專利名稱：薄膜晶體管的雙柵極布局結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器技術(shù)，特別是一種低溫多晶硅液晶顯示器的雙柵型薄膜晶體管結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(LCD)是一種平面的顯示器，具有低耗電量特性，與同視窗尺寸的陰極射線管(GRT)相比，不論就占用空間或質(zhì)量而言，LCD都占盡極大的優(yōu)勢(shì)。也因此眾多廠商看好其后勢(shì)而相繼加入生產(chǎn)行列。這亦促使其價(jià)格更加大眾化。其產(chǎn)品亦因此由小尺寸的消費(fèi)性電子產(chǎn)品如掌上型計(jì)算機(jī)、電腦字典、手表、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)，更上層樓而向尺寸較大的筆記型電腦，通訊終端機(jī)，顯示板，個(gè)人桌上型電腦，電視等。特別是主動(dòng)矩陣型薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)，其可視角、對(duì)比表現(xiàn)、反應(yīng)時(shí)間是所有LCD顯示器的佼佼者，前途一片看好。
此外就TFT-LCD而言，長(zhǎng)期以來(lái)多以傳統(tǒng)非晶硅做為T(mén)FT-LCD的TFT的主要材料，如今已另有一選擇，即使用多晶硅取代非晶硅并且有可能成為主流。這主要著眼于不管是電子或空穴的遷移率(mobility)，多晶硅都要比非晶硅提供更佳的遷移率。除此之外，多晶硅TFT-LCD還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是形成LCD面板的驅(qū)動(dòng)電路(包含NMOS晶體管或PMOS晶體管甚至于互補(bǔ)式金氧半晶體管CMOS)可以和像素面板的制造同時(shí)進(jìn)行。由于上述因素，多晶硅型TFT-LCD可以提供比非晶硅型TFT-LCD更佳的切換速率，更具吸引力。
當(dāng)然多晶硅型TFT-LCD也并非沒(méi)有缺點(diǎn)，例如當(dāng)TFT進(jìn)行開(kāi)關(guān)切換至關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，往往仍有甚大的漏極漏電流。為克服這個(gè)缺點(diǎn)，Inoue等人提出一種稱為雙柵極(dual gate)的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)可用以抑制漏電流。請(qǐng)參考美國(guó)專利第5693959，另一種方法為由Ha等人以輕摻雜漏極(LDD)的技術(shù)克服漏電流的問(wèn)題，請(qǐng)參照其所獲得的美國(guó)專利第5,940,151號(hào)。
本發(fā)明將專注于雙柵極(dual gate)的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1A的俯視圖及對(duì)應(yīng)于圖1A中a-a’切割的橫截面示意圖。圖中標(biāo)號(hào)909是一多晶硅層，用以構(gòu)成薄膜晶體管(TFT)的源極重?fù)诫s區(qū)909a、源極輕摻雜區(qū)909b、第一溝道909c、雙柵極中間輕摻雜區(qū)909d、第二溝道909e、漏極輕摻雜區(qū)909f、漏極重?fù)诫s區(qū)900g。標(biāo)號(hào)903則是掃描線，包含兩個(gè)在第一溝道909c、第二溝道909e上的柵極。標(biāo)號(hào)904是一信號(hào)線，通常為鋁質(zhì)金屬導(dǎo)線，藉由漏極接觸910(也是鋁質(zhì)材料)連接漏極重?fù)诫s區(qū)909g。標(biāo)號(hào)912則是漏極金屬導(dǎo)線，藉由貫孔(through hole)913與透明導(dǎo)體電極914連接。同時(shí)亦藉由漏極接觸911與漏極重?fù)诫s區(qū)909g連接。
上述的雙柵極結(jié)構(gòu)中是將兩個(gè)柵極平行布局于沿掃描線的方向，而不巧的是通常對(duì)包含彩色濾光片的設(shè)計(jì)中，紅、藍(lán)、綠三原色的像素，以時(shí)下的布局而言也是并排且沿掃描線方向，這樣的結(jié)果將導(dǎo)致畫(huà)面的分辨率受到限制。因?yàn)橐詢蓚€(gè)溝道909c、909e及雙柵極中間輕摻雜區(qū)909d三者的總長(zhǎng)度和，受到目前TFT LCD微影機(jī)臺(tái)的限制，其長(zhǎng)度總和將會(huì)限制整個(gè)畫(huà)面的分辨率。
雖然沿掃描線方向有像素?fù)頂D而影響分辨率的問(wèn)題，然而沿資料線的方向，卻因三原色像素并排方向并不在此方向，而擁有更多的容忍空間。因此本發(fā)明將提出另一思考模式，將兩個(gè)溝道的位置做調(diào)整，將部分沿掃描線上的負(fù)擔(dān)調(diào)整至由資料線方向來(lái)分擔(dān)，而解決上述傳統(tǒng)制程上的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種低溫多晶硅液晶顯示器的薄膜晶體管的雙柵極布局結(jié)構(gòu)，用以抑制漏電流，同時(shí)，亦能改善傳統(tǒng)雙柵型薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的兩個(gè)柵極并列于掃描線方向?qū)τ诜直媛侍岣叩姆梁Α?br> 本發(fā)明所提供的薄膜晶體管的雙柵極布局結(jié)構(gòu)是由如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
一種液晶顯示器的像素多柵極薄膜晶體管，其特征是包含一導(dǎo)電型雜質(zhì)重?fù)诫s源極區(qū)、一第一導(dǎo)電雜質(zhì)摻雜區(qū)、一第一柵極溝道、一第二導(dǎo)電雜質(zhì)摻雜區(qū)、一第二柵極溝道、一第三導(dǎo)電雜質(zhì)摻雜區(qū)、及一導(dǎo)電型雜質(zhì)重?fù)诫s漏極區(qū)依序排列于一多晶硅層內(nèi)，該導(dǎo)電雜質(zhì)重?fù)诫s源極區(qū)藉由一源極接觸窗而連接于一資料線，該多晶硅層形成于一基板上且呈一L形，并且該第一柵極溝道與該第二柵極溝道的長(zhǎng)度方向至少一者是沿著資料線方向；一柵極氧化層覆蓋上述的多晶硅層；以及一多柵柵極形成于該柵極氧化層上，并且至少與該多晶硅層交會(huì)于該第一柵極溝道及該第二柵極溝道上方；其中，該第二導(dǎo)電雜質(zhì)摻雜區(qū)，還包含一導(dǎo)電雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)于其中，以降低該二柵極溝道之間的阻值。
除上述必要技術(shù)特征外，在具體實(shí)施過(guò)程中，還可補(bǔ)充如下技術(shù)內(nèi)容其中該多柵柵極包含一掃描線與一與該掃描線垂直的I形柵極延伸部，并分別與該L形多晶硅層的豎段與橫段交會(huì)于該第一柵極溝道及該第二柵極溝道上方，該L形多晶硅層的橫段末端是該導(dǎo)電雜質(zhì)重?fù)诫s源極區(qū)，豎段末端是該導(dǎo)電雜質(zhì)重?fù)诫s漏極區(qū)。
在上述的第一柵極溝道與上述的第二柵極溝道之間的該第二導(dǎo)電雜質(zhì)輕摻雜區(qū)內(nèi)，包含一導(dǎo)電雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)于其中，以降低該二柵極溝道之間的阻值。本發(fā)明是揭露一種用以抑制漏電流的液晶顯示器的像素多柵極薄膜晶體管布局結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明中共包含五個(gè)實(shí)施例。
第一實(shí)施例中至少包含有一呈蛇形(或稱為階梯形)的多晶硅層與一包含一掃描線及一I形延伸部之柵極金屬層，該蛇形多晶硅層與該掃描線及該I形延伸部各有一交會(huì)點(diǎn)；此外，柵極溝道的鄰接處為n-輕摻雜區(qū)，而兩個(gè)柵極溝道之間更包含一n+重?fù)诫s區(qū)以降低兩柵極溝道之間的阻值。此外，I形多晶硅層的兩端部則分別為n+重?fù)诫s源極區(qū)及n+重?fù)诫s漏極區(qū)。其中的n+重?fù)诫s源極區(qū)藉由一源極接觸窗連接于一資料線。n+重?fù)诫s漏極區(qū)則藉由漏極接觸窗連接至儲(chǔ)存電容及另一介層溝道連接透明電極極板。
在第二實(shí)施例中，多晶硅層是呈L形，且柵極金屬層包含一掃描線及一L形延伸部，該L形多晶硅層與該掃描線及該L形延伸部各有一交會(huì)點(diǎn)以做為柵極溝道，此外，柵極溝道的鄰接處為n-輕摻雜區(qū)，L形多晶硅層的兩端部則分別為n+重?fù)诫s源極區(qū)及n+重?fù)诫s漏極區(qū)。
在第三實(shí)施例中，多晶硅層是呈L形，且柵極金屬層包含一掃描線及一I形延伸部，該L形多晶硅層與該掃描線及該I形延伸部各有一交會(huì)點(diǎn)以做為柵極溝道，此外，柵極溝道的鄰接處為n-輕摻雜區(qū)，而兩個(gè)柵極溝道之間更包含一n+重?fù)诫s區(qū)以降低兩柵極溝道之間的阻值。此外，L形多晶硅層的兩端部則分別為n+重?fù)诫s源極區(qū)及n+重?fù)诫s漏極區(qū)。
在第四實(shí)施例中，相似于第二實(shí)施例，多晶硅層是呈L形，且柵極金屬層包含一掃描線及一L形延伸部，該L形多晶硅層與該掃描線及該L形延伸部各有一交會(huì)點(diǎn)以做為柵極溝道。此外，柵極溝道的鄰接處為n-輕摻雜區(qū)，L形多晶硅層的兩端部則分別為n+重?fù)诫s源極區(qū)及n+重?fù)诫s漏極區(qū)。不過(guò)上述的多晶硅層的豎段接近于資料線。
在第五實(shí)施例中，多晶硅層是呈L形，且柵極金屬層包含一掃描線及一L形延伸部，該L形多晶硅層與包含一掃描線及一L形延伸部的柵極金屬層的L形延伸部的橫段與豎段各有一交會(huì)點(diǎn)以做為柵極溝道，此外，柵極溝道的鄰接處為n-輕摻雜區(qū)，而兩個(gè)柵極溝道之間更包含一n+重?fù)诫s區(qū)以降低兩柵極溝道之間的阻值。此外，L形多晶硅層的兩端部則分別為n+重?fù)诫s源極區(qū)及n+重?fù)诫s漏極區(qū)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
由于雙柵極中的兩個(gè)柵極溝道至少有一是沿著資料線方向，因此使得本發(fā)明的晶體管布局結(jié)構(gòu)沿掃描線方向可以容納更多像素，而可以提高分辨率。
本發(fā)明的較佳實(shí)施例將于下列的說(shuō)明文字中輔以


做更詳細(xì)的闡述。

圖1A示傳統(tǒng)雙柵極薄膜晶體管的俯視示意圖。
圖1B顯示沿圖1A的a-a’線的橫截面示意圖。
圖2A示本發(fā)明的雙柵極薄膜晶體管的俯視示意圖。
圖2B顯示沿圖2A的b-b’線的橫截面示意圖。
圖3顯示本發(fā)明的雙柵極薄膜晶體管第二實(shí)施例的俯視示意圖。
圖4顯示本發(fā)明的雙柵極薄膜晶體管第三實(shí)施例的俯視示意圖。
圖5顯示本發(fā)明的雙柵極薄膜晶體管第四實(shí)施例的俯視示意圖。
圖6顯示本發(fā)明的雙柵極薄膜晶體管第五實(shí)施例的俯視示意圖。
具體實(shí)施例方式
有鑒于未來(lái)不管是液晶顯示器或液晶電視的走勢(shì)除了大尺寸化之外，就是在提高其分辨率以進(jìn)一步提高圖像質(zhì)量。而低溫多晶硅液晶顯示器最大的缺點(diǎn)在于OFF時(shí)的漏電流，而時(shí)下的雙柵極布局結(jié)構(gòu)雖可降低漏電流，但卻又因兩個(gè)柵極是并列于沿掃描線方向，因此對(duì)提高分辨率有妨害。本發(fā)明所提供的布局結(jié)構(gòu)可以解決上述的問(wèn)題。以下實(shí)施方式的敘述中有關(guān)導(dǎo)電型雜質(zhì)，為方便說(shuō)明起見(jiàn)均是以n型導(dǎo)電型雜質(zhì)為例，但并不用以限制本發(fā)明的專利范圍，任何熟悉相關(guān)技術(shù)者皆知，n型導(dǎo)電型雜質(zhì)亦可以全面以p型導(dǎo)電型雜質(zhì)置換。本發(fā)明的布局有多個(gè)不同的實(shí)施例，分述如下本發(fā)明的第一實(shí)施例，請(qǐng)參考圖2A的一像素的布局俯視圖及其對(duì)應(yīng)的橫截面示意2B。蛇形(或稱為階梯形，如圖2A所示)多晶硅區(qū)段100包括100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、100I形成于玻璃基板上。蛇形多晶硅區(qū)段100與掃描金屬線120及I形柵極延伸部121有二個(gè)交會(huì)處，這兩個(gè)交會(huì)處分別構(gòu)成第一溝道100C、及第二溝道100G。當(dāng)然，在形成掃描線金屬線120及I形柵極121前會(huì)全面形成一柵極氧化層于基板上。第一溝道100C的相鄰兩側(cè)邊是n-接摻雜區(qū)100B、100D。同樣第二溝道100G的相鄰兩側(cè)邊亦是n-輕摻雜區(qū)100F、100H。為降低兩柵極溝道100C與100G之間的阻值，通常會(huì)包含一n+重?fù)诫s區(qū)100E。此外多晶硅區(qū)段100A，是一n+重?fù)诫s型導(dǎo)電性雜質(zhì)的源極區(qū)，藉由接觸窗132而與金屬材質(zhì)的資料線130，例如鋁質(zhì)金屬線連接。而多晶硅區(qū)段100I是重?fù)诫s漏極區(qū)，藉由接觸窗133連接儲(chǔ)存電容(未圖示)且與形成于第一金屬間介電層180上的金屬導(dǎo)線150連接。再藉由另一接觸窗162而與第二金屬間介電層190上的透明導(dǎo)體電極160相連接。
請(qǐng)注意圖2A的多晶硅區(qū)段100D、100E、100F，亦可以不需要像圖示的使三區(qū)呈直角，例如可以呈圖弧狀、或呈兩溝道100C與100G連線的最短距離直線連接兩溝道。若長(zhǎng)度縮短至1μm(含)以下附近，可以只要一n-輕摻雜區(qū)即可。
本發(fā)明的第二實(shí)施例，請(qǐng)參考圖3的一像素的布局俯視圖。L形多晶硅區(qū)段200包括200A、200B、200C、200D、200E、200F、200G形成于玻璃基板上。L形多晶硅區(qū)段200與掃描線金屬線220及L形柵極延伸部221有二個(gè)交會(huì)處，這兩個(gè)交會(huì)處分別構(gòu)成第一溝道200C、及第二溝道200E。當(dāng)然，在形成掃描線金屬線220及L形柵極221前會(huì)全面形成一柵極氧化層240于基板上。一如前一實(shí)施例，第一溝道200C、第二溝道200E的相鄰兩側(cè)邊是n-輕摻雜區(qū)200B、200D及200D與200F。此外多晶硅區(qū)段200A，是一n+重?fù)诫s型導(dǎo)電性雜質(zhì)的源極區(qū)，藉由接觸窗232而與金屬材質(zhì)的資料線230連接。而多晶硅區(qū)段200G是重?fù)诫s漏極區(qū)，其藉由兩接觸窗分別與連接儲(chǔ)存電容(未圖示)的金屬導(dǎo)線(未圖示)及透明導(dǎo)體電極260相連接一如第一實(shí)施例所述。
請(qǐng)注意若圖3的兩溝道200G與200E的距離不大，只要一n-輕摻雜區(qū)200D即可，但為降低阻值亦可包含一n+重接雜區(qū)200D，于其中。
本發(fā)明的第三實(shí)施例，請(qǐng)參考圖4的像素的布局俯視圖。L形多晶硅區(qū)段300包括300A、300B、300C、300D、300E、300F、300G、300H、300I形成于玻璃基板上。L形多晶硅區(qū)段300與掃描線金屬線320及I形柵極延伸部321有二個(gè)交會(huì)處，這兩個(gè)交會(huì)處分別構(gòu)成第一溝道300C、及第二溝道300G。第一溝道300C、第二溝道300G的相鄰兩側(cè)邊是n-輕摻雜區(qū)300B、300D及300F與300H，且在n-輕摻雜區(qū)300D與300F間是n+重?fù)诫s區(qū)300E，可用以降低兩柵極溝道300C與300G之間的阻值。此外多晶硅區(qū)段300A，是一n+重?fù)诫s型導(dǎo)電性雜質(zhì)的源極區(qū)，藉由接觸窗332而與金屬材質(zhì)的資料線330連接。而多晶硅區(qū)段300I是重?fù)诫s漏極區(qū)，其藉由兩接觸窗分別與連接儲(chǔ)存電容(未圖示)的金屬導(dǎo)線(未圖示)及透明導(dǎo)體電極360相連接一如第一實(shí)施例所述。
同樣的多晶硅區(qū)段300D、300E、300F，亦可以不需要像圖示的使三區(qū)呈直角，例如可以呈圖弧狀、或呈兩溝道300C與300G連線的最短距離直線連接兩溝道。若長(zhǎng)度縮短至1μm(合)以下附近，可以只要一n-輕摻雜區(qū)即可。
本發(fā)明的第四實(shí)施例，請(qǐng)參考圖5的一像素的布局俯視圖。L形多晶硅區(qū)段400包括400A、400B、400C、400D、400E、400F、400G形成于玻璃基板上。L形多晶硅區(qū)段400與掃描線金屬線420及L形鏡像柵極421有二個(gè)交會(huì)處，這兩個(gè)交會(huì)處分別構(gòu)成第一溝道400C、及第二溝道400E。第四較佳實(shí)施例與第二實(shí)施例相較，基本上一為L(zhǎng)形鏡像柵極421，一為L(zhǎng)形柵極221其余均相同，故不再贅述。同樣地，請(qǐng)注意若圖5的兩溝道400C與400E的距離不大，只要一n-輕摻雜區(qū)400D即可。但為降低阻值亦可包含一n+重接雜區(qū)400D’于其中。
本發(fā)明的第五實(shí)施例，請(qǐng)參考圖6的一像素的布局俯視圖。L形多晶硅區(qū)段500包括500A、500B、500C、500D、500E、500F、500G、500H、500I形成于玻璃基板上。L形多晶硅區(qū)段500與掃描線金屬線520及L形柵極延伸部521的柵極金屬層中的L形柵極延伸部521有二個(gè)交會(huì)處，這兩個(gè)交會(huì)處分別構(gòu)成第一溝道500C、及第二溝道500G。第一溝道500C、第二溝道500G的相鄰兩側(cè)邊是n-輕摻雜區(qū)500B、500D及500F與500H，且在n-輕摻雜區(qū)500D與500F間的500E是n+重?fù)诫s區(qū)。此外多晶硅區(qū)段500A，是一n+重?fù)诫s型源極區(qū)，藉由接觸窗532而與金屬材質(zhì)的資料線530連接。而多晶硅區(qū)段500I是重?fù)诫s漏極區(qū)，其藉由兩接觸窗分別與連接儲(chǔ)存電容(未圖示)的金屬導(dǎo)線(未圖示)及透明導(dǎo)體電極360相連接一如第一實(shí)施例所述。
本發(fā)明以較佳實(shí)施例說(shuō)明如上，而熟悉此領(lǐng)域技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許更動(dòng)潤(rùn)飾，其專利保護(hù)范圍更當(dāng)視權(quán)利要求范圍及其等同領(lǐng)域而定。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器的像素多柵極薄膜晶體管，其特征是，所述薄膜晶體管包含一導(dǎo)電型雜質(zhì)重?fù)诫s源極區(qū)、一第一導(dǎo)電雜質(zhì)摻雜區(qū)、一第一柵極溝道、一第二導(dǎo)電雜質(zhì)摻雜區(qū)、一第二柵極溝道、一第三導(dǎo)電雜質(zhì)摻雜區(qū)、及一導(dǎo)電型雜質(zhì)重?fù)诫s漏極區(qū)依序排列于一多晶硅層內(nèi)，該導(dǎo)電雜質(zhì)重?fù)诫s源極區(qū)藉由一源極接觸窗而連接于一資料線，該多晶硅層形成于一基板上且呈一L形，并且該第一柵極溝道與該第二柵極溝道的長(zhǎng)度方向至少一者是沿著資料線方向；一柵極氧化層覆蓋上述的多晶硅層；以及一多柵柵極形成于該柵極氧化層上，并且至少與該多晶硅層交會(huì)于該第一柵極溝道及該第二柵極溝道上方；其中，該第二導(dǎo)電雜質(zhì)摻雜區(qū)，還包含一導(dǎo)電雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)于其中，以降低該二柵極溝道之間的阻值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器的像素多柵極薄膜晶體管，其中該多柵柵極包含一掃描線與一與該掃描線垂直的I形柵極延伸部，并分別與該L形多晶硅層的豎段與橫段交會(huì)于該第一柵極溝道及該第二柵極溝道上方，該L形多晶硅層的橫段末端是該導(dǎo)電雜質(zhì)重?fù)诫s源極區(qū)，豎段末端是該導(dǎo)電雜質(zhì)重?fù)诫s漏極區(qū)。
全文摘要
一種用以抑制漏電流的液晶顯示器的像素多柵極薄膜晶體管布局結(jié)構(gòu)，至少包含一呈蛇形或是L形的多晶硅層，其包含有一n+重?fù)诫s源極區(qū)、一第一n－輕摻雜區(qū)、一第一柵極溝道、一第二n－輕摻雜區(qū)、一第二柵極溝道、一第三n－輕摻雜區(qū)、及一n+重?fù)诫s漏極區(qū)形成于其中，此外，源極區(qū)藉由一接觸窗連接至一資料線，而且第一柵極溝道與第二柵極溝道的長(zhǎng)度方向至少其一是沿著資料線方向，在多晶硅層的上方依序沉積一柵極氧化層與多柵柵極，其中的多柵柵極與多晶硅層有二個(gè)交會(huì)點(diǎn)分別在第一柵極溝道與第二柵極溝道的上方。因此，本發(fā)明的晶體管布局結(jié)構(gòu)可以使沿掃描線方向的部分柵極溝道負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)移至沿資料線方向，而使沿掃描線方向可以容納更多像素，而提高分辨率。
文檔編號(hào)H01L29/66GK101013706SQ200710006548
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月9日
發(fā)明者李春生, 尤建盛, 孫文堂 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司