显示器件及其制造方法

专利名称：显示器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及显示器件，例如有机发光二极管(OLED)器件和液晶显示 器(LCD),及其制造方法。
背景技术：
近来平板显示器比如OLED显示器和LCD已经成为替代传统阴极射线 管(CRT)显示器的优选选择。LCD通常包括显示面板，显示面板包括具有形成于其上的多个薄膜晶体 管(TFT)的第一基板、安置在第一基板对面的第二基板以及插入第一和第 二基板之间的液晶材料层。LCD可以还包括安置在第 一基板后面的背光单 元。改变液晶层的分子排列以控制从背光单元发射并穿透显示面板的光的透 射率。依照分别施加于像素电极的电压可控地改变液晶层的分子排列，该像 素电极连接到各自对应的TFT。OLED显示器包括有^/L发光层，其接收电子和空穴从而发光。OLED显 示器由于它们的某些优点如低驱动电压、重量轻且薄、宽视角、快响应速度 等近来越来越多地受到关注。OLED显示器还包括TFT面板，并且由其中的有机发光层发射的光强度 是像素电极传输的空穴量的函数，该像素电极与其TFT连接。目前，具有良 好迁移率的多晶硅已经用作TFT的半导体层。然而，使用多晶硅的TFT在 品质上并不均一，使得包含这种TFT的显示器的性能可变得不稳定。发明内容与在此公开的示范性实施例一致，提供了具有稳定显示性能的显示器件 及其制造方法。在一实施例中，显示器件包括绝缘基板；形成在绝缘基板上的开关 TFT，开关TFT接收数据电压并包括第一半导体层；形成在绝缘基板上的驱 动TFT,驱动TFT具有与开关TFT的输出终端连接的控制终端并包括具有多晶硅和卣素材料的第二半导体层；绝缘层，形成在开关TFT和驱动TFT 上；第一电极，形成在绝缘层上并电连接到驱动TFT的输出终端；有机发光 层，形成在第一电极上；和第二电极，形成在有机发光层上。 第一半导体层可以包括非晶硅。卤素材料可以包括氟。在至少一个TFT的沟道区域中第二半导体层的厚度可小于在沟道区域 周围区域中的第二半导体层的厚度。第二半导体层可以具有从l at %至3 at %范围内的卣素含量。由素材料可以均勻分布在第二半导体层中。驱动TFT可以进一步包括栅电极，该栅电极安置在第二半导体层和第二 电极之间并在尺寸和形状上与沟道区域对应。显示器可以进一步包括插置在绝缘基板和第二半导体层之间的緩沖层， 其包括氧化硅。第二半导体层可以包括含有第 一含量的卣素材料的第 一层和形成在第 一层上并含有第二含量的卣素材料的第二层，该第二含量小于第一含量。 第一层可以具有均匀的厚度。 第二层的卣素含量可以几乎为零。在一实施例中，显示器件的制造方法包括在往那里供应第一硅源气体 和卤素源气体时在绝缘基板上形成非晶硅层；在往那里供应第二硅源气体和 杂质源气体时在非晶硅层上形成非晶欧姆^^妄触层；通过使非晶硅层和非晶欧 姆接触层结晶并对其构图而形成半导体层和欧姆接触层；在欧姆接触层上形 成源电极和漏电极，源电极和漏电极彼此隔离并在其间具有沟道区域；通过 去除没有被源电极和漏电极覆盖的部分欧姆接触层暴露半导体层；在源电 极、漏电极和暴露的半导体层上形成绝缘层；以及在绝缘层上形成栅电极， 栅电极在尺寸和形状上对应于暴露的半导体层。卣素源气体与第一硅源气体的流量比例可以在1/3至2/3范围内。囟素源气体可以包括卤化硅。卣素源气体可以包括SiF4，和硅源气体可以包括SiH4。通过固相结晶法可以实现结晶。该方法还可包括形成连接到漏电极的像素电极。该方法还可包括在像素电极上形成有机发光层。在一实施例中，显示器件的制造方法包括在绝缘基板上形成开关TFT 和驱动TFT,驱动TFT包括与开关TFT的输出终端电连接的控制终端；形 成第一电极，电连接到驱动TFT;在第一电极上形成有机发光层；和在有机 发光层上形成第二电极，其中形成驱动TFT包括在往那里供应第一硅源气 体和卣素源气体时在绝缘基板上形成非晶硅层；在往那里供应第二硅源气体 和杂质源气体时在非晶硅层上形成非晶欧姆接触层；通过使非晶硅层和非晶 欧姆接触层结晶并对其构图而形成半导体层和欧姆接触层；在欧姆接触层上 形成源电极和漏电极，源电极和漏电极彼此隔离并在其间具有沟道区域；通 过去除没有被源电极和漏电极覆盖的部分欧姆接触层暴露半导体层；在源电 极、漏电极和暴露的半导体层上形成绝缘层；以及在绝缘层上对应于暴露的 半导体层形成栅电极。卣素源气体与第一硅源气体的流量比例可以在1/3至2/3范围内。 在一实施例中，显示器件的制造方法包括在往那里供应第一硅源气体 和卤素源气体时在绝缘基板上形成第一非晶硅层；在往那里供应第二硅源气 体时在第一非晶硅层上形成第二非晶硅层；在往那里供应第三硅源气体和杂 质源气体时在第二非晶硅层上形成非晶欧姆接触层；通过使第一非晶硅层、 第二非晶硅层和非晶欧姆接触层结晶并对其构图而形成半导体层和欧姆接 触层；在欧姆接触层上形成源电极和漏电极，源电极和漏电极彼此隔离并在 其间具有沟道区域；及，去除没有被源电极和漏电极覆盖的部分欧姆接触层。


图1为与本发明一致的显示器件的第一示范性实施例的部分等效电路 图，显示其单个示范性像素；图2为图1的示范性显示器件的部分平面图，显示其单个示范性像素区域；图3为图2的示范性显示器件的部分横截面图，如沿其中截面m - in的线得到的图所示；图4A和4B为说明TFT性能对于其氟含量的依赖关系的图；图5A至5D为说明TFT性能对于在其制造期间使用的氟和硅源气体各自的流量比例的依赖关系的图；图6A至6L为第一示范性显示器件的部分横截面图，显示在示范性实施例中与本发明 一致的器件的制造方法的顺序工艺；图7为与本发明一致的显示器件的第二示范性实施例的部分横截面图； 图8为与本发明一致的显示器件的第三示范性实施例的部分横截面图； 图9为以虛线画出的图8中示范性显示器的部分"A"的放大图； 图IOA至10F为说明TFT性能对于包含在其中的半导体层构造的依赖关系的图；图11为与本发明一致的显示器件的第四示范性实施例的放大部分横截 面图；图12为与本发明一致的显示器件的第五示范性实施例的部分横截面图。
具体实施方式
图l为与本发明一致在第一示范性实施例中的显示器件的部分等效电路 图，显示其单个示范性像素区域，和图2为图1显示器件的示范性像素区域 的部分平面图。多个信号线设置用于传输信号到每个像素。信号线包括传输扫描信号到 像素的栅线、传输数据信号到像素的数据线和传输驱动电压到像素的电能供 应线。数据线和电能供应线布置为相互平行且邻近，且栅线垂直于数据线和 电能供应线而延伸。如图1所示，每个像素包括有机发光二极管LD、开关薄膜晶体管(TFT) Tsw、驱动TFTTdr和电容器C。像素的驱动TFTTdr具有控制终端、输入终端和输出终端，且控制终端 连接到开关TFTTsw。而且，输入终端连接到电能供应线，和输出终端连接 到有一几发光二极管LD。像素的有机发光二极管LD具有与驱动TFT Tdr的输出终端连接的阳极 和通过其输入公共电压的阴极。有机发光二极管LD依照驱动TFT Tdr的输 出电压改变它发射的光强度，从而显示出通过显示器件显示的图像的一个像 素单元。驱动TFTTdr的电流强度根据其控制终端和输出终端之间的电压而 改变。开关TFTTsw也具有控制终端、输入终端和输出终端，且控制终端连接 到栅线。此外，输入终端连接到数据线，和输出终端连接到驱动TFTTdr的 控制终端。开关TFTTsw响应于经由栅线输入的扫描信号将经由数据线输入的数据信号传输到驱动TFTTdr。电容器C连接在驱动TFT Tdr的控制终端和输入终端之间。电容器C 由输入到驱动TFT Tdr的控制终端的数据信号电压充电并且作用为在驱动 TFT Tdr关闭之后保持电压。参考图2和3，后文是对第一示范性的显示器件的详细描述。緩冲层15形成在绝缘基板11上。緩冲层15可包括氧化硅，并在之后 形成的非晶硅层结晶化时防止绝缘基板11的任意杂质引入到该非晶硅层中。驱动半导体层21和驱动欧姆接触层22接着形成在緩冲层15上。驱动 半导体层21包括含有囟素材料如氟的多晶硅。在驱动半导体层21中，氟含 量从1原子百分含量(at.% )至3 at.% ,并进一步，相对均匀地分布在驱动 半导体层21中。替代地，驱动半导体层21可以包含其它卣素材料，例如溴或氯。包含 在驱动半导体层21中的卣素材料提供给驱动TFT Tdr均一的性能，如下文 i羊纟田4苗述。驱动欧姆接触层22包括由n型杂质如硼B掺杂的n +多晶硅。 第一金属层形成在缓冲层15、驱动半导体层21和驱动欧姆接触层22上。第一金属层包括4册线31、开关栅电极32、驱动源电极33和驱动漏电极34。栅线31和开关栅电极32形成为单一体。驱动源电极33和驱动漏电极34彼此隔离，其间安置有沟道区域。在沟道区域中，驱动欧姆接触层22被去除以暴露驱动半导体层21。结果，驱动半导体层21在沟道区域中相对薄于沟道周围的区域。第一绝缘层41形成在第一金属层上。第一绝缘层41可以包括氮化硅。 开关半导体层51和开关欧姆接触层52形成在第一绝缘层41上。开关半导体层51和开关欧姆接触层52形成为在尺寸和形状上对应于开关栅电极32,并可以包括非晶硅。第二金属层形成在第一绝缘层41、开关半导体层51和开关欧姆接触层52上。此外，滤光器42形成在第一绝缘层41上在像素电极71下方，如下所述。第二金属层包括数据线61、开关'源电极62、开关漏电极63、驱动栅电 极64 、存储电容线65和电能供应线66。数据线61和开关源电极62形成为单一体。开关漏电极63、驱动栅电极64和存储电容线65也形成为单一体。开关源电极62和开关漏电极63彼此隔离，沟道区域位于其间。在沟道 区域中，开关欧姆接触层52被去除以暴露开关半导体层51。结果，开关半 导体层51在沟道区域中相对薄。第二绝缘层43形成在第二金属层上。第二绝缘层43称为"保护"层， 并除了别的以外可以包括有机材料，其包含苯并环丁烯(BCB)系，烯烃系，丙 烯酸树脂系，聚酰亚胺系和氟树脂中之一。接触孔44、 45和46形成在第二绝缘层43上。接触孔44暴露驱动漏电 极34;接触孔45暴露驱动源电4及33;以及接触孔46暴露电能供应线66。 在接触孔44和45中，还去除了第一绝缘层41。 -透明导电层形成在第二绝缘层43上。透明导电层包括像素电极71和桥 电极72，并可以由氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)制成。像素电极71经由接触孔44电连接到驱动漏电极34。桥电极72经由接 触孔45和46将开关源电极33与电能供应线66电连接。存储电容线65在 桥电极72下方延伸从而与其结合形成存储电容器Cst。壁80形成在第二绝缘层43上。壁80将像素电极71相互分离，并被部 分去除以形成孔洞区域81,通过该孔洞区域81暴露出像素电极71 。有机发光层90形成在壁80和通过孔洞区域81暴露的像素电极71上。进而，电子注入层、电子传输层、空穴注入层、空穴传输层和其它在图 中未显示的层可以形成在像素电极71和公共电极95之间。空穴注入层和空穴传输层包括强焚光的胺衍生物。例如，三苯基二胺衍 生物、苯乙烯胺衍生物和具有芳稠环的胺衍生物等可以用于空穴注入层和空 穴传输层。电子传输层包括喹啉衍生物，例如三(8-羟基喹啉)铅(Alq3)。同样， 苯基蒽衍生物、四芳基乙烯衍生物可以用于电子传输层。电子注入层可以包 括钡(Ba)或4丐(Ca)。在其中像素电极71和有机发光层90彼此直接接触的区域在此称为像素 区域。在此具体示范性实施例中，像素区域在尺寸和形状上近似的对应于孔 洞区域81 ，并且由像素产生的光大部分都产生在像素区域中。公共电极95形成在壁80和有机发光层90上。公共电极95包括金属反 射层。来自像素电极71的空穴和来自公共电极95的电子在有机发光层90中 结合以形成空穴电子对。当激子(exciton )弛豫(relax)或失活(deactivate ) 时，就会发光。在有机发光层90中产生的光朝向公共电极95传送，并被公 共电极95反射朝向像素电极71。朝向像素电极71传送的光穿过滤光器42 时被着色，并接着通过绝缘基板11传送到外面。这种布置称为"底发射" 型显示。在本发明的另一可能的示范性实施例中，像素电极71可以包括反射金 属，且公共电极95可以是透明的。在这种情况下，光通过公共电极95传送 到外面，这称为"顶发射"型显示。因此，在此实施例中，滤光器42形成 在公共电4及95上。在上文所述的第一示范性实施例中，开关TFTTsw是非晶硅TFT,在其 中开关半导体层51由非晶硅制成，和驱动TFT Tdr是多晶硅TFT,在其中 驱动半导体层21由多晶硅制成。非晶硅TFT具有相对小的漏电流，但是随使用时间延长它们的品质变得 不稳定。相反，多晶硅TFT随时间延长具有相对稳定的品质，但是它们的漏 电流相对大。在上述第一示范性实施例中，通过使用多晶硅TFT作为驱动TFT Tdr， 其几纳安培(nA)的漏电流是十分小的从而防止发光二极管LD在它处于关 闭态时被打开，使得漏电流不是问题。相反，如果多晶硅TFT用作开关TFT Tsw,其较大的漏电流会引发问题，例如串扰。因此，上述第一示范性实施例中，将多晶硅TFT用于驱动TFTTdr确保 了显示器件的品质保持稳定尽管它会具有相对大的漏电流，且进一步，将非 晶硅TFT用于开关TFT Tsw防止了发生例如串扰这样的问题。同时，第一示范性实施例的驱动半导体层21由多晶硅制成并含有氟作 为卣素材料。氟引起驱动TFTTdr的性能随时间延长不变化，如下文详细描 述。在采用非晶硅作为半导体层的非晶硅TFT的情况下，沟道区域中半导体 层的厚度对TFT的品质几乎没有影响。其原因是非晶硅薄膜是相对低品质的 薄膜，具有大量俘获点(trap site),且因此，膜性能对层厚相对不敏感。然而，在采用多晶硅作为半导体层的多晶硅TFT的情况下，沟道区域中 半导体层的厚度对TFT的品质有相对大的影响。其原因是多晶硅的俘获点集中在晶界上，且因此，膜性能对层厚敏感。多晶硅是通过使非晶硅结晶而获得的。非晶硅通过使用例如SiH4、Si(C2Hs04)等硅源气体的化学气相沉积(CVD )形成。在化学气相沉积(CVD ) 工艺中，硅源气体以Si-H或Si-H2态沉积，并且非晶硅薄膜因此包含大量氢。大量氢在结晶化期间气化并排出到大气中。所以，不含氢的纯硅形成多 晶硅的晶格结构，但杂质和缺陷集中于晶界上的俘获点处。因此，在多晶硅 中，晶粒内部的俘获点相对很少，所以电子迁移率高。然而，如上所述，多 晶硅层的性能对其厚度很敏感。如上所述，驱动半导体层21在沟道区域中相对薄，因为在形成驱动源 电极33和驱动漏电极34之后的去除沟道区域的驱动欧姆接触层22的工艺 中它也被部分地去除。如果在每个驱动TFTTdr中将对每个驱动半导体层21 去除均匀的厚度，则驱动TFTTdr将都具有均一的品质。然而，由于设备的 局限性，很难对每个驱动TFTTdr的驱动半导体层21去除均匀的厚度。然而，驱动半导体层21中所含的氟引起驱动TFT Tdr对驱动半导体层 21的厚度的敏感度低。在此情况下，由于在形成非晶硅薄膜时氟源气体添加 到硅源气体中，氟被结合到驱动半导体层21中。例如，由化硅如SiF4可以 用作氟源气体。此外，在非晶硅层结晶化期间由于氟不挥发所以氟不会蒸发排出到大气 中，并由于它不能移动而不会集中到晶界上。因此，氟均匀地分布在多晶硅 中并引起硅的晶格畸变从而降低结晶度。如此，氟降低结晶度并减少半导体层21中的电子迁移率。然而，氟也 引起驱动TFT Tdr对驱动半导体层21厚度的敏感度相对低。因此，每个驱 动TFT Tdr具有均 一 的品质。参考图4A和4B如下所述，可以在实验上验证氟使得TFT具有希望的 均一品质。图4A为说明在由不含氟的多晶硅制成半导体层的条件下同时制造的八 个TFT的性能的图。通过使用SiEU的化学气相沉积法形成非晶硅薄膜，接 着对非晶硅薄膜实行固相结晶化，形成了多晶硅，如上所述。图4B为说明同时制造的八个TFT的性能的图，在其中各个TFT半导体 层都由含氟的多晶硅制成。通过使用SiH4和SiF4的化学气相沉积法形成含 氟的非晶硅薄膜，接着对含氟的非晶硅薄膜实行固相结晶化，形成了含氟的多晶硅，如上所述。如此，半导体层中的氟含量为约2at.。/0。比较图4A和4B，可以看出不含氟的TFT具有相对不均一的性能，即导通电流Id，特别是在负的栅电压Vg增长的情况下，然而含氟的TFT在整个相同的栅电压范围内具有相对均一的相应性能。半导体层中的氟含量可以从1 at. %至3 at. % 。如果氟含量小于1 at. % ,则TFT的品质不均一。另一方面，如果氟含量大于3at.。/。，则多晶硅的结晶度大大降低，因此使TFT的初始性能和稳定性都恶化。特别地，如果氟含量大于3at.。/。，大量氟原子引起半导体层中的高应力，使得半导体层可以与半导体层形成于其上的绝缘层分离。半导体层中的氟含量随着流量配给而变化，即在形成非晶硅薄膜期间使用的硅和氟源气体各自的流量配给。优选但不必须的是，氟源气体(SiF4)的流量与硅源气体(SiH4 )的流量之比在1/3到2/3之间，如下文参考5A至5D的详细描述。造其各自的非晶硅半导体薄膜时使用的SiF4/SiH4源气体流量比例的函数所 形成的依赖关系的图。参考图5A至5D,可以看出当SiH4的比例相对大时，即当SiF4与SiH4 的比例为1/10或甚至1/7.5时，TFT的导通电流Id的性能不均一。然而，当 SiF4与SiH4的比例在1/3和2/3之间的范围时，TFT的性能会更均一。SiF4 与SiH4的比例在1/3或2/3的情况下，半导体层中的氟含量在1 31.%至3 at. %范围内。尽管SiF4流量相对大，但气流的氟含量相对小。这是因为氟源气 体与硅源气体相比不能很好的分解。尽管图中未说明，如果SiF4与SiH4的比例大于2/3,则氟含量会成比例 地变大，并如上所述，多晶硅的结晶度大大降低，因此TFT的初始性能和稳 定性恶化。图6A至6L为第一示范性显示器件的部分横截面图，显示了在示范性 实施例中与本发明 一致的器件的制造方法的顺序工艺。如图6A所示，緩冲层15形成在绝缘基板11上。可以通过使用氧源气 体和硅源气体的化学气相沉积法形成緩冲层15 。如图6B所示，接着通过使用硅源气体(SiH4)和氟源气体(SiF4)的化 学气相沉积法在緩冲层15上形成非晶硅层210。此时，SiF4与SiR;流量的比例在1/3至2/3范围内，并且氟因此均匀地分布在非晶石圭层210中。如图6C所示，接着通过使用硅源气体(SiH4 )和n型杂质源气体(B2H6) 的化学气相沉积法在所述结构上形成非晶欧姆接触层220。替代地，分別用 于形成非晶硅层210和非晶欧姆接触层220的硅源气体可以互不相同。如图6D所示，通过将非晶硅层210和非晶欧姆接触层220结晶成为多 晶硅而形成驱动半导体层21和驱动欧姆接触层22。经过结晶化工艺，构图 的非晶硅层210和构图的非晶欧姆接触层220都变为多晶硅。这里，固相结晶(SPC)、激光结晶(LC)、快速热退火(RTA)等可以 用来实现结晶。固相结晶(SPC)是一种以相对低温对非晶硅进行相对长时 间退火的方法，由此获得相对大晶粒尺寸的结晶硅。激光结晶是一种采用激 光得到结晶硅的方法，例如准分子激光退火(ELA)、连续横向固化(SLS)。 快速热退火(RTA)是一种在低温下沉积非晶硅并接着用光对非晶硅表面快 速退火的方法。如上所述，结合入非晶硅层210的氟在结晶化期间不会气化，所以不从 其中去除。因此，在形成晶格期间，氟均匀遍布在驱动半导体层21的晶粒 和晶粒边界。如，6E所示，然后采用光刻对驱动半导体层21和驱动欧姆接触层22 构图。替代地，结晶化和构图的顺序可以颠倒。如图6F所示，通过沉积金属层并对其构图形成开关栅电才及32、驱动源 电极33和驱动漏电极34。这里，驱动源电极33和驱动漏电极34彼此隔离， 其间安置有沟道区域。如图6G所示，接着去除在沟道区域中暴露的驱动欧姆接触层22。在这 一阶段中，还部分地去除沟道区域中的驱动半导体层21，使得在沟道区域中 驱动半导体层21的厚度减小，由此完成制造驱动TFTTdr。如上所述，在沟道区域中，每个驱动TFTTdr可以具有与其余不同厚度 的驱动半导体层21。然而，如上所解释，由于氟的存在，驱动TFTTdr的品 质对它们各自的驱动半导体层21的厚度不敏感。如图6H所示，在该结构上方形成第一绝缘层41,并接着在第一绝缘层 41上形成开关半导体层51、开关欧姆接触层52、开关源电极62、开关漏电 极63和驱动4册电极64,由此完成制造开关TFT Tsw。这里，开关半导体层51是仅使用硅源气体形成的并没有结晶化。因此，开关半导体层51由不含氟的非晶硅制成。如图61所示，通过在该结构上涂敷、曝光并显影滤光器感光层形成滤 光器42。如图6J所示，然后在该结构上形成第二绝缘层43,和接着沉积例如ITO、 IZO等的透明导电层并通过光刻对其进行刻蚀以形成像素电极71。在沉积透明导电层之前，对绝缘层41和42构图以形成接触孔44。如图6k所示，在形成像素电极71之后，通过在像素电极71的整个表 面上方沉积、曝光和显影壁材料层来形成壁80。壁材料层包括感光材料和可 以通过狭缝涂敷、旋涂等进行沉积。壁80可以形成为包括孔洞区域81，经 过该孔洞区域81暴露出像素电极71。如图6L所示，然后通过蒸发工艺形成有机发光层90。在蒸发工艺期间， 安置绝缘基板11使得像素电极71面朝下，和接着对位于绝缘基板11下方 的有机源加热以提供有机蒸汽。在蒸发沉积期间，掩模可以插置在有机源和 绝缘基板11之间。接着，公共电极95形成在该结构上，由此完成制造图2和3的显示器 件1。在第一示范性实施例中，SiH4用作示范性硅源气体，但不限制于此。替 代地，Si(C2Hs04)或其它含硅气体可以用作硅源气体。此外，氟用作示范性卤素材料，^f旦不限制于此。替代地，氯可以用作卤素材^"。例如，SiC4或SiH2Cl2可以用作氯源气体。在第一示范性实施例中，示出的驱动TFTTdr具有顶部栅结构，在其中驱动栅电极64放置在驱动半导体层21上方。可选地，驱动TFTTdr可以具有底部栅结构，在其中驱动栅电极64放置在驱动半导体层21下方。下文参考图7描述与本发明一致的显示器件2的第二示范性实施例。 大部分有机发光层卯形成在像素区域内，如图7所示。如果有机发光层90包括聚合物材料，则有机发光层90可以通过喷墨印刷法形成在像素区域内。有机发光层90可以包括聚芴衍生物、聚对亚苯基次亚乙烯基衍生物、 聚亚苯基衍生物、聚乙烯。卡唑衍生物、聚噻吩衍生物等聚合物材料，掺有紫 苏烯族颜^K rothermine族颜料、红荧烯、紫苏烯、9, 10-二苯基蒽、四苯 基丁二烯、尼罗红、香豆素6、喹吖啶酮等。尽管图中未示出，空穴注入层可以插置在像素电极71和有机发光层90 之间。空穴注入层可以包括空穴注入材料，例如聚(3,4-乙烯二氧基噻 吩)(PEDOT)和聚苯乙烯磺酸(PSS).图7的有机发光层90根据其特定的颜色成分发出不同颜色的光，并因 此，不需要与其联合使用滤光器。下文参考图8和9描述与本发明一致的显示器件3的第三示范性实施例。如图8和9所示，在此实施例中，驱动半导体层21包括第一上层211 和第二下层212。第一层211包括含氟作为卣素材料的多晶硅。在第一层211 中，氟含量在1 at。/。至3at.。/。范围内。此外，氟相对均匀地分布在第一驱动 半导体层211中。替代地，第一层211可以包含其它卣素材料，例如溴或氯。如上所述， 包含在第一层211中的卣素材料以均匀性能影响驱动TFTTdr。第二层212包括不含例如氟等的卣素材料的多晶硅。可选地，第二层212 的卤素含量可以低于第一层211。第一层211的厚度dl为第二层212的厚度d2的20%到60%。驱动半 导体层21的总厚度可以在1000至2000A范围内。在沟道区域C中，欧姆接触层23被去除以暴露驱动半导体层21。因此 驱动半导体层21的厚度在沟道区域C中减小。因此，在此实施例中，当第 二层212的厚度减小时，第一层211的厚度保持不变。在沟道区域C中，第二层212的厚度d3小于第一层211的厚度dl,并 因此，沟道区域C主要被第一层211占据。如上所述，因为在形成驱动源电 极33和驱动漏电极34之后当沟道区域中的欧姆接触层22被去除时部分地 去除了第二层212，所以第二层212的厚度在沟道区域C中减小。因此，在 沟道区域C中大部分第二层212被去除，使得沟道区域C主要被第一层211 占据。如上述第一示范性实施例中所述，第一层211中所含的氟降低了驱动 TFTTdr对其驱动半导体层21的厚度的敏感度。下文详细描述第一层211和第二层212之间的相对位置和厚度关系。在含氟的第一层211放置在第二层上的情况下，沟道区域主要被不含氟 的第二层212占据，使得驱动TFTTdr对第二层212的厚度敏感。此时，氟源气体具有相对强的结合力，使得它的分解速度低。具体地， 如果卣化硅如SiF4用作氟源气体，氟源气体的沉积速度为硅源气体的沉积速度的约一半至三分之一，使得处理时间增加。
..除了增加处理时间以外，如果第一层211的厚度大于第二层212的厚度 的60% ,则驱动TFTTdr的性能如导通电流Id、迁移率等会恶化。另一方面， 如果第一层211的厚度小于第二层212的厚度的20% ，则沟道区域主要被不 含氟的第二层212占据，使得驱动TFTTdr对第二层212的厚度敏感。因此，优选但不必要的是第一层211的厚度是第二层212的厚度的约20 %至60%。所以，与第三示范性实施例一致，不仅驱动TFTTdr对驱动半导体层211 的厚度不敏感，而且驱动半导体层211的制造时间也缩短了。前述位置和厚度关系已经在实验上证实，如下文参考图IOA至IOF所述。图IOA至IOF为说明六组TFT的性能的图，其中每个都是同时制造的， 每个包含8个TFT，每个TFT包括总厚度约1500A的两层的半导体层。通 过使用SiH4和SiF4的化学气相沉积法形成含氟的层，和通过仅使用SiH4的 化学气相沉积形成不含氟的层。接着这两层通过固相结晶化结晶并同时构 图。此外，含氟的层的氟含量为约2at。/0。在图IOA至IOC所示的实验中，含氟的多晶硅(Si-F)形成两层的半导 体层的下层，和不含氟的多晶硅(Si)形成上层。换言之，图的这种设定涉 及SiF (下层)/Si (上层)结构。在图IOD至IOF所示的实验中，含氟的多晶硅(Si-F)形成上层，和不 含氟的多晶硅(Si)形成两层的半导体层的下层。换言之，图的这后一种设 定涉及Si (下层)/SiF (上层)结构。参考图表，可以看出具有SiF (下层)/Si (上层)结构的TFT的导通电 流Id性能比具有Si (下层)/SiF (上层)结构的TFT的导通电流Id性能更 均一。此外，在SiF层比Si层厚的情况下(例如见图IOC)，导通电流降低。随后是第三示范性实施例中驱动半导体层21的示范性制造方法。在緩沖层15上形成三层，包括含氟的第一非晶硅层、不含氟的第二非 晶硅层和非晶欧姆接触层。接着这三层结晶化且被构图。随后的工艺分别与上述第一示范性实施例的那些工艺相同，和因此为了 简洁省略对它们的进一步详细描述。通过结合上述第一示范性实施例描述的方法制造第一非晶硅层，和通过 采用硅源气体的公知方法制造第二非晶硅层。参考图11，下文描述与本发明一致的显示器件4的第四示范性实施例，其中图11为以虚线画出的图8中示范性显示器的部分"A，，的替代实施例的 放大图。在沟道区域中，第二层212被完全去除，使得暴露出第一层211。因此， 在第四示范性实施例中，沟道区域只包括第一层211，使得驱动TFTTdr对 驱动半导体层21的厚度敏感度低。下文参考图12描述与本发明一致的显示器件5的第五示范性实施例。第五示范性显示器件5包括液晶显示(LCD)器件，其包括形成有TFT T的第一基板910、与第一基板对向安置的第二基板920和插置在第一基板 910和第二基板920之间的液晶层930。 TFT的半导体层包括氟和多晶硅。第一基板910包括绝缘基板911、绝缘层912和913以及像素电极914。在第二基板920中，黑矩阵922形成在第二绝缘基板921上。黑矩阵922 可以包括含黑颜料的有机材料，并相应于第一基板910的TFTT和布线(未 示出)的尺寸和形状而成形。滤光器923设置在黑矩阵922的每个间隙中。滤光器923由有机材料制 成，并包括具有不同颜色的多个子层。此外，由透明导电材料制成的保护层 924和公共电极925形成在黑矩阵922和滤光器层923上。插置在第一基板910和第二基板920之间的液晶层930的分子排列随着在各个像素电极914和公共电极925之间所施加的电场而改变。与上述示 范性实施例一致，本发明提供了改进显示品质稳定性的显示器 件及其制造方法。虽然以实例的方式已经在此说明和描述了大量本发明的示范性实施例， 然而本领域的 一般技术人员可以理解在不脱离由权利要求及其功能的等价 物所界定的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例作出改变。
权利要求
1.一种显示器件，包括绝缘基板；形成在所述绝缘基板上的开关薄膜晶体管，所述开关薄膜晶体管接收数据电压并包括第一半导体层；形成在所述绝缘基板上的驱动薄膜晶体管，所述驱动薄膜晶体管具有与所述开关薄膜晶体管的输出终端连接的控制终端并且包括含有多晶硅和卤素材料的第二半导体层；绝缘层，形成在所述开关薄膜晶体管和所述驱动薄膜晶体管上；第一电极，形成在所述绝缘层上并且电连接到所述驱动薄膜晶体管的输出终端；有机发光层，形成在所述第一电极上；和第二电极，形成在所述有机发光层上。
2. 权利要求l的显示器件，其中所述第一半导体层包括非晶硅。
3. 权利要求l的显示器件，其中所述卤素材料包括氟。
4. 权利要求1的显示器件，其中在至少一个薄膜晶体管的沟道区域中所 述第二半导体层的厚度小于在所述沟道区域周围的区域中所述第二半导体层的厚度。
5. 权利要求1的显示器件，其中所述第二半导体层具有从1 at。/。至3 at %范围内的卣素含量。
6. 权利要求1的显示器件，其中所述囟素材料均匀分布在所述第二半导 体层中。
7. 权利要求1的显示器件，其中所述驱动薄膜晶体管还包括栅电极，所 述栅电极安置在所述第二半导体层和所述第二电极之间并在尺寸和形状上 与所述沟道区域对应。
8. 权利要求7的显示器件，还包括插置在所述绝缘基板和所述第二半导 体层之间的包括氧化硅的緩冲层。
9. 权利要求1的显示器件，其中所述第二半导体层包括含有第一含量的 卤素材料的第一层和形成在所述第一层上并含有第二含量的卣素材料的第 二层，所述第二含量小于所述第一含量。
10. 权利要求9的显示器件，其中所述第一层具有均匀的厚度。
11. 权利要求9的显示器件，其中所述第二层的卤素含量几乎为零。
12. —种显示器件的制造方法，该方法包括在绝缘基板上当供应第 一硅源气体和囟素源气体到该处时形成非晶硅层；在所述非晶硅层上当供应第二硅源气体和杂质源气体到该处时形成非 晶欧姆接触层；通过使所述非晶硅层和所述非晶欧姆接触层结晶并对其构图而形成半 导体层和欧姆接触层；在所述欧姆接触层上形成源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极彼 此隔离并在其间设有沟道区域；通过去除没有被所述源电^1和所述漏电极覆盖的部分所述欧姆接触层 暴露所述半导体层；在所述源电极、所述漏电极和暴露的半导体层上形成绝缘层；以及在所述绝缘层上形成栅电极，所述栅电极在尺寸和形状上对应于所述暴 露的半导体层。
13. 权利要求12的方法，其中所述卣素源气体与所述第一硅源气体的流 量比例是从1/3至2/3范围内。
14. 权利要求13的方法，其中所述卤素源气体包括卤化硅。
15. 权利要求14的方法，其中所述卤素源气体包括SiF4，且所述硅源气 体包括SiH4。
16. 权利要求12的方法，其中通过固相结晶法实现结晶。
17. 权利要求12的方法，还包括形成连接到所述漏电极的像素电极。
18. 权利要求17的方法，还包括在所述像素电极上形成有机发光层。
19. 显示器件的制造方法，所述方法包括在绝缘基板上形成开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管，所述驱动薄膜晶 体管包括与所述开关薄膜晶体管的输出终端电连接的控制终端； 形成电连接到所述驱动薄膜晶体管的第 一 电极； 在所述第一电极上形成有机发光层；和 在所述有机发光层上形成第二电极， 其中形成所述驱动薄膜晶体管包括在所述绝缘基板上当供应第 一硅源气体和卣素源气体到该处时形成非晶娃层;在所述非晶硅层上当供应第二硅源气体和杂质源气体到该处时形成非晶欧姆接触层；通过使所述非晶硅层和所述非晶欧姆接触层结晶并对其构图而形成半 导体层和欧姆接触层；在所述欧姆接触层上形成源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极彼 此隔离并在其间设有沟道区域；通过去除没有被所述源电极和所述漏电极覆盖的部分所述欧姆接触层 暴露所述半导体层；在所述源电极、所述漏电极和暴露的半导体层上形成绝缘层；以及，在所述绝缘层上形成对应于所述暴露的半导体层的栅电极。
20. 权利要求19的方法，其中所述卣素源气体与所述第一硅源气体的流 量比例是l/3至2/3范围内。
21. —种显示器件的制造方法，所述方法包括在绝缘基板上当供应第 一硅源气体和卣素源气体到该处时形成第 一 非 晶娃层;在所述第一非晶硅层上当供应第二硅源气体到该处时形成第二非晶硅层；在所述第二非晶硅层上当供应第三硅源气体和杂质源气体到该处时形 成非晶欧姆接触层；通过使所述第一非晶硅层、所述第二非晶硅层和所述非晶欧姆接触层结 晶并对其构图而形成半导体层和欧姆接触层；在所述欧姆接触层上形成源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极彼 此隔离并在其间设有沟道区域；以及，去除没有被所述源电极和所述漏电极覆盖的部分所述欧姆接触层。
全文摘要
显示器件包括绝缘基板；形成在绝缘基板上的开关TFT，开关TFT接收数据电压并包括第一半导体层；形成在基板上的驱动TFT，驱动TFT包括与开关TFT的输出终端连接的控制终端和含有多晶硅和卤素材料的第二半导体层；绝缘层，形成在开关TFT和驱动TFT上；第一电极，形成在绝缘层上并电连接到驱动TFT的输出终端；有机发光层，形成在第一电极上；和第二电极，形成在有机发光层上。本发明还涉及显示器件的制造方法。
文档编号H01L21/70GK101232041SQ20081000090
公开日2008年7月30日 申请日期2008年1月7日 优先权日2007年1月26日
发明者吴和烈, 崔凡洛, 崔在镐, 崔龙模, 梁成勋, 许宗茂, 金秉濬 申请人:三星电子株式会社