專利名稱：具有多晶硅層的顯示面板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有多晶硅層的顯示面板及其制造方法，尤其涉及一種在顯示區(qū)域中包含金屬誘導(dǎo)多晶硅(MILC poly-Si)和固相結(jié)晶多晶硅(SPCpoly-Si)等兩種結(jié)晶的顯示面板及其制造方法。
背景技術(shù)：
在玻璃基板上形成TFT的技術(shù)，可分為非晶硅(Amorphous Silicon，a-Si)工藝與多晶硅工藝，而多晶硅TFT與a-Si TFT的最大區(qū)別，在于其電特性與工藝繁簡的差異。a-Si TFT的工藝較簡單但載流子遷移率較多晶硅TFT低，且a-Si工藝具有高寄生電容(Parasitic capacitance)、本質(zhì)上的低載流子遷移率(Carrier mobility)、及低開口比(Aperture ratio)的缺點。而多晶硅TFT擁有較高的載流子遷移率(較高載流子遷移率意味著TFT能提供更充分的電流)，雖然工藝上較為復(fù)雜，但可以解決a-Si工藝的上述問題，并提供再結(jié)晶工藝良好的穩(wěn)定性。
在轉(zhuǎn)換非晶硅層成為多晶硅層的技術(shù)方面，目前已經(jīng)發(fā)展出多種結(jié)晶方法，包括準(zhǔn)分子激光退火(Excimer LaserAnnealing，ELA)、固相結(jié)晶法(SolidPhase Crystallization，SPC)和金屬誘發(fā)橫向結(jié)晶(Metal Induced LateralCrystallization，MILC)等等。其中，準(zhǔn)分子激光退火雖然是現(xiàn)今低溫多晶硅批量生產(chǎn)的主要技術(shù)，可惜的是，ELA機(jī)臺昂貴，形成的多晶硅晶粒大小造成電特性不均勻，且表面粗糙度太大，因此很難將驅(qū)動器(driver)做在玻璃基板上。因此MILC和SPC常應(yīng)用于具有玻璃基板的顯示面板的工藝技術(shù)中。MILC技術(shù)是利用金屬(大都是用鎳金屬)在低溫下與硅反應(yīng)形成金屬硅化物，進(jìn)而誘發(fā)非晶硅結(jié)晶。MILC的工藝中，首先，以化學(xué)氣相沉積(CVD)在玻璃基板上低溫鍍制一非晶硅層，再利用等離子體氣相沉積(PVD)在非晶硅層上鍍一層金屬薄膜。接著在550℃下進(jìn)行熱處理，即可誘發(fā)出多晶硅膜，以制造薄膜晶體管。其中MILC所誘發(fā)出的多晶硅，為沿著特定方向排列的長形針狀晶粒，順著其長軸方向有非常好的電特性。至于固相結(jié)晶法(SPC)，一般是在沉積非晶硅層后，在真空中600℃下進(jìn)行退火，使非晶硅層進(jìn)行固相結(jié)晶，而形成多晶硅。
在顯示面板的不同區(qū)域也有不同的性能要求。一般顯示面板包含顯示區(qū)域(Displaying Region)及驅(qū)動電路區(qū)域(Circuit Driving Region)，在顯示區(qū)域較重視是否有漏電流的電特性表現(xiàn)，在驅(qū)動電路區(qū)域則較重視載流子遷移率(Mobility)的電特性表現(xiàn)。而驅(qū)動電路區(qū)域中，多晶硅的晶粒大小(Grain Size)和晶界(Grain Boundary)規(guī)則性均會對載流子遷移率造成影向。
由MILC所誘發(fā)出的多晶硅，其結(jié)晶性良好，具有較佳的載流子遷移率(低阻抗)，但是所制成的TFT具有較高的漏電流，因此適于制作驅(qū)動電路區(qū)域的TFT(較重視載流子遷移率)。而由SPC所形成的多晶硅，其結(jié)晶性較差，載流子遷移率較低(高阻抗)，但是所制成的TFT具有較小的漏電流，因此適于制作顯示區(qū)域的TFT(較重視是否有漏電流)。不過，即使如此，在實際應(yīng)用時仍有問題待進(jìn)一步的克服。
請參照圖1，其繪示一種TFT結(jié)構(gòu)的柵極、源極和輕摻雜漏極的示意圖。一般在TFT組件結(jié)構(gòu)中，硅基板11上在原來N型的源極12和漏極13靠近柵極17處，會增加一組摻雜程度較原來的源極12和漏極13更低的N型區(qū)(記為N-)，稱為輕摻雜漏極(lightly doped drain，LDD)15；一般源極12和漏極13的摻雜濃度為1×1014，而LDD 15的摻雜濃度為3×1013。設(shè)計LDD的目的是為了降低漏電流，防止短溝道效應(yīng)(short channel effct)發(fā)生。
然而，由于LDD 15的摻雜濃度比源極12和漏極13的摻雜濃度要低，該處電阻也就比較高，使得漏極13到源極12的串聯(lián)電阻(series resistance)增加，這將導(dǎo)致整個TFT組件的操作速度降低，且功耗(power dissipation)上升。若增加TFT組件中LDD 15的摻雜濃度，該處的電阻也會降低一些。對于顯示面板的顯示區(qū)域(假設(shè)具有SPC多晶硅)及驅(qū)動電路區(qū)域(假設(shè)具有MILC多晶硅)來說，若將全部TFT組件的LDD 15摻雜濃度提升，該處阻值降低，則SPC多晶硅的載流子遷移率增加，因此顯示區(qū)域的電特性表現(xiàn)提升了，但是驅(qū)動電路區(qū)域的漏電流量卻增加了而使電特性表現(xiàn)變差。反之，若是降低LDD 15的摻雜濃度，該處阻值提升，則SPC多晶硅的載流子遷移率降低，因此顯示區(qū)域的電特性表現(xiàn)變差，但是驅(qū)動電路區(qū)域的漏電流量降低而使電特性表現(xiàn)提升。
因此，如何兼顧顯示區(qū)域和驅(qū)動電路區(qū)域的電特性表現(xiàn)，以制作出高品質(zhì)的顯示面板，實為研發(fā)者一重要努力目標(biāo)。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是提供一種具有多晶硅層的顯示面板及其制造方法，利用在顯示區(qū)域中形成金屬誘導(dǎo)多晶硅(MILC poly-Si)和固相結(jié)晶多晶硅(SPC poly-Si)等兩種結(jié)晶，使顯示面板的顯示區(qū)域和驅(qū)動電路區(qū)域均具有良好的電特性表現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種顯示面板，包括一基板和形成于基板上的多個薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)。其中基板包括一顯示區(qū)域及一驅(qū)動電路區(qū)域。而TFT包括第一組薄膜晶體管，位于驅(qū)動電路區(qū)域，具有一第一多晶硅層，且第一多晶硅層由一金屬誘發(fā)橫向結(jié)晶法(MILC)而制成；和第二組薄膜晶體管，位于顯示區(qū)域，具有一第二多晶硅層，且第二多晶硅層的一部分由一固相結(jié)晶法(SPC)所制成，其余部分則以MILC制成。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種顯示面板的多晶硅層的制造方法，包括步驟如下提供一基板，包括一顯示區(qū)域及一驅(qū)動電路區(qū)域；形成一非晶硅層于基板上；形成一第一金屬圖案和一第二金屬圖案于非晶硅層上，且第一金屬圖案對應(yīng)驅(qū)動電路區(qū)域，且第二金屬圖案對應(yīng)顯示區(qū)域；以一金屬誘發(fā)橫向結(jié)晶法對非晶硅層進(jìn)行結(jié)晶，使得與驅(qū)動電路區(qū)域?qū)?yīng)的非晶硅層完全結(jié)晶為一第一金屬誘導(dǎo)多晶硅層(first MILC poly-Silayer)，與顯示區(qū)域?qū)?yīng)的非晶硅層則有一部分尚未結(jié)晶而其余部分則成為一第二金屬誘導(dǎo)多晶硅層(second MILC poly-Silayer)；以及以一固相結(jié)晶法(SPC)對與顯示區(qū)域?qū)?yīng)且尚未結(jié)晶的部分進(jìn)行結(jié)晶，以成為一固相結(jié)晶多晶硅層(SPC poly-Silayer)。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
圖1為繪示一種TFT結(jié)構(gòu)的柵極、源極和輕摻雜漏極的示意圖。
圖2為繪示一種顯示面板的簡單示意圖。
圖3A為繪示根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的驅(qū)動電路區(qū)域的TFT組件的簡單示意圖。
圖3B為繪示根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的顯示區(qū)域的TFT組件的簡單示意圖。
圖4A～4D為繪示根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的顯示面板的多晶硅層的制造方法流程圖。
主要組件符號說明11硅基板12、232、252源極13、233、253漏極15、235、255輕摻雜漏極17、237、257、437、457柵極20顯示面板23、43驅(qū)動電路區(qū)域231第一多晶硅層430第一金屬圖案431第一金屬誘導(dǎo)多晶硅層25、45顯示區(qū)域251第二多晶硅層2511第二多晶硅層的MILC多晶硅2512第二多晶硅層的SPC多晶硅450第二金屬圖案4511第二金屬誘導(dǎo)多晶硅層4512固相結(jié)晶多晶硅層42非晶硅層具體實施方式
本發(fā)明提出一種具有多晶硅層的顯示面板及其制造方法，使顯示面板的顯示區(qū)域和驅(qū)動電路區(qū)域均具有良好的電特性表現(xiàn)。以下以一優(yōu)選實施例做本發(fā)明的詳細(xì)說明，然而，此實施例并不會限縮本發(fā)明欲保護(hù)的范圍。另外，圖標(biāo)中省略不必要的組件，以清楚顯示本發(fā)明的實施例。
圖2為繪示一種顯示面板的簡單示意圖。顯示面板20包括一基板和形成于基板上的多個薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)，且基板上包括一驅(qū)動電路區(qū)域23及一顯示區(qū)域25。而多個薄膜晶體管包括第一組薄膜晶體管，位于驅(qū)動電路區(qū)域23；和第二組薄膜晶體管，位于顯示區(qū)域25。
圖3A為繪示根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的驅(qū)動電路區(qū)域的TFT組件的簡單示意圖。圖3B為繪示根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的顯示區(qū)域的TFT組件的簡單示意圖。
如圖3A所示，第一組薄膜晶體管位于驅(qū)動電路區(qū)域23，且具有第一多晶硅層231、源極232、漏極233、和靠近柵極237處的輕摻雜漏極(lightly dopeddrain，LDD，圖標(biāo)中記為N-)235，其中第一多晶硅層231由一金屬誘發(fā)橫向結(jié)晶法(MILC)制成。
如圖3B所示，第二組薄膜晶體管位于顯示區(qū)域25，且具有第二多晶硅層251、源極252、漏極253、和靠近柵極257處的輕摻雜漏極(lightly dopeddrain，LDD，圖標(biāo)中記為N-)255，其中第二多晶硅層251的一部分2512由一固相結(jié)晶法(SPC)制成，其余部分2511則以金屬誘發(fā)橫向結(jié)晶法(MILC)制成。
至于以固相結(jié)晶法所制成的第二多晶硅層的部分2512，其位置優(yōu)選地與薄膜晶體管的溝道位置(在柵極257上方)相對應(yīng)，例如是位于溝道、漏極253和源極252的下方。在此實施例中，則以位于溝道正下方為優(yōu)選例作說明。
在進(jìn)行顯示面板的制作時，輕摻雜漏極235和255的摻雜濃度相同，當(dāng)選定一較低的摻雜濃度值時，輕摻雜漏極235和255處的阻值較高。因此如圖3A所示的驅(qū)動電路區(qū)域23的漏電流值可維持在一較低數(shù)值，而使驅(qū)動電路區(qū)域23具有良好的電特性表現(xiàn)。而如圖3B所示的顯示區(qū)域25，在LDD255、漏極253和源極252下方也為MILC多晶硅(即標(biāo)示2511的部分)，因此載流子遷移率比傳統(tǒng)使用SPC多晶硅要高，而使顯示區(qū)域的電特性表現(xiàn)提升；而溝道下方的SPC多晶硅(即標(biāo)示2512的部分)，結(jié)晶性較差，載流子遷移率較低，但是所制成的TFT可產(chǎn)生較小的漏電流。
換句話說，除了具有MILC多晶硅的驅(qū)動電路區(qū)域23具有微小漏電流的優(yōu)點外，藉由在顯示區(qū)域25中制作金屬誘導(dǎo)多晶硅(2511)和固相結(jié)晶多晶硅(2512)等兩種結(jié)晶，可使顯示區(qū)域25兼具載流子遷移率高和漏電流量較小的優(yōu)點。而應(yīng)用本發(fā)明的顯示面板也因而具有高品質(zhì)的電特性表現(xiàn)。
另外，在應(yīng)用本發(fā)明一實施例于一顯示面板的制作時，可使位于驅(qū)動電路區(qū)域23的第一多晶硅層231的結(jié)晶方向與第一組薄膜晶體管的溝道方向大致平行，以獲得較佳的載流子遷移率。而位于顯示區(qū)域25的第二多晶硅層251的結(jié)晶方向與第二組薄膜晶體管的溝道方向成一角度(如垂直)，以產(chǎn)生較小漏電流，獲得均勻的電特性。
以下則提出一制造方法的相關(guān)說明，以制造出上述實施例的具有多晶硅層的顯示面板。
請參照圖4A～4D，其繪示根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的顯示面板的多晶硅層的制造方法流程圖。首先，如圖4A所示，提供一基板41，并在基板41上形成一非晶硅層42，且基板41上包括一驅(qū)動電路區(qū)域43和一顯示區(qū)域45。
接著，如圖4B所示，分別形成一第一金屬圖案(first metal pattern)430和一第二金屬圖案450于非晶硅層42上，且第一金屬圖案430對應(yīng)驅(qū)動電路區(qū)域43，第二金屬圖案450對應(yīng)顯示區(qū)域45。其中，第一金屬圖案430在對應(yīng)第一組薄膜晶體管的多個溝道處具有一第一間距d1，而第二金屬圖案450，則在對應(yīng)第二組薄膜晶體管的多個溝道處具有一第二間距d2，且該第一間距d1小于該第二間距d2。例如第一間距d1小于第二間距d2約0.1μm～5μm。另外，第一金屬圖案430和第二金屬圖案450優(yōu)選地位于漏極、源極的上方。而圖中繪示的虛線部分為柵極437和457將來的位置。
之后，以一金屬誘發(fā)橫向結(jié)晶法(MILC)對非晶硅層42進(jìn)行結(jié)晶(溫度范圍例如是約為350℃～550℃)，使得與驅(qū)動電路區(qū)域43對應(yīng)的非晶硅層42完全結(jié)晶為一第一金屬誘導(dǎo)多晶硅層(first MILC poly-Si layer)431，與顯示區(qū)域45對應(yīng)的非晶硅層42則一部分成為一第二金屬誘導(dǎo)多晶硅層(second MILCpoly-Silayer)4511，另有一部分則尚未結(jié)晶，如圖4C所示。
接著，以一固相結(jié)晶法(SPC)對與顯示區(qū)域45對應(yīng)且尚未結(jié)晶的部分進(jìn)行結(jié)晶(例如是將工藝溫度提升至約600℃或600℃以上)，以成為一固相結(jié)晶多晶硅層(SPC poly-Silayer)4512，如圖4D所示。而固相結(jié)晶多晶硅層4512的位置優(yōu)選地與薄膜晶體管的溝道位置相對應(yīng)。
在非晶硅層42完全轉(zhuǎn)換為多晶硅層后，可移除第一金屬圖案430和第二金屬圖案450，并進(jìn)行薄膜晶體管的后續(xù)制作。
當(dāng)然，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員當(dāng)知，第一金屬圖案430的第一間距d1與第二金屬圖案450的第二間距d2，其實際數(shù)值可視實際進(jìn)行結(jié)晶化的操作條件而定。只要第二間距d2大于第一間距d1，使得驅(qū)動電路區(qū)域43的非晶硅層42可完全結(jié)晶為第一金屬誘導(dǎo)多晶硅層431，而顯示區(qū)域45的非晶硅層42僅有部份成為第二金屬誘導(dǎo)多晶硅層4511，尚未結(jié)晶的部分則優(yōu)選地與TFT的溝道位置相對應(yīng)，即可制造出如本發(fā)明實施例的位于顯示區(qū)域的多晶硅層結(jié)構(gòu)(如圖3B和4D所示)。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種顯示面板，包括一基板，包括一顯示區(qū)域及一驅(qū)動電路區(qū)域；及多個薄膜晶體管，形成于該基板上，包括一第一組薄膜晶體管，位于該驅(qū)動電路區(qū)域，具有一第一多晶硅層，且該第一多晶硅層由一金屬誘發(fā)橫向結(jié)晶法而制成；和一第二組薄膜晶體管，位于該顯示區(qū)域，具有一第二多晶硅層，且該第二多晶硅層的一部分由一固相結(jié)晶法制成，其余部分則以該金屬誘發(fā)橫向結(jié)晶法制成。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示面板，其中以該固相結(jié)晶法所制成的該第二多晶硅層的該部分，與所述多個薄膜晶體管的多個溝道的位置相對應(yīng)。
3.如權(quán)利要求2所述的顯示面板，其中以該固相結(jié)晶法制成的該第二多晶硅層的該部分位于所述多個溝道的下方。
4.如權(quán)利要求2所述的顯示面板，其中以該固相結(jié)晶法制成的該第二多晶硅層的該部分位于所述多個溝道和多個漏極和源極的下方。
5.如權(quán)利要求1所述的顯示面板，其中位于該驅(qū)動電路區(qū)域的該第一多晶硅層的結(jié)晶方向與該第一組薄膜晶體管的溝道方向平行。
6.如權(quán)利要求1所述的顯示面板，其中位于該顯示區(qū)域的該第二多晶硅層的結(jié)晶方向與該第二組薄膜晶體管的溝道方向垂直。
7.一種顯示面板的多晶硅層的制造方法，包括提供一基板，包括一顯示區(qū)域及一驅(qū)動電路區(qū)域；形成一非晶硅層于該基板上；形成一第一金屬圖案和一第二金屬圖案于該非晶硅層上，且該第一金屬圖案對應(yīng)該驅(qū)動電路區(qū)域，且該第二金屬圖案對應(yīng)該顯示區(qū)域；以一金屬誘發(fā)橫向結(jié)晶法對該非晶硅層進(jìn)行結(jié)晶，使得與該驅(qū)動電路區(qū)域?qū)?yīng)的該非晶硅層完全結(jié)晶為一第一金屬誘導(dǎo)多晶硅層，與該顯示區(qū)域?qū)?yīng)的該非晶硅層則有一部分尚未結(jié)晶而其余部分則成為一第二金屬誘導(dǎo)多晶硅層；和以一固相結(jié)晶法對與該顯示區(qū)域?qū)?yīng)且尚未結(jié)晶的該部分進(jìn)行結(jié)晶，以成為一固相結(jié)晶多晶硅層。
8.如權(quán)利要求7所述的制造方法，在完成該固相結(jié)晶多晶硅層后，還包括移除該第一金屬圖案和該第二金屬圖案；及形成多個薄膜晶體管于該基板上，其中所述多個薄膜晶體管包括位于該驅(qū)動電路區(qū)域的一第一組薄膜晶體管和位于該顯示區(qū)域的一第二組薄膜晶體管。
9.如權(quán)利要求8所述的制造方法，其中該固相結(jié)晶多晶硅層與該第二組薄膜晶體管的多個溝道的位置相對應(yīng)。
10.如權(quán)利要求8所述的制造方法，其中對應(yīng)于該驅(qū)動電路區(qū)域的該第一金屬圖案，在對應(yīng)該第一組薄膜晶體管的多個溝道處具有一第一間距，而對應(yīng)于該顯示區(qū)域的該第二金屬圖案，則在對應(yīng)該第二組薄膜晶體管的多個溝道處具有一第二間距，且該第一間距小于該第二間距約0.1μm～5μm。
11.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其中進(jìn)行該金屬誘發(fā)橫向結(jié)晶法的溫度范圍約為350℃～550℃。
12.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其中進(jìn)行固相結(jié)晶法的溫度大于等于約600℃。
全文摘要
一種顯示面板，包括一基板和形成于基板上的多個薄膜晶體管。其中基板包括一顯示區(qū)域及一驅(qū)動電路區(qū)域。而薄膜晶體管包括第一組薄膜晶體管，位于驅(qū)動電路區(qū)域，具有一第一多晶硅層，且第一多晶硅層由一金屬誘發(fā)橫向結(jié)晶法(MILC)而制成；和第二組薄膜晶體管，位于顯示區(qū)域，具有一第二多晶硅層，且第二多晶硅層的一部分由一固相結(jié)晶法(SPC)所制成，其余部分則以MILC制成。
文檔編號G02F1/13GK1758127SQ20051012041
公開日2006年4月12日 申請日期2005年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月10日
發(fā)明者趙志偉 申請人:友達(dá)光電股份有限公司