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薄膜晶體管平面顯示器面板的結(jié)構(gòu)及其制造方法

文檔序號:6924495閱讀:213來源:國知局
專利名稱:薄膜晶體管平面顯示器面板的結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種平面顯示器面板的結(jié)構(gòu)及其制造方法,特別是涉及一種薄膜晶體管平面顯示器面板的結(jié)構(gòu)及其制造方法。
請參見圖2,其為一低溫多晶硅薄膜晶體管(Low Temperature PolySilicon Thin Film Transistor,LTPS-TFT)成長于一玻璃基版上的制造工藝步驟示意圖。圖2(a)表示出于該玻璃基版20上形成一緩沖區(qū)21(butterlayer,通常以二氧化硅完成)以及一本質(zhì)非晶硅(i-a-Si)層后,再利用一激光結(jié)晶(laser crystallization)制造工藝,將本質(zhì)非晶硅(i-a-Si)層轉(zhuǎn)換成一本質(zhì)多晶硅(i-poly-Si)層22,然后利用一光罩微影制造工藝于該本質(zhì)多晶硅(i-poly-Si)層22上方形成一光阻罩幕結(jié)構(gòu)23后,對露出的部分進行一N型摻質(zhì)的植入制造工藝(以As或是P離子完成),進而形成N溝道薄膜晶體管的源/漏極構(gòu)造221。
請參見圖2(b),其為于去除光阻罩幕結(jié)構(gòu)23后,在整個基板上方覆蓋上一層絕緣材質(zhì)(通常以二氧化硅完成),用以形成一柵極絕緣層24,接著于柵極絕緣層24上濺鍍(sputtering)上一層?xùn)艠O導(dǎo)體層后,再以另一光罩微影蝕刻制造工藝來形成所需的柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)221,然后利用該柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)221做罩幕,進行一微量N型摻質(zhì)的植入制造工藝,進而子N溝道薄膜晶體管中形成一輕摻雜漏極結(jié)構(gòu)(Lightly Doped Drain)222。
而上述構(gòu)造再經(jīng)后續(xù)制造工藝,便形成如圖2(c)所示的構(gòu)造,其中于整個基板上方形成一內(nèi)層介電材料層(inter-layer dielectrics layer)26后,于適當位置定義出所需的接觸孔(contact hole),最后再以濺鍍(sputtering)方式形成一層金屬導(dǎo)體層并定義出所需的源/漏極接線構(gòu)造27。
由于上述的低溫多晶硅薄膜晶體管結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的底部柵極構(gòu)造(bottomgate structure)改為頂部柵極結(jié)構(gòu)(top gate structure),因此會具有較佳的元件特性,但是當?shù)蜏囟嗑Ч璞∧ぞw管處于關(guān)閉(OFF)的狀態(tài)時,薄膜晶體管的溝道(channel)仍會受到背光光源的照射而產(chǎn)生大量的光電流(如圖2(c)所示),使元件的漏電流大幅上升,這將會使液晶的灰階變化容易產(chǎn)生誤差,而嚴重影響顯示器的品質(zhì)。
本發(fā)明的上述目的是這樣實現(xiàn)的一種薄膜晶體管平面顯示器面板的結(jié)構(gòu),其包含一透光基板;一緩沖層,形成于該透光基板上;一頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu),形成于該緩沖層上,其包含一溝道區(qū);以及一遮光結(jié)構(gòu),該遮光結(jié)構(gòu)的部分區(qū)域形成于該溝道區(qū)的下方區(qū)域,以避免該溝道區(qū)受該平面顯示器面板的一背光光源照射,且該緩沖層介于該遮光結(jié)構(gòu)與該頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)之間。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明結(jié)構(gòu)中該透光基板為一玻璃基板。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明結(jié)構(gòu)中該緩沖層選自氮化硅、氧化硅或是其組合所完成。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明結(jié)構(gòu)中該遮光結(jié)構(gòu)以選自鉻、鉏、鎢等熔點高且不透光物質(zhì)所完成。
根據(jù)上述構(gòu)想,結(jié)構(gòu)中該頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)包含一半導(dǎo)體層,形成于該緩沖層上,其包含該溝道層及一源/漏極結(jié)構(gòu);一柵極絕緣結(jié)構(gòu),形成于該半導(dǎo)體層上;一柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu),形成于該柵極絕緣結(jié)構(gòu)上,且覆蓋于該溝道區(qū)的上方區(qū)域;一介電層,形成于該柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及該柵極絕緣結(jié)構(gòu)上;一導(dǎo)體接線結(jié)構(gòu),形成于該介電層上,且穿越部分該絕緣層與該柵極絕緣結(jié)構(gòu)而與該源/漏極接觸。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明結(jié)構(gòu)中該半導(dǎo)體層還包含一輕摻雜漏極結(jié)構(gòu),其形成于該溝道區(qū)的外圍區(qū)域,且該源/漏極結(jié)構(gòu)形成于該輕摻雜漏極結(jié)構(gòu)的外圍區(qū)域。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明結(jié)構(gòu)中該半導(dǎo)體層為一多晶硅層。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明結(jié)構(gòu)中該柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以選自鉻、鉬化鎢、鉭、鋁或銅等材質(zhì)中之一來完成。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明結(jié)構(gòu)中該柵極絕緣結(jié)構(gòu)以氧化硅所完成。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種薄膜晶體管平面顯示器面板的制造方法,其包含下列步驟提供一透光基板;于該透光基板上方依序形成一緩沖層及一頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu);于該透光基板上方形成一遮光結(jié)構(gòu),使該緩沖層介于該遮光結(jié)構(gòu)與該頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)之間,且該遮光結(jié)構(gòu)的部分區(qū)域形成于該頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的溝道區(qū)的下方區(qū)域,以避免該溝道區(qū)受該平面顯示器面板的一背光光源照射。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明制造方法中該透光基板為一玻璃基板。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明制造方法中該緩沖層選自氮化硅、氧化硅或是其組合所完成根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明制造方法中該遮光結(jié)構(gòu)以選自鉻、鉬、鎢等熔點高且不透光物質(zhì)所完成。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明制造方法中該頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的制造方法,包含下列步驟于該緩沖層上依序形成一半導(dǎo)體層及一光阻層,利用該遮光結(jié)構(gòu)為光罩由下而上透過該透光基板對該光阻層進行曝光并去除曝過光的該光阻層;以未曝光的該光阻層為罩幕,對該半導(dǎo)體層進行一重摻雜離子布植制造工藝而形成一薄膜晶體管的源/漏極結(jié)構(gòu);于該半導(dǎo)體層上依序形成一柵極絕緣層及一第一導(dǎo)體層后,以一第二道光罩微影蝕刻制造工藝對該第一導(dǎo)體層定義出一薄膜晶體管的柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu);于具有該柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的該柵極絕緣層上方形成一介電層,以一第三道光罩微影蝕刻制造工藝對該柵極絕緣層及該介電層定義出一接觸孔;以及于具有該接觸孔的該介電層上形成一第二導(dǎo)體層并以一第四光罩微影蝕刻制造工藝定義出一源/漏極接線結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明制造方法中該頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的制造方法進一步包含下列步驟以該柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為罩幕,對該柵極絕緣層進行一輕摻雜離子布植制造工藝而形成一輕摻雜漏極結(jié)構(gòu)(Lightly Doped Drain)。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明制造方法中該半導(dǎo)體層為一多晶硅層。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明制造方法中該柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以選自鉻、鉬化鎢、鉭、鋁或銅等材質(zhì)中之一來完成。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明制造方法中該柵極絕緣結(jié)構(gòu)以氧化硅所完成。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明制造方法中該遮光結(jié)構(gòu)的部分區(qū)域作為一黑色矩陣(black matrix)。
根據(jù)上述構(gòu)想,本發(fā)明制造方法中該頂部柵極晶體管為一低溫多晶硅薄膜晶體管。
下面,結(jié)合具體實施例及其附圖
,對本發(fā)明作進一步詳細說明。
請參見圖3(a)~圖3(f),其分別為本發(fā)明薄膜晶體管平面顯示器面板制造方法的第一較佳實施例步驟示意圖,其中圖3(a)表示出在透光基板300上形成一遮光層后,以第一道光罩微影蝕刻制造工藝來定義出遮光結(jié)構(gòu)301,接著如圖3(b)所示,于具有遮光結(jié)構(gòu)301的透光基板300的上方依序形成一緩沖層302以及一非晶硅層(a-SiH),之后用激光結(jié)晶制造工藝將非晶硅(a-Si)層轉(zhuǎn)換成一多晶硅(poly-Si)層,然后于該多晶硅層304上形成一光阻層并利用該遮光結(jié)構(gòu)301為光罩由下而上透過該透光基板300對該光阻層進行曝光并去除曝過光的該光阻層(如圖3(c)所示),接著以未曝光的該光阻罩幕結(jié)構(gòu)305為罩幕對該多晶硅層304進行一重摻雜離子布植制造工藝而形成一薄膜晶體管的源/漏極結(jié)構(gòu)306(如圖3(d)所示),圖3(e)所示則是去除該光阻罩幕結(jié)構(gòu)305后,于該多晶硅層301上依序形成一柵極絕緣層307及以一導(dǎo)體層,然后以第二道光罩微影蝕刻制造工藝對該導(dǎo)體層定義出一柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)308,接著利用該柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)308做罩幕,進行一微量N型摻質(zhì)的植入制造工藝,進而于N溝道薄膜晶體管中形成一輕摻雜漏極結(jié)構(gòu)(Lightly DopedDrain)309,圖3(f)所示則是于具有該柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)308的該柵極絕緣層307上方形成一內(nèi)層介電材料層(inter-layer dielectrics layer)310后,以第三道光罩微影蝕刻制造工藝于適當位置定義出所需的接觸孔,最后于具有該接觸孔的該內(nèi)層介電材料層上形成一層金屬導(dǎo)體層并以第四光罩微影蝕刻制造工藝定義出一源/漏極導(dǎo)體接線結(jié)構(gòu)311而完成制造。
請參見圖4(a)~圖4(f),其分別為本發(fā)明薄膜晶體管平面顯示器面板制造方法的第二較佳實施例步驟示意圖,其中圖4(a)表示出在透光基板400上依序形成一第一緩沖層4021及一遮光層后,以第一道光罩微影蝕刻制造工藝來定義出遮光結(jié)構(gòu)401,接著如圖4(b)所示,于具有遮光結(jié)構(gòu)401的第一緩沖層4021的上方依序形成一第二緩沖層4022以及一非晶硅層(a-SiH),然后用激光結(jié)晶制造工藝將非晶硅(a-Si)層轉(zhuǎn)換成一多晶硅(poly-Si)層,然后于該多晶硅層404上形成一光阻層并利用該遮光結(jié)構(gòu)401為光罩由下而上透過該透光基板400對該光阻層進行曝光并去除曝過光的該光阻層(如圖4(c)所示),接著以未曝光的該光阻罩幕結(jié)構(gòu)405為罩幕對該多晶硅層404進行一重摻雜離子布值制造工藝而形成一薄膜晶體管的源/漏極結(jié)構(gòu)406(如圖4(d)所示),圖4(e)所示則是去除該光阻罩幕結(jié)構(gòu)405后,于該多晶硅層401上依序形成一柵極絕緣層407及一導(dǎo)體層,然后以第二道光罩微影蝕刻制造工藝對該導(dǎo)體層定義出一柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)408,接著利用該柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)408做罩幕,進行一微量N型摻質(zhì)的植入制造工藝,進而于N溝道薄膜晶體管中形成一輕摻雜漏極結(jié)構(gòu)(Lightly Doped Drain)409,圖4(f)所示則是于具有該柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)408的該柵極絕緣層407上方形成一內(nèi)層介電材料層(inter-layerdielectrics layer)410后,以第三道光罩微影蝕刻制造工藝于適當位置定義出所需的接觸孔,最后于具有該接觸孔的該內(nèi)層介電材料層上形成一層金屬導(dǎo)體層并以第四光罩微影蝕刻制造工藝定義出一源/漏極導(dǎo)體接線結(jié)構(gòu)411而完成制造。
而上述各較佳實施例中的透光基板可用透光玻璃所完成,而導(dǎo)體層(厚度約200nm)可使用濺鍍方式形成,其選自鉻、鉬化鎢、鉭、鋁或銅等材料中之一來完成。緩沖層(厚度約600nm)用等離子體化學(xué)氣相沉積法(PECVD)形成,可以選自氮化硅、氧化硅或是兩者的組合所完成。遮光層(厚度約100nm)可使用濺鍍方式形成,至于其材料可選自鉻、鉬、鎢等熔點高且不透光物質(zhì)所完成。其中非晶硅層(厚度約100nm)于使用激光結(jié)晶制造工藝的前需先使用高溫爐于400度退火去氫30分鐘,且激光結(jié)晶制造工藝的能量需在300mJ/cm2下進行100次射擊(shots)。該重摻雜離子布植制造工藝可以As或是P離子進行摻雜且其摻雜濃度(doping concentration)約為5×1014cm2,該微量N型摻質(zhì)的植入制造工藝的摻雜濃度約為1×1013cm2。柵極絕緣層(厚度約100nm)是用等離子體化學(xué)氣相沉積法(PECVD)形成,通常以氧化硅所完成。
另外,該遮光結(jié)構(gòu)除了可用來遮住背光光源的照射,還可以將其它區(qū)域用來作為一黑色矩陣(black matrix),可省去后續(xù)制造工藝中另行制作黑色矩陣的困擾與對準問題。
綜上所述,本發(fā)明利用該遮光結(jié)構(gòu)來遮住該平面顯示器面板的背光光源照射,以降低光電流而改善元件的漏電流問題。且本發(fā)明也提出背面曝光的方式,并在不增加光罩數(shù)的前提下完成此低溫多晶硅薄膜晶體管平面顯示器面板結(jié)構(gòu)。故本發(fā)明可以由熟悉此技術(shù)的人員任施匠思而進行諸般修飾,但是均不脫離權(quán)利要求所希望保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管平面顯示器面板的結(jié)構(gòu),其特征在于,包含一透光基板;一緩沖層,形成于該透光基板上;一頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu),形成于該緩沖層上,其包含一溝道區(qū);以及一遮光結(jié)構(gòu),該遮光結(jié)構(gòu)的部分區(qū)域形成于該溝道區(qū)的下方區(qū)域,以避免該溝道區(qū)受該平面顯示器面板的一背光光源照射,且該緩沖層介于該遮光結(jié)構(gòu)與該頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管平面顯示器面板的結(jié)構(gòu),其特征在于,該透光基板為一玻璃基板。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管平面顯示器面板的結(jié)構(gòu),其特征在于,該緩沖層選自氮化硅、氧化硅或是其組合所完成。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管平面顯示器面板的結(jié)構(gòu),其特征在于,該遮光結(jié)構(gòu)以選自鉻、鉬、鎢等熔點高且不透光物質(zhì)所完成。
5.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管平面顯示器面板的結(jié)構(gòu),其特征在于,該頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)包含一半導(dǎo)體層,形成于該緩沖層上,其包含該溝道層及一源/漏極結(jié)構(gòu);一柵極絕緣結(jié)構(gòu),形成于該半導(dǎo)體層上;一柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu),形成于該柵極絕緣結(jié)構(gòu)上,且覆蓋于該溝道區(qū)的上方區(qū)域;一介電層,形成于該柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及該柵極絕緣結(jié)構(gòu)上;一導(dǎo)體接線結(jié)構(gòu),形成于該介電層上,且穿越部分該絕緣層與該柵極絕緣結(jié)構(gòu)而與該源/漏極接觸;其中該半導(dǎo)體層還包含一輕摻雜漏極結(jié)構(gòu),其形成于該溝道區(qū)的外圍區(qū)域,且該源/漏極結(jié)構(gòu)系形成于該輕摻雜漏極結(jié)構(gòu)的外圍區(qū)域。
6.如權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管平面顯示器面板的結(jié)構(gòu),其特征在于,該半導(dǎo)體層為一多晶硅層。
7.一種薄膜晶體管平面顯示器面板的制造方法,其特征在于,包含下列步驟提供一透光基板;于該透光基板上方依序形成一緩沖層及一頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu);于該透光基板上方形成一遮光結(jié)構(gòu),使該緩沖層介于該遮光結(jié)構(gòu)與該頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)之間,且該遮光結(jié)構(gòu)的部分區(qū)域形成于該頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的溝道區(qū)的下方區(qū)域,以避免該溝道區(qū)受該平面顯示器面板的一背光光源照射。
8.如權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管平面顯示器面板的制造方法,其特征在于,該頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的制造方法,包含下列步驟于該緩沖層上依序形成一半導(dǎo)體層及一光阻層,利用該遮光結(jié)構(gòu)為光罩由下而上透過該透光基板對該光阻層進行曝光并去除曝過光的該光阻層;以未曝光的該光阻層為罩幕,對該半導(dǎo)體層進行一重摻雜離子布植制造工藝而形成一薄膜晶體管的源/漏極結(jié)構(gòu);于該半導(dǎo)體層上依序形成一柵極絕緣層及一第一導(dǎo)體層后,以一第二道光罩微影蝕刻制造工藝對該第一導(dǎo)體層定義出一薄膜晶體管的柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu);于具有該柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的該柵極絕緣層上方形成一介電層,以一第三道光罩微影蝕刻制造工藝對該柵極絕緣層及該介電層定義出一接觸孔;以及于具有該接觸孔的該介電層上形成一第二導(dǎo)體層并以一第四光罩微影蝕刻制造工藝定義出一源/漏極接線結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管平面顯示器面板的制造方法,其特征在于,該頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的制造方法進一步包含下列步驟以該柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為罩幕,對該柵極絕緣層進行一輕摻雜離子布植制造工藝而形成一輕摻雜漏極結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管平面顯示器面板的制造方法,其特征在于,該遮光結(jié)構(gòu)的部分區(qū)域作為一黑色矩陣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜晶體管平面顯示器面板的結(jié)構(gòu)及其制造方法,其結(jié)構(gòu)包含一透光基板、一緩沖層、一頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)以及一遮光結(jié)構(gòu),該方法包含下列步驟:提供一透光基板;于該透光基板上方依序形成一緩沖層及一頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu);以及于該透光基板上方形成一遮光結(jié)構(gòu),使該緩沖層介于該遮光結(jié)構(gòu)與該頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)之間,且該遮光結(jié)構(gòu)的部分區(qū)域形成于該頂部柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的溝道區(qū)的下方區(qū)域,以避免該溝道區(qū)受該平面顯示器面板的一背光光源照射。
文檔編號H01L27/12GK1388406SQ0212308
公開日2003年1月1日 申請日期2002年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月13日
發(fā)明者石安 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司
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