薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于控制顯示器件的電流，所述薄膜晶體管結(jié)構(gòu)包括多晶硅圖案和金屬柵極，所述多晶硅圖案中的部分區(qū)與所述金屬柵極在豎直方向上重疊，且該部分區(qū)域內(nèi)的多晶硅圖案沿折線或曲線分布。本發(fā)明的具有小寬長(zhǎng)比的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，由于多晶硅圖案部分的形狀由直線變?yōu)檎劬€或曲線，因此，相對(duì)于直線分布的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的多晶硅圖案而言，本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)能夠增加多晶硅圖案的長(zhǎng)度，進(jìn)而減小器件的寬長(zhǎng)比，使得器件在不額外增加面積的情況下達(dá)到所需的寬長(zhǎng)比。
【專利說(shuō)明】薄膜晶體管結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，尤其涉及一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極體（Active Matrix/Organic Light Emitting Diode，簡(jiǎn)稱：AMOLED)背板的設(shè)計(jì)像素內(nèi)包含多個(gè)薄膜晶體管（TFT)。包括主驅(qū)動(dòng)薄膜晶體 管和開(kāi)關(guān)及補(bǔ)償薄膜晶體管，其中，主驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管的作用是控制0LED的電流，其在整 個(gè)像素電路中起著重要的作用，所占面積也最大。
[0003] 如今，伴隨著AMOLED高解析度和高亮度的市場(chǎng)需求趨勢(shì)，像素面積需要朝更小的 方向發(fā)展，因此，在這種前提下，驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管所占用的面積也需要相應(yīng)減少。
[0004] 圖1是傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管包 括多晶硅圖案101和金屬柵極104,從圖中可知，在現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管結(jié)構(gòu)中，多晶硅 圖案101在與金屬柵極104重疊的部分呈直線分布，圖中分別繪示出了多晶硅圖案的寬度 (W)和長(zhǎng)度（L)，根據(jù)該結(jié)構(gòu)中的多晶硅圖案的分布方式，如果想要減小器件的寬長(zhǎng)比（W/ L)，就需要在保持多晶硅圖案寬度不變的情況下增加多晶硅圖案的長(zhǎng)度，由于現(xiàn)有的器件 結(jié)構(gòu)中多晶硅圖案的分布采用的是直線形式，所以在現(xiàn)有技術(shù)中減小器件寬長(zhǎng)比的途徑是 增加金屬柵極的面積，當(dāng)金屬柵極的面積增加之后，多晶硅圖案中與該金屬柵極中重疊部 分的長(zhǎng)度也相應(yīng)增加。這樣雖然可以減小器件的寬長(zhǎng)比來(lái)達(dá)到工藝所需的值，但是在這個(gè) 過(guò)程中卻使器件的面積增加了，這就帶來(lái)了器件制造的瓶頸。中國(guó)專利（CN 1161843C)公 開(kāi)了一種具有小寬/長(zhǎng)比的閉合晶體管，該閉合晶體管能夠很好限定W/L值小的器件尺寸， 該閉合晶體管包括：圍繞有源器件區(qū)的淺溝槽隔離區(qū)，該淺溝槽隔離區(qū)包括一介質(zhì)；覆蓋 在有源器件區(qū)上的柵；位于有源器件區(qū)內(nèi)而沒(méi)有淺溝槽區(qū)與有源器件區(qū)之間的接觸界面的 源和漏，用上述的柵使源和漏互相隔開(kāi)。
[0005] 該專利提供了一種具有小W/L比的閉合晶體管。
[0006] 美國(guó)專利（US7710525B2)公開(kāi)了一種有效布局薄膜晶體管，該薄膜晶體管具有柵 極以及源極/漏極，在期間插入有源層，源極和漏極在水平方向上交替設(shè)置，相同的源極沿 斜線方向設(shè)置并且相同的漏極沿斜線方向設(shè)置，源線與沿斜線方向設(shè)置的源極相連而漏線 與沿斜線方向設(shè)置的漏極相連。
[0007] 可見(jiàn)，在現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管器件中還不存在一種充分利用有限的器件面積來(lái) 實(shí)現(xiàn)小寬長(zhǎng)比的薄膜晶體管器件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)。
[0009] 本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：
[0010] 一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，包括：
[0011] 多晶硅層；
[0012] 第一絕緣層，位于所述多晶硅層上；
[0013] 柵極，位于所述第一絕緣層上；
[0014] 第二絕緣層，位于所述第一絕緣層及所述柵極上；
[0015] 源極，位于所述第二絕緣層上相對(duì)于所述柵極的一側(cè)，并透過(guò)形成于所述第一絕 緣層及所述第二絕緣層上的第一通孔與所述多晶硅層接觸；以及
[0016] 漏極，位于所述第二絕緣層上的所述源極相對(duì)于所述柵極的另一側(cè)，并透過(guò)形成 于所述第一絕緣層及所述第二絕緣層上的第二通孔與所述多晶硅層接觸；
[0017] 其中，所述多晶硅層具有沿折線或者曲線分布的幾何圖形。
[0018] 所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其中，沿折線分布的所述幾何圖形至少包括兩個(gè)拐點(diǎn)。
[0019] 所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其中，在沿折線分布的所述幾何圖形中，以所述拐點(diǎn)為 界，位于每個(gè)所述拐點(diǎn)之前的部分和之后的部分之間形成一夾角，且所述夾角為直角。
[0020] 所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其中，在沿折線分布的所述幾何圖形中，以所述拐點(diǎn)為 界，位于每個(gè)所述拐點(diǎn)之前的部分和之后的部分之間形成一夾角，且所述夾角為銳角。
[0021] 所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其中，在沿折線分布的所述幾何圖形中，以所述拐點(diǎn)為 界，位于每個(gè)所述拐點(diǎn)之前的部分和之后的部分之間形成一夾角，且所述夾角為鈍角。
[0022] 所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其中，位于所述多晶硅層中的所述幾何圖形的長(zhǎng)度在縱 向上的分量之和與其在橫向上的分量之和相等。
[0023] 所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其中，所述幾何圖形包括多段相互平行的區(qū)段，且每?jī)蓚€(gè) 相鄰的所述區(qū)段之間的間距不小于2 μ m。
[0024] 所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其中，所述間距為2 μ m?3 μ m。
[0025] 所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其中，沿曲線分布的所述幾何圖形至少包含三段筆直區(qū) 段和兩段曲線區(qū)段，且相鄰的所述筆直區(qū)段間通過(guò)一個(gè)所述曲線區(qū)段連接。
[0026] 所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其中，位于所述多晶硅層中的所述幾何圖形的長(zhǎng)度在縱 向上的分量之和與其在橫向上的分量之和相等。
[0027] 上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：
[0028] 本發(fā)明的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，由于多晶硅圖案部分的形狀由直線 變?yōu)檎劬€或曲線，因此，相對(duì)于直線分布的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的多晶硅圖案而言，本發(fā)明中的結(jié)構(gòu) 能夠增加多晶硅圖案的長(zhǎng)度，進(jìn)而減小器件的寬長(zhǎng)比，使得器件在不額外增加面積的情況 下達(dá)到所需的寬長(zhǎng)比。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029] 參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，所附附圖僅用于說(shuō)明和 闡述，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。
[0030] 圖1是傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2是本發(fā)明本發(fā)明一實(shí)施例中薄膜晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例一中薄膜晶體管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例二中薄膜晶體管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例三中薄膜晶體管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例四中薄膜晶體管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 本發(fā)明提供一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管中，該結(jié)構(gòu)可以在不 增加 TFT器件面積的前提下，提高器件中多晶硅層中多晶硅圖案的長(zhǎng)度（L)，以減小寬長(zhǎng)比 (W/L)，從而達(dá)到理想的薄膜晶體管的特性。
[0037] 本發(fā)明的中心思想是通過(guò)對(duì)薄膜晶體管中的多晶硅層中的多晶硅圖案的形狀和 間距進(jìn)行改變和設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)的筆直設(shè)置的多晶硅圖案設(shè)置成折線或曲線的形式，以充分 利用器件的面積（即金屬柵極的面積），從而使得多晶硅圖案在有限的器件面積內(nèi)具有更 小的寬度，進(jìn)而增加薄膜晶體管的穩(wěn)定性。
[0038] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】和附圖對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0039] 圖2繪示了本發(fā)明一實(shí)施例中薄膜晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該剖面 結(jié)構(gòu)由下至上依次包括多晶硅層201、第一柵極絕緣層202、第二柵極絕緣層203 ;其中，在 第一柵極絕緣層202和第二柵極絕緣層203之間設(shè)置有金屬柵極204,在金屬柵極204兩側(cè) 的第一柵極絕緣層202和第二柵極絕緣層203中分別設(shè)置有第一通孔205及第二通孔206， 并在第一通孔205及第二通孔206中分別填充有金屬作為晶體管的源極207及漏極208,源 極207與漏極208分別透過(guò)第一通孔205及第二通孔206與多晶硅層201接觸。
[0040] 實(shí)施例一：
[0041] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的薄膜晶體管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，金屬柵極 304的下方設(shè)置有一位于多晶娃層中的多晶娃圖案301，該多晶娃圖案301中有部分區(qū)域與 金屬柵極304重疊。
[0042] 如圖3所示，多晶硅圖案301在與金屬柵極304重疊的區(qū)域內(nèi)呈折線形式分布，所 謂折線形式分布是指多晶硅圖案具有至少一個(gè)拐點(diǎn)，筆直的多晶硅圖案通過(guò)每個(gè)拐點(diǎn)來(lái)改 變其延伸方向，所以相鄰兩個(gè)拐點(diǎn)之間的多晶硅圖案為筆直的形狀，在本實(shí)施例中，該多晶 硅圖案301被彎折兩次，即存在兩個(gè)拐點(diǎn)，且連接每個(gè)拐點(diǎn)的兩個(gè)筆直的多晶硅圖案區(qū)段 構(gòu)成一夾角，該夾角為直角。上述的彎折將多晶硅圖案分成了長(zhǎng)度分別為U、L 2、L3的三個(gè) 筆直段。所以在本實(shí)施例中，多晶硅圖案301的總長(zhǎng)度L = ，而對(duì)比圖1中所繪示 的傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)后可以發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有的器件結(jié)構(gòu)中多晶硅圖案的長(zhǎng)度L = ，而在本實(shí) 施例以及后續(xù)的實(shí)施例中金屬柵極的面積被假定與傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)中金屬柵極的面積相同， 以便于進(jìn)行比較。所以在本實(shí)施例中器件面積與傳統(tǒng)器結(jié)構(gòu)中器件面積一致的前提下，通 過(guò)比較兩個(gè)結(jié)構(gòu)中多晶硅圖案的長(zhǎng)度可知，本實(shí)施例中的多晶硅圖案與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的多晶 硅圖案在長(zhǎng)度上多出TL 2，所以，器件的寬長(zhǎng)比（W/L)比值減小了，因此本實(shí)施例中的薄膜 晶體管結(jié)構(gòu)的寬長(zhǎng)比在有限的器件面積內(nèi)得到了減小，從而增加了器件的穩(wěn)定性，維持了 驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管的特性。
[0043] 由于器件中的金屬柵極通常為矩形，所以將多晶硅圖案的轉(zhuǎn)折處設(shè)置成直角，經(jīng) 過(guò)合理的設(shè)計(jì)，可以充分利用金屬柵極上有限的面積，以達(dá)到盡可能大的多晶硅長(zhǎng)度。
[0044] 實(shí)施例二：
[0045] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例二中薄膜晶體管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。在本實(shí)施例中，薄膜晶 體管中的多晶硅圖案的形狀與實(shí)施例一中的折線形式不同，在多晶硅圖案的拐點(diǎn)處并未設(shè) 置成直角的形式，而是采用彎曲的形狀進(jìn)行轉(zhuǎn)折。金屬柵極404位于多晶硅圖案401的上 方，圖4所不的俯視圖中，金屬棚極404與多晶娃圖案401具有重置部分。
[0046] 由于本實(shí)施例相對(duì)于實(shí)施例一僅是多晶硅圖案的形狀發(fā)生了改變，器件的其他結(jié) 構(gòu)與實(shí)施例一相似，所以對(duì)于器件所包含的其他結(jié)構(gòu)在此處不再進(jìn)行一一贅述。如圖4所 示，在本實(shí)施例中，多晶硅圖案的形狀呈現(xiàn)出平滑的過(guò)渡，即多晶硅圖案的兩邊不存在突然 凸起或凹陷的點(diǎn)，從圖中可以看出，多晶硅圖案的長(zhǎng)度相比于圖1中的傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)而言， 也得到了增加。
[0047] 實(shí)施例三：
[0048] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例三中薄膜晶體管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例相對(duì)于上述 兩個(gè)實(shí)施例的不同之處在于，本實(shí)施例中的多晶硅圖案501中的轉(zhuǎn)折處雖然為折線形式， 但是區(qū)別于實(shí)施例一中的直角形式，而是為銳角（0°?90°，不包括0°和90° )或鈍角 (90°?180°，不包括90°和180° )。金屬柵極504位于多晶硅圖案501的上方，圖5所 不的俯視圖中，金屬棚極504與多晶娃圖案501具有重置部分。圖中所繪不的多晶娃圖案 501具有兩個(gè)轉(zhuǎn)折處，在該兩個(gè)轉(zhuǎn)折處形成兩個(gè)夾角，分別為夾角和夾角θ 2，其中夾角 Si為銳角，夾角θ2為鈍角。通過(guò)夾角和夾角02實(shí)現(xiàn)了多晶硅圖案從直線變成折線， 從而增加了多晶硅圖案的長(zhǎng)度，進(jìn)而減小了器件的寬長(zhǎng)比。
[0049] 實(shí)施例四：
[0050] 由于在器件的加工工藝中經(jīng)常會(huì)采用準(zhǔn)分子激光晶化掃描（ELA)對(duì)多晶硅進(jìn)行 掃描，在掃描時(shí)的掃描間隔會(huì)使多晶硅中出現(xiàn)紊亂的晶界，為了保證在器件在橫向和縱向 這兩個(gè)方向上的紊亂晶界相等，在進(jìn)行多晶硅圖案的形狀設(shè)計(jì)時(shí)，將多晶硅圖案在橫向上 的長(zhǎng)度和縱向上的長(zhǎng)度保持一致。
[0051] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例四中薄膜晶體管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。金屬柵極604位于多晶 娃圖案601的上方，圖6所不的俯視圖中，金屬柵極604與多晶娃圖案601具有重疊部分。 在本實(shí)施例中以多晶硅圖案601的長(zhǎng)度L = 58. 66為例，以X軸方向?yàn)闄M向，y軸方向?yàn)榭v 向。從圖中可知，多晶硅圖案601在X軸方向上包括La、L b、L。，且La = 17. 33, Lb = 6. 0, Lc =6. 0,所以多晶硅在x軸方向上的總長(zhǎng)度Lx = La+Lb+L。= 17. 33+6. 0+6. 0 = 29. 33 ;類似 的，多晶硅圖案601在y軸方向上包括Ld、Le、Lf，且L d = 12. 59, Le = 6. 12, Lf = 10. 62,所 以多晶硅在y軸方向上的總長(zhǎng)度Ly = Ld+Le+Lf= 12. 59+6. 12+10. 62 = 29. 33?？梢?jiàn)本實(shí) 施例中的多晶娃圖案601的長(zhǎng)度在X軸方向和y軸方向上的分量保持一致。與傳統(tǒng)的器件 結(jié)構(gòu)相比，本實(shí)施例中的多晶硅圖案設(shè)計(jì)不僅使多晶硅圖案的長(zhǎng)度增加了，從而減小了器 件的寬長(zhǎng)比，同時(shí)還保證了其紊亂晶界在X軸方向和y軸方向上的相等。
[0052] 需要注意的是，在本實(shí)施例中由于多晶硅圖案在X軸方向和在y軸方向都不止一 段，在多晶硅的設(shè)計(jì)中必須保證同一方向相鄰的兩段之間的間距不小于2 μ m，一般根據(jù)工 藝需求可設(shè)定為2-3 μ m。
[0053] 綜上所述，本發(fā)明通過(guò)將薄膜晶體管器件中的多晶硅圖案的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用 折線或曲線的形狀而非傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)中的直線形狀，使得器件在面積一定的情況下具有更 小的寬長(zhǎng)比，從而提升器件性能的穩(wěn)定度；另外，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，考慮到激 光掃描后形成的多晶硅晶界紊亂，在設(shè)計(jì)過(guò)程中保證多晶硅圖案的長(zhǎng)度在縱向和橫向上保 持相等，以確保器件在這兩個(gè)方向上的紊亂晶界相等。
[0054] 對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說(shuō)明后，各種變化和修正無(wú)疑將顯而易見(jiàn)。 因此，所附的權(quán)利要求書(shū)應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán) 利要求書(shū)范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括： 多晶娃層； 第一絕緣層，位于所述多晶硅層上； 柵極，位于所述第一絕緣層上； 第二絕緣層，位于所述第一絕緣層及所述柵極上； 源極，位于所述第二絕緣層上相對(duì)于所述柵極的一側(cè)，并透過(guò)形成于所述第一絕緣層 及所述第二絕緣層上的第一通孔與所述多晶硅層接觸；以及 漏極，位于所述第二絕緣層上的所述源極相對(duì)于所述柵極的另一側(cè)，并透過(guò)形成于所 述第一絕緣層及所述第二絕緣層上的第二通孔與所述多晶硅層接觸； 其中，所述多晶硅層具有沿折線或者曲線分布的幾何圖形。
2. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，沿折線分布的所述幾何圖形至 少包括兩個(gè)拐點(diǎn)。
3. 如權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，在沿折線分布的所述幾何圖形 中，以所述拐點(diǎn)為界，位于每個(gè)所述拐點(diǎn)之前的部分和之后的部分之間形成一夾角，且所述 夾角為直角。
4. 如權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，在沿折線分布的所述幾何圖形 中，以所述拐點(diǎn)為界，位于每個(gè)所述拐點(diǎn)之前的部分和之后的部分之間形成一夾角，且所述 夾角為銳角。
5. 如權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，在沿折線分布的所述幾何圖形 中，以所述拐點(diǎn)為界，位于每個(gè)所述拐點(diǎn)之前的部分和之后的部分之間形成一夾角，且所述 夾角為鈍角。
6. 如權(quán)利要求1?5中任意一項(xiàng)所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，位于所述多晶硅 層中的所述幾何圖形的長(zhǎng)度在縱向上的分量之和與其在橫向上的分量之和相等。
7. 如權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述幾何圖形包括多段相互平 行的區(qū)段，且每?jī)蓚€(gè)相鄰的所述區(qū)段之間的間距不小于2 μ m。
8. 如權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述間距為2 μ m?3 μ m。
9. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，沿曲線分布的所述幾何圖形至 少包含三段筆直區(qū)段和兩段曲線區(qū)段，且相鄰的所述筆直區(qū)段間通過(guò)一個(gè)所述曲線區(qū)段連 接。
10. 如權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，位于所述多晶硅層中的所述幾 何圖形的長(zhǎng)度在縱向上的分量之和與其在橫向上的分量之和相等。
【文檔編號(hào)】H01L29/06GK104218093SQ201410399681
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】倪杰, 肖麗娜, 王煥楠 申請(qǐng)人:上海和輝光電有限公司