專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于檢測(cè)igzo-tft驅(qū)動(dòng)特性的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及IGZO薄膜晶體管(TFT)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種檢測(cè)IGZO薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)效果的裝置。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管是指在襯底上沉積一層半導(dǎo)體薄膜，通過(guò)光刻、刻蝕等技術(shù)制作出源、漏極，柵極及管體而成，它由柵絕緣層、有源層、柵電極、源和漏電極幾個(gè)部分組成。圖I是幾種常見(jiàn)的TFT結(jié)構(gòu),可分為兩類(lèi)一類(lèi)為頂柵結(jié)構(gòu)，又稱(chēng)正疊(Normal Staggered,簡(jiǎn)稱(chēng)NS)結(jié)構(gòu)；一類(lèi)為底柵結(jié)構(gòu),又稱(chēng)反交疊(Inverted Staggered,簡(jiǎn)稱(chēng)IS)結(jié)構(gòu)。根據(jù)溝道層和源漏電極的沉積順序不同，頂柵、底柵結(jié)構(gòu)又分別有底接觸和頂接觸兩種形式。在底柵頂接觸結(jié)構(gòu)中，可以通過(guò)修飾絕緣層的界面而改善半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和形貌，從而提高器件的遷 移率。這種結(jié)構(gòu)缺陷是源漏電極的光刻工藝會(huì)對(duì)有源層造成污染。而在另外一種底柵結(jié)構(gòu)中，源漏電極光刻工藝在半導(dǎo)體層沉積之前進(jìn)行，不會(huì)造成對(duì)半導(dǎo)體層的污染，但是電極與絕緣層存在臺(tái)階不利于電荷的注入，并且有源層的上表面暴露在外，通常需要覆蓋保護(hù)層以提高器件的穩(wěn)定性。頂柵結(jié)構(gòu)對(duì)襯底有更高要求，特別是在表面粗糙度和化學(xué)穩(wěn)定性要求上。自從2004年日本東京工業(yè)大學(xué)Hosono第一次報(bào)道基于IGZO (In-Ga-Zn-O)制備的柔性透明TFT。IGZO-TFT受到了研究機(jī)構(gòu)和工業(yè)界的關(guān)注，并被開(kāi)拓在顯示領(lǐng)域中的應(yīng)用，尤其是新型顯示器件技術(shù)中。IGZO-TFT受到關(guān)注和快速地進(jìn)入平板顯示應(yīng)用領(lǐng)域，這與它展示出來(lái)的特性分不開(kāi)的，下面從電性能、穩(wěn)定性、均勻性進(jìn)行說(shuō)明。優(yōu)秀的電性能IGZO-TFT有較高的遷移率，一般在1-I00cm2/V s之間。例如，Kim M等人在底柵結(jié)構(gòu)IGZO-TFT上沉積一層二氧化硅刻蝕阻擋層，實(shí)現(xiàn)了 35. 8cm2/Vs的較高遷移率的TFT ；LG電子的Ho-Nyun Lee等人報(bào)道的非晶態(tài)IGZ0-TFT，其遷移率高達(dá)95cm2/Vs。除較高的遷移率以外，IGZO-TFT還具有較低關(guān)態(tài)電流，IGZO-TFT的最小關(guān)態(tài)電流達(dá)到10-14A，而通常應(yīng)用于平板顯示對(duì)于TFT的關(guān)態(tài)電流要求是小于10-12A ；IGZO-TFT缺陷密度也較低，是非晶硅TFT的十分之一。較好的均勻性和穩(wěn)定性Hayashi等在面積為IOmmX IOmm的襯底上制備96個(gè)底柵型IGZ0-TFT器件，其中半導(dǎo)體層采用射頻磁控濺射方法制備，每個(gè)器件具有同樣尺寸的寬長(zhǎng)(分別為60μπι和10 μ m)，在相同的條件下測(cè)試發(fā)現(xiàn)整批器件在閾值電壓、飽和遷移率和亞閾值擺幅等重要
物理量上展現(xiàn)高度一致性。沒(méi)有退火IGZO-TFT器件，穩(wěn)定性能較差，而通過(guò)高于300°C的退火，才能夠鈍化非晶IGZO中的缺陷，使得TFT器件展示較好的穩(wěn)定性。盡管IGZO薄膜晶體管單元被大量的研發(fā)制造出來(lái)，而目前仍然沒(méi)有一種檢測(cè)、驗(yàn)證裝置用于從而各個(gè)方位來(lái)檢測(cè)新制造或研發(fā)出來(lái)的IGZO薄膜晶體管的驅(qū)動(dòng)特性是否達(dá)到制造要求，當(dāng)前正需要一種集多個(gè)測(cè)試功能區(qū)的IGZO薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)和陣列制備檢測(cè)裝置，能夠從單個(gè)到多個(gè)，從分散到整體，全方位，高集成的檢測(cè)新制造的IGZO薄膜晶體管單元的驅(qū)動(dòng)特性。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提出一種用于檢測(cè)IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)特性的
>J-U ρ α裝直。該用于檢測(cè)IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)特性的裝置包括IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)單元以及陣列制備所用到的掩模板，數(shù)個(gè)微膠囊電泳顯示單元；該掩模板包含三個(gè)功能區(qū)，分別為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)、單個(gè)器件區(qū)、陣列區(qū)域。
優(yōu)選的，所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)在掩模板的兩個(gè)邊緣，每個(gè)邊緣采用多個(gè)四方塊圖形作為標(biāo)記。每個(gè)邊緣的該四方塊圖形采用從兩端到中間逐漸增大的四方塊圖形，形成了兩端四方塊小，中間四方塊大的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述單個(gè)器件區(qū)分兩區(qū)，第一區(qū)域位于掩模板最上端兩排，共計(jì)8X2個(gè)單個(gè)TFT。所述16個(gè)TFT根據(jù)溝道寬度和長(zhǎng)度的不同分為四組A、B、C、D，分別對(duì)應(yīng)的溝道寬長(zhǎng)分別是 900 μ m 和 60 μ m、1200 μ m和 80 μ m、1200 μ m 和 60 μ m、900 μ m 和 80 μ m。在掩模板的左下角區(qū)域有3 X 2單個(gè)TFT，用于驅(qū)動(dòng)微膠囊顯示單元，其溝道的寬長(zhǎng)分別是1200 μ m和60 μ m，該區(qū)域像素電極的面積比常規(guī)的面積大，通常為NXN，其中2 < N < 4，單位為毫米(mm) ο優(yōu)選的，陣列區(qū)域包括至少兩組陣列，每個(gè)陣列可根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行陳列數(shù)量選擇。所述陣列中其中一個(gè)為8 X 6陣列；該8 X 6陣列像素的顯示面積為28mmX 16mm,單個(gè)像素的面積為3. 5mmX3mm。在8X6陣列中單個(gè)TFT像素溝道的寬長(zhǎng)為800 μ m和60 μ m，掃描線(xiàn)的寬度為100 μ m,信號(hào)線(xiàn)的寬度為150 μ m, TFT源電極的尺寸為3mmX 3mm，同時(shí)也作為T(mén)FT的像素電極。通過(guò)該檢測(cè)裝置，不但能夠?qū)﹃嚵蠺FT晶體管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)性能的檢測(cè)，而且對(duì)單一TFT晶體管也能夠?qū)崿F(xiàn)逐個(gè)檢測(cè)；同時(shí)，也可以根據(jù)需要對(duì)陣列數(shù)量進(jìn)行設(shè)定，并且TFT陣列在單像素靜態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)顯示功能。另外，采用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)能夠加快檢測(cè)工作的效率和準(zhǔn)確性。


圖I示出現(xiàn)有技術(shù)中的幾種常見(jiàn)的TFT結(jié)構(gòu)；圖2示出微膠囊電泳顯示的工作原理圖；圖3a示出IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)單元以及陣列制備所用到的掩模板實(shí)物圖形；圖3b示出IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)單元以及陣列制備所用到的掩模板說(shuō)明示意圖；圖4示出單個(gè)IGZO-TFT作為微膠囊電泳顯示單元有源驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)圖；圖5示出了 8X6IGZ0-TFT驅(qū)動(dòng)微膠囊顯示單元測(cè)試電路示意圖。如圖所示，為了能明確實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，在圖中標(biāo)注了特定的結(jié)構(gòu)和器件，但這僅為示意需要，并非意圖將本發(fā)明限定在該特定結(jié)構(gòu)、器件和環(huán)境中，根據(jù)具體需要，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以將這些器件和環(huán)境進(jìn)行調(diào)整或者修改，所進(jìn)行的調(diào)整或者修改仍然包括在后附的權(quán)利要求的范圍中。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種用于檢測(cè)IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)特性的裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。在以下的描述中，將描述本發(fā)明的多個(gè)不同的方面，然而，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，可以?xún)H僅利用本發(fā)明的一些或者全部結(jié)構(gòu)或者流程來(lái)實(shí)施本發(fā)明。為了解釋的明確性而言，闡述了特定的數(shù)目、配置和順序，但是很明顯，在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)的情況下也可以實(shí)施本發(fā)明。在其他情況下，為了不混淆本發(fā)明，對(duì)于一些眾所周知的特征將不再進(jìn)行詳細(xì)闡述。該用于檢測(cè)IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)特性的裝置主要包括IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)單元的掩模板以及數(shù)個(gè)微膠囊電泳顯示單元。
圖2示出了微膠囊電泳顯示的工作原理，顯示實(shí)現(xiàn)是利用上下電極間電壓差來(lái)控制帶不同電荷微膠囊的黑白粒子移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)顯示。通常情況下，一種微膠囊單元顯示有兩種顯示色工作狀態(tài)，例如黑色顯示和白色顯示。下面以實(shí)現(xiàn)黑白顯示進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，當(dāng)公共電極(上基板)電壓比像素電極(下基板)的電壓低時(shí)，帶正電的黑色粒子會(huì)向上基板移動(dòng)，人眼觀(guān)看面的顏色是黑色；相似，當(dāng)公共電極的電壓比像素電極的電壓高時(shí)，帶負(fù)電的白色微膠囊將向上基板移動(dòng)，從而使得人觀(guān)察到的反射顏色是白色，實(shí)現(xiàn)白色顯示。實(shí)驗(yàn)中所用到的微膠囊電泳顯示薄膜由廣州奧翼電子科技有限公司提供。圖3 (a)、圖3 (b)為本發(fā)明所設(shè)計(jì)的IGZ0-TFT驅(qū)動(dòng)單元以及陣列制備所用到的掩模板實(shí)物圖形與說(shuō)明示意圖，其結(jié)構(gòu)共分為三個(gè)區(qū)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)。對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)在掩模板的兩個(gè)邊緣，每個(gè)邊緣采用多個(gè)四方塊圖形作為標(biāo)記，其中每個(gè)邊緣的該四方塊圖形采用從兩端到中間逐漸增大的四方塊圖形，形成了兩端四方塊小，中間四方塊大的結(jié)構(gòu)。單個(gè)器件區(qū)域。單個(gè)器件區(qū)分兩區(qū)，第一區(qū)域見(jiàn)圖3(a)最上端兩排，共計(jì)8X2個(gè)單個(gè)TFT。這16個(gè)TFT根據(jù)溝道寬度和長(zhǎng)度的不同分為四組A、B、C、D，分別對(duì)應(yīng)的溝道寬長(zhǎng)分別是 900 μ m 和 60 μ m、1200 μ m 和 80 μ m、1200 μ m 和 60 μ m、900 μ m 和 80 μ m。在圖3(a)左下角區(qū)域有3X2單個(gè)TFT，用于驅(qū)動(dòng)微膠囊顯示單元，其溝道的寬長(zhǎng)分別是1200 μ m和60 μ m，該區(qū)域最大的特點(diǎn)就是像素電極(源電極)的面積較大，通常為NXN，其中2 < N < 4,單位為毫米(mm),其中優(yōu)選為3_X3mm,主要是為了與顯示薄膜集成驅(qū)動(dòng)容易觀(guān)察。其中下述的關(guān)于單個(gè)器件驅(qū)動(dòng)集成演示所用到的TFT圖形就是該區(qū)域的TFT。陣列區(qū)域。掩模板中包括兩組陣列，該陣列可根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行陳列數(shù)量選擇，其中優(yōu)選為8X6陣列和3X3，兩組陣列的版圖的設(shè)計(jì)參數(shù)是一樣。下面以8X6陣列為例進(jìn)行說(shuō)明。8X6陣列像素的顯不面積為28mmX 16mm,單個(gè)像素的面積為3. 5mmX3mm。在陣列中單個(gè)TFT像素溝道的寬長(zhǎng)為800 μ m和60 μ m，掃描線(xiàn)的寬度為100 μ m，信號(hào)線(xiàn)的寬度為150 μ m，TFT源電極的尺寸為3mm X 3臟，同時(shí)也作為T(mén)FT的像素電極。 單個(gè)IGZO-TFT器件集成顯示圖4為單個(gè)IGZO-TFT作為微膠囊電泳顯示單元有源驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)圖。TFT器件基板通過(guò)粘結(jié)劑同微膠囊顯示薄膜壓合，然后施以驅(qū)動(dòng)電壓，測(cè)試其驅(qū)動(dòng)能力，在驅(qū)動(dòng)顯示時(shí)公共電極的電壓不變，通過(guò)控制信號(hào)(柵電極)電壓的變化來(lái)控制漏電極的電壓，使得上下基板產(chǎn)生電壓差而實(shí)現(xiàn)黑白顯示。當(dāng)TFT處于選通的時(shí)候，公共電極的電壓為15V，柵電極的電壓為40V，源級(jí)電壓為0V，漏極的電壓為OV左右，這樣上基板的電壓高于下極板，使得帶負(fù)電的白色粒子向上基板移動(dòng)，人眼所能觀(guān)看到時(shí)白色；如果源電極的電壓為30V，在這種狀態(tài)下，漏極電壓大概為30V，下極板電壓高于上極板電壓，使得帶正電的黑色粒子向上基板聚集，人眼所能看到的顏色是黑色。柔性8 X 6IGZO-TFT陣列驅(qū)動(dòng)集成顯示有源TFT顯示的一大優(yōu)點(diǎn)就是能夠消除無(wú)源驅(qū)動(dòng)中的交叉效應(yīng)，所謂交叉效應(yīng)是指當(dāng)一個(gè)像素上施加電壓時(shí)，附近未被選中的像素上也會(huì)有一定電壓。柔性IGZO-TFT陣列與微膠囊顯示薄膜集成為有源顯示屏，其驅(qū)動(dòng)測(cè)試方法與單個(gè)器件的測(cè)試方法比較相似，我們進(jìn)行了 8X6陣列中的第六行8個(gè)有源像素TFT進(jìn)行8次不同信號(hào)的行掃描測(cè)試，并針對(duì)顯示中所產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行分析。在對(duì)8X6陣列有源顯示像素結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描驅(qū)動(dòng)顯示測(cè)試時(shí)，為了方便，我們只是 驗(yàn)證8X6像素中第六行，前五行的掃描線(xiàn)全部接低電平。圖5示出了 8X6IGZ0-TFT驅(qū)動(dòng)微膠囊顯示單元測(cè)試電路示意圖。初始狀態(tài)所有的輸入為低電平，第六行顯不為全白；接著從第六行第一個(gè)(記為C61)掃描開(kāi)始,掃描時(shí)，數(shù)據(jù)信號(hào)從OV增加到30V，理論上講，TFT處于導(dǎo)通狀態(tài)，像素電極的電壓為30V左右，顯示黑色；依次類(lèi)推，信號(hào)電極依次從C61至C68，當(dāng)選通像素時(shí)，其它像素的數(shù)據(jù)線(xiàn)接地，所以，其它的像素點(diǎn)全部為白色，可以看出，對(duì)于每一行的掃描，微膠囊亮暗的顏色一致，說(shuō)明TFT器件驅(qū)動(dòng)的獨(dú)立性不錯(cuò)，不會(huì)產(chǎn)生交叉效應(yīng)。從所制備的IGZO-TFT與微膠囊電泳顯示薄膜集成實(shí)現(xiàn)黑白顯示，包括單個(gè)有源驅(qū)動(dòng)像素的黑白顯示和8X6陣列的有源驅(qū)動(dòng)像素黑白顯示，結(jié)果概述如下I.單個(gè)柔性IGZO-TFT器件能夠較好地實(shí)現(xiàn)微膠囊顯示驅(qū)動(dòng)。2. 8X6柔性IGZO-TFT陣列在單像素靜態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)顯示功能，但是在行或列掃描驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)功能顯示時(shí)，各像素呈現(xiàn)的顯示性能不一致，且在掃描電極和信號(hào)電極處顯示的效果與像素電極不一致，理論上講，這兩種問(wèn)題分別可以通過(guò)提高薄膜均勻性和增加一次光刻，使源漏電極與像素電極獨(dú)立來(lái)解決。最后應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以描述本發(fā)明的技術(shù)方案而不是對(duì)本技術(shù)方法進(jìn)行限制，本發(fā)明在應(yīng)用上可以延伸為其他的修改、變化、應(yīng)用和實(shí)施例，并且因此認(rèn)為所有這樣的修改、變化、應(yīng)用、實(shí)施例都在本發(fā)明的精神和教導(dǎo)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)特性的裝置，該裝置包括IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)單元以及陣列制備所用到的掩模板，數(shù)個(gè)微膠囊電泳顯示單元；其特征在于該掩模板包含三個(gè)功能區(qū)，分別為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)、單個(gè)器件區(qū)、陣列區(qū)域。
2.如權(quán)利要求I所述用于檢測(cè)IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)特性的裝置，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)在掩模板的兩個(gè)邊緣，每個(gè)邊緣采用多個(gè)四方塊圖形作為標(biāo)記。
3.如權(quán)利要求2所述用于檢測(cè)IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)特性的裝置，其特征在于，每個(gè)邊緣的該四方塊圖形采用從兩端到中間逐漸增大的四方塊圖形，形成了兩端四方塊小，中間四方塊大的結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求I所述用于檢測(cè)IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)特性的裝置，其特征在于，所述單個(gè)器件區(qū)分兩區(qū)，第一區(qū)域位于掩模板最上端兩排，共計(jì)8X2個(gè)單個(gè)TFT。
5.如權(quán)利要求4所述用于檢測(cè)IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)特性的裝置，其特征在于，所述16個(gè)TFT根據(jù)溝道寬度和長(zhǎng)度的不同分為四組A、B、C、D，分別對(duì)應(yīng)的溝道寬長(zhǎng)分別是900 μ m和60 μ m、1200 μ m 和 80 μ m、1200 μ m 和 60 μ m、900 μ m 和 80 μ m。
6.如權(quán)利要求5所述用于檢測(cè)IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)特性的裝置，其特征在于，在掩模板的左下角區(qū)域有3 X 2單個(gè)TFT，用于驅(qū)動(dòng)微膠囊顯示單元，其溝道的寬長(zhǎng)分別是1200 μ m和60 μ m，該區(qū)域像素電極的面積比常規(guī)的面積大，通常為NX N，其中2 < NS 4，單位為毫米(mm) ο
7.如權(quán)利要求I所述用于檢測(cè)IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)特性的裝置，其特征在于，陣列區(qū)域包括至少兩組陣列，每個(gè)陣列可根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行陳列數(shù)量選擇。
8.如權(quán)利要求7所述用于檢測(cè)IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)特性的裝置，其特征在于，所述陣列中其中一個(gè)為8X6陣列；該8X6陣列像素的顯示面積為28mmX 16mm,單個(gè)像素的面積為3.5mmX 3mm0
9.如權(quán)利要求8所述用于檢測(cè)IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)特性的裝置，其特征在于，在8X6陣列中單個(gè)TFT像素溝道的寬長(zhǎng)為800 μ m和60 μ m，掃描線(xiàn)的寬度為100 μ m,信號(hào)線(xiàn)的寬度為150 μ m，TFT源電極的尺寸為3mm X 3臟，同時(shí)也作為T(mén)FT的像素電極。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于檢測(cè)IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)特性的裝置。該用于檢測(cè)IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)特性的裝置包括IGZO-TFT驅(qū)動(dòng)單元以及陣列制備所用到的掩模板，數(shù)個(gè)微膠囊電泳顯示單元；該掩模板包含三個(gè)功能區(qū)，分別為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)、單個(gè)器件區(qū)、陣列區(qū)域。通過(guò)該檢測(cè)裝置，不但能夠?qū)﹃嚵蠺FT晶體管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)性能的檢測(cè)，而且對(duì)單一TFT晶體管也能夠?qū)崿F(xiàn)逐個(gè)檢測(cè)；同時(shí)，也可以根據(jù)需要對(duì)陣列數(shù)量進(jìn)行設(shè)定，并且TFT陣列在單像素靜態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)顯示功能。另外，采用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)能夠加快檢測(cè)工作的效率和準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G09G3/36GK102831850SQ201110267138
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者王彬 申請(qǐng)人:廣東中顯科技有限公司