專利名稱：晶體管結(jié)構(gòu)及具有該結(jié)構(gòu)的控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體管結(jié)構(gòu)及具有該晶體管結(jié)構(gòu)的控制單元；特別是一種用于液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電路的晶體管結(jié)構(gòu)及其控制單元。
背景技術(shù)：
由于液晶顯示器具有省電、重量輕、低輻射及易攜帶等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為市面上的主流產(chǎn)品。以薄膜晶體管液晶顯示器(Thin Film Transistor LiquidCrystal Display，TFT-LCD)而言，其主要由顯示面板和背光組件所構(gòu)成，其中，顯示面板包括了晶體管陣列、彩色濾光基板及灌注于其間的液晶，通過上述元件的操作，來提供圖像顯示的功能。
一般而言，在液晶屏幕的外部驅(qū)動(dòng)電路上，除了晶體管之外，尚須額外設(shè)置多個(gè)大型電容，以提供穩(wěn)壓效果。然而，此大型電容通常占據(jù)有大范圍的電路面積，于是在電路設(shè)計(jì)上便必須牽就這些大型電容，而間接影響到其他元件及線路在配置上的靈活度。而且，其他電路設(shè)計(jì)上的彈性運(yùn)用，例如增加晶體管的溝道的寬度與長(zhǎng)度比(W/L)等，因受限于此大型電容也較難實(shí)現(xiàn)，故難以將驅(qū)動(dòng)電路的配置與效能進(jìn)一步提高。
現(xiàn)有液晶顯示器的控制單元如圖1所示，為方便清楚描述，圖1的控制單元10僅顯示晶體管結(jié)構(gòu)11和儲(chǔ)存電容12的剖面示意圖。首先，在基板100上可包括控制區(qū)域101和電容區(qū)域102，在控制區(qū)域101和電容區(qū)域102上，先分別形成有第一導(dǎo)電層131、132，且以介電層14覆蓋其上。接著，對(duì)應(yīng)于控制區(qū)域101和電容區(qū)域102，分別形成有非晶硅層151、152，其中非晶硅層151用以提供作為載子流通的溝道。
在前述結(jié)構(gòu)和區(qū)域上，再分別形成電極層161、162，然后是第二導(dǎo)電層171、172，須說明的是，位于控制區(qū)域101的電極層161和第二導(dǎo)電層171，實(shí)際上區(qū)分為兩部分，彼此間隔分離設(shè)置。最后，再形成平坦介電層18(或稱為保護(hù)層)在前述結(jié)構(gòu)上。
由圖1可明顯看出，儲(chǔ)存電容12在基板100上確實(shí)具有占據(jù)了相當(dāng)?shù)臋M向部分的結(jié)構(gòu)，若轉(zhuǎn)換為平面上視圖，可想見必然會(huì)占用相當(dāng)大的電路面積，導(dǎo)致電路配置時(shí)的限制，不利于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與電路的微小化。
鑒此，提供一種有效減少電路布局中電容所占用區(qū)域面積的晶體管結(jié)構(gòu)和控制單元，為此領(lǐng)域亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種晶體管結(jié)構(gòu)及控制單元，尤其適用于薄型液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)電路，本發(fā)明的晶體管結(jié)構(gòu)設(shè)置有上柵極，其與晶體管結(jié)構(gòu)的源極端重疊，通過增大晶體管本身的柵極-源極電容(gate-sourcecapacitance，CGS)，可在原電容結(jié)構(gòu)外，在晶體管結(jié)構(gòu)上額外增生單邊電容，減緩現(xiàn)有大型穩(wěn)壓電容的規(guī)格需求，甚至將原電容結(jié)構(gòu)完全取代，使電路設(shè)計(jì)及配置上更具彈性。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種晶體管結(jié)構(gòu)及控制單元，由于本發(fā)明將部分或全部的穩(wěn)壓電容設(shè)置在晶體管結(jié)構(gòu)上，可有效縮小穩(wěn)壓電容面積，故電容結(jié)構(gòu)所占用的電路設(shè)計(jì)面積可大幅減少。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種晶體管結(jié)構(gòu)及控制單元，在晶體管結(jié)構(gòu)上設(shè)置有上柵極，除了可提供前述的電容效應(yīng)外，由于電容的增大，更具有增加流通于晶體管結(jié)構(gòu)的電流的額外優(yōu)點(diǎn)，有助于提高晶體管效能。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種晶體管結(jié)構(gòu)，其依次包括第一導(dǎo)電層、介電層、非晶硅層、電極層、第二導(dǎo)電層、平坦介電層和上柵極。其中，介電層覆蓋第一導(dǎo)電層，非晶硅層局部覆蓋介電層，而電極層則設(shè)置在非晶硅層上，且具有第一電極和第二電極，其間形成有間隔，使部分的非晶硅層可暴露在該間隔上；第二導(dǎo)電層具有第一導(dǎo)電部分和第二導(dǎo)電部分，該第一導(dǎo)電部分設(shè)置在第一電極上，而該第二導(dǎo)電部分設(shè)置在第二電極上；平坦介電層覆蓋于第二導(dǎo)電層和自間隔暴露的非晶硅層上；上柵極則對(duì)應(yīng)于第二導(dǎo)電層的第一導(dǎo)電部分，設(shè)置在平坦介電層上，且與第一導(dǎo)電層電連接；通過上述結(jié)構(gòu)，在第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層的第一導(dǎo)電部分及上柵極間，可形成強(qiáng)化電容。
本發(fā)明還提供一種控制單元，包括基板和設(shè)置其上的前述晶體管結(jié)構(gòu)及第一電容結(jié)構(gòu)，且第一電容結(jié)構(gòu)鄰近于前述晶體管結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)化電容(第二電容結(jié)構(gòu))，本發(fā)明的控制單元，可具有減少第一電容結(jié)構(gòu)所占電路設(shè)計(jì)面積的效果。
為讓本發(fā)明的上述目的、技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文以優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1是現(xiàn)有液晶顯示器控制單元的示意圖；圖2A是本發(fā)明控制單元優(yōu)選實(shí)施例的剖面示意圖；圖2B是圖2A的上視示意圖；圖3是本發(fā)明控制單元另一優(yōu)選實(shí)施例的剖面示意圖；圖4是本發(fā)明晶體管結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例的剖面示意圖；和圖5是本發(fā)明晶體管結(jié)構(gòu)的另一優(yōu)選實(shí)施例的剖面示意圖。
簡(jiǎn)單符號(hào)說明10 控制單元 100基板101控制區(qū)域 102電容區(qū)域11 晶體管結(jié)構(gòu)12 儲(chǔ)存電容131第一導(dǎo)電層132第一導(dǎo)電層14 介電層151非晶硅層152非晶硅層 161電極層162電極層171第二導(dǎo)電層172第二導(dǎo)電層18 平坦介電層2 控制單元 20 基板201控制區(qū)域 202電容區(qū)域21 介電層23 平坦介電層3 晶體管結(jié)構(gòu)31 第一導(dǎo)電層33 非晶硅層 35 電極層350間隔 351第一電極353第二電極 37 第二導(dǎo)電層371第一導(dǎo)電部分 373第二導(dǎo)電部分39 上柵極391貫穿孔41 蝕刻阻止層5 第一電容結(jié)構(gòu)
51第一導(dǎo)電層 53非晶硅層55電極層 57第二導(dǎo)電層7 第二電容結(jié)構(gòu)具體實(shí)施方式
首先請(qǐng)參閱圖2A，其為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的控制單元2的剖面示意圖；控制單元2包括設(shè)置在基板20上的晶體管結(jié)構(gòu)3和第一電容結(jié)構(gòu)5。為方便說明，可在基板20上界定控制區(qū)域201和電容區(qū)域202，上述晶體管結(jié)構(gòu)3即位于控制區(qū)域201上，而第一電容結(jié)構(gòu)5位于電容區(qū)域202上。
詳細(xì)來說，晶體管結(jié)構(gòu)3依次包括第一導(dǎo)電層31、介電層21、非晶硅層33、電極層35、第二導(dǎo)電層37、平坦介電層23和上柵極39。其中，介電層21覆蓋第一導(dǎo)電層31，非晶硅層33局部覆蓋介電層21，而電極層35設(shè)置在非晶硅層33上，其具有第一電極351和第二電極353，且第一電極351與第二電極353之間形成間隔350，經(jīng)由間隔350，使非晶硅層33可部分地暴露出來。
進(jìn)一步而言，第二導(dǎo)電層37分別對(duì)應(yīng)于第一電極351和第二電極353，具有第一導(dǎo)電部分371和第二導(dǎo)電部分373，明確地來說，第一導(dǎo)電部分371和第二導(dǎo)電部分373仍為分隔設(shè)置，使非晶硅層33仍能部分暴露于間隔350。
平坦介電層23則覆蓋在前述結(jié)構(gòu)上，明確而言，至少覆蓋第二導(dǎo)電層37和自間隔350暴露的部分非晶硅層33。最后，上柵極39形成在平坦介電層23上，且對(duì)應(yīng)于第二導(dǎo)電層37的第一導(dǎo)電部分371的位置。實(shí)際上，上柵極39與第一導(dǎo)電層31通過貫穿孔391電連接，可一并參閱圖2B，其為晶體管結(jié)構(gòu)3的上視示意圖，貫穿孔391的設(shè)置可使上柵極39和第一導(dǎo)電層31具有等電位。因此，在第一導(dǎo)電層31、第二導(dǎo)電層37的第一導(dǎo)電部分371及上柵極39之間，便可形成第二電容結(jié)構(gòu)7。
明確而言，第一導(dǎo)電層31為下柵極；且優(yōu)選地，第一導(dǎo)電層31和第二導(dǎo)電層37為金屬材料所制成，以具有導(dǎo)電效果，而上柵極39為電極，例如氧化銦錫(Indium-tin oxide，ITO)透明電極；在實(shí)際使用上，第一電極351即為源極，而第二電極353即為漏極，而第二電容結(jié)構(gòu)7即形成所謂的柵極-源極電容(CGS)。
此外，第一電容結(jié)構(gòu)5(即原電容結(jié)構(gòu)所在位置)鄰近第二電容結(jié)構(gòu)7設(shè)置，其依次包括第一導(dǎo)電層51、介電層21、非晶硅層53、電極層55、第二導(dǎo)電層57及平坦介電層23，其中介電層21、電極層55、第二導(dǎo)電層57及平坦介電層23分別自晶體管結(jié)構(gòu)3的相對(duì)應(yīng)元件所延伸過來。
本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例如圖3所示，其中上柵極39可自第二電容結(jié)構(gòu)7延伸設(shè)置在第一電容結(jié)構(gòu)5上。隨著上柵極39的延伸，可使驅(qū)動(dòng)電路具有更大的電容，因此，可更進(jìn)一步提高控制單元2中的穩(wěn)壓效果。
通過上述結(jié)構(gòu)，在實(shí)際上使用時(shí)，第二電容結(jié)構(gòu)7可作為控制單元2中、第一電容結(jié)構(gòu)5之外的額外強(qiáng)化電容，可予理解的是，原第一電容結(jié)構(gòu)5所需的電性規(guī)格要求，便可因第二電容結(jié)構(gòu)7的輔助存在而降低，甚至第一電容結(jié)構(gòu)5可完全不須設(shè)置，僅以第二電容結(jié)構(gòu)7便可提供控制單元2足夠的電容需求。
另外須說明的是，雖然附圖中僅顯示剖面示意圖，然而實(shí)際上，上柵極39與第一導(dǎo)電層31、第二導(dǎo)電層37的第一導(dǎo)電部分371之間，就電路面積的觀點(diǎn)而言，具有大面積的重疊，其所生的可觀電容效應(yīng)，將足夠提供穩(wěn)壓效果。
本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例如圖4所示，附圖中僅顯示晶體管結(jié)構(gòu)3的細(xì)部構(gòu)造。在此實(shí)施例中，上柵極39橫向延伸至對(duì)應(yīng)該間隔350處，以間接覆蓋該間隔350，因此增加第一導(dǎo)電層31、第一導(dǎo)電部分371及上柵極39之間的重疊區(qū)域，使非晶硅層33在對(duì)應(yīng)于間隔350處的位置，累積的通道傳導(dǎo)電子增加，晶體管結(jié)構(gòu)3在使用時(shí)可產(chǎn)生更大的電流，伴隨而來的另一好處。
請(qǐng)?jiān)俅螀㈤唸D4，在此實(shí)施例中，或可更進(jìn)一步將第一導(dǎo)電層31沿著對(duì)應(yīng)于第一電極351的方向延伸，配合上柵極39的設(shè)置，也將增加對(duì)應(yīng)的面積，第二電容結(jié)構(gòu)7可提供更大的電容穩(wěn)壓能力。
本發(fā)明的再一優(yōu)選實(shí)施例如圖5所示，控制單元2還包括蝕刻阻止層41，設(shè)在非晶硅層33上且對(duì)應(yīng)于間隔350處，此為由于制造工藝中，須進(jìn)行蝕刻工藝以形成該間隔350，然而，若蝕刻的時(shí)間或蝕刻液濃度掌握上失控，有可能損及非晶硅層33的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致晶體管結(jié)構(gòu)3的運(yùn)作失效。故通常在設(shè)計(jì)時(shí)，非晶硅層33會(huì)具有一定厚度。通過本實(shí)施例中蝕刻阻止層41的設(shè)置，可確實(shí)掌握蝕刻工藝的蝕刻深度，通過蝕刻阻止層41的保護(hù)，不必?fù)?dān)心非晶硅層33受到不當(dāng)侵蝕；亦即蝕刻至少會(huì)停止在蝕刻阻止層41深度，確保非晶硅層33的存在，故非晶硅層33可傾向更趨薄型化的設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)在實(shí)作上，非晶硅層33的厚度可從約2000埃()大幅減少至約500埃()。如圖5所示，第一電極351和第二電極353局部覆蓋于蝕刻阻止層41的相對(duì)兩端。在此實(shí)施例中，也可配合前述所揭示的配置，例如將第一導(dǎo)電層31或上柵極39延伸設(shè)置，在此不另贅述。
通過本發(fā)明所揭示的晶體管結(jié)構(gòu)及控制單元，可在晶體管結(jié)構(gòu)上提供有效電容，減少現(xiàn)有大型穩(wěn)壓電容的規(guī)格需求，甚至可完全取而代之，故電容結(jié)構(gòu)所占用的電路面積可大幅減少，電路設(shè)計(jì)及配置上將更具彈性。
上述的實(shí)施例僅用來例舉本發(fā)明的實(shí)施方式，以及闡釋本發(fā)明的技術(shù)特征，并非用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員可輕易完成的改變或等同物均屬于本發(fā)明所主張的范圍，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種晶體管結(jié)構(gòu)，包括第一導(dǎo)電層；介電層，覆蓋該第一導(dǎo)電層；非晶硅層，局部覆蓋該介電層；電極層，設(shè)置在該非晶硅層上，該電極層具有第一電極和第二電極，且該第一電極與該第二電極之間形成間隔，該間隔暴露部分該非晶硅層；第二導(dǎo)電層，該第二導(dǎo)電層具有第一導(dǎo)電部分和第二導(dǎo)電部分，該第一導(dǎo)電部分設(shè)置在該第一電極上，而該第二導(dǎo)電部分設(shè)置在該第二電極上；平坦介電層，至少覆蓋該第二導(dǎo)電層和自該間隔暴露的該非晶硅層；和上柵極，對(duì)應(yīng)于該第二導(dǎo)電層的第一導(dǎo)電部分，設(shè)置在該平坦介電層上，且該上柵極與該第一導(dǎo)電層電連接；其中，該第一導(dǎo)電層、該第二導(dǎo)電層的第一導(dǎo)電部分及該上柵極間，形成強(qiáng)化電容。
2.如權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，其中該晶體管結(jié)構(gòu)還包括貫穿孔，以電連接該上柵極和該第一導(dǎo)電層。
3.如權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，其中該上柵極為橫向延伸至實(shí)質(zhì)上覆蓋該間隔。
4.如權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，其中該第一導(dǎo)電層延伸至對(duì)應(yīng)該第一電極的位置。
5.如權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，還包括蝕刻阻止層，設(shè)在該非晶硅層上對(duì)應(yīng)于該間隔處，該第一電極和該第二電極局部覆蓋于該蝕刻阻止層的相對(duì)兩端。
6.如權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，其中該第一導(dǎo)電層為下柵極。
7.如權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，其中該第一導(dǎo)電層和該第二導(dǎo)電層為金屬材料所制成。
8.如權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，其中該上柵極為透明電極。
9.如權(quán)利要求1所述的晶體管結(jié)構(gòu)，其中該第一電極為源極，且該第二電極為漏極。
10.一種具有晶體管的控制單元，包括基板、晶體管結(jié)構(gòu)及第一電容結(jié)構(gòu)，該晶體管結(jié)構(gòu)和該第一電容結(jié)構(gòu)設(shè)置在該基板上，其中該晶體管結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電層；介電層，覆蓋該第一導(dǎo)電層；非晶硅層，局部覆蓋該介電層；電極層，設(shè)置在該非晶硅層上，該電極層具有第一電極和第二電極，且該第一電極與該第二電極之間形成間隔，該間隔暴露部分該非晶硅層；第二導(dǎo)電層，該第二導(dǎo)電層具有第一導(dǎo)電部分和第二導(dǎo)電部分，該第一導(dǎo)電部分設(shè)置在該第一電極上，而該第二導(dǎo)電部分設(shè)置在該第二電極上；平坦介電層，至少覆蓋該第二導(dǎo)電層和自該間隔暴露的該非晶硅層；和上柵極，對(duì)應(yīng)于該第二導(dǎo)電層的第一導(dǎo)電部分，設(shè)置在該平坦介電層上，且該上柵極與該第一導(dǎo)電層電連接；其中，該第一導(dǎo)電層、該第二導(dǎo)電層的第一導(dǎo)電部分及該上柵極間，形成第二電容結(jié)構(gòu)，且該第一電容結(jié)構(gòu)設(shè)置在鄰近該第二電容結(jié)構(gòu)，該第一電容結(jié)構(gòu)順序包括第一導(dǎo)電層、介電層、非晶硅層、電極層、第二導(dǎo)電層以及平坦介電層，其中該第一電容結(jié)構(gòu)的介電層、電極層、第二導(dǎo)電層及平坦介電層分別自該晶體管結(jié)構(gòu)的介電層、電極層、第二導(dǎo)電層及平坦介電層延伸。
11.如權(quán)利要求10所述的控制單元，其中該晶體管結(jié)構(gòu)還包括貫穿孔，以電連接該上柵極和該第一導(dǎo)電層。
12.如權(quán)利要求10所述的控制單元，其中該上柵極為橫向延伸至實(shí)質(zhì)上覆蓋該間隔。
13.如權(quán)利要求10所述的控制單元，其中該上柵極延伸設(shè)置在該第一電容結(jié)構(gòu)上。
14.如權(quán)利要求10所述的控制單元，其中該第一導(dǎo)電層延伸至對(duì)應(yīng)該第一電極的位置。
15.如權(quán)利要求10所述的控制單元，還包括蝕刻阻止層，設(shè)在該非晶硅層上對(duì)應(yīng)于該間隔處，該第一電極和該第二電極局部覆蓋于該蝕刻阻止層的相對(duì)二端。
16.如權(quán)利要求10所述的控制單元，其中該第一導(dǎo)電層為下柵極。
17.如權(quán)利要求10所述的控制單元，其中該第一導(dǎo)電層和該第二導(dǎo)電層為金屬材料所制成。
18.如權(quán)利要求10所述的控制單元，其中該上柵極為透明電極。
19.如權(quán)利要求10所述的控制單元，其中該第一電極為源極，且該第二電極為漏極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電路的晶體管結(jié)構(gòu)、及具有該晶體管結(jié)構(gòu)的控制單元。該晶體管結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層及上柵極，此晶體管結(jié)構(gòu)在第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層及上柵極間形成強(qiáng)化電容，可大幅減少額外設(shè)置電容裝置所占用的電路面積；亦即在無需額外設(shè)置電容裝置的情況下，即可提高電容的能力。
文檔編號(hào)H01L29/78GK1937241SQ20061014167
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月9日
發(fā)明者梁中瑜, 魏俊卿 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司