專利名稱：包括低溫多晶硅薄膜晶體管的影像顯示系統(tǒng)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種影像顯示系統(tǒng)及其制造方法，且特別有關(guān)于一種低溫多 晶硅薄膜晶體管液晶顯示器及其制造方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器工藝中， 一般會對開關(guān)元件進(jìn)
行高壓退火(high pressure anneal)工藝以提升元件特性均一性。然而，目前 元件在經(jīng)過高壓退火工藝之后，P型薄膜晶體管元件會遭受所謂"臨界電壓 偏移(threshold voltage shift)"的問題(如圖3B所示)。同時，N型薄膜 晶體管元件會無法正常關(guān)閉，如圖3A所示。結(jié)果，面板的電路可能無法動 作。另外，可能由高壓退火工藝造成的殘留的氧化層電荷(oxide charge )會 擴(kuò)散至元件的有源區(qū)。
因此，業(yè)界亟需一種可以避免上述問題的低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯 示器。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例提供一種影像顯示 系統(tǒng)，包括 一薄膜晶體管。此薄膜晶體管包括 一基板； 一有源層，覆 蓋該基板； 一柵極絕緣層，覆蓋該有源層； 一介電層，包括一第一延伸部分、 一第二延伸部分、以及一分別連接該第一、第二延伸部分的第一中心部分， 且覆蓋該柵極絕緣層；以及一柵極電極，覆蓋該介電層的中心部分。其中， 該柵極絕緣層、該介電層的中心部分與該柵極構(gòu)成一開關(guān)元件。其中，該第 一、第二延伸部分未被該柵極電極所覆蓋，且其中該第一、第二延伸部分的 長度皆超過0.5微米，以防止氧化層電荷擴(kuò)散至該有源層。
本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例提供一種影像顯示系統(tǒng)，包括 一薄膜晶體管。 此薄膜晶體管包括一基板； 一有源層，覆蓋該基板； 一柵極絕緣層，覆
蓋該有源層； 一介電層，包括一第一延伸部分、 一第二延伸部分、以及一分別連接該第一、第二延伸部分的第一中心部分，且覆蓋該柵極絕緣層；以及 一柵極電極，覆蓋該介電層的中心部分。而且，該薄膜晶體管更包括一保護(hù) 層，覆蓋該柵極電極，且包括一第三延伸部分、 一第四延伸部分、以及一分 別連接該第三、第四延伸部分的第二中心部分。其中該第一、第二延伸部分 與該柵極絕緣層接觸。其中，該柵極絕緣層、該介電層的中心部分與該柵極 構(gòu)成一開關(guān)元件。其中，該第一、第二延伸部分未被該柵極電極所覆蓋，且 其中該第一、第二延伸部分的長度皆超過0.5微米，以防止氧化層電荷擴(kuò)散 至該有源層。
本發(fā)明又一優(yōu)選實(shí)施例提供一種影像顯示系統(tǒng)的制造方法，包括提供 一低溫多晶硅薄膜晶體管，其中包括提供一基板；形成一有源層于該基板 上方；形成一柵極絕緣層于該有源層上方；形成一介電層于該柵極絕緣層上 方，該介電層包括一第一延伸部分、 一第二延伸部分、以及一分別連接該第 一、第二延伸部分的中心部分；以及形成一柵極電極于該介電層的中心部分 上方；以及對該低溫多晶硅薄膜晶體管進(jìn)行一高壓退火處理。
層或氮氧化硅層，或是柵極電極上方形成一覆蓋該柵極電極且延伸的氮化硅 層或氮氧化硅層，以避免后續(xù)高壓退火工藝所引起的氧化層電荷擴(kuò)散至開關(guān) 元件。結(jié)果，提升開關(guān)元件的均一性，因而面板的電路可以正常動作。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉 出優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
圖1A至1L繪示本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯 示器的制造方法的剖面圖。
圖2A至2F繪示本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯 示器的制造方法的剖面圖。
圖3A與3B分別繪示傳統(tǒng)低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器中N型金 屬氧化物半導(dǎo)體元件與P型金屬氧化物半導(dǎo)體元件的漏極電流vs.柵極電壓 關(guān)系圖。
圖4A與4B分別繪示傳統(tǒng)低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器中N型金 屬氧化物半導(dǎo)體元件與P型金屬氧化物半導(dǎo)體元件的漏極電流vs.柵極電壓
關(guān)系圖。
圖5A與5B分別繪示傳統(tǒng)低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器中N型金 屬氧化物半導(dǎo)體元件與P型金屬氧化物半導(dǎo)體元件的漏極電流vs.柵極電壓 關(guān)系圖。
附圖標(biāo)記說明
100~基板；102~緩沖層；104 第一有源層；105 第二有源層；104a~ 部分經(jīng)摻雜的第一有源層；105a 溝道區(qū)；105b 源/漏極電極；105c-源/ 漏極電極；106-光刻膠材料；108 溝道摻雜工藝；
110 光刻膠材料；112-N+摻雜工藝；114 柵極絕緣層；116~介電材 料；116， 第一介電層；116，， 第二介電層；117a 長度；117b 長度；117c~ 長度；117d 長度；118 第一柵極電極；118， 第二柵極電極；120 ~摻雜 工藝；104b 源/漏極電極；104c 溝道區(qū)；104d ~輕摻雜源/漏極；122 ~光 刻膠材料；124-摻雜工藝；126 層間介電層；129-保護(hù)層；130~導(dǎo)線； 200~基板；202~緩沖層；205 第二有源層；204a-源/漏極電極；204b~ 摻雜區(qū)；204c 溝道區(qū)；204d ~輕摻雜源/漏極；205a 源/漏極電極；205b ~ 溝道區(qū)；205c 源/漏極電極；214-柵極絕緣層；216 介電材料；216， ~第 一介電層；216" ~第二介電層；217a ~長度；217b ~長度；217c ~長度；217d ~ 長度；218 第一柵極電極；218， ~第二柵極電極218，； 220~輕摻雜源/漏極 摻雜工藝；222 光刻膠材料；224 P+摻雜工藝；226 第一保護(hù)層；226， ~ 第二保護(hù)層。
具體實(shí)施方式
第一實(shí)施例
如圖1L所示的第一實(shí)施例的低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器， 一緩 沖層102位于基板IOO上。 一有源層位于緩沖層102上，且至少包括第一有 源層或第二有源層或上述兩者；第一有源層包括溝道區(qū)104c、輕摻雜源/漏 極104d、源/漏極電極104b;第二有源層包括溝道區(qū)105a、源/漏極電極105c。 柵極絕緣層114位于有源層與緩沖層102上。 一介電層位于柵極絕緣層114 上，且至少包括一第一介電層116，或一第二介電層116"或上述兩者。 一第 一柵極電極118與一第二柵極電極118，分別位于第一介電層116，或第二介電 層116，，上。 一層間介電層126位于第一柵極電極118、第二柵極電極118'、
介電層、以與柵極絕緣層114上。 一保護(hù)層129位于層間介電層126上。第 一有源層104、柵極絕緣層U4、第一介電層116，以及第一4冊極電極118構(gòu) 成一N型金屬氧化物半導(dǎo)體元件。第二有源層105、柵極絕緣層114、第二 介電層116"以及第二柵極電極118，構(gòu)成一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體元件。每 一導(dǎo)線130穿越保護(hù)層129、層間介電層126與柵極絕緣層114而分別與N 型金屬氧化物半導(dǎo)體元件的源/漏極電極104b、與P型金屬氧化物半導(dǎo)體元 件的源/漏極電極105c電連接。
而且，第一介電層116，包含未被第一柵極電極118所覆蓋的第一延伸部 分117a與第二延伸部分117b,且每一延伸部分的長度皆超過0.5微米。第 二介電層116，，包含未被第二柵極電極118，所覆蓋的第三延伸部分117c與第 四延伸部分117d,且每一延伸部分的長度皆超過0.5微米。上述介電層可以 是氮化硅層或氮氧化硅層。在此實(shí)施例中，第一延伸部分117a的長度等于 第二延伸部分117b的長度；在其它實(shí)施例中，第一延伸部分117a的長度異 于第二延伸部分117b的長度。另外，在此實(shí)施例中，第三延伸部分117c的 長度等于第四延伸部分117d的長度；在其它實(shí)施例中，第三延伸部分117c 的長度異于第四延伸部分117d的長度。
圖1A至1L用于簡單敘述低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器的工藝。 在圖1A中，提供一上方具有一緩沖層102的基板100。形成一有源層(例 如是多晶硅層)于緩沖層102上。此有源層包括一第一有源層104與一第二 有源層105。
在圖1B中，以一光刻膠材料106覆蓋第二有源層105。對第一有源層 104進(jìn)行一溝道4參雜工藝108。
在圖1C中，以一光刻膠材料IIO覆蓋部分經(jīng)摻雜的第一有源層104a， 并對外露的部分經(jīng)摻雜的第一有源層104a進(jìn)行一N+摻雜工藝112,因而得 到源/漏極電極104b。之后，移除光刻膠材料106與110。
在圖1D中，形成一柵極絕緣層114于第一有源層104、第二有源層105 與緩沖層102上。
在圖1E中，沉積一介電材料116于柵極絕緣層114上。如圖1F所示， 經(jīng)過一傳統(tǒng)圖案化工藝后，得到一包含第一介電層116，與第二介電層116" 的圖案化介電層。尤其是，每一介電層皆延伸至所欲的長度。
在圖1G中，分別于第一介電層116，與第二介電層U6"上形成第一柵極
電極118與第二柵極電極118，。值得注意的是，第一介電層U6，包含第一延 伸部分117a與第二延伸部分117b;第二介電層116"包含第三延伸部分117c 與第四延伸部分117d。
在圖1H中，進(jìn)行一輕摻雜源/漏極(lightly doped)摻雜工藝，因而形 成輕摻雜源/漏極104c與104d。在圖II中，以一光刻膠材料122覆蓋第一 柵極電極118、第一介電層116，與有源層104,并對第二有源層105進(jìn)行一 P+摻雜工藝，而形成源/漏極電極105c。
在圖1J中，形成一層間介電層126于第一柵極電極118、第一介電層 116，、第二柵極電極118'、 第二介電層116，，與柵極絕緣層114上。
在圖1K中，進(jìn)行一水氣環(huán)境高壓退火處理。之后，如圖1L所示，進(jìn) 行現(xiàn)有后續(xù)工藝，如覆蓋層沉積工藝、金屬化工藝等。
根據(jù)第 一 實(shí)施例，藉由在柵極電極下方形成一延伸的氮化硅層或氮氧化 硅層，以避免后續(xù)高壓退火工藝所引起的氧化層電荷擴(kuò)散至開關(guān)元件。結(jié)果， 提升開關(guān)元件(如圖4A與4B分別所示的N、 P型金屬氧化物半導(dǎo)體元件) 的均一性，因而面板的電路可以正常動作。
第二實(shí)施例
如圖2F所示的第一實(shí)施例的低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器， 一緩 沖層202位于基板200上。 一有源層位于緩沖層202上，且至少包括第一有 源層或第二有源層或上述兩者；第一有源層包括溝道區(qū)、輕摻雜源/漏極 204d、源/漏極電極204a;第二有源層包括溝道區(qū)205b、源/漏極電極205c。 柵極絕緣層214位于圖案化有源層與緩沖層202上。 一圖案化介電層位于柵 極絕緣層214上，且至少包括一第一介電層216，或一第二介電層216"或上 述兩者。 一第一柵極電極218與一第二柵極電極218，分別位于第一介電層 216，或第二介電層216"上。 一第一圖案化保護(hù)層位于第一柵極電極218、 一 第二柵極電極218，、圖案化介電層與柵極絕緣層214上，且此第一圖案化保 護(hù)層包括分別位于第一柵極電極218與一第二柵極電極218，上的第一保護(hù)層 226與第二保護(hù)層226，。 一層間介電層(圖未顯示)位于上述第一圖案化保 護(hù)層、圖案化介電層與柵極絕緣層214上。 一覆蓋層(圖未顯示)位于上述 層間介電層上。第一有源層、柵極絕緣層214、第一介電層216，與第一柵極 電極218構(gòu)成一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體元件；而第二有源層、柵極絕緣層 214、第二介電層216"與第二柵極電極218，構(gòu)成一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體元
件。而且，每一導(dǎo)線(圖未顯示)穿越保護(hù)層、層間介電層與柵極絕緣層而
分別與N型金屬氧化物半導(dǎo)體元件的源/漏極電極204a、與P型金屬氧化物 半導(dǎo)體元件的源/漏極電極205c。
而且，第一保護(hù)層226包含一第一延伸部分217a與一第二延伸部分 217b,其中第一延伸部分217a、第二延伸部分217b與第一介電層216，、柵 極絕緣層214接觸，且每一延伸部分的長度皆超過0.5微米。第二保護(hù)層226， 包含一第三延伸部分217c與一第四延伸部分217d,其中第三延伸部分217c、 第四延伸部分217d與第二介電層216"、柵極絕緣層214接觸，且每一延伸 部分的長度皆超過0.5微米。上述第一保護(hù)層226可以是氮化硅層或氮氧化 硅層。在此實(shí)施例中，第一延伸部分217a的長度等于第二延伸部分217b的 長度；在其它實(shí)施例中，第一延伸部分217a的長度異于第二延伸部分217b 的長度。另外，在此實(shí)施例中，第三延伸部分217c的長度等于第四延伸部 分217d的長度；在其它實(shí)施例中，第三延伸部分217c的長度異于第四延伸 部分217d的長度。
第二實(shí)施例的工藝相似于第一實(shí)施例的工藝。在此，形成一額外的圖案 化保護(hù)層。
在圖2A中，依序于基板200上形成一緩沖層202、 一圖案化有源層、 一柵極絕緣層214與一介電材料216。上述圖案化有源層包含第二有源層205 與第一有源層。上述第一有源層包括一摻雜區(qū)204b、源/漏極電極204a。
在圖2B中，經(jīng)過微影工藝之后，形成一包含第一介電層216，與第二介 電層216，，的圖案化介電層。在圖2C中，分別于第一介電層216，與第二介電 層216"上形成柵極電極218與218，。
在圖2D中，進(jìn)行一輕摻雜源/漏極 (lightly doped drain)摻雜工藝220 ，因而形成輕摻雜源/漏極204d。
在圖2E中，以一光刻膠材料222覆蓋第一介電層216'、部分柵極絕緣 層214。之后，進(jìn)行一P+摻雜工藝224，接著移除光刻膠材料222。
在圖2F中，形成一包含第一保護(hù)層226與第二保護(hù)層226，的圖案化保 護(hù)層；其中，第一保護(hù)層226與第二保護(hù)層226，分別位于柵極電極218與 218，上。之后，所進(jìn)行之后續(xù)現(xiàn)有工藝(例如覆蓋層沉積工藝、金屬化工藝 等)由于必非發(fā)明重點(diǎn)，所以在此不贅述。
根據(jù)第二實(shí)施例，藉由在柵極電極上方形成一延伸的氮化硅層或氮氧化 硅保護(hù)層，以避免后續(xù)高壓退火工藝所引起的氧化層電荷擴(kuò)散至開關(guān)元件。
結(jié)果，提升開關(guān)元件(如圖5A與5B分別所示的N、 P型金屬氧化物半導(dǎo)體 元件)的均一性，因而面板的電路可以正常動作。
雖然本發(fā)明已以數(shù)個優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明， 任何本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作任意的 更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.影像顯示系統(tǒng)，包括低溫多晶硅薄膜晶體管，包括基板；有源層，覆蓋該基板；柵極絕緣層，覆蓋該有源層；介電層，包括第一延伸部分、第二延伸部分、以及分別連接該第一、第二延伸部分的第一中心部分，且覆蓋該柵極絕緣層；以及柵極電極，覆蓋該介電層的第一中心部分。
2. 如權(quán)利要求1所述的影像顯示系統(tǒng)，更包括保護(hù)層，覆蓋該柵極電極，且包括第三延伸部分、第四延伸部分、以及 分別連接該第三、第四延伸部分的第二中心部分，其中該第三、第四延伸部 分與該柵極絕緣層接觸，且該第二中心部分覆蓋該柵極電極。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的影像顯示系統(tǒng)，其中該第一、第二延伸部 分未被該柵極電極所覆蓋，且其中該第一、第二延伸部分的長度皆超過0.5 微米。
4. 如權(quán)利要求2所述的影像顯示系統(tǒng)，其中該第三、第四延伸部分的 長度皆超過0.5微米。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的影像顯示系統(tǒng)，更包括 顯示面板，包括該低溫多晶硅薄膜晶體管；控制器，與該顯示面板耦接，且動作后用于控制該顯示面板根據(jù)輸入信號顯示影像。
6. 如權(quán)利要求5所述的影像顯示系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括電子元件，且 該電子元件包"t舌該顯示面才反。
7. 如權(quán)利要求6所述的影像顯示系統(tǒng)，其中該電子元件為膝上型計算 機(jī)、行動電話、數(shù)字相機(jī)、個人數(shù)字助理、桌上型計算機(jī)、電視、車上顯示 器或可攜式數(shù)字多功能光盤播放機(jī)。
8. 如權(quán)利要求2所述的影像顯示系統(tǒng)，其中該介電層包括氮化硅或氮 氧化硅；該保護(hù)層包括氮化硅或氮氧化硅。
9. 一種影像顯示系統(tǒng)的制造方法，包括 提供低溫多晶硅薄膜晶體管，包括 提供基板；形成有源層于該基板上方；形成柵極絕緣層于該有源層上方；形成介電層于該柵極絕緣層上方，該介電層包括第一延伸部分、第 二延伸部分、以及分別連接該第一、第二延伸部分的中心部分；以及 形成柵極電極于該介電層的中心部分上方；以及 對該低溫多晶硅薄膜晶體管進(jìn)行高壓退火處理。 10.如權(quán)利要求9所述的影像顯示系統(tǒng)的制造方法，包括 形成保護(hù)層于該柵極電極上方，該保護(hù)層包括第三延伸部分、第四延伸 部分、以及分別連接該第三、第四延伸部分的第二中心部分，其中該第三、 第四延伸部分與該柵極絕緣層接觸，且該第二中心部分覆蓋該柵極電極。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種基板上具有多個N型金屬氧化物半導(dǎo)體元件與P型金屬氧化物半導(dǎo)體元件的低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器(low temperature polysilicon thin film transistor liquid crystal display，LTPS TFT-LCD)。每一個元件包括一層位于柵極電極下方或覆蓋柵極電極的氮化硅層(SiN<sub>x</sub>)。此氮化硅層的特征在于具有一自上述柵極電極底部延伸的適當(dāng)長度。此氮化硅層可以氮氧化硅層取代。
文檔編號H01L29/786GK101192622SQ200710188198
公開日2008年6月4日 申請日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月29日
發(fā)明者劉俊彥, 曾章和, 王士賓, 許國斌 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司