有机发光显示装置及其薄膜晶体管的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种有机发光显示装置及其薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管包括：形成衬底上的半导体层；栅极电极；以及与所述半导体层相连接的源极电极和漏极电极，其中，所述栅极电极、所述源极电极以及所述漏极电极中的至少一个电极由具有第一镀层以及第二镀层的金属镀层形成，所述第二镀层在所述第一镀层的远离所述衬底的一侧，所述第一镀层由具有沿层厚方向浓度梯度变化的第一金属材料和第二金属材料的梯度层形成，所述第二镀层具有至少两个对层，所述对层由一层所述第一金属材料和一层所述第二金属材料交替堆叠，每个所述对层的所述第一金属材料层的厚度相同，每个所述对层的所述第二金属材料层的厚度也相同。
【专利说明】有机发光显示装置及其薄膜晶体管
【技术领域】
[0001] 本发明涉及显示器，尤其涉及有机发光显示装置及其薄膜晶体管。
【背景技术】
[0002] 目前，基板或基材可用以制造各种电子产品，例如玻璃基板透光基板可用以制造 显示面板。以大尺寸的有机发光显示器（Organic LE Display，0LED)面板为例，其可切割 成多个有机发光显不单兀。有机发光显不单兀至少包括一阳极电极板、一发光层与一阴极 电极板；其中，发光层夹于阳极电极板以及阴极电极板之间形成一"三明治"（sandwich)结 构。在正向电压驱动下，阳极电极板向发光层注入空穴，阴极电极板向发光层注入电子。注 入的空穴和电子在发光层中相遇结合，使电子由激发态降回基态，并将多余能量以光波的 形式辐射释出。
[0003] 具体地，在有源矩阵有机发光二极管显示器中，薄膜晶体管通常用作每个像素处 的开关器件。
[0004] 近来已经有增大有机发光二极管显示器的尺寸的趋势。因此，更需要较高的分辨 率。具有较高的分辨率的较大的有机发光二极管显示器必须要减小的RC延迟，可通过将布 线的电阻最小化来实现减小的RC延迟。
[0005] 通常，将电阻率小于12μ Qcm的钥（Mo)和电阻率小于5. 5μ Qcm的铝（A1)用 作电极或薄膜晶体管的布线。由于这些金属的电阻率高，所以这些金属易于使得难以制 造具有较高的分辨率的较大的有机发光二极管显示器。因此，由于铜（Cu)的电阻率小于 2. 2μ Qcm，所以正在对于将铜用作可选择的布线和电极进行研究。
[0006] 然而，虽然可将铜应用与薄膜晶体管的栅电极、源电极和漏电极中的所有电极，但 是当将铜应用于栅电极时，铜与形成有薄膜晶体管的玻璃基底的附着力差。此外，当将铜应 用与源电极和漏电极时，铜会于用作缓冲器的硅（Si)膜反应。因此，当将铜应用于栅电极、 源电极和/或漏电极时，不能以单层来使用铜。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种薄膜晶体管，其特征在于，包括：形成衬底上的半导体层；栅极电 极；以及与所述半导体层相连接的源极电极和漏极电极，其中，所述栅极电极、所述源极电 极以及所述漏极电极中的至少一个电极由具有第一镀层以及第二镀层的金属镀层形成，所 述第二镀层在所述第一镀层的远离所述衬底的一侧，所述第一镀层由具有沿层厚方向浓度 梯度变化的第一金属材料和第二金属材料的梯度层形成，所述第二镀层具有至少两个对 层，所述对层由一层所述第一金属材料和一层所述第二金属材料交替堆叠，每个所述对层 的所述第一金属材料层的厚度相同，每个所述对层的所述第二金属材料层的厚度也相同。
[0008] 优选地，所述第一金属材料的含量远离所述衬底逐渐增加，所述第二金属材料的 含量朝向所述衬底逐渐增加。
[0009] 优选地，所述浓度梯度呈线性变化。
[0010] 优选地，所述浓度梯度呈非线性变化。
[0011] 优选地，所述第一金属材料作为至少一个电极的导线材料。
[0012] 优选地，所述第一金属材料为铜。
[0013] 优选地，所述第二金属材料作为粘附所述衬底的阻挡层的材料。
[0014] 优选地，所述第二金属材料为以下材料中的一种或多种：钥；钛；铝；镍；或者氧化 铟锡。
[0015] 优选地，所述第一镀层的厚度占所述金属镀层的厚度的三分之一至二分之一。
[0016] 优选地，每个所述对层的厚度为50Λ至20()A。
[0017] 优选地，所述衬底为玻璃衬底。
[0018] 根据本发明的又一方面，还提供一种有机发光显示装置，其特征在于，包括：形成 在衬底上的栅极布线与数据布线；由所述栅极布线与所述数据布线形成的像素部分；以及 设置在所述像素部分中的像素，其中，所述栅极布线与所述数据布线中至少一个布线由具 有第一镀层以及第二镀层的金属镀层形成，所述第二镀层在所述第一镀层的远离所述衬底 的一侧，所述第一镀层由具有沿层厚方向浓度梯度变化的第一金属材料和第二金属材料的 梯度层形成，所述第二镀层具有至少两个对层，所述对层由一层所述第一金属材料和一层 所述第二金属材料交替堆叠，每个所述对层的所述第一金属材料层的厚度相同，每个所述 对层的所述第二金属材料层的厚度也相同，其中，所述像素包括晶体管、电容器和有机发光 元件，所述数据布线包括所述晶体管的源极电极和所述晶体管的漏极电极中的至少一个， 所述栅极布线包括所述晶体管的栅极电极。
[0019] 优选地，所述第一金属材料的含量远离所述衬底逐渐增加，所述第二金属材料的 含量朝向所述衬底逐渐增加。
[0020] 优选地，所述浓度梯度呈线性变化。
[0021] 优选地，所述浓度梯度呈非线性变化。
[0022] 优选地，所述第一金属材料作为至少一个电极的导线材料。
[0023] 优选地，所述第一金属材料为铜。
[0024] 优选地，所述第二金属材料作为粘附所述衬底的阻挡层的材料。
[0025] 优选地，所述第二金属材料为以下材料中的一种或多种：钥；钛；铝；镍；或者氧化 铟锡。
[0026] 优选地，所述第一镀层的厚度占所述金属镀层的厚度的三分之一至二分之一。
[0027] 优选地，每个所述对层的厚度为50A至200Λ。
[0028] 优选地，所述衬底为玻璃衬底。
[0029] 本发明利用两种金属材料并改变涂镀金属电极方式来降低导线电阻。本发明在靠 近衬底的部分采用梯度金属镀层形成第一镀层，并在梯度金属镀层上采用多层交替生长形 成第二梯度层。其中，两种金属材料分别作为导线材料和阻挡层材料，本发明在保证阻挡层 功能的前提下达到降低电阻并调整后蚀刻速率的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得 更加明显。
[0031] 图1A示出根据本发明实施例的有机发光显示装置的布局图；
[0032] 图1B示出根据本发明实施例的有机发光显示装置中单位像素的布局图；
[0033] 图2示出根据本发明实施例的有机发光显示装置的截面构造；以及
[0034] 图3示出根据本发明实施例的有机发光显示装置的金属镀层的截面构造。
[0035] 附图标记
[0036] 110 栅极线
[0037] 120 数据线
[0038] 130 电源线
[0039] 140 单位像素
[0040] 155 开口
[0041] 150 像素电极
[0042] 157 通孔
[0043] 160 薄膜晶体管
[0044] 161 半导体层
[0045] 163 栅极电极
[0046] 165 源极电极
[0047] 167 漏极电极
[0048] 164U66U68 接触孔
[0049] 180 薄膜晶体管
[0050] 181 半导体层
[0051] 183 栅极电极
[0052] 185 源极电极
[0053] 187 漏极电极
[0054] 184、186 接触孔
[0055] 170 电容
[0056] 171 下电极
[0057] 173 上电极
[0058] 200 衬底
[0059] 210 缓冲层
[0060] 230 栅极绝缘层
[0061] 250 层间绝缘层
[0062] 270 钝化层
[0063] 247 栅极线
[0064] 267 数据线
[0065] 283 有机薄膜层
[0066] 290 像素限定层
[0067] 201 薄膜晶体管
[0068] 221 源极区
[0069] 223 漏极区
[0070] 241 栅极电极
[0071] 261 源极电极
[0072] 263 漏极电极
[0073] 251、253 接触孔
[0074] 203 电容器
[0075] 245 下电极
[0076] 265 上电极
[0077] 205 有机发光二极管
[0078] 281 下电极
[0079] 285 上电极
[0080] 275 通孔
[0081] 295 开口
[0082] 202 第一镀层
[0083] 204 第二镀层
[0084] 310 衬底
[0085] 301 第一镀层
[0086] 302 第二镀层
[0087] 303 第一金属材料
[0088] 304 第二金属材料
[0089] 305 对层
【具体实施方式】
[0090] 现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形 式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将 全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附 图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
[0091] 图1A不出根据本发明实施例的有机发光显不装置的布局图。参照图1A，有机发光 显示装置包括：多个彼此绝缘并沿一个方向设置的栅极线110,多个彼此绝缘并沿与栅极 线110交叉的方向设置的数据线120,以及与栅极线110交叉的电源线130,电源线130与 数据线120平行设置并彼此绝缘。有机发光显示装置还包括：由栅极线110、数据线120和 电源线130形成的多个像素单元140,以及具有设置在各像素单元140的开口 155中的多个 像素电极150。
[0092] 其中，栅极线110、数据线120和电源线130可由具有第一镀层以及第二镀层的金 属镀层形成。第二镀层在第一镀层的远离所述衬底的一侧。第一镀层由具有沿层厚方向浓 度梯度变化的第一金属材料和第二金属材料的梯度层形成。第二镀层具有至少两个对层。 每个对层由一层第一金属材料和一层第二金属材料交替堆叠。每个对层的第一金属材料层 的厚度相同。每个对层的第二金属材料层的厚度也相同。
[0093] 具体地，R、G和B单位像素被设置在各像素单元140中，并且每个像素单元包括薄 膜晶体管、电容器以及与像素电极150耦合的发光二极管、通孔157连接像素电极150和上 述薄膜晶体管的源极电极和漏极电极中的一个。
[0094] 在单位像素中，各个元件之间的连接方式参见图1B。图1B示出根据本发明实施 例的有机发光显示装置中单位像素的布局图。具体地，单位像素140由栅极线110、数据线 120和电源线130形成。单位像素140还包括具有开口 155的像素电极150。
[0095] 每个像素电极150中设置R、G和B单位像素。各像素包括两个薄膜晶体管160和 180、电容器170和具有像素电极150的有机发光二极管。
[0096] 可用作开关的薄膜晶体管160可以包括：具有源极和漏极区域的半导体层161，与 栅极线110相连的栅极电极163。栅极电极163可由具有第一镀层以及第二镀层的金属镀 层形成。薄膜晶体管160可进一步包括源极电极165和漏极电极167,并通过接触孔164和 166分别与半导体层161的源极和漏极区域相连，并由具有第一镀层以及第二镀层的金属 镀层形成。其中，第一镀层由具有沿层厚方向浓度梯度变化的第一金属材料和第二金属材 料的梯度层形成。第二镀层具有至少两个对层。每个对层由一层第一金属材料和一层第二 金属材料交替堆叠。每个对层的第一金属材料层的厚度相同。每个对层的第二金属材料层 的厚度也相同。
[0097] 可用作驱动的薄膜晶体管180可以包括：具有源极和漏极区域的半导体层181和 栅极电极183。栅极电极183可由具有第一镀层以及第二镀层的金属镀层形成。薄膜晶体 管180可进一步包括源极电极185和漏极电极187,并通过接触孔184和186分别与半导体 层181的源极和漏极区域相连，并由具有第一镀层以及第二镀层的金属镀层形成。薄膜晶 体管180的源极电极185与电源线130相连。其中，第一镀层由具有沿层厚方向浓度梯度 变化的第一金属材料和第二金属材料的梯度层形成。第二镀层具有至少两个对层。每个对 层由一层第一金属材料和一层第二金属材料交替堆叠。每个对层的第一金属材料层的厚度 相同。每个对层的第二金属材料层的厚度也相同。
[0098] 电容器170可包括下电极171，其通过接触孔168与开关晶体管160的漏极电极 167相连以及与薄膜晶体管180的栅极电极183相连。电容器170的下电极171可由具有 第一镀层以及第二镀层的金属镀层形成。电容器170可以进一步包括与电源线130相连的 上电极173,并由具有第一镀层以及第二镀层的金属镀层形成。其中，第一镀层由具有沿层 厚方向浓度梯度变化的第一金属材料和第二金属材料的梯度层形成。第二镀层具有至少两 个对层。每个对层由一层第一金属材料和一层第二金属材料交替堆叠。每个对层的第一金 属材料层的厚度相同。每个对层的第二金属材料层的厚度也相同。
[0099] 像素电极150通过通孔157与薄膜晶体管180的漏极电极187相连。
[0100] 本发明具有上述构造的示意性实施例的有机发光显示装置可由具有第一镀层和 第二镀层的金属镀层降低导线电阻，并解决由于电阻导致的压降和电容时间延迟问题。用 于形成金属镀层的第一金属材料，优选地，选择电阻率小于2. 2μ Ωαιι的铜。而用于形成金 属镀层的第二金属材料，则在可用于对水汽等进行阻挡的钥、钛、铝、镍或者氧化铟锡中选 出一种或多种。
[0101] 其中，在该梯度层中，第一金属材料和第二金属材料的浓度可以呈线性变化或非 线性变化。并且，第二金属材料的含量朝向衬底逐渐增加，而第一金属材料的含量远离衬底 逐渐增加。
[0102] 另外，考虑到刻蚀速率，第一镀层的厚度占金属镀层的厚度的三分之一至二分之 一。第二镀层的厚度与第一镀层的厚度相对应，若第一镀层的厚度占金属镀层厚度的三分 之一，则第二镀层的厚度占金属镀层厚度的三分之二；若第一镀层的厚度占金属镀层厚度 的二分之一，则第二镀层的厚度占金属镀层厚度的剩余二分之一。对于第二镀层，每个对层 的厚度为;50Λ至200A。
[0103] 图2示出根据本发明实施例的有机发光显示装置的截面构造。其包括有机发光二 极管、电容器、栅极线、数据线和与有机发光二极管相连的薄膜晶体管。
[0104] 参照图2,薄膜晶体管201包括：具有在绝缘衬底200的缓冲层210上的源极区221 和漏极区223的半导体层，以及形成在栅极绝缘层230上的栅极电极241。源极电极261和 漏极电极263被形成在层间绝缘层250上，并通过各自的接触孔251和253与源极区221 和漏极区223相连。
[0105] 电容器203包括：与栅极电极241同时形成在栅极绝缘层230上的下电极245,以 及与源极和漏极电极261和263同时形成在层间绝缘层250上的上电极265。栅极线247 可以与栅极电极241同时形成在栅极绝缘层230上，并且数据线267可于源极和漏极电极 261和263同时形成在层间绝缘层250上。
[0106] 有机发光二极管205包括：下电极281，其可以是形成在钝化层270上的透射电极 并与薄膜晶体管201的源极和漏极电极261和263之一相耦接，例如，通过通孔275与漏极 电极263相接合。有机发光二极管205也可以包括：形成在开口 295上的有机薄膜层283， 开口有下电极281上的像素限定层290所确定。以及形成在衬底整个表面上的上电极285。
[0107] 根据一个不意性实施例，栅极布线包括栅极电极241、电容器的下电极245和栅极 线247,并且数据布线包括源极和漏极电极261和263、电容器的上电极265、数据线267和 电源线。栅极布线和数据布线可具有第一镀层202以及第二镀层204的金属镀层形成。其 中，第一镀层202由具有沿层厚方向浓度梯度变化的第一金属材料和第二金属材料的梯度 层形成。第二镀层204具有至少两个对层。每个对层由一层第一金属材料和一层第二金属 材料交替堆叠。每个对层的第一金属材料层的厚度相同。每个对层的第二金属材料层的厚 度也相同。并且，在该梯度层中，第二金属材料的含量朝向衬底200逐渐增加，而第一金属 材料的含量远离衬底200逐渐增加。
[0108] 图3示出根据本发明实施例的有机发光显示装置的金属镀层的截面构造。具体 地，金属镀层包括第一镀层301和第二镀层302。第一镀层301形成在衬底310上，第二镀 层302形成在第一镀层301与衬底310相异的一侧。
[0109] 第一镀层301由具有沿层厚方向浓度梯度变化的第一金属材料303和第二金属材 料304的梯度层形成。其中，第二金属材料304的含量朝向衬底310逐渐增加，而第一金属 材料303的含量远离衬底310逐渐增加。第一金属材料303和第二金属材料304之间的浓 度可以呈线性变化或非线性变化。
[0110] 第二镀层302具有至少两个对层305。每个对层305由一层第一金属材料303和 一层第二金属材料304交替堆叠。每个对层305的第一金属材料层的厚度相同。每个对层 305的第二金属材料层的厚度也相同。
[0111] 用于形成金属镀层的第一金属材料，优选地作为金属导线，选择电阻率小于 2. 2μ Qcm的铜。而用于形成金属镀层的第二金属材料，则在可用于对水汽等进行阻挡的 钥、钛、铝、镍或者氧化铟锡中选出一种或多种。
[0112] 另外，考虑到刻蚀速率，第一镀层301的厚度占金属镀层的厚度的三分之一至二 分之一。第二镀层302的厚度与第一镀层301的厚度相对应，若第一镀层301的厚度占金属 镀层厚度的三分之一，则第二镀层302的厚度占金属镀层厚度的三分之二；若第一镀层301 的厚度占金属镀层厚度的二分之一，则第二镀层302的厚度占金属镀层厚度的剩余二分之 一。对于第二镀层，每个对层的厚度为50Λ个:200人。
[0113] 其中，在本实施例的一个优选例中，第一镀层301和第二镀层302中的第二金属材 料304相同。例如第一镀层301和第二镀层302的第二金属材料304皆为钛。在一个变化 例中，第一镀层301和第二镀层302中的第二金属材料304不相同。例如，第一镀层301的 第二金属材料304为钛，第二镀层302的第二金属材料304为钥；又例如，第一镀层301的 第二金属材料304为铝，第二镀层302的第二金属材料304为镍。本领域技术人员可以实 现更多的变化例，在此不予赘述。
[0114] 第一实施例：
[0115] 在本实施例中，选择铜（Cu)作为第一金属材料，选择钛（Ti)作为第二金属材料。 并根据如下蚀刻速率比和蚀刻选择比等参数进行蚀刻。
[0116] 其中，Cu/Ti 的蚀刻速率比：500nm 时，Cu 为 14. 9-17. 2nm/s，Ti 为 0· 67nm/s。Cu/ Ti蚀刻选择比为18:1。
[0117] 第二实施例：
[0118] 在本实施例中，选择铜（Cu)作为第一金属材料，选择钥（Mo)作为第二金属材料。 并根据如下蚀刻速率比和蚀刻选择比等参数进行蚀刻。
[0119] 其中，Cu/Ti 的蚀刻速率比：500nm 时，Cu 为?7. 65nm/s，Ti ?1. 43nm/s。Cu/Ti 蚀刻选择比为5. 35。
[0120] 以上两个实施例中，第二实施例的蚀刻效果较好。
[0121] 以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所 公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改 和等效布置。
【权利要求】
1. 一种薄膜晶体管，其特征在于，包括： 形成衬底上的半导体层； 栅极电极；以及 与所述半导体层相连接的源极电极和漏极电极， 其中，所述栅极电极、所述源极电极以及所述漏极电极中的至少一个电极由具有第一 镀层以及第二镀层的金属镀层形成，所述第二镀层在所述第一镀层的远离所述衬底的一 侦牝 所述第一镀层由具有沿层厚方向浓度梯度变化的第一金属材料和第二金属材料的梯 度层形成， 所述第二镀层具有至少两个对层，所述对层由一层所述第一金属材料和一层所述第二 金属材料交替堆叠，每个所述对层的所述第一金属材料层的厚度相同，每个所述对层的所 述第二金属材料层的厚度也相同。
2. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第一金属材料的含量远离所 述衬底逐渐增加，所述第二金属材料的含量朝向所述衬底逐渐增加。
3. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述浓度梯度呈线性变化。
4. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述浓度梯度呈非线性变化。
5. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第一金属材料作为至少一个 电极的导线材料。
6. 根据权利要求5所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第一金属材料为铜。
7. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第二金属材料作为粘附所述 衬底的阻挡层的材料。
8. 根据权利要求7所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第二金属材料为以下材料中 的一种或多种： 钥； 钛； 铝； 镍；或者 氧化铟锡。
9. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第一镀层的厚度占所述金属 镀层的厚度的三分之一至二分之一。
10. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，每个所述对层的厚度为5(从_至 200A。
11. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述衬底为玻璃衬底。
12. -种有机发光显示装置，其特征在于，包括： 形成在衬底上的栅极布线与数据布线； 由所述栅极布线与所述数据布线形成的像素部分；以及 设置在所述像素部分中的像素， 其中，所述栅极布线与所述数据布线中至少一个布线由具有第一镀层以及第二镀层的 金属镀层形成，所述第二镀层在所述第一镀层的远离所述衬底的一侧， 所述第一镀层由具有沿层厚方向浓度梯度变化的第一金属材料和第二金属材料的梯 度层形成， 所述第二镀层具有至少两个对层，所述对层由一层所述第一金属材料和一层所述第二 金属材料交替堆叠，每个所述对层的所述第一金属材料层的厚度相同，每个所述对层的所 述第二金属材料层的厚度也相同， 其中，所述像素包括晶体管、电容器和有机发光元件，所述数据布线包括所述晶体管的 源极电极和所述晶体管的漏极电极中的至少一个，所述栅极布线包括所述晶体管的栅极电 极。
13. 根据权利要求12所述的有机发光显示装置，其特征在于，所述第一金属材料的含 量远离所述衬底逐渐增加，所述第二金属材料的含量朝向所述衬底逐渐增加。
14. 根据权利要求12所述的有机发光显示装置，其特征在于，所述浓度梯度呈线性变 化。
15. 根据权利要求12所述的有机发光显示装置，其特征在于，所述浓度梯度呈非线性 变化。
16. 根据权利要求12所述的有机发光显示装置，其特征在于，所述第一金属材料作为 至少一个电极的导线材料。
17. 根据权利要求16所述的有机发光显示装置，其特征在于，所述第一金属材料为铜。
18. 根据权利要求12所述的有机发光显示装置，其特征在于，所述第二金属材料作为 粘附所述衬底的阻挡层的材料。
19. 根据权利要求12所述的有机发光显示装置，其特征在于，所述第二金属材料为以 下材料中的一种或多种： 钥； 钛； 铝； 镍；或者 氧化铟锡。
20. 根据权利要求12所述的有机发光显示装置，其特征在于，所述第一镀层的厚度占 所述金属镀层的厚度的三分之一至二分之一。
21. 根据权利要求12所述的有机发光显示装置，其特征在于，每个所述对层的厚度为 5()，\ 至 200A。
22. 根据权利要求12所述的有机发光显示装置，其特征在于，所述衬底为玻璃衬底。
【文档编号】H01L29/417GK104051542SQ201410284140
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】寇浩, 鲁佳浩, 夏先海, 陈一鸣 申请人:上海和辉光电有限公司