專利名稱：一種單柵極雙薄膜晶體管及其器件的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體及光電顯示器件制造領域，特別涉及一種單柵極雙薄膜晶體管及其器件。
背景技術：
氫化非晶硅a_Si:H薄膜晶體管目前普遍運用于液晶顯示器的制造過程中，作為液晶顯示像素驅動的開關器件，它具有容易制備，均一性好，成本較低等優(yōu)點。由于a_Si:H 薄膜晶體管的小電流及其可控特性，使得其在對于電流和速度要求不高的某些領域中具有重大的應用價值；例如在大面積顯示中，需要許多晶體管來控制發(fā)光管陣列，a_Si:H薄膜晶體管就能夠很好地發(fā)揮作用。但是a_Si:H薄膜晶體管同時也存在一些明顯的缺陷，其中最重要的問題就是閾值電壓的亞穩(wěn)特性，比如隨著使用時間的增加，在較長時間施加柵偏壓以后，其閾值電壓以及亞閾效率都將要發(fā)生漂移，a_Si:H薄膜晶體管的性能會發(fā)生劣化，導致TFT的電學性質不穩(wěn)定。由于閾值電壓漂移，必然引起驅動電流的漂移，而又因為OLED是一種電流驅動的發(fā)光器件，驅動電流的漂移使得a-Si H薄膜晶體管對OLED的驅動性能很差，極易出現顯示異常的情況。此外，如果閾值電壓在面內漂移不均，也可能造成液晶顯示不均的問題。如何提高薄膜晶體管的性能，特別是改善其性能衰退的性質，成為當前液晶顯示器制造的關鍵問題。目前出現了一些技術，其中最有效的就是LTPS(Low Temperature Poly-silicon，低溫多晶硅)技術，具體方法是利用多晶硅形成有源層，可以有效地穩(wěn)定閾值電壓。但是LTPS技術成本較高，而且所成薄膜的均一性也不盡人意，器件關態(tài)漏電流較大易于擊穿，同時低溫大面積制備難度較高，工藝復雜，這些均制約了 LTPS技術的應用。 就目前的發(fā)展狀況而言，LTPS技術還有待進一步改進，應用尚不廣泛?？偠灾蔷Ч杈哂谐杀镜土痛竺娣e制造等優(yōu)點，因此可用來制作顯示或成像器件中起選址作用的像素矩陣，以及制作與選址矩陣同時制作在玻璃襯底的顯示驅動電路，仍然是當前的實際生產中使用最多的薄膜晶體管技術。但是它的載流子遷移率低和穩(wěn)定性差，因此在要求高器件密度的場合受到一定的限制。

實用新型內容(一)要解決的技術問題針對現有技術的缺點，本實用新型為了解決現有a_Si:H薄膜的性能問題，通過改進薄膜晶體管結構設計來改善薄膜晶體管的性質，可以得到性能較好，成本較低的產品。( 二 )技術方案為此解決上述技術問題，本實用新型具體采用如下方案進行首先，本實用新型提供一種單柵極雙薄膜晶體管，所述晶體管包括兩個薄膜晶體管，所述兩個薄膜晶體管在空間上垂直分布，共用一個柵極，所述兩個薄膜晶體管分別位于所述柵極的上、下面。
3[0012]優(yōu)選地，所述單柵極雙薄膜晶體管由基板1、第一有源層2、第一歐姆接觸層4、第一柵極絕緣層3、柵極層5、第二柵極絕緣層6、第二有源層7、第二歐姆接觸層8、源漏極層 9、保護層10依次構成。優(yōu)選地，所述源漏極層9與第一歐姆接觸層4形成接觸，所述第一有源層2、所述第一歐姆接觸層4、所述第一柵極絕緣層3、所述柵極層5和所述源漏極層9構成第一薄膜晶體管；所述柵極層5、所述第二柵極絕緣層6、所述第二有源層7、所述第二歐姆接觸層8和所述源漏極層9構成第二薄膜晶體管。優(yōu)選地，所述第一有源層2和所述第二有源層7采用非晶硅、多晶硅、晶體硅、微晶硅、氧化物半導體材料、和/或有機半導體材料構成本征、η型摻雜或ρ型摻雜半導體。優(yōu)選地，所述第一柵極絕緣層3、所述第二柵極絕緣層6和所述保護層10采用無機絕緣材料和/或有機絕緣材料中的至少一種構成。優(yōu)選地，所述柵極層5和所述源漏極層9采用金屬、多晶硅或導電薄膜中的至少一種構成。優(yōu)選地，所述第一歐姆接觸層4和所述第二歐姆接觸層8采用非晶硅、多晶硅、晶體硅、微晶硅、氧化物半導體材料、和/或有機半導體材料構成η型摻雜或ρ型摻雜半導體。優(yōu)選地，所述基板1由玻璃、塑料、硅片或陶瓷構成。更進一步地，本實用新型還提供一種采用上述單柵極雙薄膜晶體管制作的液晶顯示面板，所述液晶顯示面板采用所述單柵極雙薄膜晶體管作為液晶盒支撐物。(三)有益效果本實用新型采用并聯的兩個薄膜晶體管作為開關器件，通過在垂直方向上制作的兩個薄膜晶體管，具有更好的穩(wěn)定性，可以得到比現有技術更高的開關態(tài)電流比值，更有利于實現更大的灰階電壓。

圖1為本實用新型所提供的單柵極雙薄膜晶體管的結構示意圖；圖2為本實用新型所提供的單柵極雙薄膜晶體管的等效電路圖；圖3為本實用新型所提供的薄膜晶體管用作液晶盒支撐物示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。首先，參見圖1，本實用新型中的單柵極雙薄膜晶體管，依次由基板1、第一有源層 2、第一歐姆接觸層4、第一柵極絕緣層3、柵極層5、第二柵極絕緣層6、第二有源層7、第二歐姆接觸層8、源漏極層9、保護層10逐層疊加構成。其中，通過刻蝕使源漏極層9與第一歐姆接觸層4形成接觸，第一有源層2、第一歐姆接觸層4、第一柵極絕緣層3、柵極層5和源漏極層9等效構成第一薄膜晶體管，主體位于柵極層5下方；柵極層5、第二柵極絕緣層6、 第二有源層7、第二歐姆接觸層8和源漏極層9等效構成第二薄膜晶體管，主體位于柵極層
45上方。上述兩個薄膜晶體管共用一個柵極層5，在源漏極層9中二者的源極等效為并聯形式和二者的漏極也等效為并聯形式。所述基板1材料為玻璃、塑料、硅片和陶瓷的任一種。所述第一有源層2和第二有源層7采用的材料為非晶硅、多晶硅、微晶硅、氧化物半導體材料和有機半導體材料中的任一種，由此構成本征半導體、η型摻雜半導體或ρ型摻雜半導體。所述第一柵極絕緣層3、所述第二柵極絕緣層6和所述保護層10所用材料為有機絕緣材料和/或無機絕緣材料(如氮化物、氧化物、氮氧化物等)，可以為其中一種，也可以為兩種或兩種以上的組合。所述柵極層5和所述源漏極層9所用材料為金屬、多晶硅或導電薄膜中的一種或幾種組合。所述第一歐姆接觸層4和所述第二歐姆接觸層8所用材料為摻雜的半導體材料， 為非晶硅、多晶硅、微晶硅、氧化物半導體材料、有機半導體材料中的一種，摻雜可以是η型摻雜也可以是P型摻雜。圖2是本實用新型中的單柵極雙薄膜晶體管的等效電路圖，其中12是柵極，13是源極，14是漏極，可以看出，在等效電路圖中，本實用新型的單柵極雙薄膜晶體管中的兩個薄膜晶體管的源、漏極并聯，共用一個柵極，所述兩個薄膜晶體管分別設置于所述柵極的上下面。具體地，本實用新型中的單柵極雙薄膜晶體管的各結構層可采取下述步驟按照結構層次序逐層制備①選用合適的基板襯底，對基板進行清洗；②在基板表面制備第一有源層2及其圖形；③沉積一層柵極絕緣膜形成第一柵極絕緣層3 ；④在絕緣膜上面制備柵電極形成柵極層5，并形成柵極圖形；⑤依次沉積柵極絕緣膜(形成第二柵極絕緣層6)、第二有源層7 ；⑥形成第二有源層7圖形；⑦刻蝕出到達第一層有源層2的接觸孔；⑧依次沉積摻雜的歐姆接觸層和源漏極金屬(形成源漏極層9)并形成圖形，其中，在其他區(qū)域形成第二歐姆接觸層8，在步驟⑦中刻蝕出的所述接觸孔處形成第一歐姆接觸層4，源漏極層9金屬在所述接觸孔處與第一歐姆接觸層4接觸；⑨沉積保護層10并制備漏極接觸孔11 ；⑩制備像素電極并形成圖形。更進一步地，本實用新型中還采用上述單柵極雙薄膜晶體管來制作液晶顯示面板，如圖3所示，所述液晶顯示面板采用上述單柵極雙薄膜晶體管16作為液晶盒支撐物，在襯底1和CF基板15之間形成穩(wěn)定的盒厚。這種方式制作的液晶顯示面板，減少了液晶盒支撐物的噴灑工序且能得到穩(wěn)定的盒厚，因而成本更低、性能更好。以上實施方式僅用于說明本實用新型，而并非對本實用新型的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本實用新型的范疇，本實用新型的實際保護范圍應
5由權利要求限定。
權利要求1.一種單柵極雙薄膜晶體管，其特征在于，所述晶體管包括兩個薄膜晶體管，所述兩個薄膜晶體管在空間上垂直分布，共用一個柵極，所述兩個薄膜晶體管分別位于所述柵極的上、下面。
2.根據權利要求1所述的單柵極雙薄膜晶體管，其特征在于，所述單柵極雙薄膜晶體管由基板(1)、第一有源層( 、第一歐姆接觸層(4)、第一柵極絕緣層C3)、柵極層( 、第二柵極絕緣層(6)、第二有源層(7)、第二歐姆接觸層(8)、源漏極層(9)、保護層(10)依次構成。
3.根據權利要求2所述的單柵極雙薄膜晶體管，其特征在于，所述源漏極層(9)與第一歐姆接觸層(4)形成接觸，所述第一有源層O)、所述第一歐姆接觸層G)、所述第一柵極絕緣層(3)、所述柵極層( 和所述源漏極層(9)構成第一薄膜晶體管；所述柵極層(5)、所述第二柵極絕緣層(6)、所述第二有源層(7)、所述第二歐姆接觸層(8)和所述源漏極層(9) 構成第二薄膜晶體管。
4.根據權利要求2所述的單柵極雙薄膜晶體管，其特征在于，所述第一有源層( 和所述第二有源層(7)采用非晶硅、多晶硅、晶體硅、微晶硅、氧化物半導體材料、和/或有機半導體材料構成本征、η型摻雜或ρ型摻雜半導體。
5.根據權利要求2所述的單柵極雙薄膜晶體管，其特征在于，所述第一柵極絕緣層 (3)、所述第二柵極絕緣層(6)和所述保護層(10)采用無機絕緣材料和/或有機絕緣材料中的至少一種構成。
6.根據權利要求2所述的單柵極雙薄膜晶體管，其特征在于，所述柵極層( 和所述源漏極層(9)采用金屬、多晶硅或導電薄膜中的至少一種構成。
7.根據權利要求2所述的單柵極雙薄膜晶體管，其特征在于，所述第一歐姆接觸層(4) 和所述第二歐姆接觸層(8)采用非晶硅、多晶硅、晶體硅、微晶硅、氧化物半導體材料、和/ 或有機半導體材料構成η型摻雜或P型摻雜半導體。
8.根據權利要求2所述的單柵極雙薄膜晶體管，其特征在于，所述基板(1)由玻璃、塑料、硅片或陶瓷構成。
9.采用如權利要求1-8任一所述的單柵極雙薄膜晶體管制作的液晶顯示面板，其特征在于，所述液晶顯示面板采用所述單柵極雙薄膜晶體管作為液晶盒支撐物。
專利摘要本實用新型涉及半導體及光電顯示器件制造領域，提供了一種單柵極雙薄膜晶體管及其器件，通過采用并聯的兩個薄膜晶體管作為開關器件，有更好的穩(wěn)定性；可以得到比現有技術更高的開關態(tài)電流比值，更有利于實現更大的灰階電壓。這種方式明顯改善了目前液晶顯示行業(yè)中所用單薄膜晶體管可能產生的開關態(tài)電流比值較小、以及閾值電壓漂移引起的顯示不均等問題。
文檔編號H01L29/786GK202013886SQ20112010431
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權日2011年4月11日
發(fā)明者任慶榮, 張玉軍, 張航, 王路, 郭煒 申請人:京東方科技集團股份有限公司