栅电极，其形成在所述绝缘衬底的薄膜晶体管区上的栅极绝缘层上；一第一电容器电极，其形成在所述绝缘衬底的电容器区上的栅极绝缘层上并具有台阶部分；一层间绝缘层，其形成在所述绝缘衬底的整个表面上并覆盖所述栅电极和第一电容器电极并具有接触孔；源电极和漏电极，其形成在所述层间绝缘层上和并通过接触孔分别与半导体层的端部接触；以及一第二电容器电极，其形成在所述电容器区上的层间绝缘层上并电连接到源电极和漏电极之一上。
本发明还提供一种制造平板显示器的方法，包括提供一绝缘衬底，所述绝缘衬底包括一薄膜晶体管区和一电容器区；在所述薄膜晶体管区上形成一层半导体层；在所述绝缘衬底的整个表面上形成一层栅极绝缘层来覆盖半导体层；在所述栅极绝缘层上沉积一层金属层；使用网膜版掩模(half-tone mask)来蚀刻所述金属层，以在所述薄膜晶体管区上形成一栅电极和形成具有台阶部分的第一电容器电极；以及在所述绝缘衬底的整个表面上形成一层层间绝缘层并覆盖所述栅电极和第一电容器电极。
本发明还提供一种制造平板显示器的方法，包括提供一绝缘衬底，所述绝缘衬底包括一薄膜晶体管区和一电容器区；在所述绝缘衬底的薄膜晶体管区上形成一层半导体层；在所述衬底的整个表面上形成一层栅极绝缘层以覆盖半导体层；在所述栅极绝缘层上沉积一金属层；在金属层上涂覆光致抗蚀剂；使用网膜版掩模构图所述光致抗蚀剂以形成第一和第二光致抗蚀剂图案，第一光致抗蚀剂图案形成在薄膜晶体管区上并暴露部分栅极绝缘层，第二光致抗蚀剂图案形成在电容器区上并具有台阶部分；使用所述第一和第二光致抗蚀剂图案蚀刻所述金属层以形成一栅电极；灰化所述光致抗蚀剂图案来暴露电容器区上的部分金属层；以及利用剩余的光致抗蚀剂图案蚀刻电容器区上金属层的暴露部分，以形成具有台阶部分的第一电容器电极。优选地，第一电容器电极具有条形或点状凹槽，并且每个凹槽具有矩形横截面、三角形横截面、梯形横截面或波浪形横截面。
为了更完全地理解本发明及其优点，现在参考以下说明及其附图，其中图1是示出传统有源矩阵有机EL显示器的横截面图；图2A至2D是示出根据本发明第一实施例制造有机EL显示器的过程的横截面图；图3A至3E是示出根据本发明第二实施例制造有机EL显示器的过程的横截面图；图4A至4E是示出根据本发明第三实施例制造有机EL显示器的过程的横截面图；图5A至5E是示出根据本发明第四实施例制造有机EL显示器的过程的横截面图；图6A表示掩模与第一电容器电极对应的部分；图6B表示使用图6A的掩模形成的第一电容器电极；图7A至7C表示使用图6A的掩模形成的第一电容器电极的改型；图8A表示图6A的掩模的改型；图8B表示通过图8A的掩模形成的第一电容器电极；
图9表示使用图6A的掩模形成的第一电容器电极的截面照片；以及图10表示使用图6A的掩模形成的第一电容器电极的平面图的照片。
具体实施例方式
现在将详细说明本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同部件。
在下文中，本发明的平板显示器集中于有机EL显示器进行描述。
图2A至2D是示出根据本发明第一实施例制造有机EL显示器的过程的横截面图。
参考图2A，一层缓冲层240在一层透明绝缘衬底200上形成。透明绝缘衬底200包括第一、第二和第三区210、220和230，其优选地是用玻璃制造。缓冲层240优选地是用氧化物层制造。
一层半导体层211在第一区210上的缓冲层240上形成。半导体层211优选地是用多晶硅制造。一层栅极绝缘层250在衬底200的整个表面上形成并覆盖半导体层211。
一第一金属层沉积在栅极绝缘层250上，并被构图以形成一栅电极212和一第一电容器电极222。栅电极212在第一区210上形成，而第一电容器电极222在第二区220上形成。
使用栅电极212作为掩模，把p型或n型杂质离子掺杂(ion-dope)进半导体层211中，以分别形成源极区213和漏极区214。一层层间绝缘层260在衬底200的整个表面上形成。
一种光致抗蚀剂270a涂在层间绝缘层260上，然后将掩模20对准。
掩模20包括透光部分23、半透光部分24和遮光部分25。透光部分23透过所有入射光。半透光部分24是半色部分并透过部分入射光。遮光部分25屏蔽所有入射光。
遮光部分25包括一层光屏蔽材料层22-1，其形成在由例如石英制造的透明衬底21上。光屏蔽材料层22-1具有充足的厚度来完全屏蔽所有入射光。半透光部分24包括一层光屏蔽材料层22-2，其形成在透明衬底21上。光屏蔽材料层22-2具有足够的厚度来透射部分入射光。由半透光部分24透射的光量依赖于层间绝缘层260将在后续过程中得以蚀刻的厚度，而透光量由光屏蔽材料层22-2的厚度来控制。
透光部分23包括透明衬底21的没有光屏蔽材料层22-1和22-2的部分，且将各部分布置在源极区213和漏极区214上方。半透光部分24沉积在第一电容器电极222上。光屏蔽材料层22-1和22-2优选地用铬(Cr)制造。
参考图2B，利用掩模20来曝光光致抗蚀剂270a(图2A)(在图2A中用箭头L表示)以形成光致抗蚀剂图案270。去除光致抗蚀剂270a的与透光部分23对应的部分217和218，并去除与半透光部分24相应的部分光致抗蚀剂270a，由此区域219具有比较薄的厚度。
参考图2C，使用光致抗蚀剂图案270作为掩模，蚀刻栅极绝缘层250和层间绝缘层260以形成接触孔261和262。接触孔261和262分别暴露部分源极区213和漏极区214。在该蚀刻过程中，光致抗蚀剂图案270出现腐蚀，而层间绝缘层260的暴露部分蚀刻一预定厚度。因此，层间绝缘层260与第一电容器电极222相应的部分227具有比较薄的厚度，该厚度与掩模20的半透光部分24的厚度成比例。
参考图2D，一层第二金属层沉积在层间绝缘层260上。第二金属层填充接触孔261和262，并被构图以形成源电极215和漏电极216、以及第二电容器电极226。源电极215和漏电极216分别通过接触孔261和262与源极区213和漏极区214接触。第二电容器电极226从源电极215延伸以覆盖第一电容器电极222。
一层钝化层280分别在源电极215和漏电极216上形成，第二电容器电极226保留部分层间绝缘层260。蚀刻钝化层280来暴露部分源电极215或部分漏电极216，以形成通孔281。在图2D中，通孔281暴露部分漏电极216。
一层透明导电材料层沉积在钝化层280上，填充通孔281。构图透明导电层以在衬底200的第三区230上形成一像素电极231。像素电极231通过通孔281与漏电极216接触，并且用氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)制造。
一层平坦化层290在衬底200的整个表面上形成并覆盖像素电极231和部分钝化层280。蚀刻平坦化层290来暴露部分像素电极231，以形成开口部分291。
有机EL层232在像素电极231上形成来覆盖开口部分291。形成一阴极电极233来覆盖有机EL层232。因此，完成了根据本发明第一实施例的有机EL显示器。
图3A至3E是示出根据本发明第二实施例制造有机EL显示器的过程的横截面图。
参考图3A，一层缓冲层311在透明绝缘衬底300上形成。透明绝缘衬底300包括第一、第二和第三区310、320和330，且优选地用玻璃制造。缓冲层340优选地用氧化物层制造。
半导体层311在第一区310上方的缓冲层340上形成。半导体层311优选地是用多晶硅制造。一层栅极绝缘层350在衬底300的整个表面上形成并覆盖半导体层311。
一层第一金属层沉积在栅极绝缘层350上并被构图成一栅电极312和一第一电容器电极322。栅电极312在第一区310上形成，第一电容器电极322在第二区320上形成。
使用栅电极312作为掩模，把p型或n型杂质离子掺杂进半导体层311内，形成源极区313和漏极区314。
层间绝缘层360在衬底300的整个表面上形成并覆盖栅电极312、第一电容器电极322和部分栅极绝缘层350。
一种光致抗蚀剂370a涂在层间绝缘层360上，然后对准掩模30。
掩模30包括透光部分33、半透光部分34和遮光部分35。透光部分33透过所有入射光。半透光部分34是半色部分并透过部分入射光。遮光部分35屏蔽所有入射光。
遮光部分35包括形成在由例如石英制造的透明衬底31上的光屏蔽材料层32-1。光屏蔽材料层32-1具有足够的厚度来完全屏蔽所有入射光。半透光部分34包括一层形成在透明衬底31上的光屏蔽材料层32-2。光屏蔽材料层32-2具有足够的厚度来透过部分入射光。由半透光部分34透过的光量取决于层间绝缘层360将在后续过程中被蚀刻的厚度，且透过的光量由光屏蔽材料层22-2的厚度来控制。
透光部分33包括透明衬底31的没有光屏蔽材料层32-1和32-2的部分，且将各部分布置在源极区313和漏极区314上方。半透光部分34布置在第一电容器电极322上。光屏蔽材料层32-1和32-2优选地用铬(Cr)制造。
参考图3B，使用掩模30来曝光光致抗蚀剂370a(图3A)(在图3A中用箭头L表示)，以形成光致抗蚀剂图案370。去除光致抗蚀剂370a的与透光部分33相应的部分317和318，并去除光致抗蚀剂370a的与半透光部分34相应的部分319，使得区域319具有比较薄的厚度。
参考图3C，将光致抗蚀剂图案370用作掩模，蚀刻层间绝缘层360以形成预接触孔361a和362a。使用一种不导致光致抗蚀剂图案370a腐蚀的配方来执行该蚀刻过程，因此光致抗蚀剂图案370保持“原来的样子(as is)”。
参考图3D，执行灰化过程来去除部分光致抗蚀剂图案370直到衬底300的第二区320上的层间绝缘层360在区域329中暴露。
参考图3E，使用剩余的光致抗蚀剂图案370作为掩模，执行蚀刻过程，由此第一电容器电极322上的层间绝缘层360的一部分339具有比较薄的厚度，并形成接触孔361和362。
接触孔361和362分别暴露部分源极区313和部分漏极区314。使用一种配方来执行形成接触孔361和362的蚀刻过程，该配方对于多晶硅半导体层311来说具有良好的蚀刻选择性。其后，去除剩余的光致抗蚀剂图案370。
关于图3E描述的过程之后的过程与参考图2D描述的过程相同，故省略其描述，避免冗长。
根据本发明的第一和第二实施例，层间绝缘层的用于绝缘栅电极的部分形成到比较厚的厚度，而层间绝缘层用作介电层的部分形成比较薄的厚度。因此，实现了栅电极与源和漏电极之间的充分绝缘性，且使用比较薄的部分作为介电层，得到了具有大容量的电容器。
图4A至4D是示出根据本发明第三实施例制造有机EL显示器的过程的横截面图。
参考图4A，缓冲层440在透明绝缘衬底400上形成。透明绝缘衬底400包括第一、第二和第三区410、420和430，其优选地用例如玻璃的透明材料制造。缓冲层440优选地是用氧化物层制造。
半导体层411在第一区410上的缓冲层440上形成。半导体层411优选地是用多晶硅制造。栅极绝缘层450在衬底400的整个表面上形成并覆盖半导体层411和缓冲层440。
第一金属层401沉积在栅极绝缘层450上。一种光致抗蚀剂460a涂在第一金属层401上，然后对准掩模40。
掩模40是网膜版掩模(half-tone mask)，并包括透光部分43、半透光部分44和遮光部分45。透光部分43透过所有入射光。半透光部分44是半色部分并透过部分入射光。遮光部分45屏蔽所有入射光。
遮光部分45包括一层形成在透明衬底41上的光屏蔽材料层42-1。透明衬底41用一种透明材料例如石英制造。光屏蔽材料层42-1布置在与随后将形成的栅电极和电容器电极部分相应的位置上，并具有充分厚度来完全屏蔽所有入射光。半透光部分44包括一层形成在透明衬底41上的光屏蔽材料层42-2。光屏蔽材料层42-2布置在与随后将形成的第一电容器电极相应的位置上，并具有足以透过部分入射光的厚度。光屏蔽材料层42-1和42-2优选地用铬(Cr)制造。透光部分43包括透明衬底41的没有光屏蔽材料层42-1和42-2的部分。
掩模40在衬底400的第二区420上方的部分具有部分透光的屏蔽材料层42-2的多个部分，其形成在光屏蔽材料层42-1部分之间。
参考图4B，使用掩模40来曝光光致抗蚀剂460a(图4A)(在图4A中用箭头L表示)，以形成光致抗蚀剂图案460。光致抗蚀剂图案460包括第一光致抗蚀剂图案461和第二光致抗蚀剂图案462。第一光致抗蚀剂图案461用来形成栅电极，而第二光致抗蚀剂图案462用来形成第一电容器电极。第二光致抗蚀剂图案462还具有台阶部分465。第二光致抗蚀剂图案462与光屏蔽材料层42-1相应的部分467具有较厚的厚度，而第二光致抗蚀剂图案462与光屏蔽材料层42-2相应的部分469具有较薄的厚度。
参考图4C，通过光致抗蚀剂图案460构图第一金属材料层401以形成栅电极412和第一电容器电极422。栅电极412在第一区410上形成，而第一电容器电极422在第二区420上形成。第一电容器电极422具有多个台阶部分425，其为比较厚的部分427和比较薄的部分429之间的过渡，因此与没有形成台阶部分425的相似面积的电容器电极相比，第一电容器电极422具有更大的表面积尺寸。
参考图4D，使用栅电极412作为掩模，在半导体层411中离子掺杂入p型和n型杂质，以分别形成源极区413和漏极区414。
一层层间绝缘层470在衬底400的整个表面上形成，以覆盖栅电极412、电容器电极422和栅极绝缘层450的各部分。蚀刻栅极绝缘层450和层间绝缘层470来形成接触孔471和472。接触孔471和472分别暴露部分源极区413和漏极区414。
参考图4E，第二金属层沉积在层间绝缘层470上，并填充接触孔471和472。第二金属层构图成源电极415和漏电极416、以及第二电容器电极426。源电极415和漏电极416分别通过接触孔471和472与源极区413和漏极区414接触。第二电容器电极426自源电极415延伸以覆盖第一电容器电极422。部分层间绝缘层470将第二电容器电极426与第一电容器电极422隔开。
一层钝化层480在衬底400的整个表面上形成。蚀刻钝化层480以暴露部分源电极415或部分漏电极416，以形成通孔481。在图4E中，通孔481暴露部分漏电极416。
一层透明导电材料层沉积在钝化层480上，填充通孔481。构图透明导电材料层来在衬底400的第三区430上形成一像素电极431。像素电极431通过通孔481与漏电极416接触，且用氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)制造。
一层平坦化层490在衬底400的整个表面上形成。蚀刻平坦化层490以暴露部分像素电极431，以形成一开口部分491。
一层有机EL层432在像素电极431上形成以覆盖开口部分491。形成阴极电极433来覆盖有机EL层432。因此，完成了根据本发明第三实施例的有机EL显示器。
图5A至5E是示出根据本发明第四实施例制造有机EL显示器的过程的横截面图。
参考图5A，一层缓冲层540在透明绝缘衬底500上形成。透明绝缘衬底500包括第一、第二和第三区510、520和530，其优选地是用玻璃制造。缓冲层540优选地用氧化物层制造。
一层半导体层511在第一区510上的缓冲层540上形成。半导体层511优选地是用多晶硅制造。一层栅极绝缘层550在衬底500的整个表面上形成并覆盖半导体层511。
一第一金属层501沉积在栅极绝缘层550上。一种光致抗蚀剂560a涂在第一金属层501上，然后对准掩模40。参考图4A在上面描述了掩模40。
参考图5B，利用掩模40曝光光致抗蚀剂560a(图5A)(在图5A中用箭头L表示)，以形成光致抗蚀剂图案560。光致抗蚀剂图案560包括第一光致抗蚀剂图案561和第二光致抗蚀剂图案562。第一光致抗蚀剂图案561用来形成栅电极，而第二光致抗蚀剂图案562用来形成第一电容器电极。第二光致抗蚀剂图案562具有台阶部分565。第二光致抗蚀剂图案562与光屏蔽材料层42-1相应的部分567具有比较厚的厚度，而第二光致抗蚀剂图案562与光屏蔽材料层42-2相应的部分569具有比较薄的厚度。
参考图5C，使用光致抗蚀剂图案560蚀刻第一金属材料层501来形成栅电极512，而剩下第一金属层501的一部分522a。使用一种配方进行第一金属层501的蚀刻，该配方不导致光致抗蚀剂图案560的腐蚀。
参考图5D，执行灰化过程来去除光致抗蚀剂图案560一预定厚度，直到第二区520上的第一金属层501的部分522b暴露。使用剩余的光致抗蚀剂图案560蚀刻第二区520上的第一金属层501，由此暴露栅电极512和形成第一电容器电极522，如图5E所示。使用一种配方执行该蚀刻过程，对于栅极绝缘层550来说，该配方具有良好的蚀刻选择性。
第一电容器电极522具有台阶部分525，其结构类似于上面参考图4C所述的台阶部分425，因此具有增加的表面积尺寸，导致形成高容量电容。
参考图5E所述的过程之后的过程与图4D和4E的过程相同，故省略了相同过程的描述，避免繁复。
在第三和第四实施例中，分别适应性示出了少量的台阶部分425和525。实际上，更多数量的台阶部分分别在第一电容器电极422和522中形成，这里更大量的台阶部分由掩模40的结构来确定。
图6A表示掩模40与第一电容器电极422相应的部分。光屏蔽材料层42-1和42-2以条形图案的形式交替形成。
图6B表示第一电容器电极422的剖面图，其通过使用图6A所示的掩模部分形成。第一电容器电极422包括凸起部分(凸起)422a和凹入部分(凹槽)422b，它们也以条形图案形式交替形成。凸起部分(凸起)422a和凹入部分(凹槽)422b具有矩形横截面。
图7A至7C表示使用图6A所示的掩模40部分形成的第一电容器电极422的改型。第一电容器电极422包括凸起部分422a和凹入部分422b，它们也以条形图案形式交替形成。图7A的凹入部分422b具有三角形横截面。图7B的凹入部分422b具有梯形横截面。图7C的凹入部分422b具有波浪形横截面。
图7A、7B和7C的第一电容器电极422通过湿法蚀刻过程或干法蚀刻过程使用掩模40来形成。在干法蚀刻过程的情况下，第一电容器电极的形状依赖于硬烘烤(hard bake)过程中的硬烘烤条件、以及第一金属层401的干法蚀刻过程中的偏压条件。换句话说，图7A、7B和7C的第一电容器电极422通过分别改变硬烘烤过程中的硬烘烤条件和第一金属层401的干法蚀刻过程中的偏压条件来形成。
具有图7A、7B和7C所示横截面的第一电容器电极422防止了电场集中，因此与具有图6B中所示的矩形横截面的第一电容器电极422的介电击穿性相比，提高了介电击穿性。
图8A表示掩模40的部分的改型，该掩模用来形成第一电容器电极422。在第一电容器电极422的区域里，光屏蔽材料层42-1以栅格形式形成，而光屏蔽材料层42-2形成为多个点，其相对于栅格形成图案。图8B表示通过图8A所示的部分掩模40形成的第一电容器电极422。第一电容器电极422包括多个空洞424，其排列成相应于图8A中所示部分掩模40的点的图案。图8B的第一电容器电极422的每个空洞424也具有台阶部分425，因此第一电容器电极422具有增加的表面积尺寸，由此增加用第一电容器电极422形成的电容器的容量。因此，图6B、7A、7B、7C和8B中的每个描述了第一电容器电极422，其具有非平面表面，因此由于增加的表面积，增加了电容器容量。
图9和图10表示使用网膜版掩模形成的第一电容器电极422的照片。在图9和图10中，第一电容器电极用钼钨合金制造。用于第一电容器电极的其它合适材料包括例如铝或铝合金。在图9和图10中，图例“X12,000”和“X7,000”分别表示放大倍数，而图例“1μm”表示比例尺。
如上所述，根据本发明的有机EL显示器具有如下优点由于通过单一过程很薄地形成了电容器的介电层并增加了电容器的表面积尺寸，所以增加了电容器的容量。因此减少了电容器的面积尺寸，并明显增加了孔径比。
尽管参考p型器件公开了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以领会，本发明的原理也可以应用到n型器件中去。n型器件的源极和漏极在位置上分别与图2A至2D、3A至3E、4D和4E中所示的源极和漏极位置相反。
尽管已经示出和描述了本发明的一些实施例，但是本领域技术人员可以领会，在不背离本发明的原理和精髓的情况下可对本发明的这些实施例加以改变，本发明的范围在权利要求和它们的等效物中得以确定。
权利要求
1.一种平板显示器，包括一绝缘衬底，其包括一薄膜晶体管区和一电容器区，所述薄膜晶体管区包括一个具有一半导体层、一栅电极、以及源电极和漏电极的薄膜晶体管，所述电容器区包括具有第一和第二电容器电极的一电容器；以及一绝缘层，其包括形成在所述薄膜晶体管区上的第一部分，其将栅电极与源和漏电极绝缘，以及形成在所述电容器区上的第二部分，且其在所述第一电容器电极和第二电容器电极之间形成一介电层，其中第一部分的厚度大于第二部分的厚度。
2.一种平板显示器，包括一绝缘衬底，其包括一薄膜晶体管区和一电容器区；一半导体层，其形成在所述薄膜晶体管区上；一绝缘层，其形成在所述绝缘衬底的整个表面上并覆盖所述半导体层；一栅电极，其形成在所述薄膜晶体管区上的栅极绝缘层上；一第一电容器电极，其形成在所述电容器区上的栅极绝缘层上；一层间绝缘层，其形成在所述绝缘衬底的整个表面上并覆盖所述栅电极和第一电容器电极，其中，绝缘层形成在所述薄膜晶体管区上的部分在厚度上比绝缘层形成在所述电容器区上的部分厚，所述绝缘层具有暴露半导体层的端部的接触孔；源电极和漏电极，其形成在所述层间绝缘层上，并通过接触孔分别与半导体层的端部接触；以及一第二电容器电极，其形成在所述电容器区上的层间绝缘层上，并电连接到源电极和漏电极之一上。
3.一种制造平板显示器的方法，包括提供一绝缘衬底，所述绝缘衬底包括一薄膜晶体管区和一电容器区；在所述薄膜晶体管区上形成一半导体层；在所述衬底的整个表面上形成一层栅极绝缘层来覆盖所述半导体层；在所述栅极绝缘层上形成一栅电极和一第一电容器电极，所述栅电极形成在薄膜晶体管区上，所述第一电容器电极形成在电容器区上；在所述衬底的整个表面上形成一层层间绝缘层来覆盖所述栅电极和第一电容器电极；以及使用网膜版掩模蚀刻所述层间绝缘层，蚀刻层间绝缘层在薄膜晶体管区上的部分以暴露半导体层的端部，并且蚀刻层间绝缘层在电容器区上的部分至一预定厚度。
4.一种制造平板显示器的方法，包括提供一绝缘衬底，所述绝缘衬底包括一薄膜晶体管区和一电容器区；在所述薄膜晶体管区上形成一层半导体层；在所述衬底的整个表面上形成一层栅极绝缘层以覆盖半导体层；在所述栅极绝缘层上形成一栅电极和一第一电容器电极，所述栅电极形成在薄膜晶体管区上，所述第一电容器电极形成在电容器区上；在所述衬底的整个表面上形成一层层间绝缘层以覆盖所述栅电极和第一电容器电极；在所述层间绝缘层上涂覆光致抗蚀剂；使用网膜版掩模来构图所述光致抗蚀剂，以形成第一和第二光致抗蚀剂图案，第一光致抗蚀剂图案形成在薄膜晶体管区上并暴露半导体层的端部，第二光致抗蚀剂图案形成在电容器区上并比第一光致抗蚀剂图案薄；使用所述第一和第二光致抗蚀剂图案来蚀刻所述层间绝缘层，以在半导体层的端部上形成接触孔；灰化所述第一和第二光致抗蚀剂图案，以暴露层间绝缘层在电容器区上的部分；以及使用光致抗蚀剂图案的剩余部分蚀刻电容器区上层间绝缘层的暴露部分，其中层间绝缘层在薄膜晶体管区上的部分在厚度上比层间绝缘层在电容器区上的部分厚。
5.根据权利要求4所述的方法，其中使用一种配方来蚀刻层间绝缘层在电容器区上的暴露部分，该配方对该半导体层具有蚀刻选择性。
6.一种平板显示器，包括一绝缘衬底，其包括一薄膜晶体管区和一电容器区；一薄膜晶体管，其形成在所述薄膜晶体管区上，并包括一半导体层、一栅电极、以及源和漏电极；以及一电容器，其包括第一和第二电容器电极，所述第一电容器电极具有台阶部分。
7.根据权利要求6所述的平板显示器，其中所述第一电容器电极的台阶部分是形成为条形图案的凹槽。
8.根据权利要求6所述的平板显示器，其中所述第一电容器电极的每个台阶部分呈空洞的形式。
9.根据权利要求7所述的平板显示器，其中所述凹槽具有矩形横截面、三角形横截面、梯形横截面或波浪形横截面。
10.根据权利要求8所述的平板显示器，其中所述空洞具有矩形横截面、三角形横截面、梯形横截面或波浪形横截面。
11.一种平板显示器，包括一绝缘衬底，其包括一薄膜晶体管区和一电容器区；一半导体层，其形成在所述薄膜晶体管区上；一绝缘层，其形成在所述绝缘衬底的整个表面上并覆盖所述半导体层；一栅电极，其形成在所述薄膜晶体管区上的栅极绝缘层上；一第一电容器电极，其形成在所述绝缘衬底的电容器区上的栅极绝缘层上并具有台阶部分；一层间绝缘层，其形成在所述绝缘衬底的整个表面上并覆盖所述栅电极和第一电容器电极并具有接触孔；源电极和漏电极，其形成在所述层间绝缘层上，并通过接触孔分别与半导体层的端部接触；以及一第二电容器电极，其形成在所述电容器区上的层间绝缘层上并电连接到源电极和漏电极之一上。
12.根据权利要求11所述的平板显示器，其中所述第一电容器电极包括形成为条形图案的多个凹槽或多个空洞。
13.根据权利要求12所述的平板显示器，其中每个凹槽或空洞具有矩形横截面、三角形横截面、梯形横截面或波浪形横截面。
14.一种制造平板显示器的方法，包括提供一绝缘衬底，所述绝缘衬底包括一薄膜晶体管区和一电容器区；在所述薄膜晶体管区上形成一半导体层；在所述绝缘衬底的整个表面上形成一层栅极绝缘层来覆盖半导体层；在所述栅极绝缘层上沉积一层金属层；使用网膜版掩模蚀刻所述金属层以在所述薄膜晶体管区上形成栅电极、并形成具有台阶部分的第一电容器电极；以及在所述绝缘衬底的整个表面上形成一层层间绝缘层来覆盖所述栅电极和第一电容器电极。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一电容器电极的台阶部分包括形成为条形图案的凹槽或多个空洞。
16.根据权利要求15所述的方法，其中每个凹槽或空洞具有矩形横截面、三角形横截面、梯形横截面或波浪形横截面。
17.一种制造平板显示器的方法，包括提供一绝缘衬底，所述绝缘衬底包括一薄膜晶体管区和一电容器区；在所述绝缘衬底的薄膜晶体管区上形成一层半导体层；在所述衬底的整个表面上形成一层栅极绝缘层来覆盖半导体层；在所述栅极绝缘层上沉积一层金属层；在所述金属层上涂覆光致抗蚀剂；使用网膜版掩模来构图所述光致抗蚀剂，以形成第一和第二光致抗蚀剂图案，第一光致抗蚀剂图案形成在薄膜晶体管区上、并暴露一部分栅极绝缘层，第二光致抗蚀剂图案形成在电容器区上、并具有台阶部分；使用所述第一和第二光致抗蚀剂图案蚀刻所述金属层，形成一栅电极；灰化所述光致抗蚀剂图案以暴露金属层在电容器区上的部分；以及使用光致抗蚀剂图案的剩余部分来蚀刻金属层在电容器区上的暴露部分，以形成具有台阶部分的第一电容器电极。
18.根据权利要求17所述的方法，其中使用一种配方来蚀刻金属层，该配方对栅极绝缘层具有良好的蚀刻选择性。
19.一种平板显示器，包括一绝缘衬底；一薄膜晶体管，其具有形成在所述衬底上的源电极、漏电极和栅电极；一电容器，其具有形成在所述衬底上的第一和第二电极，所述第二电容器电极通常与源电极连接；一绝缘层，包括第一部分，其将栅电极与源和漏电极绝缘，以及第二部分，其插入所述第一电容器电极和第二电容器电极之间以形成电容器的电介质，第二部分的厚度小于第一部分的厚度。
20.根据权利要求1 9所述的平板显示器，其中所述电容器的第一和第二电极以及电介质具有非平面形状。
21.一种在绝缘衬底上制造平板显示器的方法，该方法包括在所述绝缘衬底的第一部分上形成一层半导体层；在所述半导体层和绝缘衬底上形成第一绝缘层；在半导体层的一部分上形成一栅电极，并在绝缘衬底的第二部分上形成一第一电容器电极；在所述栅电极和第一电容器电极上形成一第二绝缘层；蚀刻第二绝缘层在第一电容器电极上的一部分至第一厚度，蚀刻第二绝缘层在所述栅电极上的一区域至第二厚度，蚀刻源电极和漏电极上的一区域以暴露源电极和漏电极，第一厚度比第二厚度薄；以及在第二绝缘层的具有第一厚度的区域上形成一第二电容器电极。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括蚀刻第一电容器电极以形成非平面表面，在该表面上形成第二绝缘层。
23.根据权利要求22所述的方法，其中蚀刻第一电容器电极包括对第一电容器电极涂覆光致抗蚀剂材料；使用掩模来曝光所述光致抗蚀剂材料，该掩模在第一组区域里部分地透过入射光，而在第二组区域里不透过光；使用干法蚀刻过程蚀刻曝光过的区域，其中在蚀刻过程中，硬烘烤过程的硬烘烤条件受到控制。
24.根据权利要求22所述的方法，其中蚀刻第一电容器电极包括对第一电容器电极涂覆光致抗蚀剂材料；使用掩模曝光所述光致抗蚀剂材料，该掩模在第一组区域里部分地透过入射光，而在第二组区域里不透过光；使用湿法蚀刻过程蚀刻曝光过的区域，其中在蚀刻过程中，偏压条件得以控制。
全文摘要
本发明公开了一种平板显示器及其制造方法，该显示器具有大电容和高孔径比。在绝缘衬底上形成一薄膜晶体管和一电容器。所述薄膜晶体管包括一半导体层、一栅电极、以及源电极和漏电极。所述电容器具有第一和第二电容器电极以及一层介电层。在晶体管上形成一绝缘层来绝缘栅电极与源和漏电极，部分绝缘层形成为第一和第二电容器电极之间的介电层。一非平面形状的第一电容器电极和一相应形状的介电层、以及一第二电容器电极增加了电容器的容量。绝缘层的用作电容器电介质的部分形成得比绝缘层在栅电极上形成的部分薄。
文档编号H01L21/77GK1417863SQ0215695
公开日2003年5月14日 申请日期2002年8月6日 优先权日2001年8月6日
发明者徐诚模, 具在本 申请人:三星Sdi株式会社