CN103681873A - 薄膜晶体管 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一种薄膜晶体管,包括基板、第一栅极层、绝缘层、第一源/漏极层、第二源/漏极层、半导体层、保护层以及第二栅极层。第一栅极层配置于基板上。绝缘层配置于第一栅极层上。第一源/漏极层配置于绝缘层上。第二源/漏极层配置于绝缘层上。半导体层配置于绝缘层上,并且覆盖第一源/漏极层以及第二源/漏极层。保护层配置于绝缘层上,并且覆盖半导体层。第二栅极层配置于保护层上。第二栅极层利用贯孔与第一栅极层连接,以使两者接触并且保持在同一电位。

Description

薄膜晶体管
技术领域
本发明有关于一种晶体管,特别是有关于一种薄膜晶体管。
背景技术
薄膜晶体管的构造依其各层结构的配置方式大致可区分为交错型(staggered)与共平面型(coplanar)。交错型的薄膜晶体管是在栅极层(或其绝缘层)与源/漏极层之间配置半导体层。共平面型的薄膜晶体管是在栅极层(或其绝缘层)与半导体层之间配置源/漏极层。另外,共平面型的薄膜晶体管还可进一步区分为两种类型,包括栅极层是在薄膜晶体管上半部的顶栅极型(top gate)以及栅极层是在薄膜晶体管下半部的底栅极型(bottomgate)。
现有的共平面型薄膜晶体管的源/漏极层上方的载流子传输通道因源/漏极层的屏蔽效应(shielding effect),遮蔽了源/漏极层下方的栅极层所产生的电场。因此,电场被遮蔽的区域无电荷累积,导致阻抗增加,降低了载流子迁移率(mobility)。
由此可见,上述现有的薄膜晶体管在结构与使用上,显然仍存在有不便与缺陷,而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题,相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道,但长久以来一直未见适用的设计被发展完成,而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题,此显然是相关业者急欲解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄膜晶体管,其可减少薄膜晶体管所产生的屏蔽效应。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明提供一种薄膜晶体管,包括基板、第一栅极层、绝缘层、第一源/漏极层、第二源/漏极层、半导体层、保护层以及第二栅极层。第一栅极层配置于基板上。绝缘层配置于第一栅极层上。第一源/漏极层配置于绝缘层上。第二源/漏极层配置于绝缘层上。半导体层配置于绝缘层上,并且覆盖第一源/漏极层以及第二源/漏极层。保护层配置于绝缘层上,并且覆盖半导体层。第二栅极层配置于保护层上。第二栅极层利用贯孔与第一栅极层接触,并且保持在同一电位。
较佳的,前述的薄膜晶体管,其中该第一栅极层在半导体层引致(induce)第一载流子传输通道。
较佳的,前述的薄膜晶体管,其中该第一载流子传输通道位于半导体层靠近绝缘层的一侧。
较佳的,前述的薄膜晶体管,其中该第一载流子传输通道位于第一源/漏极层以及第二源/漏极之间。
较佳的,前述的薄膜晶体管,其中该第二栅极层在绝缘层上的垂直投影与第一载流子传输通道重叠。
较佳的,前述的薄膜晶体管,其中该第二栅极层在半导体层引致第二载流子传输通道。
较佳的,前述的薄膜晶体管,其中该第二载流子传输通道位于半导体层靠近保护层的一侧。
较佳的,前述的薄膜晶体管,其中该第二载流子传输通道位于第一源/漏极层上方。
较佳的,前述的薄膜晶体管,其中该第二栅极层在半导体层引致第三载流子传输通道。
较佳的,前述的薄膜晶体管,其中该第三载流子传输通道位于半导体层靠近保护层的一侧。
较佳的,前述的薄膜晶体管,其中该第三载流子传输通道位于第二源/漏极层上方。
较佳的,前述的薄膜晶体管,其中该半导体层与绝缘层接触。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明薄膜晶体管至少具有下列优点及有益效果:利用贯孔来连接第一栅极层与第二栅极层,使两者接触,以保持在同一电位,以减少薄膜晶体管所产生的屏蔽效应。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1是本发明实施例的薄膜晶体管像素结构的仰视示意图。
图2是沿着图1中的I-I’剖面线所示的剖面示意图。
图3是本发明另一个实施例的薄膜晶体管像素结构的剖面示意图。
【主要元件符号说明】
100、300:薄膜晶体管
110、310:基板
120a、320a:第一栅极层
120b、320b:第二栅极层
130、330:绝缘层
140a、340a:第一源/漏极层
140b、340b:第二源/漏极层
150、350:半导体层
160、360:保护层
CH1:第一载流子传输通道
CH2:第二载流子传输通道
CH3:第三载流子传输通道
I-I’:剖面线
W:贯孔
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的一种薄膜晶体管的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。
图1是本发明实施例的薄膜晶体管像素结构的仰视示意图,而图2是沿着图1中的I-I’剖面线所示的剖面示意图。请同时参照图1及图2,本实施例的薄膜晶体管100包括基板110、第一栅极层120a、绝缘层130、第一源/漏极层140a、第二源/漏极层140b、半导体层150、保护层160以及第二栅极层120b。
第一栅极层120a作为薄膜晶体管100的底栅极层,其配置于基板110上。当第一栅极层120a被施予偏压时,第一栅极层120a会在半导体层150内引致第一载流子传输通道CH1,其位于半导体层150中靠近绝缘层130的一侧,以供例如是电子等载流子进行传输。在本实施例中,第一栅极层120a的材料例如是钼(Mo)、铝(Al)、钛(Ti)等金属材料或其合金或是其金属叠层。
绝缘层130配置于第一栅极层120a上,用以阻隔第一源/漏极层140a及第二源/漏极层140b与第一栅极层120a,以避免源/漏极与栅极电性连接。在本实施例中,绝缘层130的材料例如是高介电系数的氧化硅或氮化硅等。
第一源/漏极层140a与第二源/漏极层140b配置于绝缘层130上。在本实施例中,上述第一栅极层120a在半导体层150内所引致的第一载流子传输通道CH1位于第一源/漏极层140a与第二源/漏极层140b之间。此处第一源/漏极层140a与第二源/漏极层140b的材料例如是钼(Mo)、铝(Al)、钛(Ti)等金属材料或其合金或是其金属叠层。在实际应用上,第一源/漏极层140a作为薄膜晶体管100的源极或漏极是取决于电流流向。
半导体层150配置于绝缘层130上,并且覆盖第一源/漏极层140a以及第二源/漏极层140b。从图2的剖面示意图来看,此实施例的半导体层150完全覆盖在第一源/漏极层140a与第二源/漏极层140b之上。在本实施例中,半导体层150的材料例如是金属氧化物半导体。具体而言,半导体层150的材料例如是氧化铟锌、氧化锌、掺铝氧化锌、氧化铟镓锌或其组合。
保护层160配置于绝缘层130上,并且覆盖半导体层150。保护层160在实际应用上可避免薄膜晶体管100的层状结构在制造过程中遭受破坏,并且提高其可靠度。
第二栅极层120b作为薄膜晶体管100的顶栅极层,其配置于保护层160上。当第二栅极层120b被施予偏压时,第二栅极层120b会在半导体层150内引致第二载流子传输通道CH2及第三载流子传输通道CH3,两者位于半导体层150中靠近保护层160的一侧,以供例如是电子等载流子进行传输。在此例中,第二载流子传输通道CH2位于第一源/漏极层140a上方,第三载流子传输通道CH3位于第二源/漏极层140b上方。在本实施例中,第二栅极层120b的材料例如是钼(Mo)、铝(Al)、钛(Ti)等金属材料或其合金或是其金属叠层。
另外,在本实施例中,绝缘层130与保护层160具有贯孔W,用以连接第一栅极层120a与第二栅极层120b,使两者接触,以保持在同一电位。因此,在实际操作时,第一栅极层120a与第二栅极层120b可分别在半导体层150内引致载流子传输通道,来提高元件的载流子迁移率。并且,利用贯孔W的连接方式,薄膜晶体管的第一栅极层120a与第二栅极层120b可保持在同一电位,以减少薄膜晶体管100中源/漏极层所产生的屏蔽效应。
图3是本发明另一个实施例的薄膜晶体管像素结构的剖面示意图。请参考图1与图3,本实施例的薄膜晶体管300类似于图1的薄膜晶体管100,惟两者之间的差异例如在于从图3的剖面示意图来看,薄膜晶体管300的第二栅极层320b完全覆盖在保护层360之上。也就是说,本实施例的第二栅极层320b在绝缘层330上的垂直投影与第一载流子传输通道CH1重叠,第一载流子传输通道CH1上方区域的第二栅极层320b是连续分布,没有开口。
另外,本实施例的薄膜晶体管300的各层结构的配置方式如图3所示,并且各层的功用可以由图2实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明,因此不再赘述。
综上所述,本发明的实施例至少具有以下其中一个优点,薄膜晶体管具有双栅极结构,其第二栅极层配置在保护层上方,利用贯孔的连接方式,薄膜晶体管的双栅极可保持在同一电位,以减少屏蔽效应。并且,在实际操作时,第二栅极层与第一栅极层在半导体层分别引致载流子传输通道来提高元件的载流子迁移率。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (12)

1.一种薄膜晶体管,其特征在于其包括:
基板;
第一栅极层,配置于该基板上;
绝缘层,配置于该第一栅极层上;
第一源/漏极层,配置于该绝缘层上;
第二源/漏极层,配置于该绝缘层上;
半导体层,配置于该绝缘层上,并且覆盖该第一源/漏极层以及该第二源/漏极层;
保护层,配置于该绝缘层上,并且覆盖该半导体层;以及
第二栅极层,配置于该保护层上,其中该第二栅极层利用贯孔与该第一栅极层接触,并且保持在同一电位。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管,其特征在于,其中该第一栅极层在该半导体层引致第一载流子传输通道。
3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管,其特征在于,其中该第一载流子传输通道位于该半导体层靠近该绝缘层的一侧。
4.根据权利要求2所述的薄膜晶体管,其特征在于,其中该第一载流子传输通道位于该第一源/漏极层以及该第二源/漏极之间。
5.根据权利要求2所述的薄膜晶体管,其特征在于,其中该第二栅极层在该绝缘层上的垂直投影与该第一载流子传输通道重叠。
6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管,其特征在于,其中该第二栅极层在该半导体层引致第二载流子传输通道。
7.根据权利要求6所述的薄膜晶体管,其特征在于,其中该第二载流子传输通道位于该半导体层靠近该保护层的一侧。
8.根据权利要求6所述的薄膜晶体管,其特征在于,其中该第二载流子传输通道位于该第一源/漏极层上方。
9.根据权利要求1所述的薄膜晶体管,其特征在于,其中该第二栅极层在该半导体层引致第三载流子传输通道。
10.根据权利要求9所述的薄膜晶体管,其特征在于,其中该第三载流子传输通道位于该半导体层靠近该保护层的一侧。
11.根据权利要求9所述的薄膜晶体管,其特征在于,其中该第三载流子传输通道位于该第二源/漏极层上方。
12.根据权利要求1所述的薄膜晶体管,其特征在于,其中该半导体层与该绝缘层接触。
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