CN101562199A - 薄膜晶体管结构 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种薄膜晶体管结构。薄膜晶体管结构包括一源极以及一漏极，其中，源极及漏极的对应面至少局部为互补的连续凹凸面，并通过其连续凹凸面所延伸的对应长度，增加薄膜晶体管的充电能力。

Description

薄膜晶体管结构

技术领域

本发明是关于一种薄膜晶体管，尤其是关于一种薄膜晶体管结构。

背景技术

随着科技进步，具有显示器的各种电子产品已成为人们生活不可或缺的一部分。而薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT LCD)具有省电、无幅射、体积小、低耗电量等优点，已逐渐取代传统的阴极射线管显示器(Cathode Ray Tube display，CRT display)，广泛用于各种电子产品的显示面板上。

目前的液晶显示器是以主动式液晶显示器为主流，其运作原理如下简述：背光源发光，其所产生的光线通过偏光板，然后再至液晶分子，通过液晶分子的排列方式改变光线的穿透角度，穿透过的光线便自彩色滤光片与另一偏光板导出。是故，通过薄膜晶体管改变液晶分子的电压，进而调整液晶分子的排列，便能控制最终出现的光线强度及色彩，并在液晶显示器的面板上呈现出各种画面。

近年来，随着人们对液晶显示器尺寸要求提升，相关的技术也随之发展。由于液晶显示器尺寸增大，作为影像显示基本单位的像素(Pixel)，其数量也必然跟着提升。另一方面，因为薄膜晶体管的数量正比于像素的数量，所以相对地薄膜晶体管的数量也随着增加。然而，如同前段所述，决定液晶显示器画面的反应时间的重要因素，便在于薄膜晶体管的电性反应速度。为了控制众多薄膜晶体管的电性反应速度，大尺寸液晶显示器的画面势必需要更多的反应时间。为能使大尺寸液晶显示器仍具一定或更快的画面更新频率，许多加速薄膜晶体管对像素的充电能力的方法便随的发展。

请参考图1A，熟知薄膜晶体管1包括一源极11、一漏极12及一栅极(图未示出)，源极11与漏极12间具有一对应长度13(此即业界所熟知的通道宽度W)及一间距14(此即业界所熟知的通道长度L)。由于薄膜晶体管1用以对像素充电的电流是正比于对应长度13与间距14的一比值(此即业界所熟知的宽长比W/L)，因此，改善薄膜晶体管1充电能力的方法之一是增加所述比值。于第1图中，源极11与漏极12采用对称式架构，因此若欲增加所述比值，则必须采取增加对应长度13或减少间距14的方式。然，由于间距14的缩小是有其范围上的限制，意即间距14理论上不可为零，是故增加对应长度13为较佳的选择。但因薄膜晶体管1的尺寸需配合像素的尺寸，则对应长度13所能增加的最大长度亦有其限制。于是，为突破上述对称式架构的囿限，非对称式架构因此发展。

请合并参考图1B，于非对称式的薄膜晶体管1′中，其基本架构是包括矩形的一源极11′、U形的一漏极12′及一栅极(图未示出)，其中源极11与漏极12亦可相互替换为漏极与源极。源极11′是设置于漏极12′的U形缺口中，且其间具有一对应长度13′以及一间距14′。设若非对称式薄膜晶体管1′之间距14′大小与对称式薄膜晶体管1之间距14相等，对应长度13′便会大于对应长度13。如此便能在薄膜晶体管整体尺寸的最小变动的情况下，有效率地增加所述比值，进而加强充电能力。再者，亦有先前技术采合并的方式，将多个非对称式架构结合以增加薄膜晶体管整体的对应长度，藉以达到更佳功效。

然而，尽管利用非对称式架构或其组合以增加所述比值，架构上仍具有许多缺点，其中之一在于，只要非对称式架构的态样越复杂，薄膜晶体管整体的体积相对地越大，则不利其于液晶显示器中的配置；更者，由于体积的增加，其寄生电容(Parasitic Capacitor)必然也将随之增大，如此一来，不但耗费了较多的空间，更消耗了无谓的能源。

因此，如何在不增加薄膜晶体管体积的情况下，利用现有的对称式及非对称式架构加强薄膜晶体管的充电能力，藉应大尺寸液晶显示器的电源需求，便是值得此业界研究的议题。

发明内容

为解决前述问题，本发明的主要目的便在于提供一种薄膜晶体管结构，相较于现有的薄膜晶体管，本发明提供的薄膜晶体管结构虽为类似尺寸大小，但其具有更长的对应长度，藉此提高对应长度与间距的比值，增加薄膜晶体管对像素的充电电流，大幅改善薄膜晶体管的充电能力。

为达上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管结构，其包括一源极以及一漏极。源极包括一第一部分，第一部分具有一第一侧缘，漏极包括一第二部分，第二部分具有一第二侧缘。第一侧缘朝向第二部分，第二侧缘朝向第一部分，并且第一侧缘与第二侧缘分别具有多个凹凸，第一侧缘的所述这些凹凸与第二侧缘的所述这些凹凸实质上彼此互补。其中，第一部分及第二部分沿所述这些凹凸适可定义一对应长度，且第一侧缘及第二侧缘之间形成一间距。

为达上述目的，本发明更提供一种薄膜晶体管结构，其包括一源极以及一漏极。源极包括一第一主结构与一第一微结构，第一微结构至少局部形成于第一主结构的轮廓上；漏极包括一第二主结构与一第二微结构，第二微结构至少局部形成于第二主结构的一轮廓上。第一微结构至少局部朝向漏极，第二微结构至少局部朝向源极，第一微结构与第二微结构分别具有多个凹凸，第一微结构的所述这些凹凸与第二微结构的所述这些凹凸彼此对应。其中，第一主结构及第二主结构分别沿所述这些凹凸适可定义一对应长度，且第一微结构及第二微结构之间形成一间距。

相较于先前技术源极与漏极间平面的对应，本发明中源极与漏极间的对应面则是彼此互补的多个凹凸，使得对应长度产生实质上的延伸，而间距的大小仍维持不变，藉此增加对应长度与间距的比值，提升薄膜晶体管的充电能力。又，本发明的薄膜晶体管结构能够广泛地应用在现存的对称式及非对称式架构中，且不改变其既有体积，是故不会有因体积增加而使寄生电容增大的问题。

附图说明

图1A是熟知对称式架构的薄膜晶体管示意图；

图1B是熟知非对称式架构的薄膜晶体管示意图；

图2A是本发明第一实施例的对称式薄膜晶体管结构示意图；

图2B是本发明第一实施例的另一态样对称式薄膜晶体管结构示意图；

图2C是本发明第一实施例的又一态样对称式薄膜晶体管结构示意图；

图3A是本发明第二实施例的非对称式薄膜晶体管结构示意图；

图3B是本发明第二实施例的另一态样非对称式薄膜晶体管结构示意图；

图3C是本发明第二实施例的又一态样非对称式薄膜晶体管结构示意图；

图4是本发明第三实施例的组合型非对称式薄膜晶体管结构示意图；以及

图5是本发明第四实施例的蜗形非对称式薄膜晶体管结构示意图。

附图标号：

1：薄膜晶体管          1′：薄膜晶体管

11：源极               11′：源极

12：漏极               12′：漏极

13：对应长度           13′：对应长度

14：间距               14′：间距

2：薄膜晶体管结构      2′：薄膜晶体管结构

2″：薄膜晶体管结构    21：源极

210：第一部分          211：第一侧缘

211′：第一侧缘     22：漏极

220：第二部分       221：第二侧缘

221′：第二侧缘     23：对应长度

24：间距            25：凹凸

25′：矩形          3：薄膜晶体管结构

3′：薄膜晶体管结构 3″：薄膜晶体管结构

31：源极            310：第一主结构

311：第一微结构     32：漏极

320：第二主结构     321：第二微结构

33：对应长度        34：间距

35′：凹凸          35″：矩形

4：薄膜晶体管结构   41：源极

42：漏极            5：薄膜晶体管结构

51：源极            52：漏极

具体实施方式

在参阅附图及随后描述的实施方式后，此技术领域中的一般技术人员便可了解本发明的其他目的，以及本发明的技术手段及实施态样。

以下将通过数个实施例来解释本发明的一薄膜晶体管结构，薄膜晶体管结构包括一源极以及一漏极。关于实施例的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以限制本发明，然熟知此技术领域者仍可于了解本发明后轻易思及。

本发明的第一实施例是为一种对称式的薄膜晶体管结构2，请参阅图2A。薄膜晶体管结构2包括一源极21、一漏极22、一栅极(图未示出)与所述源极21和漏极22绝缘以及一通道层(图未示出)，其两端大体分别与源极21和漏极22电连接，其中源极21与漏极22亦可相互替换为漏极与源极。源极21包括具有一第一侧缘211的一第一部分210，漏极22包括具有一第二侧缘221的一第二部分220。其中，第一侧缘211朝向第二部分220，第二侧缘221朝向第一部分210，第一部分210与第二部分220实质上是平行对应。具体而言，第一侧缘211与第二侧缘221分别具有连续的多个凹凸25，且第一侧缘211的凹凸25与第二侧缘221的凹凸25实质上彼此互补，沿所述这些凹凸25适可定义一对应长度23，且第一侧缘及第二侧缘之间形成一间距24。

于其他实施态样中，请参阅图2B，薄膜晶体管结构2′异于薄膜晶体管结构2之处在于，薄膜晶体管结构2′的第一侧缘211′与第二侧缘221′为具有部分连续的多个凹凸。详细来说，第一侧缘211′与第二侧缘221′即如同形成于第一侧缘211与第二侧缘221相对应的局部与平坦面的组成，其中，须特别说明者，本态样是说明部分连续的凹凸形状亦可达成本发明的目的，并非用以限制部分连续的多个凹凸的形成位置。或又于其他实施态样中，非对称式薄膜晶体管结构的U形漏极的两端相当于第二部分，多个凹凸便分别形成于此两端，形成不连续的凹凸。也就是说，所述这些凹凸是为至少部分连续。

请再次参阅图2A，于此实施例中，所述这些凹凸25是多个120度的尖角(图未按实际角度画出)。换句话说，第一侧缘211及第二侧缘221分别具多个120度的尖角，且彼此为互补式的嵌合。于其他实施态样中，尖角亦可为其他角度，较佳者为实质上介于60度至120度之间。

本实施例的薄膜晶体管结构更具有其他实施态样，例如薄膜晶体管结构2″的所述这些凹凸为如图2C所示的多个矩形25′。换言之，在第一侧缘及第二侧缘彼此能达成互补式嵌合且不改变源极与漏极体积的前提下，多凹凸可为其他形状(如矩形、弧形、梯形或任意多边形等，其中，弧形又以其圆心角介于60度至120度间为较佳实施例，然本发明并不以上述的态样为限)及其组合，熟知此项技术领域者应可轻易推及，故于此不另赘述。

对照于图1A的已知技术，当间距24与间距14的大小调整至相等的状态时，对应长度23为对应长度13的两倍，因此对应长度23与间距24的比值即为对应长度13与间距14的比值的两倍，则充电能力实质上便能提升两倍。需另说明的是，为达到较佳的充电能力以及工艺上尺寸限制两者间的平衡，对应长度23以及间距24的比值实质上是介于1与20之间。另外，相较于先前技术，本实施例是将局部的薄膜晶体管进行等体积的角形更换，因此总体积不变，是故本实施例除了能提高充电功效外，更不致增加寄生电容。

另外，本发明第一实施例的薄膜晶体管结构亦可实施至现存的多种非对称式架构，例如，具有一阳性结构的源极以及具有一阴性结构的漏极。而于下述的实施例中，将更进一步阐述本发明于非对称式架构中的应用。

本发明的第二实施例是一种非对称式的薄膜晶体管结构3，请参阅图3A。薄膜晶体管结构3包括一源极31、一漏极32以及一栅极(图未示出)，其中源极31与漏极32亦可相互替换为漏极与源极。源极31包括一第一主结构310与一第丨微结构311，第一微结构311至少局部形成于第一主结构310的轮廓上；漏极32包括一第二主结构320与一第二微结构321，第二微结构321至少局部形成于第二主结构320的一轮廓上。第一微结构311至少局部朝向漏极32，第二微结构321至少局部朝向源极31。源极31的第一主结构310为矩形，漏极32的第二主结构320为U形，是故漏极32实质上适以其U形围绕源极31的矩形。第一微结构311与第二微结构321分别具有连续的多个凹凸，且实质上彼此互补，第一主结构310及第二主结构320分别沿所述这些凹凸适可定义一对应长度33，且第一微结构311及第二微结构321之间形成一间距34。

于本实施例中，所述这些凹凸是多个120度尖角的角形(图未按实际角度画出)。更详细而言，第二微结构321局部形成于漏极32的U形两端双侧上，且具有多个120度尖角的角形；而第一微结构311则根据第二微结构321的分布状态，局部形成于源极31的矩形的二侧，且同样具有多个120度尖角的角形。进一步而言，所述这些角形的凹凸至少包括一凹部及一凸部，第一微结构311的所述这些角形的凹部是对应于第二微结构321的所述这些角形的凸部，且第一微结构311的所述这些角形的凸部是对应于第二微结构321的所述这些角形的凹部。于其他实施态样中，角形亦可为其他角度，较佳者为实质上介于60度至120度之间。

本实施例的薄膜晶体管结构更具有其他实施态样，例如将第二微结构321的凹凸35′仅局部形成于漏极32的U形两端单侧上，如图3B。同样地，所述这些凹凸亦可为形成于漏极32的U形两端双侧上的多个矩形35″，如图3C所示。换言之，在第一微结构311及第二微结构321彼此能达成互补式嵌合，多凹凸可为其他形状(如矩形、弧形、梯形或任意多边形等，其中，弧形又以其圆心角介于60度至120度间为较佳实施例，然本发明并不以上述的态样为限)及其组合，熟知此项技术领域者应可轻易推及，故于此不另赘述。

对照于图1B的已知技术，当间距34与间距14的大小调整至相等的状态时，对应长度33明显地较对应长度13长，因此对应长度33与间距34的比值相对增加，提升了薄膜晶体管结构3的充电能力。需另说明的是，为达到较佳充电能力以及工艺上尺寸限制两者间的平衡，对应长度33以及间距34的比值实质上是介于1与20之间。同样地，本实施例是将局部的薄膜晶体管进行等体积的角形更换，因此总体积不变，是故本实施例除了能提高充电功效外，更不致增加寄生电容。

本发明的主要技术特征可应用于如第一实施例所述的对称式架构及其他多种非对称式架构。本发明的第三实施例如图4所示，其所描绘是非对称式薄膜晶体管结构，且非对称式薄膜晶体管结构4实质上是将多组本发明第二实施例的单一非对称式薄膜晶体管结构3进行组合，藉以增加一源极41以及一漏极42间的对应面长度。其中源极41以及漏极42同样具有相互对应的多个凹凸。本发明的第四实施例是如图5所示，其所描绘的非对称式薄膜晶体管结构5是将一源极51以及一漏极52蜗形化，且源极51的第一主结构与漏极52的第二主结构5的凹凸轮廓同样互相平行对应，藉以增加源极51以及漏极52间的对应面长度。

如上述各实施例所述，无论是对称式或非对称式的薄膜晶体管，本发明均能实质上增加源极及漏极间对应面的长度，是故本发明能提高薄膜晶体管中对应长度与间距的比值，藉此增加薄膜晶体管充入像素的电流值。此外，当源极与漏极间对应面的长度增加，而未增加源极与漏极的体积时，除了改善薄膜晶体管的充电能力外，更不致增加寄生电容。

上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以权利要求范围为准。

Claims (18)

1.一种薄膜晶体管结构，其特征在于，所述晶体管结构包括：

一源极，所述源极包括一第一部分，所述第一部分具有一第一侧缘；以及

一漏极，所述漏极包括一第二部分，所述第二部分具有一第二侧缘；

其中，所述第一侧缘朝向所述第二部分，所述第二侧缘朝向所述第一部分，并且所述第一侧缘与所述第二侧缘分别具有多个凹凸，所述第一侧缘的所述这些凹凸与所述第二侧缘的所述这些凹凸实质上彼此互补。

2.如权利要求1所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述这些凹凸是为至少部分连续。

3.如权利要求1所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述这些凹凸包括一角形，其中所述角形具有一尖角，所述尖角实质上介于60度至120度之间。

4.如权利要求1所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述这些凹凸包括一矩形、一弧形、一梯形或上述的组合，其中所述弧形包括一圆弧，所述圆弧的一圆心角实质上介于60度至120度之间。

5.如权利要求1所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述第一部分及所述第二部分沿所述这些凹凸适可定义一对应长度，且所述第一侧缘及所述第二侧缘之间形成一间距，所述对应长度与所述间距的比值，实质上介于1与20之间。

6.如权利要求1所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述源极包括至少一阳性结构，所述漏极包括至少一阴性结构，与所述至少一阳性结构对应。

7.如权利要求1所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述第一部分与所述第二部分实质上平行对应。

8.如权利要求1所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述晶体管结构更包括：

一栅极，与所述源极和漏极绝缘；以及

一通道层，其两端分别与所述源极和所述漏极电连接。

9.一种薄膜晶体管结构，其特征在于，所述晶体管结构包括：

一源极，所述源极包括一第一主结构与一第一微结构，所述第一微结构至少局部形成于所述第一主结构的轮廓上；以及

一漏极，所述漏极包括一第二主结构与一第二微结构，所述第二微结构至少局部形成于所述第二主结构的一轮廓上；

其中，所述第一微结构至少局部朝向所述漏极，所述第二微结构至少局部朝向所述源极，所述第一微结构与所述第二微结构分别具有多个凹凸，所述第一微结构的所述这些凹凸与所述第二微结构的所述这些凹凸彼此对应。

10.如权利要求9所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述第一微结构的所述这些凹凸与所述第二微结构的所述这些凹凸实质上彼此互补。

11.如权利要求9所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述这些凹凸是至少部分连续。

12.如权利要求9所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述这些凹凸包括一角形，其中所述角形具有一尖角，所述尖角实质上介于60度至120度之间。

13.如权利要求9所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述这些凹凸包括一矩形、一弧形、一梯形或上述的组合，其中所述弧形包括一圆弧，所述圆弧的一圆心角实质上介于60度至120度之间。

14.如权利要求9所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述第一主结构及所述第二主结构分别沿所述这些凹凸适可定义一对应长度，且所述第一微结构及所述第二微结构之间形成一间距，所述对应长度与所述间距的比值，实质上介于1与20之间。

15.如权利要求9所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述这些凹凸至少包括一凹部及一凸部，所述第一微结构的所述凹部对应于所述第二微结构的所述凸部，且所述第一微结构的所述凸部对应于所述第二微结构的所述凹部。

16.如权利要求9所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述源极的所述第一主结构为矩形，所述漏极的所述第二主结构为U形，且所述漏极实质上围绕所述源极。

17.如权利要求9所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述源极的所述第一主结构与所述漏极的所述第二主结构为蜗形，且实质上平行对应。

18.如权利要求9所述的薄膜晶体管结构，其特征在于，所述晶体管结构更包括：

一栅极，与所述源极和漏极绝缘；以及

一通道层，其两端分别与所述源极和所述漏极电连接。

Images