專利名稱：制造晶體管和使用該晶體管的圖像顯示設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示設(shè)備。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于改進(jìn)有機(jī)EL(電致發(fā)光)顯示設(shè)備的孔徑比(aperture ratio)的方法。
背景技術(shù)：
總體上，有機(jī)EL顯示器電激勵(lì)磷有機(jī)化合物發(fā)光，其電壓驅(qū)動(dòng)或電流驅(qū)動(dòng)N×M有機(jī)發(fā)射單元以顯示圖像。有機(jī)發(fā)射單元包括陽(yáng)極，諸如氧化銦錫(ITO)；有機(jī)薄膜；陰極層(金屬)。有機(jī)薄膜具有多層結(jié)構(gòu)，包括發(fā)射層(EML)，電子輸送層(ETL)，空穴輸送層(HTL)，用于維持電子與空穴之間的平衡并改進(jìn)發(fā)射效率。它還包括電子注入層(EIL)以及空穴注入層(HIL)。
用于驅(qū)動(dòng)有機(jī)發(fā)射單元的方法包括無(wú)源(passive)矩陣方法和使用薄膜晶體管(TFT)的有源(active)矩陣方法。在無(wú)源矩陣方法中，陰極和陽(yáng)極彼此交叉(即，穿越(cross over)或交匯(intersect with))，并且線是有選擇地被驅(qū)動(dòng)的。另一方面，在有源矩陣方法中，TFT耦合至每個(gè)ITO像素電極，從而由電容器的電容維持電壓。按照被提供以對(duì)電容器中的電壓編程的信號(hào)形式，有源矩陣方法分類為電壓編程方法或電流編程方法。
對(duì)于常規(guī)的電壓編程像素電路，由于TFT的閾值電壓(VTH)以及由制造工藝的不一致而導(dǎo)致的載流子的移動(dòng)的偏差，很難獲得高灰度級(jí)。例如，當(dāng)以3伏特(3V)的電壓驅(qū)動(dòng)TFT時(shí)，電壓以小于12mV(＝3V/256)的間隔施加至TFT的柵極，以便表示8位(256)灰度級(jí)。因此，例如，如果因制造工藝的不一致而產(chǎn)生的TFT的閾值電壓的偏差是100mV，則很難表示高灰度級(jí)。
為了補(bǔ)償TFT的閾值電壓的偏差，二極管連接(diode-connect)的補(bǔ)償晶體管通常耦合至驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極。
二極管連接的晶體管表示該晶體管基本上進(jìn)行與二極管相同的操作，并指示該晶體管具有彼此耦合的柵極和漏極，如圖1A和1B所示。
圖2示出了常規(guī)的二極管連接的晶體管的平面視圖，圖3示出了圖2的關(guān)于A-B參考的橫截面視圖。
如圖2和3所示，常規(guī)的二極管連接的晶體管包括鈍化層80；漏電極32，其接觸漏極區(qū)域21；源電極22，其接觸源極區(qū)域21；和柵電極10。延伸漏電極32至柵電極10，柵電極10和漏電極32通過(guò)第二絕緣膜70中的接觸孔72耦合。由于二極管連接的晶體管所占有的區(qū)域擴(kuò)大了，因此這種方法減小了有機(jī)EL顯示設(shè)備的孔徑比。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于制造晶體管的方法包括在襯底上形成半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體層上形成第一絕緣膜；在第一絕緣膜上形成柵電極；在半導(dǎo)體層中形成源極區(qū)域、溝道區(qū)域和漏極區(qū)域；在柵電極上形成第二絕緣膜；在第二絕緣膜上形成源電極和漏電極，以通過(guò)第一和第二絕緣膜進(jìn)行發(fā)射(project)，從而源電極和漏電極分別耦合至源極區(qū)域和漏極區(qū)域；通過(guò)絕緣膜中的接觸孔將漏電極耦合至柵電極，其中接觸孔形成在溝道區(qū)域上方。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，用于制造晶體管的方法包括在襯底上形成半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體層上形成第一絕緣膜；在第一絕緣膜上形成柵電極；在半導(dǎo)體層中形成源極區(qū)域、溝道區(qū)域和漏極區(qū)域；在柵電極上形成第二絕緣膜；在第二絕緣膜上形成源電極和漏電極，以通過(guò)第一和第二絕緣膜進(jìn)行發(fā)射，從而源電極和漏電極分別耦合至源極區(qū)域和漏極區(qū)域。漏電極至少覆蓋部分溝道區(qū)域，漏電極和柵電極通過(guò)接觸孔耦合。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，圖像顯示設(shè)備包括多條數(shù)據(jù)線，用于傳輸數(shù)據(jù)流以顯示圖像信號(hào)；多條掃描線，用于傳輸選擇信號(hào)；多個(gè)像素電路，形成在多個(gè)由數(shù)據(jù)線和掃描線限定的像素處，其中的像素電路包括第一晶體管，具有第一電極和第二電極，在第一和第二電極之間有電容器，第一晶體管向第三電極輸出相應(yīng)于施加在第一和第二電極之間的電壓的電流。顯示元件耦合至第一晶體管的第三電極，以顯示相應(yīng)于所施加的電流量的圖像。還提供了第二晶體管，該第二晶體管具有第一電極，耦合至第一晶體管的第一電極；第二電極；和第三電極。第二晶體管是二極管連接的。圖像顯示系統(tǒng)還包括開(kāi)關(guān)，用于響應(yīng)于施加到掃描線的選擇信號(hào)而將施加到數(shù)據(jù)線的電壓傳輸至第二晶體管。在本實(shí)施例中，第二晶體管的第三電極通過(guò)接觸孔耦合至第二晶體管的第一電極，該接觸孔在半導(dǎo)體層的溝道上方。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，在用于制造圖像顯示設(shè)備的方法中，該圖像顯示設(shè)備包括形成像素電路的像素區(qū)域和驅(qū)動(dòng)該像素電路的驅(qū)動(dòng)區(qū)域，其中像素電路包括晶體管，用于制造所述晶體管的方法包括在襯底上形成半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層具有源極區(qū)域、溝道區(qū)域和漏極區(qū)域；形成帶有柵絕緣膜的柵電極，該柵電極和該柵絕緣膜至少部分覆蓋溝道區(qū)域；在柵電極上形成層間(inter-layer)絕緣膜；在層間絕緣膜上形成源電極和漏電極，并將源電極和漏電極分別耦合至源極區(qū)域和漏極區(qū)域。本實(shí)施例還包括對(duì)漏電極進(jìn)行定位，以在至少部分溝道區(qū)域上方覆蓋部分層間絕緣膜，并通過(guò)層間絕緣膜中的接觸孔將漏電極耦合至柵電極。


圖1A示出了常規(guī)的二極管連接的PMOS晶體管；圖1B示出了常規(guī)的二極管連接的NMOS晶體管；圖2示出了圖1A和1B的二極管連接的晶體管的平面視圖；圖3示出了沿圖2的二極管連接的晶體管的線A-B的橫截面視圖；圖4示出了有機(jī)EL顯示設(shè)備的像素電路；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的補(bǔ)償晶體管的平面視圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的補(bǔ)償晶體管的橫截面視圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的補(bǔ)償晶體管的平面視圖；和圖8示出了有機(jī)EL顯示設(shè)備的另一像素電路。
具體實(shí)施例方式
如圖4所示，有機(jī)EL顯示設(shè)備的像素電路包括驅(qū)動(dòng)晶體管M1、補(bǔ)償晶體管M2、開(kāi)關(guān)晶體管M3和M4、電容器Cst、以及有機(jī)EL元件OLED。
驅(qū)動(dòng)晶體管M1控制流向有機(jī)EL元件OLED的電流，并且具有耦合至電源VDD的源極和耦合至有機(jī)EL元件的漏極。
補(bǔ)償晶體管M2補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)晶體管M1的閾值電壓的偏差，其柵極耦合至驅(qū)動(dòng)晶體管M1的柵極。在本實(shí)施例中，補(bǔ)償晶體管M2是二極管連接的。
開(kāi)關(guān)晶體管M3響應(yīng)于由掃描線Sn提供的選擇信號(hào)，從數(shù)據(jù)線Dm向補(bǔ)償晶體管M2傳輸電壓；并且開(kāi)關(guān)晶體管M4響應(yīng)于由前一掃描線Sn-1提供的選擇信號(hào)，向補(bǔ)償晶體管M2傳輸預(yù)充電電壓Vp。
電容器Cst耦合在驅(qū)動(dòng)晶體管M1的柵極和源極之間，并將驅(qū)動(dòng)晶體管M1的柵極-源極電壓維持在恒定電壓。
參考圖5和6，描述制造根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的補(bǔ)償晶體管M2的方法。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的補(bǔ)償晶體管M2的平面視圖，圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的補(bǔ)償晶體管M2的橫截面視圖。
如圖5和6所示，補(bǔ)償晶體管M2的柵電極100和漏電極320通過(guò)在第二絕緣膜700中對(duì)準(zhǔn)柵電極100形成接觸孔720而耦合。鈍化層800形成在第二絕緣膜700上方。
具體地說(shuō)，如圖6所示，由諸如多晶硅層制成的半導(dǎo)體層500形成在透明絕緣襯底400上，由SiO2或SiNx制成的第一絕緣膜600形成在半導(dǎo)體層500上。
由Al或Cr制成的柵電極100形成在第一絕緣膜600上，從而柵電極100可以穿過(guò)(cross)半導(dǎo)體層500。
除在柵電極100以下的區(qū)域外，半導(dǎo)體層500摻入p型攙雜物。摻入攙雜物的區(qū)域分別形成源極區(qū)域210和漏極區(qū)域310，未摻入的區(qū)域形成溝道區(qū)域510。
源電極220形成在源極區(qū)域210上，漏電極320形成在漏極區(qū)域310上。
漏電極320與柵電極100接觸，從而漏電極320可以覆蓋晶體管M2的部分溝道區(qū)域510，且漏電極320通過(guò)接觸孔720耦合至柵電極100。在本實(shí)施例中，接觸孔720在溝道510上方(即，在其間有或沒(méi)有介入元件的情況下，在與溝道垂直的方向覆蓋、疊置、或?qū)?zhǔn))。
因此，由二極管連接的晶體管M2占有的區(qū)域減小了，有機(jī)EL顯示設(shè)備的孔徑比改進(jìn)了。
如圖5所示，源極區(qū)域210和漏極區(qū)域310的寬度被形成得比源電極220和漏電極320的寬度更寬。或者，如圖7所示，源電極220’和漏電極320’的寬度被形成得遠(yuǎn)遠(yuǎn)寬于源極區(qū)域210和漏極區(qū)域310的面積。
圖5的補(bǔ)償晶體管M2示為P溝道晶體管。或者，驅(qū)動(dòng)晶體管M1和補(bǔ)償晶體管M2可以是N溝道晶體管。在這個(gè)替代的實(shí)施例(未示出)中，漏電極形成為覆蓋部分溝道區(qū)域，以及用于耦合漏電極和柵電極的接觸孔形成在晶體管的溝道上方。
二極管連接的晶體管被示為在上述的電壓編程像素電路實(shí)施例中的補(bǔ)償晶體管。然而，二極管連接的晶體管M3’也可以用于圖8所示的電流編程像素電路。圖8示出了第一、第二、第三和第四晶體管M1’、M2’、M3’和M4’、有機(jī)元件OLED和電容器Cst。由于電流編程像素電路已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，因此不作相應(yīng)的描述。
另外，上述制造方法可應(yīng)用于使用了二極管連接的晶體管以及有機(jī)EL顯示設(shè)備的電路。
雖然上面已經(jīng)詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)很清楚地理解，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員很明顯的此處所述的基本發(fā)明概念的多種變化和/或修改，仍在由所附權(quán)利要求及其等效內(nèi)容所限定的本發(fā)明的精神與范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于制造晶體管的方法，包括在襯底上形成半導(dǎo)體層；在所述半導(dǎo)體層上形成第一絕緣膜；在所述第一絕緣膜上形成柵電極；在所述半導(dǎo)體層中形成源極區(qū)域、溝道區(qū)域和漏極區(qū)域；在所述柵電極上形成第二絕緣膜；在所述第二絕緣膜上形成源電極和漏電極，以通過(guò)所述第一和第二絕緣膜進(jìn)行發(fā)射，從而所述源電極和所述漏電極分別耦合至所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域；以及通過(guò)所述第二絕緣膜中的接觸孔將所述漏電極耦合至所述柵電極，其中所述接觸孔形成在所述溝道區(qū)域上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述源極區(qū)域、所述漏極區(qū)域、或兩者的寬度形成為分別寬于所述源電極、所述漏電極、或兩者的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述源極區(qū)域、所述漏極區(qū)域、或兩者的寬度形成為分別窄于所述源電極、所述漏電極、或兩者的寬度。
4.一種用于制造晶體管的方法，包括在襯底上形成半導(dǎo)體層；在所述半導(dǎo)體層上形成第一絕緣膜；在所述第一絕緣膜上形成柵電極；在所述半導(dǎo)體層中形成源極區(qū)域、溝道區(qū)域和漏極區(qū)域；在所述柵電極上形成第二絕緣膜；在所述第二絕緣膜上形成源電極和漏電極，以通過(guò)所述第一和第二絕緣膜進(jìn)行發(fā)射，從而所述源電極和所述漏電極分別耦合至所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域，并且所述漏電極至少覆蓋部分所述溝道區(qū)域；以及通過(guò)接觸孔耦合所述漏電極和所述柵電極。
5.一種圖像顯示設(shè)備，包括多條數(shù)據(jù)線，用于傳輸顯示圖像信號(hào)的數(shù)據(jù)電流；多條掃描線，用于傳輸選擇信號(hào)；以及多個(gè)像素電路，形成在多個(gè)由所述數(shù)據(jù)線和所述掃描線限定的像素處，其中所述像素電路包括第一晶體管，具有第一電極、第二電極、和在所述第一和第二電極之間的電容器，所述第一晶體管向第三電極輸出相應(yīng)于施加在所述第一和第二電極之間的電壓的電流；顯示元件，耦合至所述第一晶體管的所述第三電極，以顯示相應(yīng)于所施加的電流量的圖像；第二晶體管，具有第一電極，耦合至所述第一晶體管的第一電極；第二電極；和第三電極；所述第二晶體管是二極管連接的；以及開(kāi)關(guān)，用于響應(yīng)于施加到所述掃描線的選擇信號(hào)而將施加到所述數(shù)據(jù)線的電壓傳輸至所述第二晶體管，其中所述第二晶體管的第三電極通過(guò)接觸孔耦合至所述第一電極，并且所述接觸孔形成在半導(dǎo)體層的溝道上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像顯示設(shè)備，其中所述像素電路還包括用于響應(yīng)于所施加的控制信號(hào)而將預(yù)充電電壓傳輸?shù)剿龅诙w管的第三電極的開(kāi)關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像顯示設(shè)備，其中在施加所述控制信號(hào)之前將選擇信號(hào)施加到所述像素電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像顯示設(shè)備，其中所述第二晶體管和所述第一晶體管基本上相似。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像顯示設(shè)備，其中所述第一和第二晶體管是P溝道晶體管，所述第一電極是柵極，所述第二電極是源極，所述第三電極是漏極。
10.一種用于制造圖像顯示設(shè)備的方法，該圖像顯示設(shè)備包括用于形成像素電路的像素區(qū)域和用于驅(qū)動(dòng)該像素電路的驅(qū)動(dòng)區(qū)域，其中所述像素電路包括晶體管，用于制造所述晶體管的方法包括在襯底上形成半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層具有源極區(qū)域、溝道區(qū)域和漏極區(qū)域；形成帶有柵極絕緣膜的柵電極，該柵電極和該柵極絕緣膜至少部分覆蓋所述溝道區(qū)域；在所述柵電極上形成層間絕緣膜；在所述層間絕緣膜上形成源電極和漏電極，并將所述源電極和所述漏電極分別耦合至所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域；以及對(duì)所述漏電極進(jìn)行定位，以在至少部分所述溝道區(qū)域上方覆蓋部分所述層間絕緣膜，并通過(guò)所述層間絕緣膜中的接觸孔將所述漏電極耦合至所述柵電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括將所述源極區(qū)域、所述漏極區(qū)域、或兩者的寬度形成為分別寬于所述源電極、所述漏電極、或兩者的寬度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括將所述源極區(qū)域、所述漏極區(qū)域、或兩者的寬度形成為分別窄于所述源電極、所述漏電極、或兩者的寬度。
13.一種晶體管，包括半導(dǎo)體層，形成在襯底上，具有源極區(qū)域、溝道區(qū)域和漏極區(qū)域；第一絕緣膜，形成在所述半導(dǎo)體層上；柵電極，形成在所述半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)域上的所述第一絕緣膜上；第二絕緣膜，形成在所述柵電極上；源電極和漏電極，形成在所述第二絕緣膜上，以通過(guò)所述第一和第二絕緣膜進(jìn)行發(fā)射，從而所述源電極和所述漏電極分別耦合至所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域，并且所述漏電極覆蓋至少部分所述溝道區(qū)域；以及接觸孔，耦合所述漏電極和所述柵電極，該接觸孔形成在所述溝道區(qū)域上方的所述第二絕緣膜中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的晶體管，所述半導(dǎo)體層是多晶硅層。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的晶體管，所述源極區(qū)域、所述漏極區(qū)域、或兩者的寬度分別寬于所述源電極、所述漏電極、或兩者的寬度。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的晶體管，所述源極區(qū)域、所述漏極區(qū)域、或兩者的寬度分別窄于所述源電極、所述漏電極、或兩者的寬度。
17.一種晶體管，包括半導(dǎo)體層，形成在襯底上，具有源極區(qū)域、溝道區(qū)域和漏極區(qū)域；第一絕緣膜，形成在所述半導(dǎo)體層上；柵電極，形成在所述半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)域上的所述第一絕緣膜上；第二絕緣膜，形成在所述柵電極上；源電極和漏電極，形成在所述第二絕緣膜上，以通過(guò)所述第一和第二絕緣膜進(jìn)行發(fā)射，從而所述源電極和所述漏電極分別耦合至所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域，并且所述漏電極和所述源電極之一覆蓋至少部分所述溝道區(qū)域；以及接觸孔，將覆蓋至少所述溝道區(qū)域的所述漏電極和所述源電極中的一個(gè)與所述柵電極耦合。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的晶體管，所述半導(dǎo)體層是多晶硅層。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的晶體管，所述源極區(qū)域、所述漏極區(qū)域、或兩者的寬度分別寬于所述源電極、所述漏電極、或兩者的寬度。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的晶體管，所述源極區(qū)域、所述漏極區(qū)域、或兩者的寬度分別窄于所述源電極、所述漏電極、或兩者的寬度。
全文摘要
一種用于制造晶體管的方法，包括在襯底上形成半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體層上形成第一絕緣膜；在第一絕緣膜上形成柵電極。本方法還包括在半導(dǎo)體層中形成源極區(qū)域、溝道區(qū)域和漏極區(qū)域；在柵電極上形成第二絕緣膜。在第二絕緣膜上形成源電極和漏電極，并且分別耦合至源極區(qū)域和漏極區(qū)域。本方法還包括通過(guò)接觸孔將漏電極耦合至柵電極，該接觸孔垂直地處于溝道區(qū)域的上方。
文檔編號(hào)H01L51/50GK1624886SQ20041009534
公開(kāi)日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2004年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月24日
發(fā)明者金男, 李乙浩 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社