(57)【要約】 【課題】  画像表示システムとその製造方法を提供する。【解決手段】  薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）デバイスを含む画像表示システムであって、駆動回路領域と画素領域を含む基板、前記駆動回路領域と前記画素領域の前記基板の上にそれぞれ設置され、第１活性層が第２活性層より大きな粒子サイズを有する第１と第２活性層、前記第１と第２活性層の上にそれぞれ設置され、ゲート誘電体層とゲート層の堆積をそれぞれ含む２つのゲート構造、および前記第１活性層の下の前記基板上に設置され、前記第１活性層から絶縁される反射体を含むシステム。【選択図】      図１Ｆ
2008047913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）デバイスを含む画像表示システムであって、
駆動回路領域と画素領域を含む基板、
前記駆動回路領域と前記画素領域の前記基板の上にそれぞれ設置され、第１活性層が第２活性層より大きな粒子サイズを有する第１と第２活性層、
前記第１と第２活性層の上にそれぞれ設置され、ゲート誘電体層とゲート層の堆積をそれぞれ含む２つのゲート構造、および
前記第１活性層の下の前記基板上に設置され、前記第１活性層から絶縁される反射体を含むシステム。
【請求項２】
前記駆動回路の前記基板は、前記反射体によって完全に覆われる請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１活性層は、前記反射体に実質的に並べ合わせられる請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記反射体は、金属を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記半透過型薄膜トランジスタデバイスを含むフラットパネルディスプレイデバイス、および
前記フラットパネルディスプレイデバイスに接続され、入力信号を前記フラットパネルディスプレイデバイスに提供し、前記フラットパネルディスプレイデバイスが画像を表示する入力ユニットを更に含む請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記システムは、前記フラットパネルディスプレイデバイスを含む電子デバイスを含む請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記電子デバイスは、ノート型パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ、デスクトップ型パソコン、テレビ、カーディスプレイ、または携帯型ＤＶＤプレーヤーを含む請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記画像表示システムを製造する方法であって、前記システムは、薄膜トランジスタデバイスを含み、前記方法は、
駆動回路領域と画素領域を含む基板を提供するステップ、
前記駆動領域の前記基板上に反射体を形成するステップ、
前記反射体を覆うために、前記駆動回路と画素領域の前記基板上に絶縁層を形成するステップ、
前記絶縁層上にアモルファス層を形成するステップ、
アモルファス層がポリシリコン層に変わり、前記反射体の真上の前記ポリシリコン層の一部がその他の部分より大きい粒子サイズを有するように、４００ｎｍより小さくない波長を有するレーザー光によって前記アモルファス層をアニールするステップ、および
前記ポリシリコン層をパターン化し、前記画素領域の反射体上の第１活性層と前記基板上の第２活性層を形成するステップを含む方法。
【請求項９】
前記第１と第２活性層をゲート誘電体層とゲート層の堆積によってそれぞれ覆うステップ、および
前記第１と第２活性層に重イオン注入を実施し、前記第１と第２活性層の下方にチャネル領域をそれぞれ形成し、前記チャネル領域の両側に一対のソース／ドレイン領域を形成するステップを更に含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記レーザー光は、固体レーザー光を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記駆動回路領域の前記基板は、前記反射体の形成によって完全に覆われる請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１活性層は、前記反射体に実質的に並べ合わせられる請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記反射体は、金属を含む請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイ技術に関し、特に、駆動回路と画素領域で異なる電気的特性を有する改善された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）デバイスとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アクティブマトリクス有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイなどのアクティブマトリクスのフラットパネルディスプレイへの需要が近年急速に増加している。一般的に、ＬＣＤは、画素と駆動回路のスイッチング素子として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用い、活性層として用いられる材料に基づいて、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）ＴＦＴとポリシリコンＴＦＴに分類される。アモルファスシリコンＴＦＴに比べ、ポリシリコンＴＦＴは、高電荷移動度、高駆動回路の高集積化の利点を有し、高速動作のアプリケーションによく用いられる。よって、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）は、ＦＰＤ技術のための新しいアプリケーションである。低温ポリシリコンは、より簡単なＩＣの製造プロセスを可能にし、その上に画素を有するガラス基板上に駆動回路を統一し、製造コストを減少する。
【０００３】
ＬＴＰＳ ＴＦＴ製造では、駆動回路領域と画素領域のＴＦＴは、同じプロセスによって同じ時間に製造される。よって、画素と駆動回路領域のＴＦＴは、同じ電気的特性を有する。しかし、ＡＭＯＬＥＤでは、駆動回路領域のＴＦＴの電気的特性は、画素領域の電気的特性から異なる。例えば、高電荷移動度、且つ、低サブスレッショルドスイング（ｌｏｗｓｕｂ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｓｗｉｎｇ）を有する駆動ＴＦＴを設計することで高速応答を提供することが望ましい。また、低サブスレッショルドスイングを有する駆動ＴＦＴを設計し、ＡＭＯＬＥＤの階調反転を増加することで、高コントラスト比を提供することが望ましい。しかし、それらが同じプロセスによって同じ時間に製造されることから、画素領域の高サブスレッショルドスイングと、駆動回路領域の低サブスレッショルドスイングと高電荷移動度を有するＴＦＴの製造は難しい。
【０００４】
よって、駆動回路と画素領域の異なる電子特性を有するＴＦＴの改善された薄膜トランジスタデバイスの開発をすることで、高サブスレッショルドスイングを有する画素ＴＦＴと、高電荷移動度、且つ、低サブスレッショルドスイングを有する駆動ＴＦＴを提供することが技術的に必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
画像表示システムとその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
画像表示システムの実施例であり、前記システムは、基板を含む薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）デバイスを含むシステムである。基板は、駆動回路領域と画素領域を含む。第１と第２活性層は、駆動回路領域と画素領域の基板の上にそれぞれ設置される。第１活性層は、第２活性層より大きな粒子サイズを有する。２つのゲート構造は、第１と第２活性層の上にそれぞれ設置され、各ゲート構造は、ゲート誘電体層とゲート層の堆積を含む。反射体は、第１活性層の下の基板上に設置され、第１活性層から絶縁される。
【０００７】
画像表示システムを製造する方法のシステムは、薄膜トランジスタデバイスを含み、方法は、基板を提供するステップを含む。基板は、駆動回路領域と画素領域を含む。反射体は、駆動領域の基板上に形成される。絶縁層は、駆動回路と画素領域の基板上に形成され、反射体を覆う。アモルファス層は、絶縁層上に形成される。アモルファス層は、４００ｎｍより小さくない波長を有するレーザー光によってアニールされ、アモルファス層がポリシリコン層に変わる。反射体の真上のポリシリコン層の一部は、その他の部分より大きい粒子サイズを有する。ポリシリコン層は、パターン化され、画素領域の反射体上の第１活性層と基板上の第２活性層を形成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に基づくと、画素領域の第２活性層が駆動回路領域の第２活性層より小さい粒子サイズを有することから、画素ＴＦＴは、駆動回路領域の駆動ＴＦＴより高いサブスレッショルドスイングを有することができる。よって、ＴＦＴデバイスは、駆動回路と画素領域ＤとＰとで異なる電気特性を有することができる。即ち、画素ＴＦＴの比較的高いサブスレッショルドスイングが得られ、ディスプレイデバイスのグレースケール反転を増加することから、ディスプレイデバイスの高コントラスト比を提供することができる。同時に、駆動ＴＦＴのための比較的高い電荷移動度、且つ、比較的低いサブスレッショルドスイングが得られることで高速応答を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
画像表示システムとその製造方法が提供される。図１Ｆと図２は、そのシステムの模範的な実施例を表している。特に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）デバイス２００を内蔵したシステムは、駆動回路領域Ｄと画素領域Ｐを含む基板１００を含む。バッファ層１０２は、基板１００の上に選択的に設置され、基板１００と次の活性層との間の接着層または汚染障壁層として働くことができる。
【００１１】
第１活性層１１２は、駆動回路領域Ｄの基板１００と画素領域Ｐの基板１００上の第２活性層１１４の上に設置される。第１活性層１１２は、チャネル領域１１３ａと、チャネル領域１１３ａによって分けられる一対のソース／ドレイン領域１１３ｂを含むことができる。第２活性層１１４もチャネル領域１１５ａとチャネル領域１１５ａによって分けられる一対のソース／ドレイン領域１１５ｂを含むことができる。この実施例では、第１と第２活性層１１２と１１４は、低温ポリシリコンを含むことができ、第１活性層１１２は、第２活性層１１４より大きな粒子サイズを有する。
【００１２】
２つのゲート構造の製造は、第１と第２活性層１１２と１１４の上にそれぞれ設置され、よって、ＴＦＴが完成される。画素領域ＰのＴＦＴ（ｉ.ｅ．画素ＴＦＴ）は、ＮＭＯＳまたはＣＭＯＳを含むことができる。駆動回路領域ＤのＴＦＴ（ｉ.ｅ．駆動ＴＦＴ）は、ＮＭＯＳ、ＰＭＯＳ、またはＣＭＯＳを含むことができる。ゲート構造は、第１活性層１１２の上に設置され、ゲート誘電体層１１６とゲート層１１８の堆積を含む。ゲート構造は、活性層１１４の上に設置され、ゲート誘電体層１１６とゲート層１２０の堆積も含む。
【００１３】
金属層などの反射体１０５は、第１活性層１１２の下の基板上に設置される。また、反射体１０５は、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、またはその組み合わせの絶縁層１０６によって活性層１１２から絶縁される。図１Ｆに示すように、この実施例では、第１活性層１１２は、反射体１０５に実質的に並べ合わせられることができる。図２に示すように、いくつかの実施例では、反射体１０５は、駆動回路領域Ｄの基板１００を完全に覆うことができる。
【００１４】
図１Ａ〜１Ｆを参照下さい。薄膜トランジスタデバイス２００を内蔵した画像表示システムを製造する方法の実施例を表している。図１Ａでは、駆動回路領域Ｄと画素領域Ｐを含む基板１００が提供される。基板１００は、ガラス、クオーツ、またはプラスチックを含むことができる。バッファ層１０２は、基板１００の上に選択的に形成され、基板１００とその上に形成された次の層との間の接着層または汚染障壁層として働くことができる。バッファ層１０２は、単一層、または複数層であることができる。例えば、バッファ層１０２は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、またはその組み合わせを含むことができる。
【００１５】
反射層１０４は、基板１００の上に形成される。反射層１０４は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、または合金などの金属を含むことができる。また、反射層１０４は、１００Åの厚さを有し、例えば、スパッタリングまたはＣＶＤの従来の蒸着によって形成されることができる。
【００１６】
図１Ｂでは、反射層１０４は、従来のリソグラフィーとエッチングによってパターン化され、反射体１０５を駆動回路領域Ｄの基板１００の上に形成する。この実施例では、反射体１０５は、駆動回路領域Ｄの領域に配置され、次のプロセスのステップでの活性層を定義する。いくつかの実施例では、駆動回路領域Ｄの基板１００は、反射体１０５の形成によって完全に覆われることができる。
【００１７】
図１Ｃでは、絶縁層１０６とアモルファス層（図示しない）は、駆動回路領域Ｄと画素領域Ｐの基板１００の上に順次に形成され、反射体１０５を覆う。よって、アモルファス層は、絶縁層１０６によって反射体１０５から絶縁されることができる。この実施例では、絶縁層１０６は、単一層、または複数層であることができる。例えば、絶縁層１０６は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、またはその組み合わせを含むことができる。
【００１８】
次に、アモルファスシリコン層にレーザーアニール処理１０９が行われて、アモルファスシリコン層がポリシリコン層１０８に変わる。従来の低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）製造では、ポリシリコン層は、エキシマレーザーアニール（ＥＬＡ）によって形成される。しかし、駆動ＴＦＴのサブスレッショルドスイングの減少は、エキシマレーザーによって形成されたポリシリコン層の粒子サイズが通常、約２４８ｎｍ〜３５１ｎｍの波長を有することから、大きさが足りず、困難である。よって、この実施例では、アモルファス材料用に、エキシマレーザー光より、より良い透過率を有する、４００ｎｍより小さくない波長を有するレーザー光（例えば固体レーザー光）がレーザーアニール処理１０９に用いられる。よって、４００ｎｍより小さくない波長を有するレーザー光は、アモルファス層と絶縁層１０６によって反射体１０５から繰り返し反射され、反射体１０５の真上のポリシリコン層１０８の一部１１０に高い結晶温度を提供することができる。特に、ポリシリコン材料の粒子サイズは、粒界の容量（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）に反比例する。逆に、粒界の容量は、サブスレッショルドスイングに比例する。よって、低サブスレッショルドスイングは、薄膜トランジスタの活性層として働くポリシリコン層の粒子サイズが増加された時、生じることができる。次に、チャネルドーピングプロセスがポリシリコン層１０８に選択的に実施されることができる。
【００１９】
図１Ｄでは、図１Ｃに示すポリシリコン層１０８が続いてパターン化され、駆動回路領域Ｄの反射体１０５を覆うポリシリコンパターン層１１２と画素領域Ｐの基板１００を覆うポリシリコンパターン層１１４を形成する。特に、ポリシリコンパターン層１１２は、反射体１０５に実質的に並べ合わせられる。ポリシリコンパターン層１１２と１１４は、画素領域Ｐと駆動回路領域ＤでＴＦＴの第１と第２活性層としてそれぞれ働く。反射体１０５に実質的に並べ合わせられた第１活性層１１２が第２活性層１１４の形成より高い結晶温度で形成されることから、第１活性層１１２は、第２活性層より大きい粒子サイズを有する。
【００２０】
図１Ｅでは、絶縁層１１６と導電層（図示しない）が第１と第２活性層１１２と１１４と絶縁層１０６の上に続いて形成される。この実施例では、絶縁層１１６は、ゲート誘電体として働き、単一層または多層であることができる。例えば、絶縁層１１６は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、またはその組み合わせを含むことができる。絶縁層１１６は、例えばＣＶＤなどの従来の蒸着によって形成されることができる。導電層は、モリブデン（Ｍｏ）、またはＭｏ合金などの金属を含むことができる。導電層は、ＣＶＤまたはスパッタリングによって形成されることができる。導電層は、続いてエッチングされ、第１と第２活性層１１２と１１４を覆うゲート層１１８と１２０を形成する。
【００２１】
図１Ｆでは、重イオン注入１２１がゲート層１１８と１２０を注入マスクとして用いて、第１と第２活性層１１２と１１４に続いて実施される。重イオン注入１２１が完成した後、チャネル領域１１３ａがゲート層１１８の下方の第１活性層１１２に形成され、一対のソース／ドレイン領域１１３ｂが第１活性層１１２に形成され、且つ、チャネル領域１１３ａによって分けられる。チャネル領域１１５ａもゲート層１２０の下方の第２活性層１１４に形成され、一対のソース／ドレイン領域１１５ｂが第２活性層１１４に形成され、且つ、チャネル領域１１５ａによって分けられる。よって、本発明の薄膜トランジスタデバイス２００が完成する。
【００２２】
本発明に基づくと、画素領域Ｐの第２活性層１１４が駆動回路領域Ｄの第２活性層１１４より小さい粒子サイズを有することから、画素ＴＦＴは、駆動回路領域Ｄの駆動ＴＦＴより高いサブスレッショルドスイングを有することができる。よって、ＴＦＴデバイス２００は、駆動回路と画素領域ＤとＰで異なる電気特性を有することができる。即ち、画素ＴＦＴの比較的高いサブスレッショルドスイングが得られ、ディスプレイデバイスのグレースケール反転を増加することから、ディスプレイデバイスの高コントラスト比を提供することができる。同時に、駆動ＴＦＴのための比較的高い電荷移動度、且つ、比較的低いサブスレッショルドスイングが得られることで高速応答を提供することができる。
【００２３】
図３は、画像表示システムのもう１つの実施例を概略的に表している。この場合、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）装置３００、または例えば、ノート型パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ、デスクトップ型パソコン、テレビ、カーディスプレイ、または携帯型ＤＶＤプレーヤーなどの電子デバイス５００として実施される。上述のＴＦＴデバイスは、ＬＣＤ、またはＯＬＥＤパネルであることができるフラットパネルディスプレイデバイス３００に組み込まれることができる。図３に示すように、フラットパネルディスプレイデバイス３００は、図１Ｆまたは図２に示すＴＦＴデバイス２００などのＴＦＴデバイスを含むことができる。いくつかの実施例では、ＴＦＴデバイス３００は、電子デバイス５００に組み込まれることができる。図３に示すように、電子デバイス５００は、フラットパネルディスプレイデバイス３００と入力ユニット４００を含む。また、入力ユニット４００は、フラットパネルディスプレイデバイス３００に接続され、入力信号（ｅ.ｇ．画像信号）をフラットパネルディスプレイデバイス３００に提供し、画像を発生する。
【００２４】
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】薄膜トランジスタデバイスを内蔵した画像表示システムを製造する方法の実施例の断面図である。
【図１Ｂ】薄膜トランジスタデバイスを内蔵した画像表示システムを製造する方法の実施例の断面図である。
【図１Ｃ】薄膜トランジスタデバイスを内蔵した画像表示システムを製造する方法の実施例の断面図である。
【図１Ｄ】薄膜トランジスタデバイスを内蔵した画像表示システムを製造する方法の実施例の断面図である。
【図１Ｅ】薄膜トランジスタデバイスを内蔵した画像表示システムを製造する方法の実施例の断面図である。
【図１Ｆ】薄膜トランジスタデバイスを内蔵した画像表示システムを製造する方法の実施例の断面図である。
【図２】薄膜トランジスタデバイスの実施例の断面図である。
【図３】画像表示システムのもう１つの実施例を概略的に表している。
【符号の説明】
【００２６】
Ｄ  駆動回路領域
Ｐ  画素領域
１００  基板
１０２  バッファ層
１０４  反射層
１０５  反射体
１０６  絶縁層
１０８  ポリシリコン層
１１０  ポリシリコン層１０８の一部
１１２  第１活性層
１１３ａ  チャネル領域
１１３ｂ  一対のソース／ドレイン領域
１１４  第２活性層
１１５ａ  チャネル領域
１１５ｂ  一対のソース／ドレイン領域
１１６  ゲート誘電体層
１１８  ゲート層
１２０  ゲート層
２００  薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）デバイス
３００  フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）装置
４００  入力ユニット
５００  電子デバイス
【図１Ｃ】
2008047913.tif 000003
【図１Ａ】
2008047913.tif 000004
【図１Ｂ】
2008047913.tif 000005
【図１Ｄ】
2008047913.tif 000006
【図１Ｅ】
2008047913.tif 000007
【図１Ｆ】
2008047913.tif 000008
【図２】
2008047913.tif 000009
【図３】
2008047913.tif 000010