CN102253548B - 影像显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种影像显示系统。该影像显示系统包括多栅极薄膜晶体管装置，该多栅极薄膜晶体管装置包括：有源层、第一及第二栅极结构以及第一及第二遮光层。有源层设置于基底的像素区上。第一及第二栅极结构设置于有源层上。第一及第二遮光层设置于基底与有源层之间。有源层包括第一及第二源极/漏极区以及第一及第二沟道区。第一遮光层对应于第一源极/漏极区的第一轻掺杂区且横向延伸至至少一部分的第一沟道区下方。第二遮光层对应于第二源极/漏极区的第二轻掺杂区且横向延伸至至少一部分的第二沟道区下方。

Description

影像显示系统

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)装置，特别是涉及一种用于有源阵列平面显示器中具有遮光层的多栅极薄膜晶体管(multi-gate TFT)装置。

背景技术

近年来，有源阵列平面显示器的需求快速的增加，例如有源阵列液晶显示器(active matrix liquid crystal display，AMLCD)。有源阵列液晶显示器通常利用薄膜晶体管作为像素及驱动电路的开关元件，而其可依据有源层所使用的材料分为非晶硅(a-Si)及多晶硅薄膜晶体管。

上述薄膜晶体管装置包括栅极电极及具有沟道区、源极及漏极区的有源层，用以将影像资讯回应至显示装置的像素电极。然而，当像素区的薄膜晶体管装置处于关闭的状态(OFF state)且若光(例如，背光源)照射到有源层(例如，图案化的半导体层)时，则有源层内会产生电子空穴对而形成光漏电流(photo leakage current)，使得影像品质降低。

发明内容

本发明实施例提供一种影像显示系统。此系统包括多栅极薄膜晶体管装置，其包括：基底、有源层、第一及第二栅极结构以及第一及第二遮光层。基底具有像素区。有源层设置于基底的像素区上，包括第一及第二源极/漏极区、第一及第二沟道区以及沟道连接区。第一沟道区邻接第一源极/漏极区的第一轻掺杂区与沟道连接区的第三轻掺杂区，且第二沟道区邻接第二源极/漏极区的第二轻掺杂区与沟道连接区的第四轻掺杂区。第一及第二栅极结构设置于有源层上且分别对应于第一及第二沟道区，其中第一及第二栅极结构彼此电性连接。第一及第二遮光层设置于基底与有源层之间。第一遮光层对应于第一轻掺杂区且横向延伸至至少一部分的第一沟道区下方，而第二遮光层对应于第二轻掺杂区且横向延伸至至少一部分的第二沟道区下方。

附图说明

图1至图7绘示出根据本发明各个实施例的具有多栅极薄膜晶体管装置的影像显示系统剖面示意图；

图8绘示出漏极电流与栅极电压转移特性曲线图；

图9绘示出根据本发明另一实施例的具有影像显示系统方块示意图。

具体实施方式

以下说明本发明实施例的制作与使用。然而，可轻易了解本发明所提供的实施例仅用于说明以特定方法制作及使用本发明，并非用以局限本发明的范围。

以下说明本发明实施例的影像显示系统。图1绘示出根据本发明实施例的影像显示系统，特别是一种具有多栅极薄膜晶体管(TFT)装置200的影像显示系统，其中多栅极薄膜晶体管装置200可为N型或P型且包括具有像素区P的基底100。基底100可由石英、玻璃或其他透明材料所构成。缓冲层104可选择性地设置于基底100上，以作为基底100与后续所形成的有源层之间的粘着层或是污染阻障层。缓冲层104可为单层或多层结构。举例而言，缓冲层104可由氧化硅、氮化硅、或其组合所构成。

有源层106设置于基底100的像素区P上。有源层106可由非晶硅或多晶硅所构成。在本实施例中，有源层106包括：第一源极/漏极区107a、第二源极/漏极区107b、第一沟道区106c、第二沟道区106g以及连接第一及第二沟道区106c及106g的沟道连接区107c。在实施例中，第一源极/漏极区107a作为多栅极薄膜晶体管装置200的源极而第二源极/漏极区107b则作为多栅极薄膜晶体管装置200的漏极。在另一实施例中，第一源极/漏极区107a可作为多栅极薄膜晶体管装置200的漏极而第二源极/漏极区107b则作为多栅极薄膜晶体管装置200的源极。在本实施例中，第一源极/漏极区107a包括第一重掺杂区106a及第一轻掺杂区106b，而第二源极/漏极区107b包括第二重掺杂区106i及第二轻掺杂区106h。再者，沟道连接区107c包括第三重掺杂区106e、第三轻掺杂区106d及第四轻掺杂区106f。第一沟道区106c邻接第一轻掺杂区106b与第三轻掺杂区106d，且第二沟道区106g邻接第二轻掺杂区106h与第四轻掺杂区106f。

第一栅极结构及第二栅极结构设置于有源层106上且分别对应于第一及第二沟道区106c及106g，其中第一及第二栅极结构彼此电性连接。第一栅极结构包括至少一栅极介电层及栅极层114所构成的叠层。在实施例中，栅极介电层可包括由氧化硅所构成的绝缘层108及位于其上方且由氮化硅所构成的绝缘层110。同样地，第二栅极结构包括至少一栅极介电层(例如，绝缘层108及位于其上方且由氮化硅所构成的绝缘层112)及栅极层116所构成的叠层。

在本实施例中，为了防止或降低因基底100下方背光源(未绘示)照射有源层106而引发的光漏电流，遮光层102，设置在基底100与有源层106下方的缓冲层104之间，以遮盖整个有源层106而避免光照射到有源层106。遮光层102可由金属、半导体材料(例如，硅)或其他吸光材料所构成。

需注意的是上述实施例中具有二个栅极及二个沟道区多栅极薄膜晶体管装置200仅为范例说明，然而实际的栅极与沟道区的数量可取于设计需求，并不以此为限。

接下来，请参照图2至图7，其绘示出根据本发明其他不同实施例的具有多栅极薄膜晶体管装置的影像显示系统，其中相同于图1的部件使用相同的标号并省略其说明。请参照图2中，不同于图1所示的实施例，多栅极薄膜晶体管装置200具有分隔的第一遮光层102a及第二遮光层102b，其设置于基底100与有源层106之间。特别的是第一遮光层102a对应于第一轻掺杂区106b且横向延伸至至少一部分的第一沟道区106c下方，而第二遮光层102b对应于该第二轻掺杂区106h且横向延伸至至少一部分的该第二沟道区106g下方。第一及第二遮光层102a及102b可相同或相似于遮光层102(绘示于图1)。在本实施例中，第一及第二遮光层102a及102b完全遮盖第一及第二轻掺杂区106b及106h及局部遮盖第一及第二沟道区106c及106g而露出沟道连接区107c。由于位于第一源极/漏极区107a的第一轻掺杂区106b与第二源极/漏极区107b的第二轻掺杂区106h处容易引发较严重的光漏电流，因此本实施例中第一及第二遮光层102a及102b的排置可有效降低有源层106中的光漏电流。在其他实施例中，第一及第二遮光层102a及102b可进一步延伸，以完全遮盖第一及第二沟道区106c及106g。

请参照图8，其绘示出漏极电流(I_d)与栅极电压(V_g)转移特性曲线图，其中曲线A及B为图1中多栅极薄膜晶体管装置200分别在漏-源电压(V_ds)为0.1V及10V的转移特性曲线，而曲线C及D为图2中多栅极薄膜晶体管装置200分别在漏-源电压为0.1V及10V的转移特性曲线。由于遮光层102与有源层106(绘示于图1)之间的耦合效应(coupling effect)，使得起始电压(V_th)在相对低漏-源电压(V_ds)与相对高漏-源电压操作下产生偏移(如曲线A及B所示)。而分隔的第一及第二遮光层102a及102b降低了耦合效应，使得起始电压在相对低漏-源电压与相对高漏-源电压操作下几乎一样(如曲线C及D所示)。

请参照图3，不同于图2所示的实施例之处在于第二遮光层102b经由第二沟道区106g下方横向延伸至第四轻掺杂区106f下方，以完全遮盖第二沟道区106g及第四轻掺杂区106f。在另一实施例中，第一遮光层102a也经由第一沟道区106c下方横向延伸至第三轻掺杂区106d下方，以完全遮盖第一沟道区106c及第三轻掺杂区106d，如图4所示。

请参照图5，不同于图2所示的实施例之处在于多栅极薄膜晶体管装置200还包括分隔的第三遮光层102c，其位于第一与第二遮光层102a及102b之间、对应于第三轻掺杂区106d以及横向延伸至至少一部分的第一沟道区106c下方，以完全遮盖第三轻掺杂区106d及局部遮盖第一沟道区106c。第三遮光层102c可相同或相似于第一与第二遮光层102a及102b。在另一实施例中，第三遮光层102c可对应于第四轻掺杂区106f以及横向延伸至至少一部分的第二沟道区106g下方，以完全遮盖第四轻掺杂区106f及局部遮盖第二沟道区106g。又另一实施例中，第二遮光层102b经由第二沟道区106g下方横向延伸至第四轻掺杂区106f下方，以完全遮盖第二沟道区106g及第四轻掺杂区106f，如图6所示。

请参照图7，不同于图5所示的实施例之处在于多栅极薄膜晶体管装置200还包括分隔的第四遮光层102d，其位于第一与第二遮光层102a及102b之间、对应于第四轻掺杂区106f以及横向延伸至至少一部分的第二沟道区106g下方，以完全遮盖第四轻掺杂区106f及局部遮盖第二沟道区106g。第四遮光层102d可相同或相似于第三遮光层102c。

可以理解的是图3图7的实施例中，分隔的遮光层可降低了耦合效应，使得起始电压在相对低漏-源电压与相对高漏-源电压操作下几乎一样。

根据上述实施例，由于在有源层中源极区与漏极区的轻掺杂区下方对应设置了分隔的遮光层，因此可有效降低有源层内的光漏电流。再者，相较于完全遮盖有源层的多栅极薄膜晶体管装置，具有分隔的遮光层的多栅极薄膜晶体管装置可降低遮光层与有源层之间的耦合效应，进而避免起始电压在相对低漏-源电压与相对高漏-源电压操作下产生不必要的偏移而导致显示装置的显示异常。

图9绘示出根据本发明另一实施例的具有影像显示系统方块示意图，其可实施于平面显示(flat panel display，FPD)装置300或电子装置500，例如笔记型电脑、手机、数码相机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、桌上型电脑、电视机、车用显示器或携带型DVD播放器。平面显示装置300可具有之前所述的多栅极薄膜晶体管装置200，而平面显示装置300可为液晶显示面板。如图9所示，平面显示装置300包括多栅极薄膜晶体管装置，如图1至图7中的薄膜晶体管装置200所示。在其他实施例中，电子装置500可具有平面显示装置300。如图9所示，电子装置500包括：平面显示装置300及输入单元400。再者，输入单元400耦接至平面显示器装置300，用以提供输入信号(例如，影像信号)至平面显示装置300以产生影像。

虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定为准。

Claims (13)

1.一种影像显示系统，包括：

多栅极薄膜晶体管装置，包括：

基底，具有像素区；

有源层，设置于该基底的该像素区上，包括第一源极/漏极区、第二源极/漏极区、第一沟道区、第二沟道区以及沟道连接区，其中该第一沟道区邻接该第一源极/漏极区的第一轻掺杂区与该沟道连接区的第三轻掺杂区，且该第二沟道区邻接该第二源极/漏极区的第二轻掺杂区与该沟道连接区的第四轻掺杂区；

第一栅极结构及第二栅极结构，设置于该有源层上且分别对应于该第一及该第二沟道区，其中该第一及该第二栅极结构彼此电性连接；以及

分隔的第一遮光层及第二遮光层，设置于该基底与该有源层之间；

其中该第一遮光层对应于该第一轻掺杂区且横向延伸至至少一部分的该第一沟道区下方，而该第二遮光层对应于该第二轻掺杂区且横向延伸至至少一部分的该第二沟道区下方。

2.如权利要求1所述的影像显示系统，其中该第二遮光层经由该第二沟道区下方横向延伸至该第四轻掺杂区下方。

3.如权利要求2所述的影像显示系统，其中该第一遮光层经由该第一沟道区下方横向延伸至该第三轻掺杂区下方。

4.如权利要求1所述的影像显示系统，其中该多栅极薄膜晶体管装置还包括第三遮光层，位于该第一与该第二遮光层之间、对应于该第三轻掺杂区以及横向延伸至至少一部分的该第一沟道区下方。

5.如权利要求4所述的影像显示系统，其中该第二遮光层经由该第二沟道区下方横向延伸至该第四轻掺杂区下方。

6.如权利要求1所述的影像显示系统，其中该多栅极薄膜晶体管装置还包括第三遮光层及第四遮光层且位于该第一与该第二遮光层之间，

其中该第三遮光层对应于该第三轻掺杂区且横向延伸至至少一部分的该第一沟道区下方，而该第四遮光层对应于该第四轻掺杂区且横向延伸至至少一部分的该第二沟道区下方。

7.如权利要求6所述的影像显示系统，其中该第三及该第四遮光层包括金属或半导体材料。

8.如权利要求1所述的影像显示系统，其中该第一及该第二遮光层包括金属或半导体材料。

9.如权利要求1所述的影像显示系统，其中该第一及该第二栅极结构分别包括由至少一栅极介电层及栅极层所构成的叠层。

10.如权利要求1所述的影像显示系统，还包括：

平面显示装置，包括该多栅极薄膜晶体管装置；以及

输入单元，耦接至该平面显示装置，用以提供输入至该平面显示装置，使该平面显示装置显示影像。

11.如权利要求10所述的影像显示系统，其中该平面显示装置为液晶显示装置。

12.如权利要求10所述的影像显示系统，其中该系统包括具有该平面显示装置的电子装置。

13.如权利要求12所述的影像显示系统，其中该电子装置包括笔记型电脑、手机、数码相机、个人数字助理、桌上型电脑、电视机、车用显示器、或携带型DVD播放器。

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