(57)【要約】      （修正有）【課題】基板上に形成された２層のアモルファスシリコン層のレーザアニール時の干渉を低減する方法を提供する。【解決手段】基板１上の第１のアモルファスシリコン層をパターニングし第１の活性層を基板１上に形成する。次いで、第１の絶縁層４が前記第１の活性層及び前記第１の活性層で覆われていない基板１の一部の上に形成される。次に、第２のアモルファスシリコン層が前記第１の絶縁層４の上に形成される。レーザーアニール工程が遂行され、第１のアモルファスシリコン層を微細結晶シリコン層７に結晶化させ、第２のアモルファスシリコン層をポリシリコン層６に結晶化させる。ポリシリコン層をパターニングすることにより、第１の活性層で覆われていない基板１の一部上に第２の活性層が形成される。良好な結晶の均一性を有する微細結晶シリコン層７は、ＯＬＥＤディスプレイにディスプレイ領域にＴＦＴの活性層として機能する。【選択図】図１Ｈ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造であって、
基板、
前記基板上に形成される微細結晶シリコン層であって、ディスプレイ領域における複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の活性層として機能する微細結晶シリコン層、及び
前記基板上の駆動回路領域に形成されるポリシリコン層であって、前記駆動領域における複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の活性層として機能するポリシリコン層を含み、
前記微細結晶シリコン層の粒径は前記ポリシリコン層の粒径より小さい２重活性層構造。
【請求項２】
請求項１に記載されるポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造であって、前記微細結晶シリコン層の上に形成される第１のゲート絶縁膜、前記ポリシリコン層の上に形成される第２のゲート絶縁膜をさらに含み、前記第１のゲート絶縁膜は前記第２のゲート絶縁膜より厚い２重活性構造。
【請求項３】
請求項１に記載されるポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造であって、前記微細結晶シリコン層の粒径は０．０１〜０．１μｍの範囲である２重活性構造。
【請求項４】
ポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造の製造方法であって、
基板を供給する工程、
前記基板の上に第１のアモルファスシリコン層を形成する工程、
前記第１のアモルファスシリコン層をパターニングして前記基板上に第１の活性層を形成する工程であって、前記第１の活性層は前記パターニングされた第１のアモルファスシリコン層から構成される工程、
前記第１の活性層の上及び前記第１の活性層で覆われていない前記基板の一部の上に第１の絶縁層を形成する工程、
前記第１の絶縁層の上に第２のアモルファスシリコン層を形成する工程、
前記第１のアモルファスシリコン層を微細結晶シリコン層に結晶化し、前記第２のアモルファスシリコン層をポリシリコン層に結晶化するためのレーザーアニール工程を実行する工程、及び
前記ポリシリコン層をパターニングして前記第１の活性層で覆われていない前記基板の一部の上に第２の活性層を形成する工程を含む製造方法。
【請求項５】
前記レーザーアニール工程は、４００ｎｍより長い波長のレーザーによって実行される請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
ポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造の製造方法であって、
基板を供給し、前記基板上に第１の領域及び第２の領域を規定する工程、
前記基板上の前記第１領域に微細結晶シリコン活性層を形成する工程、
前記微細結晶シリコン活性層の上及び前記第２領域に対応する前記基板の上に、絶縁層を形成する工程、
前記絶縁層の上にアモルファスシリコン層を形成する工程、
前記アモルファスシリコン層をポリシリコン層に結晶化するためのレーザーアニール工程を実行する工程、及び
前記ポリシリコン層をパターニングしてポリシリコン活性層を形成する工程を含む製造方法。
【請求項７】
前記微細結晶シリコン層の粒径は０．０１〜０．１μｍの範囲である請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
ポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造を有するＴＦＴディスプレイであって、
ディスプレイ領域及び駆動回路領域を有する基板、
前記基板上の前記ディスプレイ領域に形成される複数の第１のＴＦＴであって、各第１のＴＦＴは第１のゲート絶縁層がその上に形成される微細結晶シリコンチャネル層を有する複数の第１のＴＦＴ,
前記基板上の前記駆動領域に形成される複数の第２のＴＦＴであって、各ＴＦＴは第２のゲート絶縁層がその上に形成されるポリシリコンチャネル層を有する複数の第２のＴＦＴを含むＴＦＴディスプレイ。
【請求項９】
前記第１のゲート絶縁層は前記第２のゲート絶縁層より厚い請求項８に記載のＴＦＴディスプレイ。
【請求項１０】
画像表示システムを含む電子装置であって、
前記画像表示システムは、
請求項８に記載のポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造を有するＴＦＴディスプレイを有するディスプレイ装置、
前記ディスプレイ装置に接続される入力ユニットであって、画像の表示を制御するために、前記入力ユニットによって信号が前記ディスプレイ装置に送られる電子装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ディスプレイ及びその製造方法に関するものである。本発明は、特に、ポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を有する２重活性層構造を有するＴＦＴディスプレイ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイの従来の製造方法においては、アモルファスシリコン活性層の積層の前にバッファー層が通常、基板上に形成される。この進歩した工程は、ガラス基板中の不純物が次のエキシマレーザーアニール（ＥＬＡ）工程において活性層に拡散するのを防ぐ。このＥＬＡ工程によって、アモルファスシリコン層はポリシリコン活性層中に結晶化することができる。４００ｎｍより長い波長の長波長レーザーがＥＬＡ工程に使用されるとき、レーザー光はアモルファスシリコン活性層を貫通する。その結果、レーザー光の一部はアモルファスシリコン層に反射し、アモルファスシリコンからの粒径のばらついたポリシリコンの結晶の結晶化を招く。しかしながら、粒径のばらつきは、次に、ＯＬＥＤディスプレイの表示領域に形成される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のチャネル領域の品質に影響を与える。ＯＬＥＤディスプレイにおいては、輝度の均一性は各ＯＬＥＤ単位を貫流する電流密度によって決まり、一方、電流密度はＯＬＥＤを駆動する各ＴＦＴのチャネル領域の品質によって決まる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
すなわち、上記のＥＬＡ工程は、次に形成されるＴＦＴのチャネル領域の品質に影響を与え、さらにそれぞれのＯＬＥＤ単位を貫流する電流密度に影響を与える。これはＯＬＥＤディスプレイの不良な輝度の均一性をもたらす。レーザー光に関連するバッファー層の影響を減らすために、これはアモルファスシリコン層とバッファー層の間のレーザー光の影響を減らすことを意味するが、従来の工程においてバッファー層の厚さの調整が一般的に採用される、しかしながら、このような方法による改良はわずかにすぎない。
【０００４】
本発明は、ポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を有する２重活性層構造、及びその製造方法であって、基板上に２つのアモルファスシリコンが形成され、レーザーアニール工程において、上部のアモルファスシリコン層が光を吸収し、底部アモルファスシリコンとその下のバッファー層間のレーザー光の干渉が減らされる方法を提供するものである。
【０００５】
本発明は、ＯＬＥＤに使用されるポリシリコン層と微細結晶シリコン層を有する２重活性層構造であって、前記微細結晶層が輝度均一性を改良するためにディスプレイ領域のＴＦＴの活性層として機能し、前記ポリシリコン層が前記駆動回路領域のＴＦＴの活性層として機能する構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のポリシリコン層と微細結晶シリコン層を伴う２重活性層の製造方法は、基板を供給することから始まる。次に、前記基板上に第１のアモルファスシリコン層が形成される。前記第１のアモルファスシリコン層をパターニングすることによって、パターンニングされた第１のアモルファスシリコン層をから構成される第１の活性層が基板上に形成される。次いで、第１の絶縁層が前記第１の活性層及び前記第１の活性層で覆われていない基板の一部の上に形成される。次に、第２のアモルファスシリコン層が前記第１の絶縁層の上に形成される。レーザーアニール工程が遂行され、前記第１のアモルファスシリコン層を微細結晶シリコン層に結晶化させ、前記第２のアモルファスシリコン層をポリシリコン層に結晶化させる。前記ポリシリコン層をパターニングすることにより、前記第１の活性層で覆われていない基板の一部上に第２の活性層が形成される。前記微細結晶シリコン層の粒径は前記ポリシリコンの粒径より小さい。
【０００７】
加えて、本発明はポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を有する２重活性層構造を有するＴＦＴディスプレイであって、ディスプレイ領域と駆動回路領域を含む基板、前記基板上の前記ディスプレイ領域に形成される複数の第１のＴＦＴであって、それぞれ微細結晶シリコンチャネル層を有する第１のＴＦＴ、及び前記基板上の前記駆動回路領域に形成される複数の第２のＴＦＴであって、それぞれポリシリコンチャネル層を有する第２のＴＦＴから構成されるＴＦＴディスプレイを提供する。
【０００８】
本発明のＴＦＴディスプレイはＯＬＥＤディスプレイであることができる。ディスプレイ領域に微細結晶シリコンチャネル領域を有するＴＦＴを形成することによって、輝度の均一性が改良できる。
【０００９】
さらに、本発明は、ディスプレイ装置及び入力ユニットから構成される画像ディスプレイシステムを含む電子装置を提供する。入力ユニットが接続されるディスプレイ装置は、本発明のポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層を有するＴＦＴディスプレイを有する。画像の表示を制御するために、信号が入力ユニットによりディスプレイ装置に送られる。
【００１０】
図１Ａ〜１Ｄは、本発明のポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層を製造するための多くの段階に対応する概略断面図である。図１Ａを参照すると、ガラス基板又は他の半導体基板のような基板１が最初に供給される。ディスプレイ領域は基板１の右側表面に規定され、駆動回路領域はこれの左側表面に規定される。バッファー層２が基板１上に形成され、次に、第１のアモルファスシリコン層３がバッファー層２上に形成される。図１Ｂを参照すると、第１のアモルファスシリコン層３をパターニングすることにより、第１の活性層が基板１のディスプレイ領域に形成される。第１の活性層はパターニングされた第１のアモルファスシリコン層３を含む。次いで、第１の絶縁層４が大の活性層の上及び第１の活性層で覆われていない基板の一部の上に形成される。第１の絶縁層４を形成するために使用される材料は、酸化シリコン又は窒化シリコンを含むことができる。図１Ｃを参照すると、第２のアモルファスシリコン層５が第１の絶縁層４の上に形成される。図１Ｄを参照すると、レーザーアニーリング工程が実行され、第２のアモルファスシリコン層５はより多くの光を吸収し、ポリシリコン層６に結晶化される。他方、第１のアモルファスシリコン層はより少ない光を吸収し、微細結晶シリコン層７に結晶化される。
【００１１】
本発明において、４００ｎｍより長い波長を有するレーザーがアニール工程において使用される。多くのレーザーが第２にアモルファスシリコン層５によって吸収され、レーザーの少しの部分が第２のアモルファスシリコン層５を貫通して、第１のアモルファスシリコン層３によって吸収される。言い換えると、第２のアモルファスシリコン層５は第１のアモルファスシリコン層３より多くのレーザー光を吸収し、より大きな粒径のポリシリコン層６に結晶化される。ポリシリコン層６は駆動回路領域のＣＭＯＳ駆動回路を形成するのに適している。また、より均一な結晶化構造を有する微細結晶シリコン層７は、ディスプレイ領域のアクティブマトリックスＯＬＥＤの駆動ＴＦＴのような駆動ＴＦＴを形成するのに適している。結晶化された微細結晶シリコン層７は０．０１〜０．１μｍの範囲の粒径を含み、結晶化されたポリシリコン層６は０．１〜０．５μｍの範囲の粒径を含む。さらに、このような波長を有するレーザーは第２のアモルファスシリコン層５及び第１のアモルファスシリコン層３に吸収され、バッファー層２と第１のアモルファスシリコン層３の間のレーザー光の干渉を減らす。  
【００１２】
また、本発明のポリシリコン層と微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造は、ディスプレイ領域のバッファー層上に微細結晶シリコン（微細結晶シリコン層７に対応する）を最初に形成することにより達成される。次いで、第１の絶縁層４がディスプレイ領域の微細結晶シリコン層の上及び駆動回路領域のバッファー層上に形成される。次に、アモルファスシリコン層（第２のアモルファスシリコン層５に対応する）が第１の絶縁層４上に形成される。次いで、４００ｎｍより短い波長の短波長レーザーによりレーザーアニール工程が実行され、アモルファスシリコン層をポリシリコン層に結晶化させる。上記の工程により、本発明のポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造が達成される。
【００１３】
概略断面図が図１Ｄで示される本発明の２重活性層構造は、ＴＦＴディスプレイを製造するために適用される。図１Ｅから図１Ｈは、図１Ｄの２重活性層構造の形成に続くＴＦＴディスプレイの製造の多くの段階に対応する概略断面図である。図１Ｈは、本発明の方法により製造される完成したＴＦＴディスプレイの概略断面図を示す。
【００１４】
図１Ｅを参照すると、ポリシリコン層６をパターニングすることにより、第２の活性層が駆動回路領域の基板１上に形成される。次いで、駆動回路領域の第２の活性層において複数のＮ＋ソース／ドレイン８を形成するために高濃度Ｎ−型ドーピングが実行される。図１Ｆを参照すると、各Ｎ＋ソース／ドレイン８及び隣接するポリシリコン層６の間で軽ドープＮ−ソース／ドレインを形成するために、低濃度Ｎ−型ドーピングが実行される。次いで、第２の絶縁層１０が第２の活性層及び第１の絶縁層上に形成される。第２の絶縁層１０を形成するために使用される材料としては、酸化シリコン又は窒化シリコンがある。駆動回路においては、第２の絶縁層が次に形成される複数のＴＦＴのためのゲート絶縁層として機能し、ディスプレイ領域においては、第１の絶縁層と共に第２の絶縁層がゲート絶縁層として機能する。次いで、複数のゲート電極１１が、それぞれ第１の活性層及び第２の活性層に対応する位置において第２の絶縁層１０上に形成される。この段階において、複数のＮ型ＴＦＴが基板１上の駆動回路に首尾よく形成され、各Ｎ型ＴＦＴはポリシリコン層６から形成されるポリシリコンチャネル領域を有する。図１Ｇを参照すると、高濃度Ｐ型ドープが実行される。複数のＰ＋ソース／ドレイン１２が、Ｎ型ＴＦＴが形成されていない駆動回路領域の第２の活性層に形成される。また、複数のＰ＋ソース／ドレイン１２が、ディスプレイ領域の第１の活性層に形成される。この段階において、複数のＰ型ＴＦＴが駆動回路領域に首尾よく形成され、各Ｐ型ＴＦＴはポリシリコン層から形成されるポリシリコンチャネル領域を有し、さらに、複数のＰ型ＴＦＴがディスプレイ領域に首尾よく形成され、各Ｐ型ＴＦＴは微細シリコン層７から形成される微細シリコンチャネル領域を有する。駆動回路領域は、Ｎ型ＴＦＴ及びＰ型ＴＦＴからなる複数のＣＭＯＳ駆動回路を含むが、両者はポリシリコンチャネル領域を有し、他方で、ディスプレイ領域は微細シリコンチャネル領域を有する複数のＰ型ＴＦＴを有する。さらに、駆動回路領域のＴＦＴは、第２の絶縁層から形成されるゲート絶縁層を含み、ディスプレイ領域のＴＦＴは、第２の絶縁層１０と共に第１の絶縁層４から形成されるゲート絶縁層を有する。図１Ｈを参照すると、第３の絶縁層１３がＮ型ＴＦＴ及びＰ型ＴＦＴ上に形成される。次いで、不動態層１３がＮ型ＴＦＴ及びＰ型ＴＦＴ上に形成される。次に、複数の導電性接続１５が形成される。それぞれの導電性接続１５は不動態層１４及び第３の絶縁層１３を貫通して、対応するＮ＋ソース／ドレイン８又はＰ＋ソース／ドレイン１２が外部電源に電気的に接続されるように、これらに接続する。導電性底部パッド１５は、その下のＮ＋ソース／ドレイン８又はＰ＋ソース／ドレイン１２への接着を強固にするために、それぞれの導電性接続１５の底部に形成される。同様に、導電性上面パッド１５ｂが次に形成されるはんだバンプ（図示しない）への接着を強固にするために、それぞれの導電性接続１５の上面に形成される。
【００１５】
本発明の上記の方法において、微細結晶シリコンチャネル領域を有する複数のＰ型ＴＦＴがディスプレイ領域に形成される。しかしながら、微細結晶シリコンチャネル領域を有するＮ型ＴＦＴをＰ型の代わりに代用することができる。駆動回路にポリシリコンチャネル領域を有するＰ型ＴＦＴと比較すると、ディスプレイ領域に微細結晶シリコンチャネル領域を有するＰ型ＴＦＴはチャネル領域中により小さな粒径を有し、より大きなサブスレッドショールド揺れを有する。また、ディスプレイ領域に微細結晶シリコンチャネル領域を有するＰ型ＴＦＴにおけるゲート絶縁層は、駆動回路領域にポリシリコンチャネル領域を有するＰ型ＴＦＴのゲート絶縁膜より厚く、前者のＰ型ＴＦＴはより大きなサブスレッドショールド揺れを有する。
【００１６】
さらに、ＴＦＴの上記製造方法により製造される微細結晶シリコンチャネル領域を有するＴＦＴとポリシリコンチャネル領域を有するＴＦＴは室内光センサの製造に応用できる。微細結晶チャネル領域を有するＴＦＴは室内光センサのセンサトランジスタとして機能し、ポリシリコンチャネル領域を有するＴＦＴは駆動回路トランジスタとして機能することができる。
【００１７】
本発明の方法によって製造されるＴＦＴディスプレイはＯＬＥＤディスプレイであることができる。各画素に対応する各ＯＬＥＤ単位のスイッチとして機能する微細結晶シリコンチャネル領域を有するＰ型ＴＦＴによって、各ＯＬＥＤ単位を貫流する電流密度が制御される。微細結晶シリコンチャネル領域を有するＰ型ＴＦＴのチャネル領域は、より小さくより均一な粒子からなり、チャネル領域の品質は改良される。その結果、ＯＬＥＤ単位を貫流する電流密度の良好な均一性が達成され、ＯＬＥＤ単位はより均一な輝度を生成することができる。要約すると、本発明のＴＦＴディスプレイがＯＬＥＤディスプレイに適用されるとき、輝度の均一性が改良される。
【００１８】
本発明のＴＦＴディスプレイは電子装置に組み込まれる画像ディスプレイシステムにも適用することができる。画像ディスプレイシステムは、本発明のＴＦＴ構造から構成されるディスプレイ装置及び入力ユニットを含む。入力ユニットはディスプレイ装置に接続され、画像の表示を制御するために信号が入力ユニットによってディスプレイ装置に送られる。
【００１９】
電子装置としては、これに限定されずに、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ノートブックコンピュータ、デスクトップコンピュータ、テレビ、自動車用ディスプレイ、航空機用ディスプレイ、デジタルカメラのフレーム、ＧＰＳ受信機又はポータブルＤＶＤプレイヤーなどが挙げられる。
【００２０】
本発明は、実施例及び好ましい実施態様によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱しない限り、多くの変更、代替及び改良がなされ得るは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】ポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造を有するＴＦＴに製造工程に対応する概略断面図を示す。
【図１Ｂ】ポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造を有するＴＦＴに製造工程に対応する概略断面図を示す。
【図１Ｃ】ポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造を有するＴＦＴに製造工程に対応する概略断面図を示す。
【図１Ｄ】ポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造を有するＴＦＴに製造工程に対応する概略断面図を示す。
【図１Ｅ】ポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造を有するＴＦＴに製造工程に対応する概略断面図を示す。
【図１Ｆ】ポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造を有するＴＦＴに製造工程に対応する概略断面図を示す。
【図１Ｇ】ポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造を有するＴＦＴに製造工程に対応する概略断面図を示す。
【図１Ｈ】ポリシリコン層及び微細結晶シリコン層を伴う２重活性層構造を有するＴＦＴに製造工程に対応する概略断面図を示す。
【符号の説明】
【００２２】
１    基板
２    バッファー層
３    第１のアモルファスシリコン層
４    第１の絶縁層
５    第２のアモルファスシリコン層
６    ポリシリコン層
７    微細結晶シリコン層
８    Ｎ＋ソース／ドレイン
９    Ｎ−ソース／ドレイン
１０  第２の絶縁層
１１  ゲート電極
１２  Ｐ＋ソース／ドレイン
１３  第３の絶縁層
１４  不動態層
１５  導電性接続
１５ａ  導電性底面パッド
１５ｂ  導電性上面パッド
【図１Ａ】
2009188381.tif 000003
【図１Ｂ】
2009188381.tif 000004
【図１Ｃ】
2009188381.tif 000005
【図１Ｄ】
2009188381.tif 000006
【図１Ｅ】
2009188381.tif 000007
【図１Ｆ】
2009188381.tif 000008
【図１Ｇ】
2009188381.tif 000009
【図１Ｈ】
2009188381.tif 000010