專利名稱：薄膜晶體管及使用其的液晶顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管(TFT)。更具體的，本發(fā)明涉及一種形成具有同心圓形狀的源極和漏極的TFT。TFT可以減少由于寄生TFT電容引起的漏電流或截止電流并且可以優(yōu)化柵極和源極之間的導(dǎo)通電流和雜散電容。
背景技術(shù)：
液晶顯示器件包括平板顯示器件。平板顯示器件重量輕并且具有薄外形和低的功耗率。由于這些特性，平板顯示器件用于多種領(lǐng)域。
在液晶顯示器件中，開關(guān)元件形成在像素，并且像素由開關(guān)元件分別操作。TFT用作開關(guān)元件。
圖1A示出了液晶顯示器件中使用的現(xiàn)有技術(shù)TFT的頂視圖，以及圖1B示出了沿圖1A的線I-I’提取的截面圖。
如圖1A所示，現(xiàn)有技術(shù)TFT包含從源極和漏極突出的并在柵極上形成的非晶硅層的端部。
非晶硅層的端部可以導(dǎo)致幾個問題，例如難以完成精細(xì)的形狀以及控制清潔。而且，可以產(chǎn)生由于具有污染物(例如，在干刻工序中形成的剩余抗蝕劑和殘渣)的寄生TFT而引起的漏電流。
當(dāng)上述漏電流高時，惡化了保持電荷的能力。而且，發(fā)生圖像閃爍或殘留圖像。
另外，當(dāng)在屏幕上發(fā)生由于漏電流而引起的瑕疵時，在圖像中發(fā)生由于光的漸變而引起的瑕疵。
為了解決由漏電流引起的上述問題，已經(jīng)建議了用于減少TFT中的漏電流的多種方案。
例如，日本專利早期公開公開號No.2004-48036公開了具有低漏電流的TFT。圖2A和圖2B分別示出了由該專利公開的現(xiàn)有技術(shù)TFT。
如圖2A和圖2B所示，具有同心圓形狀的電極設(shè)置在有源層504和508上。柵極502和506分別圍繞電極501和505。電極503和507分別圍繞柵極502和506。電極501和505設(shè)置在與設(shè)置有柵極502和506的引線金屬的層的不同層中，并且電極501和505以及電極503和507設(shè)置在相同層中。
電極501和503中的一個以及電極505和507中的一個用作源極，并且電極501和503中的另一個以及電極505和507中的另一個用作漏極。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有技術(shù)TFT不包括具有突出端部的非晶硅層。因而，可以減少漏電流。
另外，韓國專利早期公開公開號No.10-2005-0006340公開了具有同心圓形狀的電極的現(xiàn)有技術(shù)TFT。
圖3A示出了由上述專利公開的設(shè)置在顯示面板中的TFT的示意圖，以及圖3B示出了沿圖3A的線VIIIb-VIIIb’提取的截面圖。
柵極124和柵線121設(shè)置在基板110上，并且通過在柵極124和本征非晶硅層154之間夾有柵絕緣層來在其上形成本征非晶硅層154。然后，在其上設(shè)置圓形電極175和圍繞圓形電極175的電極173，從而電極175和173設(shè)置在相同的層中。
電極175和173中的一個用作源極，并且電極175和176中的另一個用作漏極。
電極175和173具有同心圓形狀，從而結(jié)構(gòu)上去除本征非晶硅層154的突出端部。
如上所述，現(xiàn)有技術(shù)TFT不包括具有突出端部的非晶硅層。因而，可以減少漏電流。
另外，現(xiàn)有技術(shù)TFT導(dǎo)致不同顯示電極的電勢的電平偏移。該電平偏移是由通過在現(xiàn)有技術(shù)TFT的電極和柵極之間重疊而產(chǎn)生的雜散電容而引起的。
電平偏移的量與雜散電容成比例。為了避免圖像的閃爍或殘留圖像的發(fā)生，雜散電容應(yīng)當(dāng)小并且電極183的分布應(yīng)當(dāng)窄。
現(xiàn)有技術(shù)TFT減少漏電流，但不能解決顯示電極的電勢的電平偏移。
因此，需要用于同時減少漏電流并去除電平偏移的技術(shù)。
此外，為了允許大尺寸液晶TV，需要增加導(dǎo)通電流。即，需要用于優(yōu)化三個因素的方法，即漏電流的減少、導(dǎo)通電流的增加、以及雜散電容的降低。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供了一種能減少漏電流并且去除顯示電極的電勢的電平偏移的TFT，以及用于制造使用該TFT的液晶顯示器件的方法。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)是提供了一種其中向像素電路提供用于操作液晶的適當(dāng)?shù)膶?dǎo)通電流的TFT，以及用于制造使用該TFT的液晶顯示器件的方法。
本發(fā)明的附加優(yōu)點(diǎn)和特征將在后面的描述中得以闡明，通過以下描述，將使它們對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在某種程度上顯而易見，或者可通過實踐本發(fā)明來認(rèn)識它們。本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點(diǎn)可通過書面描述及其權(quán)利要求以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和得到。
為了實現(xiàn)這些和其它優(yōu)點(diǎn)，按照本發(fā)明的目的，作為具體和廣義的描述，一種TFT包括在基板上形成的柵極；以及通過在柵極上順序形成柵絕緣膜、本征非晶硅層、以及n+非晶硅層而獲得的源極和漏極。
應(yīng)該理解，上面的概括性描述和下面的詳細(xì)描述都是示意性和解釋性的，意欲對本發(fā)明的權(quán)利要求提供進(jìn)一步的解釋。


本申請所包括的附圖用于提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且包括在該申請中并且作為本申請的一部分，示出了本發(fā)明的實施方式并且連同說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。附圖中圖1A示出了液晶顯示器件中使用的現(xiàn)有技術(shù)TFT的頂視圖；圖1B示出了沿圖1A的線I-I’提取的截面圖；圖2A示出了另一現(xiàn)有技術(shù)TFT的頂視圖；圖2B示出了又一現(xiàn)有技術(shù)TFT的頂視圖；圖3A示出了設(shè)置在顯示面板中的現(xiàn)有技術(shù)TFT的示意圖；圖3B示出了沿圖3A的線VIIIb-VIIIb’提取的截面圖；
圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明一示例性實施方式的TFT的頂視圖；圖4B示出了沿圖4A的線II-II’提取的截面圖；圖5示出了柵極和引線層的設(shè)置的示意性頂視圖；圖6示出了沿圖5的線III-III’提取的截面圖，說明在柵極上形成的不同層的結(jié)構(gòu)；圖7示出了硅島的示意性截面圖；圖8示出了接觸孔的設(shè)置的示意性頂視圖；圖9示出了在柵極上形成的源極和漏極以及信號線的設(shè)置的示意性頂視圖；圖10示出了沿圖9的線IV-IV’提取的截面圖；圖11示出了干刻后的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的完成的TFT的截面圖；圖13A示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施方式的TFT的頂視圖；圖13B示出了沿圖13A的線V-V’提取的截面圖；圖14A示出了根據(jù)對照實施方式的TFT的頂視圖；以及圖14B示出了沿圖14A的線VI-VI’提取的截面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，它們的實施例示于附圖中。
通過下面的式1計算有效雜散電容的面積。
S＝π×((d+L)/2)×((d+L)/2)此處，d表示TFT的源極的直徑，L表示TFT的溝道長度(參考圖4A)，以及S表示有效雜散電容的面積。
當(dāng)有效雜散電容的面積(S)達(dá)到大約150μm2時，發(fā)生顯示電極的電勢的電平偏移，并且發(fā)生圖像的閃爍或殘留圖像。
選擇式1的上述值，從而有效雜散電容的面積(S)小于大約150μm2。
為了設(shè)定導(dǎo)通電流，使用溝道寬度與溝道長度的比。選擇各值從而使溝道寬度與溝道長度的比大于約4.5。通過下面的式2計算溝道寬度與溝道長度的比。
W/L＝π×(d/L+1)此處，W表示TFT的溝道寬度，以及L表示TFT的溝道長度。
源極和漏極具有同心圓形狀，從而減少漏電流。此外，源極具有大的直徑，從而增加導(dǎo)通電流。
然而，導(dǎo)通電流的增大增加了通過式1計算出的柵極和漏極之間的有效雜散電容的面積(S)，從而使電平偏移的量達(dá)到不期望的水平。
因此，通過下面的式3計算對有效雜散電容的填充能力指數(shù)(fillingcapacity index)。
F＝S÷(W/L)此處，F(xiàn)表示對有效雜散電容的填充能力指數(shù)。
對有效雜散電容的填充能力指數(shù)可以是小的。當(dāng)對有效雜散電容的填充能力指數(shù)超過大約50時，填充有效雜散電容的電荷量顯著地影響電平偏移的量。因此，選擇各值從而使對有效雜散電容的填充能力指數(shù)小于大約50，從而去除填充有效雜散電容的電荷量對導(dǎo)通電流和電平偏移的影響。
選擇式1至3所要求的值從而避免上述問題。表1說明了獲得的結(jié)果。
此處，0應(yīng)用于d的值以代表限制值。
在表1中，豎線定義了源極的直徑(d)并且水平線定義了溝道的長度(L)，從而計算W/L和S的值。
在表1中，帶斜線欄中的值是從不能實現(xiàn)本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)的實施例中獲得的，并且?guī)c(diǎn)的欄和白色欄中的值是從能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)的實施例獲得的。
具有帶點(diǎn)的欄中的值的TFT適用于具有相對小的尺寸的屏幕的液晶顯示器件，例如個人計算機(jī)或監(jiān)視器，以及具有白色欄中的值的TFT適用于具有相對大尺寸的屏幕的液晶顯示器件，例如液晶TV。
將描述可以是底柵型TFT的TFT。
圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的TFT的頂視圖，以及圖4B示出了沿圖4A的線II-II’提取的截面圖。
如圖4B所示，在基板1上生成可以由MoW制成的柵極和引線層2。柵極和引線層2可以通過濺射來生成。由玻璃制成的透明基板或者由塑料或陶瓷制成的透明或不透明基板可以用作基板1。
然后，通過光刻工序(PEP)來選擇性地去除可以由MoW制成的柵極和引線層2。從而，柵極和引線層2具有寬度為30μm的電極形狀。此處，由MoW制成的柵極和引線層2可以采用現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)干刻技術(shù)。
另外，可以通過等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(PECVD)在基板1與柵極和引線層2之間形成具有厚度為200nm的SiOx層(未示出)。
圖5示出了上述柵極和引線層2的設(shè)置的示意性頂視圖。通過PECVD在包括柵極和引線層2的基板1上形成由SiOx制成并且厚度為250nm的柵絕緣層3。
之后，使用PECVD在柵絕緣層3上連續(xù)形成厚度為180nm且用于TFT溝道的本征非晶硅(I·a-Si:H)層4以及厚度為50nm且用于歐姆接觸的n+非晶硅(n+·a-Si:H)層5。
圖6示出了沿圖5的線III-III’提取的截面圖，說明在柵極上形成的不同層的結(jié)構(gòu)。
通過使用光蝕刻工序和現(xiàn)有技術(shù)化學(xué)干刻技術(shù)在柵絕緣層3上形成包含本征非晶硅(I·a-Si:H)層4和n+非晶硅(n+·a-Si:H)層5的硅島。圖7示出了硅島的示意性截面圖。
然后，如圖8所示，通過光蝕刻工序使貫穿柵極和引線層2的端部形成連接到用于驅(qū)動?xùn)艠O的IC的接觸孔20。圖8示出了接觸孔20的設(shè)置的示意性頂視圖。
之后，通過濺射在包括硅島的基板1上可以順序生成厚度為30nm的Mo層、厚度為300nm的Al層、以及厚度為20nm的Mo層。
然后，通過光蝕刻工序可以形成源極和漏極6和7、信號線11、接觸孔20上的柵線連接端21、以及信號線連接端22。
如圖4A和圖9所示，源極和漏極6和7具有圓形。更具體的，當(dāng)在源極6和漏極7之間夾有具有5μm的寬度(L)的溝道區(qū)10時，在中心可以設(shè)置具有10μm的直徑(d)的源極6，并且寬度為4μm且與源極6同心圓形狀的漏極7圍繞源極6。
信號線11可以具有10μm的寬度，并且漏極7可以位于從硅島向內(nèi)1μm的區(qū)域。
圖9示出了在柵極2上形成的源極和漏極6和7以及信號線11的設(shè)置的示意性頂視圖。
圖10示出了沿圖9的線IV-IV’提取的截面圖。
當(dāng)通過上述方法制造的TFT的各元件的值適用于上述第一至第三式時，從第一式得出有效雜散電容的面積(S)是56.25π，即，177μm2。而且，從第二式得出溝道寬度與溝道長度的比(W/L)是9.4，并且從第三式得出填充能力指數(shù)(F)是18.8。
另外，TFT的總面積是700μm2。
之后，將源極和漏極6和7用作掩模，通過蝕刻去除對應(yīng)于溝道區(qū)10的n+非晶硅(n+·a-Si:H)層5的部分。通過蝕刻部分去除對應(yīng)于n+非晶硅(n+·a-Si:H)層5的去除的部分的本征非晶硅(I·a-Si:H)層4。即，去除大約30nm的本征非晶硅(I·a-Si:H)層4的部分。圖11示出了干刻后的結(jié)構(gòu)的截面圖。
之后，通過PECVD在圖11的結(jié)構(gòu)上形成由SiNx制成并且厚度為400nm的層間絕緣膜12。為了提高層間絕緣膜12的平整度，在層間絕緣膜12的突起上形成厚度為大約1μm的透明有機(jī)樹脂層14。
然后，貫穿層間絕緣膜12和透明有機(jī)樹脂層14形成連接到源極6的上表面的部分的接觸孔13以及如圖9所示的連接到柵線和信號線連接端21和22的接觸孔20。
通過濺射在透明有機(jī)樹脂層14上生成厚度為50nm的ITO層，并且通過光蝕刻工序形成ITO顯示電極9和ITO源線15。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的該示例性實施方式的完成的TFT的截面圖。
將描述本發(fā)明的另一示例性實施方式。圖13A示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施方式的TFT的頂視圖，以及圖13B示出了沿圖13A的線V-V’提取的截面圖。該實施方式的TFT沒有使用透明有機(jī)樹脂層。
除了形成具有同心圓形狀的源極和漏極6和7從而使漏極7設(shè)置在中心并且源極6圍繞漏極7之外，通過與第一實施方式的TFT相同的方法制造該實施方式的TFT。信號線11從源極和漏極6和7分離地設(shè)置并且連接到漏極7，并且ITO顯示電極9連接到源極6。
在該實施方式的TFT中，溝道的長度(L)是5μm，溝道的寬度(W)是47μm，溝道寬度與溝道長度的比(W/L)是9.4，并且有效雜散電容的面積(S)可以是380μm2。
對照實施方式此外，如圖14A和圖14B所示，除了各電極具有矩形之外，通過與第一實施方式的TFT相同的方法制造對照實施方式的TFT。
在對照實施方式的TFT中，溝道的長度(L)可以是5μm，溝道的寬度(W)可以是60μm，溝道寬度與溝道長度的比(W/L)可以是12，TFT的總面積可以是600μm2，并且有效雜散電容的面積(S)可以是225μm2。
各實施方式和對照實施方式的TFT采用柵線和柵極形成在相同的層中的結(jié)構(gòu)。從而，當(dāng)考慮屏幕尺寸和像素數(shù)目時柵線電阻是相同的，柵線不限于具有相同寬度的矩形，而可以具有不同的寬度。
如在上面的描述顯而易見的，本發(fā)明提供了一種TFT，其減少漏電流，增加導(dǎo)通電流，并且減少電平偏移的量。本發(fā)明還提供了一種用于制造使用TFT的液晶顯示器件的方法。
很明顯，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在不背離本發(fā)明精神或范圍的基礎(chǔ)上對本發(fā)明做出修改和變化。因此，本發(fā)明意欲覆蓋落入本發(fā)明權(quán)利要求及其等效范圍內(nèi)的各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管包括在基板上形成的柵極；以及通過在柵極上順序形成柵絕緣膜、本征非晶硅層、以及n+非晶硅層而獲得的源極和漏極，其中源極和漏極具有同心圓形狀，并且其中有效雜散電容的面積小于150μm2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述源極和漏極具有同心圓形狀，并且所述源極和漏極其中之一設(shè)置在中心，并且所述源極和漏極其中另一個具有同心圓形狀用于圍繞所述源極和漏極中位于中心的那一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管，其特征在于，還包括在所述源極和漏極之間形成的溝道區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述溝道區(qū)的寬度與溝道區(qū)的長度的比大于4.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管，其特征在于，對所述有效雜散電容的填充能力指數(shù)小于50。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，通過下式π×((d+L)/2)×((d+L)/2)計算所述有效雜散電容的面積，其中d表示所述薄膜晶體管的源極的直徑，并且L表示所述薄膜晶體管的溝道長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管，其特征在于，通過下式π×(d/L+1)計算所述溝道寬度與溝道長度的比，其中d表示所述薄膜晶體管的源極的直徑并且L表示所述薄膜晶體管的溝道長度。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管，其特征在于，通過下式S÷(W/L)計算所述對有效雜散電容的填充能力指數(shù)，其中S表示所述在柵極和源極之間的有效雜散電容的面積，W表示所述薄膜晶體管的溝道寬度，并且L表示所述薄膜晶體管的溝道長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，還包括在基板和柵極之間形成的由二氧化硅制成的透明無機(jī)絕緣膜。
10.一種液晶顯示器件，其中顯示單元以矩陣形式設(shè)置，其包括具有根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的液晶單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種其中形成有具有同心圓形狀的源極和漏極的TFT，其減少了由于漏電流引起的截止電流并優(yōu)化了導(dǎo)通電流以及柵極和源極之間的雜散電容。TFT包括在基板上形成的柵極；以及通過在柵極上順序形成柵絕緣膜、本征非晶硅(I·a－Si:H)層、以及n+非晶硅(n+·a－Si:H)層而獲得的源極和漏極，其中源極和漏極具有同心圓形狀。源極和漏極其中之一設(shè)置在中心，并且具有同心圓形狀的源極和漏極中的另一個圍繞前一個。溝道區(qū)可以形成在源極和漏極之間；并且有效雜散電容的面積可以小于150μm
文檔編號H01L29/417GK1870296SQ200610079008
公開日2006年11月29日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者小穴保久 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社