[发明专利]形成包括具有半导体驱动电路的OLED显示器的结构的方法和半导体结构

说明书

技术领域

本公开涉及形成半导体结构的方法，更具体地，涉及形成这样的半导体结构的方法：该半导体结构包括集成在同一单晶半导体衬底上的具有有机发光二极管（OLED）驱动电路的OLED显示器、逻辑和存储器件以及其它功能器件。本公开还涉及使用本公开的方法形成的半导体结构。

背景技术

近年来，诸如计算笔记本和个人数字助理（PDA）的移动信息和电信装置经历了快速的发展。这种装置正变得更轻且更高效。最近，平板显示器正变得越来越普遍地用于这些装置。当前，液晶显示器（LCD）被用作平板显示器，但是LCD具有一些缺点，例如需要背景照明以及有线的视角。

除了液晶，有机发光二极管——所谓的“有机LED”或“OLED”——也可以用在平板显示器中。这种OLED与LCD相比具有更高的发光效率以及增加的视角。OLED的基本特征是特定有机材料的电致发光。所述特定有机材料以一级近似确定由对应的OLED发射的光的颜色，即波长。

典型的OLED包括通常由玻璃或类似的透明材料制成的衬底。阳极层位于衬底上。阳极层可以由具有相对高功函数的材料制成并且对于可见光是基本透明的。用于阳极层的典型材料是铟锡氧化物（ITO）。电致发光材料层位于阳极层上，用作有机OLED的发射层。用于形成发射层的常见材料是诸如例如聚对苯乙炔（PPV）以及像三(8-羟基喹啉)铝(Alq₃)那样的分子。在分子的情况下，发射层典型地包括若干层分子。具有较低功函数的材料（如铝（Al）、钙（Ca）或镁（Mg））的阴极层位于发射层上。在OLED的操作期间，阴极层和阳极层被连接到电源。

电致发光的基本原理以及因此OLED的基本原理如下：阳极层和阴极层向发射层中注入电荷载流子，即电子和空穴。在发射层中，电荷载流子被输运并且电荷相反的电荷载流子形成所谓的激子，即受激状态。激子通过产生光而辐射衰变至基态。然后所产生的光被OLED通过由例如ITO的透明材料制成的阳极层发射。所产生的光的颜色取决于用于有机层的材料。

此外，已知所谓的多层OLED。多层OLED包括多个阴极层和/或多个有机层和/或多个阳极层。通过使用多个有机层，OLED的效率与包括单个有机层的有机LED相比增加。多个有机层的两个有机层之间的界面对于至少一种电荷载流子类型可以用作降低流过二极管的电流的阻挡物（barrier）。因此，所述至少一种电荷载流子类型在所述界面处聚集并且因此电子和空穴的复合概率增加，得到更高效率的OLED。

发明内容

提供了一种成本有效的方法，该方法在将诸如例如逻辑（logic）、存储器、太阳能电池单体、电池和/或传感器的各种电子功能器件（function）与OLED显示器集成在单片半导体材料上的同时，改善了OLED驱动电路的性能。特别地，本公开利用剥落（spalling）以产生剥落的包含用于OLED显示器的驱动电路的半导体材料，同时集成包括例如逻辑、存储器、传感器、电池和/或太阳能电池单体的很多功能器件。OLED显示器的驱动电路得到改善，具有更大的驱动电流和更长的寿命。因此通过使用本公开的方法，使得逻辑、存储器和其它装置的单片集成成为可能。

具体地，采用剥落来产生单晶半导体层。在剥落之前在单晶半导体衬底上形成互补金属氧化物半导体（CMOS）逻辑和存储器件。可以在剥落之前或之后形成OLED驱动电路、太阳能电池单体、传感器、电池等。剥落的单晶半导体层可以被转移到衬底。OLED显示器可以形成在剥落的单晶半导体层中以实现这样的结构：该结构包括集成在所述单晶半导体层上的具有半导体驱动电路的OLED显示器和其它功能器件。

在本公开的一个方面，提供了一种形成包括具有半导体驱动电路的OLED显示器的结构的方法。本公开的方法包括提供单晶半导体衬底，该单晶半导体衬底具有形成在该单晶半导体衬底的暴露表面上的至少逻辑和存储器件。然后在其上形成有所述至少逻辑和存储器件的所述单晶半导体衬底的暴露表面上形成表面保护层。然后在所述表面保护层上方形成应力源层并且之后执行剥落。该剥落提供剥落的单晶半导体层，该剥落的单晶半导体层具有位于其表面上的所述至少逻辑和存储器件。将衬底形成在所述剥落的单晶半导体层的与具有位于其上的所述至少逻辑和存储器件的表面相反的表面上。接下来，在所述剥落的单晶半导体层上并且与所述至少逻辑和存储器件相邻地形成有机发光二极管（OLED）显示器。