專利名稱：一種薄膜晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管，尤其涉及一種用于液晶顯示器(TFTLCD)上的薄膜 晶體管的結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管液晶顯示器(TFTLCD)以其輕薄、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)逐漸成為當(dāng)前各 類顯示器件發(fā)展的主流。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板顯示單元的結(jié)構(gòu)示意 圖。圖1A和圖1B分別為晶體管在縱向和橫向放置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1A和IB所示， 現(xiàn)有的顯示單元結(jié)構(gòu)主要包括 一基板(圖中未示)，在該基板上形成的第一金屬層， 該金屬層作為柵極掃描線10、柵電極20和公共電極線30;在柵電極20上形成的柵電 極絕緣層和有源層40;在有源層40上形成一第二金屬層，該第二金屬層作為信號(hào)線、 源電極50和漏電極60;在信號(hào)線以及同層的源電極50和漏電極60上形成一鈍化層； 在漏電極60上方的鈍化層上形成過孔70;形成于鈍化層上的透明像素電極通過鈍化層 過孔與漏電極60連接。此外，該顯示單元結(jié)構(gòu)還包括用第一金屬層制成的遮光條IIO。如圖1A和IB所示，柵極掃描線10和數(shù)據(jù)線80之間的耦合電容主要有兩部分組 成 一部分是在柵極掃描線10和數(shù)據(jù)線80交叉區(qū)域上直接形成的平行板電容；另一部 分是柵極掃描線10上晶體管區(qū)域由晶體管源電極50和柵極掃描線之間形成的平行板電 容。這里的源電極50通過金屬連線與數(shù)據(jù)線80相連接。上述兩部分電容共同起作用使 得柵極掃描線10和數(shù)據(jù)線80的阻抗都比較大，為了使柵極掃描線10和數(shù)據(jù)線80達(dá)到 一定的寫入能力，需要同時(shí)放大柵極掃描線和數(shù)據(jù)線的寬度。這樣就導(dǎo)致了顯示單元的 開口率下降。如圖2所示，在薄膜晶體管源電極5和漏電極6兩端的有源層伸出柵電極2，直接 暴露在薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板背面的光照范圍內(nèi)。由于薄膜晶體管有源層的氫 化非晶硅9 (a-Si:H)對(duì)光十分敏感，當(dāng)光照射到晶體管有源層時(shí)會(huì)在氫化非晶硅內(nèi)激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，從而降低器件的截止電阻。所述的激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)通常稱 為光生載流子。在晶體管源電極電壓和漏電極電壓的作用下，晶體管會(huì)形成一定大小的 以漏電流，從而影響液晶像素上的電荷保持特性。此外，在晶體管溝道長(zhǎng)度方向有源層的尺寸比晶體管溝道寬度還要大出4個(gè)微米左 右。這就增加了晶體管與柵電極之間的重疊面積，從而增大了柵極掃描線和數(shù)據(jù)線之間 的耦合電容。圖3A-3E給出了傳統(tǒng)的基于5張掩膜板工藝的薄膜晶體管制造流程-圖3A為形成柵極柵電極；圖3B為形成柵電極絕緣層和有源層；圖3C中為形成了源電極和漏電極；圖3D形成鈍化層并形成漏電極上的過孔；圖3E形成像素電極。上述步驟中除了絕緣層和鈍化層之外，形成每一層的圖形都要經(jīng)歷薄膜沉積、光刻和腐蝕三道主要工序。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種新的薄膜晶體管及其制造方法，能夠降低柵極掃描線 和數(shù)據(jù)線的電容阻抗、提高液晶像素電極上的電荷保持特性、提高顯示單元的開口率、 從而增強(qiáng)TFT LCD的顯示品質(zhì)。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種薄膜晶體管包括 一種薄膜晶體管，包括一基 板； 一形成在基板之上的柵極掃描線； 一形成在柵極掃描線之上的柵極絕緣層；其還包 括一有源層，該有源層處于柵極掃描線之上；一數(shù)據(jù)線和漏電極，形成在所述柵絕緣層上，.并搭載于所述有源層之上；一鈍化層，形成在數(shù)據(jù)線和漏電極上，在漏電極上形成接觸孔；一像素電極，形成在鈍化層上，通過所述漏電極上的接觸孔與漏電極相連接。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)線作為晶體管的源電極。 較佳地，柵極掃描線的寬度大于有源層的寬度。更佳地，所述有源層沿所述數(shù)據(jù)線放線的長(zhǎng)度位晶體管溝道的寬度。 為達(dá)上述目的，本發(fā)明還提供了一種薄膜晶體管的制造方法；包括如下步驟(1)在玻璃基板上沉積柵極掃描線薄膜，通過光刻和腐蝕工藝，形成柵電極掃描 線；(2) 在完成步驟(1)的基板上沉積柵電極絕緣層薄膜和非晶硅薄膜，通過光刻和 腐蝕工藝，形成硅島；(3) 在完成步驟(2)的基板上沉積一層金屬薄膜，通過光刻和腐蝕工藝，形成數(shù) 據(jù)線和漏電極；(4) 在完成步驟(3)的基板上沉積一層鈍化層，通過光刻和腐蝕工藝形成漏極部 分的鈍化層接觸孔；(5) 在完成步驟(4)的基板上沉積一層透明導(dǎo)電薄膜，通過光刻和腐蝕工藝，覆 蓋漏電極上的接觸孔，形成像素電極。本發(fā)明的這種設(shè)計(jì)不需要額外從數(shù)據(jù)線再接出一條金屬線來進(jìn)行數(shù)據(jù)線和源電 極之間的連接。


圖1A為現(xiàn)有的晶體管縱向放置的薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板顯示單元的結(jié)構(gòu) 示意圖。圖1B為現(xiàn)有的晶體管橫向放置的薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板顯示單元的結(jié)構(gòu) 示意圖。圖2為圖1A中A-A'向的晶體管截面示意圖。圖3A 3E為現(xiàn)有的5 MASK工藝的晶體管制造流程圖。圖4為本發(fā)明的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的薄膜晶體管溝道寬度方向的示意圖。圖6為圖5的本發(fā)明的薄膜晶體管溝道長(zhǎng)度方向(A-A'向)的截面圖。圖7為現(xiàn)有的從數(shù)據(jù)線上引出到晶體管漏極金屬線的傳統(tǒng)晶體管結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為柵極掃描線與數(shù)據(jù)線的電容關(guān)系圖。圖9為本發(fā)明的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的不同層之間位置偏移的特性示意圖。 圖IOA為現(xiàn)有技術(shù)中薄膜晶體管的有源層的覆蓋面積示意圖。 圖10B為本發(fā)明的薄膜晶體管的有源層的覆蓋面積示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合

和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地詳細(xì)說明。 實(shí)施例1圖4給出了本發(fā)明的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)示意圖。晶體管2的位置在柵極掃描線1和 數(shù)據(jù)線8的交叉區(qū)域。晶體管2的有源層完全處于柵極掃描線1之上，不存在暴露于來 自薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板背面的光照范圍內(nèi)的部分。晶體管2的溝道長(zhǎng)度方向 平行于數(shù)據(jù)線8，而晶體管2的溝道寬度方向平行于掃描線1。在本發(fā)明提出的晶體管2 中，有源層平行于數(shù)據(jù)線8的那部分尺寸大小就是晶體管的寬度大小。交叉區(qū)域中的柵 極掃描線1的寬度大于晶體管的溝道寬度w。在晶體管的寬度方向上源電極和漏電極完 全搭載于有源層之上，并且該有源層還分別跨過源電極和漏電極若干微米。這個(gè)跨過的 距離取決于源電極、漏電極與有源層之間的位置偏移量。此外，在薄膜晶體管結(jié)構(gòu)中， 與柵極掃描線1交叉的那部分?jǐn)?shù)據(jù)線8作為該晶體管的源電極。像素電極連線9作為漏 電極，這種設(shè)計(jì)不需要額外從數(shù)據(jù)線再接出一條金屬線來進(jìn)行數(shù)據(jù)線和源電極之間的連 接。在薄膜晶體管漏電極上實(shí)現(xiàn)鈍化層過孔之后，使漏電極與透明的像素電極相連接， 從而達(dá)到作為液晶顯示單元開關(guān)用的功能。如圖5，為本發(fā)明薄膜晶體管溝道寬度方向的示意圖。柵極掃描線1交叉部的寬度 V大于有源層的寬度v，而晶體管有源層沿?cái)?shù)據(jù)線8方向的長(zhǎng)度就是晶體管溝道的寬度 w，既v的寬度。如圖6所示，為圖5的薄膜晶體管A-A'向的截面圖。包括一位于最底層的玻璃 基板100，形成在基板100之上的為柵極掃描線1; 一形成在柵極掃描線1之上的柵極 絕緣層6;另在柵極絕緣層6上還具有一層有源層IO，在本實(shí)施例中為本征非晶硅層10， 有源層IO處于柵極掃描線1之上；在有源層IO上為一參雜的非晶硅層11，其寬度窄于 本征非晶硅層10，分為兩小段，數(shù)據(jù)線8和像素電極連線9分別位于參雜的非晶硅層 ll之上，此處，數(shù)據(jù)線8作為源電極，像素電極連線9作為漏電極，分別搭載于所述有 源層IO之上。將圖5和圖7作比較可以看出，圖7中的黑色點(diǎn)圈所示，現(xiàn)有的晶體管結(jié)構(gòu)是從 數(shù)據(jù)線8上引出一金屬線到晶體管漏電極。這部分?jǐn)?shù)據(jù)線電位將會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)線上液晶電 容，數(shù)據(jù)線和公共電極線之間的寄生電容，以及數(shù)據(jù)線和像素電極之間的寄生電容。而 采用了如圖5的晶體管結(jié)構(gòu)后，不需要額外從數(shù)據(jù)線再接出一條金屬線來進(jìn)行數(shù)據(jù)線和 源電極之間的連接。上述電容即被消除。如圖8所示，把掃描線1與數(shù)據(jù)線8的交叉部電容和晶體管2上與數(shù)據(jù)線8相連 那一半的掃描線與數(shù)據(jù)線電容合二為一。只剩下黑色點(diǎn)圈所示部分的掃描線與數(shù)據(jù)線的 交叉部電容。這種結(jié)構(gòu)同時(shí)大大降低了掃描線和數(shù)據(jù)線的負(fù)載電容。如圖9所示，無論數(shù)據(jù)線8與非晶硅層11的位置偏移量為多少，顯示屏內(nèi)所有晶體管的寄生電容都一樣。晶體管面內(nèi)均一性好。前面所述晶體管的寄生電容包括晶體管 上與像素電極相連那一半的晶體管電容和晶體管上與數(shù)據(jù)線相連那一半的掃描線與數(shù) 據(jù)線電容。對(duì)比圖IOA和圖IOB，如圖IOA為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖IOB則是去掉傳統(tǒng)晶體 管寬度方向兩側(cè)若干微米非晶硅層，減小了源電極和漏電極與非晶硅層之間的接觸面 積。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在縮小晶體管所需占用面積的同時(shí)消除了容易形成漏電流的幾個(gè)地 方。結(jié)合薄膜晶體管液晶顯示器中顯示單元的整體結(jié)構(gòu)，上述薄膜晶體管結(jié)構(gòu)可以通 過以下步驟制造完成。首先，使用磁控濺射方法，在透明玻璃基板上沉積一層厚度在1000A至5000A的 柵極掃描線層。這一金屬層的材料可以使用鉬、鋁、鋁鎳合金、鉬鎢合金、鉻、或者銅 等金屬。也可以使用上述幾種材料薄膜的組合。用柵極掃描線層掩膜板通過曝光工藝和 腐蝕工藝形成柵極掃描線、公共電極線和遮光條等圖案。接著，利用化學(xué)汽相沉積的方法在完成第一金屬層圖案的陣列基板上連續(xù)沉積厚度 在2000A至5000A的柵電極絕緣層薄膜和厚度在1000A至4000A的非晶硅薄膜。柵電 極絕緣層薄膜材料可以使用氮化硅，也可以使用氧化硅和氮氧化硅等。用有源層的掩膜 板進(jìn)行曝光后對(duì)非晶硅層進(jìn)行腐蝕工藝，形成硅島。接著，在陣列基板上沉積一層厚度在1000A至5000A的數(shù)據(jù)線層薄膜。通過數(shù)據(jù) 線層掩膜板在一定區(qū)域內(nèi)形成數(shù)據(jù)線和漏電極等圖案。接著，在整個(gè)陣列基板上沉積一層厚度在500A至5000A的鈍化層。其材料可以是 氮化硅，也可以是氧化硅或者氮氧化硅。通過鈍化層的掩膜板，利用曝光工藝和腐蝕工 藝在晶體管的漏電極上形成鈍化層過孔。最后，在基板上沉積一層厚度在100A至3000A的透明導(dǎo)電層薄膜。其材料主要是 氧化銦錫ITO(Indium Tin Oxide)。使用透明導(dǎo)電層掩膜板，通過曝光工藝和腐蝕工藝， 形成像素電極圖案。如圖4所示，像素電極覆蓋到公共電極線上面后，以鈍化層為介質(zhì) 形成公共電極線和像素電極之間的存儲(chǔ)電容。以上所提出實(shí)施例為一種實(shí)現(xiàn)方法，也可以有其它的實(shí)現(xiàn)方法，通過選擇不同的材 料或材料組合完成。最后應(yīng)該說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)按照需要可使用不同 材料和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)之，即可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā) 明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管，包括一基板；一形成在基板之上的柵極掃描線；一形成在柵極掃描線之上的柵極絕緣層；其特征在于，還包括一有源層，該有源層處于柵極掃描線之上；一數(shù)據(jù)線和漏電極，形成在所述柵絕緣層上，并搭載于所述有源層之上；一鈍化層，形成在數(shù)據(jù)線和漏電極上，在漏電極上形成接觸孔；一像素電極，形成在鈍化層上，通過所述漏電極上的接觸孔與漏電極相連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于所述數(shù)據(jù)線作為晶體管的源電極。
3. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于柵極掃描線的寬度大于有源層的寬 度。
4. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于所述有源層沿所述數(shù)據(jù)線放線的長(zhǎng) 度位晶體管溝道的寬度。
5. 如權(quán)利要求l所述的一種薄膜晶體管的制造方法；，其特征在于，包括如下步驟(1) 在玻璃基板上沉積柵極掃描線薄膜，通過光刻和腐蝕工藝，形成柵電極掃描 線；(2) 在完成步驟(1)的基板上沉積柵電極絕緣層薄膜和非晶硅薄膜，通過光刻和 腐蝕工藝，形成硅島；(3) 在完成步驟(2)的基板上沉積一層金屬薄膜，通過光刻和腐蝕工藝，形成數(shù) 據(jù)線和漏電極；(4) 在完成步驟(3)的基板上沉積一層鈍化層，通過光刻和腐蝕工藝形成漏極部 分的鈍化層接觸孔；(5) 在完成步驟(4)的基板上沉積一層透明導(dǎo)電薄膜，通過光刻和腐蝕工藝，覆 蓋漏電極上的接觸孔，形成像素電極。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種薄膜晶體管包括一種薄膜晶體管，包括一基板；一形成在基板之上的柵極掃描線；一形成在柵極掃描線之上的柵極絕緣層；其還包括一有源層，該有源層處于柵極掃描線之上；一數(shù)據(jù)線和漏電極，形成在所述柵絕緣層上，并搭載于所述有源層之上；一鈍化層，形成在數(shù)據(jù)線和漏電極上，在漏電極上形成接觸孔；一像素電極，形成在鈍化層上，通過所述漏電極上的接觸孔與漏電極相連接。所述數(shù)據(jù)線作為晶體管的源電極。還提供了一種薄膜晶體管的制造方法；包括在玻璃基板上沉積柵極掃描線薄膜，通過光刻和腐蝕工藝，形成柵電極掃描線；在基板上沉積柵電極絕緣層薄膜和非晶硅薄膜，通過光刻腐蝕工藝，形成硅島；在基板上沉積一層金屬薄膜，形成數(shù)據(jù)線和漏電極；在基板上沉積一層鈍化層，形成漏極部分的鈍化層接觸孔；在基板上沉積一層透明導(dǎo)電薄膜，覆蓋漏電極上的接觸孔，形成像素電極。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101335272SQ20071004299
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者馬群剛 申請(qǐng)人:上海廣電Nec液晶顯示器有限公司