[發明專利]薄膜晶體管和有機發光二極管顯示器及它們的制造方法

有效

• 申請號: 200810131753.0
• 申請日: 2008-06-27
• 公開（公告）號: CN101335302A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: 梁泰勛;樸炳建;徐晉旭;李基龍;李吉遠
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L29/36;H01L21/336;H01L27/32;H01L21/82
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陶鳳波

技術領域

本發明涉及薄膜晶體管及其制造方法、包括薄膜晶體管的有機發光二極 管(OLED)顯示器及其制造方法。更特別地，本發明涉及薄膜晶體管及其 制造方法、包括薄膜晶體管的有機發光二極管(OLED)顯示器及其制造方 法，在該薄膜晶體管中金屬催化劑的濃度根據使用金屬催化劑結晶的半導體 層的溝道區的位置而被調節。

背景技術

通常，多晶硅層能用于高場效應遷移率和高操作電路，且能構成CMOS 電路。因此，多晶硅層廣泛用于薄膜晶體管的半導體層。采用多晶硅層的薄 膜晶體管一般用于有源矩陣液晶顯示器(AMLCD)的有源元件，以及有機 發光二極管(OLED)的開關元件和驅動元件。

使非晶硅結晶成為多晶硅的方法包括固相結晶(SPC)法、受激準分子 激光結晶(ELC)法、金屬誘導結晶(MIC)法和金屬誘導橫向結晶(MILC) 法。在SPC法中，在約700℃或更低的溫度，即低于玻璃的轉變溫度(transition temperature)，該玻璃形成使用薄膜晶體管的顯示器的基板，將非晶硅層退 火數小時或數十小時。在ELC法中，受激準分子激光輻照到硅層上從而在 很短時間段以高溫局部加熱硅層，使得硅層結晶。在MIC法中，例如鎳、 鈀、金、鋁等的金屬放置為與非晶硅層接觸或被注入，使得非晶硅層變為多 晶硅層，即，誘導相變。在MILC法中，金屬與硅反應所產生的硅化物橫向 且持續地擴散以順序地誘導非晶硅層的結晶。

然而，SPC法花費長的處理時間，在高溫下長時間的退火工藝會帶來基 板變形的風險。同樣，在ELC法中，需要昂貴的激光器，且在多晶硅表面 上會產生突起，使得半導體層和柵極絕緣層之間的界面特性變差。

現在，由于在使用金屬來結晶非晶硅層的方法中，與SPC法相比，能在 更低溫度用更少時間來實現結晶，所以對使用金屬的結晶方法的研究正在積 極進行。使用金屬來結晶非晶硅層的方法包括MIC法、MILC法和超顆粒硅 (Super?Grain?Silicon，SGS)結晶法。

確定薄膜晶體管特性的因素之一是泄漏電流。具體地，在使用金屬催化 劑結晶的半導體層中，金屬催化劑會保留在溝道區中從而增大泄漏電流。因 此，除非溝道區中金屬催化劑的濃度被控制到預定濃度或更低，否則薄膜晶 體管的泄漏電流會增大且溝道區的電特性會劣化。

發明內容

本發明的多個方面提供一種具有優良電性能的薄膜晶體管、制造該薄膜 晶體管的方法、以及有機發光二極管(OLED)顯示器，在該薄膜晶體管中， 根據半導體層的溝道區位置來調節金屬催化劑的濃度，該半導體層通過金屬 催化劑而被結晶。

根據本發明一實施例，薄膜晶體管包括：基板；設置在基板上的半導體 層，包括溝道區以及源和漏區，且利用金屬催化劑被結晶；對應于半導體層 的預定區域設置的柵電極；柵絕緣層，設置在柵電極和半導體層之間以使柵 電極與半導體層絕緣；以及源和漏電極，電連接到半導體層的源和漏區，其 中金屬催化劑以在垂直方向上距半導體層表面之內超過0且不超過6.5 ×10¹⁷原子每cm³的濃度存在于半導體層的溝道區中。

根據本發明另一方面，制造薄膜晶體管的方法包括：形成基板；在基板 上形成包括溝道區以及源和漏區的半導體層，該半導體層使用金屬催化劑被 結晶；形成對應于半導體層的預定區域設置的柵電極；在柵電極和半導體層 之間形成柵絕緣層以使半導體層與柵電極絕緣；以及形成分別電連接到半導 體層的源和漏區的源和漏電極；其中金屬催化劑以在垂直方向上距半導體層 表面之內超過0且不超過6.5×10¹⁷原子每cm³的濃度存在于半導體層 的溝道區中。

根據本發明又一方面，一種有機發光二極管(OLED)顯示器包括：基 板；設置在基板上的半導體層，包括溝道區以及源和漏區且使用金屬催化劑 被結晶；對應于半導體層的溝道區設置的柵電極；柵絕緣層，設置在柵電極 和半導體層之間以使半導體層與柵電極絕緣；分別電連接到半導體層的源和 漏區的源和漏電極；第一電極，電連接到源和漏電極中的一個；設置在第一 電極上的包括發光層的有機層；以及設置在有機層上的第二電極，其中金屬 催化劑以在垂直方向上距半導體層表面之內超過0且不超過6.5×10¹⁷原子每cm³的濃度存在于半導體層的溝道區中。