TW286412B - - Google Patents

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TW286412B
TW286412B TW080106992A TW80106992A TW286412B TW 286412 B TW286412 B TW 286412B TW 080106992 A TW080106992 A TW 080106992A TW 80106992 A TW80106992 A TW 80106992A TW 286412 B TW286412 B TW 286412B
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Handotai Energy Kenkyusho Kk
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^8G4i2 Λ 6 Η 6 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 五、發明説明（1 ) 本發明的背暑 本發明的範畴 本發明相關於一主動電光學裝置，例如一主動液晶電 光學裝置，而特別言之，是相開於一種裝置，該裝在毎镔 像素上設有兩個薄膜絶緣閘極場效應電晶醱（後文稱作 TFT),在本發明中此稱作具有改良轉移閘（MTG) 結構之互補式薄膜電晶體（後文稱作C/TFT)。 先前技術之描述 傳統上已有利用TFT之主動式液晶電光學裝置。在 此裝置中，TFT使用非結晶或複晶半導體，而每個p通 道或η通道TFT用於每個相鬭像素。亦邸N通道TFT (簡稱作NTFT)通常以串接來鏈結至像素。圖1顯示 了相關之典型範例。 參考圖1,顯示了以矩陣形式之液晶電光學裝置之等 效電路，NTFT是以串列來鐽結至液晶1。 通常使用的是一個諸如640X480,或1260 X960之矩陣裝置的大矩陣裝置，然而在圖中以同樣内 容顯示了2X2之矩陣排列的簡單例子。霄壓由周邊電路 3、4供至毎個像素。像素是依照電壓而導通成闋閉。當 TFT的導通/醑閉之特性良好時，通常可以有高反差的 液晶電光學裝置。然而當我們真的製造液晶霣光學裝置時 ，通常的情況是電壓ViC5.而當TFT的输出，亦即對於 液晶的輸入（後文稱作液晶電位）應該要是* 1 〃（高） :尺度逍用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公發) ' (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 裝< 訂_ 線. -3 - 經濟部屮央標準局貝工消f合作社印製 ^80412 Λ 6 __Π_6 五、發明説明（2 ) 時它並不會是> 1 〃（高），或者當它應該是A 0 〃（低 )時並沒有變成A 0 〃（低）。此種不便的發生之情況是 在作為交換裝置以將信號施加至像素的T F T是在不對稱 狀態之導通/關閉狀況下蓮作。 液晶1基本上是絶緣的而當TFT關閉時液晶電位（ ViC)是懸浮的。因為液晶1相當於一電容器，故可 由其上累積的電荷來決定。當液晶在RiC6的電阻變得相 當小，或由於灰塵或離子雜質之存在使漏電電流發生時， 或者當T F T如圖1中Rcs7所示在閘極絶緣膜形成穿孔 時，其中有電荷之漏失，由此使Vw成為不穩定狀態，而 在液晶電光學裝置上無法達到在毎個面板上有 200, 000至5, 000, 000塊像素之高産量。 特別而言對於液晶材料1 ,典型上使用T N (Twisted Ne-matic,雙絞向列性）液晶。為了液晶的方向性，有一摩 擦之方向控制膜設於每個電極上。由於摩擦過程産生靜電 ，在譬如像素電極和電線（導線）之類的相鄰導體間産生 弱介電質崩潰及發生漏電，或者在弱閘極絶緣膜中發生漏 電。對於主動液晶電光學裝置，特別重要的是保持液晶電 位之特定電平為與一畫框中之起始值相同。然而實際上， 由於T F T零件中存在許多缺陷而不會一直是這種情況。 在液晶材料是鐵電性液晶之情況下，必須增加注入電 流。為此目的，TFT大小增加以便增加電流界限，此為 一項缺黏。 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家標準(CNS)甲4規格(210x297公货) —>· "· 2 Λ 6 Η 6 經濟部中央標準局EX工消t合作社印製 五、發明説明（3 ) 太發明之概沭 本發明的一個目的是提供一種具有穩定效能之電光學 裝置。 本發明的另一目的是提供一儐包含互補電晶體之電光 學裝置，該互補電晶體能夠以穩定之> 1 ''和A 0 〃電平 的驅動信號來驅動裝置。 為達成前述及其他目的，一電光學裝置設有一籲在相 關之介質層上的像素電極島、一第一信號線於其上，一第 二信號線於其上、以及包含一P通道TFT和一η通道 TFT的互補式電晶體於其上，ρ通道TFT之输入/输 出端之一以及η通道T F T的輸入/輸出端之一是連接至 電極島而Ρ通道T F Τ之輸入/輸出端的另一個和η通道 T F Τ之輸入/輸出端的另一個以及ρ通道和η通道的閘 電極是連接至第二信號線。藉由在介質層上增加上述結構 的數目卽可獲得一陣列顯示裝置。 依照本發明的互補式薄膜電晶觴是如下的互補式薄膜 電晶體（後文稱作C/TFTs),其中：一Ν通道薄膜 電晶體（後文稱作NT FT)之輸入/輸出端之一以及一 P通道薄膜電晶體（後文稱作PTFT)之输入/输出端 之一是彼此相連；P及N通道薄膜電晶體之閘電極是彼此 相連；相連端作用為一源極或泄極。 本發明的典型電光學裝置之等效電路示於園2。在此 例中，由圖2所示的周邊電路2 0來顋動此2X2矩陣， P TF T22之源極和泄極之一侧24以及NTF T之源 (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公發） 一 5 _ 經濟部屮央標準局员工消費合作社印製 Λ 6 Π 6 五、發明説明（4 ) 極和泄極之一側2 5是連接到一信號線6，而另一 側是連至像素電極，而閘極27、 28連至另一信號線 V 29。藉此結構，獲得了液晶電光學裝置，此裝置 允許在包含PTFT1 1和NTFT之C/TFTs的開 /聞時間中施加至像素電極的電位能夠保持是足夠穩定地 固定在> 1 〃或$ 0 〃，藉以使一圖框中的電平不會飄移 〇 藉由在每個像素中提供形成了本發明之互補式絶緣閘 極場效應電晶體以便控制施加至顯示部分之像素的電壓， 就獲得了具有明確的開/關特性之液晶電光學裝置。 附圖的簡要描述 併入作為本發明之一部分的附圖，連同描述部分，提 供了本發明原理之晒釋。 圖1顯示了傅統主動式矩陣液晶電光學裝置的電路之 一範例。顯示的矩陣為2X2。 圖2顯示了依照本發明之主動式矩陣液晶電光學裝置 的電路之一範例。顯示的矩陣是2X2。 圃3 (A) — （F)是概要截面圖，顯示了可蓮用於 本發明之T F T的製程。 圖4 (A)是一平面圖，顯示了相關於本發明之2 X 2主動陣列液晶電光學裝置之電極或T F T之排列之一範 例。 圖4 (B)和圖4 (C)是分別對應於圖4 (A)之 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) -裝- 訂_ 線_ 本紙張尺度遑用中國國家標準(CNS)甲4規格(210x297公龙) -6 - ^0422 Λ 6 Η 6 經濟部屮央標準局β工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) A — A ζ和Β — Β /直線所指示的位置之截面圓。 圖5顯示在驅動依照本發明之主動式陣列液晶電光學 裝置之時的輸入每個信號線之驅動信號波形。 圖6是一上視圖，顯示了對應於依照第二値可取實施 例之2 X 2主動陣列液晶電光學裝置之電極和T F T的排 列的另一範例。 圖6 (B)和圖6 (C)是分別對應應於圖6 (A) 之直線C—C/和D—D/所指示的位置之截面圖。 圖7 (A)至（G)是截面圖，顯示對應於第三可取 實施例之T F T的製程。 圖8 (A)是一平面，顯示了依照本發明第三實施例 的主動陣列液晶電光學裝置之一部分。 圖8 (B)和圖8 (C)是分別對應於圖8 (A)之 直線F—F/和E—E/所指示的位置之截面圖。 可取奮施例的詳細描沭 可取實施例1 參考圖3和4，我們將描述依照第一可取實施例的顯 示裝置。我們利用圖3來解釋TFT的製程。在此的主題 是PTFT22的製造方法，而NTFT基本上引用了與 此相同的製程來製造。 參考圏3,氣化矽膜41製作成1000— 1 300A (埃，1〇_8公分）之厚度以作為一玻璃基層 40上的阻絶層，該玻璃基層40是譬如AN玻璁或 (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS)甲4規格(210x297公进） -7 - 經濟部屮央標準局β工消费合作社印製 Λ 6 Η 6 五、發明説明（6 ) Pyr ex玻璃，此種玻璃藉由磁控管RF (高頻）濺鑛 (sputter ing)而可承受大約6 0 0 t：之溫度的熱處理。製 程條件為：100%氧氣；對於形成該膜大約150它； 400 — 800W (瓦）的輸出；0. 5Pa的壓力。對 於目標物使用石英或單晶矽之情況下的沈積率是毎分鐘 30—100A。矽膜42是藉由LPCVD (低壓化學 蒸氣沈積法），濺鍍或電漿CVD來形成於氣化矽膜41 之上，且利用已知的光刻法（photolithography)形成圖樣 以獲得圖3 (A)所示的結構。 在利用LPCVD來形成矽膜的情況下，是把乙矽院 (S i 2H6)或丙矽烷（S i 3Ηβ)供至CVD裝置，而 溫度是低於長晶之100—20〇υ,其中長晶的溫度範 圍是450至55010,例如530t：。在反應爐的壓力 是30 — 300Pa,而沈積率是50 — 250A/分鐘 。為了將NTFT和PTFT之閥電壓（Vifc)控制於幾 乎同一電平，可將硼以乙硼烷之形式以1 X 1 0i4〜1 X 1 0 27cm_3之濃度在形成薄膜時加入。 在利用濺镀法製作矽膜之情況下，在濺鍍前，反應室 的壓力不超過1X1 〇_5Pa,而製造者以20 — 80% 之氩氣併入氬氣來達成一氣體，對於利用單晶矽作為目標 物，譬如為：20%之氬及80%的氫；沈積溫度 150t：;濺鍍輸出400 — 800W (瓦），頻率 13. 56MHz;而壓力為0. 5Pa。 在利用電漿CVD形成矽膜之情況下，溫度譬如為 (請先閲讀背而之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂- 線- 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公货) -8 - 經濟部屮央標準局貝工消t合作社印製 Λ 6 Β_6_ 五、發明説明（7 ) 3001C,而引入PCVD (電漿CVD)所使用的是甲 砂烷（SiH4 )成乙矽烷（Si2He),而對於形成薄 膜施加13. 56MHz之高頻功率於其中。 由這些方法所形成的鍍膜典型上以如下描述的後缠處 理而言是結晶過程。包含在鍍膜中的氧之濃度可取地不超 過7X1 0i9cm_3,為了便於結晶過程，更佳的不超過 1 X 1 0i9cm_3。依照此實施例所獲得的鍍膜上之 SIMS (第二離子質譜分析）之結果，雜質之水準對氧 為10i8cm_3,對碩為3xlOi6Cm_3,而對氫為4 X 1 〇2°cm_3,這些是比起定為4X 1 022cm_3之矽 來定義之原子％。 在非結晶矽膜製作了由5 0 0至3 Ο Ο 0A之厚度範 圍後，譬如有1500A,則施以溫度範度450 — 7 OOt：之中等溫度之熱處理，此是在非氣氣體中進行 12 — 70小時，譬如在氮或氫氣中以600t：為之。因 為非結晶之氧化矽膜形成於基層上而在矽膜之下，故在熱 處理時並不存在特定之蕊心，而整値主體被均勻加熱及退 火（annea1ed)〇 當沈積時，薄膜為非結晶結構，會有氫氣 含於其内。藉由利用退火作用，矽膜從非結晶結構轉變成 高次的另一狀態，一部分顯示了結晶狀況。特別而言，由 前面的方法（LPCVD、濺鍍、及電漿CVD)所形成 的鍍膜之一相當高次之區域會趨向結晶而成為結晶匾。然 而，矽原子彼此互相牽引，因為有矽原子存在於其間的如 此的區域中形成了鍵結。在觀察薄膜結晶時，雷射黎曼光 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· *?τ- 線- 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS)甲4規格(210X297公垃) -9 - 28G412 Λ 6 Η 6 經濟部屮央標準局员工消費合作社印製 五、發明説明（8 ) 譜結果顯示了一個移至低於單晶矽之5 2 2 c 之波峰 的頻率之波峰。基於半頻寬所計算得到之明顯晶粒大小為 50—500A,此為微晶體之等级；實際上形成高次結 晶之區域數目很多，具有一簇之結構及一層半非結晶之結 構，其中每値簇集是經由個別的矽來彼此固著。結果，薄 膜所顯示的狀態可以說本質上沒有晶粒邊界（後文稱作 GB)存在於其中。因為載子可經由固著點而在簇集間移 動，故載子移動力高於有GB (晶粒邊界）明顯存在之多 晶矽。亦即可獲得電洞移動力（wh) =10〜200 cm2 / Vsec ，電子移動力（we) =15 〜300 cm2 / Vsec 〇 另一方面，多晶矽可以藉由在溫度範圍900至 1 2 0 01C之高溫退火的薄膜多晶化來形成，而取代了上 述的中溫退火。在此情況下，由於利用固相從馘心成長所 致的薄膜雜質之分離。諸如氧、硪、及氮等雜質在晶粒邊 界增加，也就是就在晶粒邊界形成位障，由此，雖然在晶 體中的移動力大，但在晶粒邊界的位障妨礙了載子的移動 。結果，在實用上很達使移動力不小於10cm2/ VSec。然而藉由把諸如碩（C)、氮（N)或氣（Ο) 等雜質之濃度降至半非結晶半導體的幾十分之幾或其之一 ，則可獲得30〜300cm2 / VSe。的高移動力。 如上所述，依照本發明的此實施例，使用了具有半非 結晶或半結晶或結晶結構之矽半導體，其中氣化矽膜形成 了閘極絶緣膜43而厚度範圍從500至2000A,譬 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS)甲4規格(210X297公.史) -10 - 經濟部屮央標準局ΚΧ工消费合作社印製 Λ 6 _Π6_ 五、發明説明（9 ) 如為1 000Α。製造條件與作為阻絶層之氧化矽膜4 1 相同。為了鍍上薄膜，在薄膜形成時可加入少量之氤。此 外在其上表面，形成有一摻雜了 1〜5xl02°cm_32 磷的矽膜，或者一個包含此膜以及有錳（Mo)、鎢（W )、MoS 或WS i2薄膜形成為其上之多層膜，此 部分在之後依照使用光罩之定圖樣過程，以便形成一閘電 極27。如圖3 (B)所示的形狀就可逹成：有一 10/zm (微米）之通道長度；以及摻雜磷之0. 2wm 的矽作為閘極，其中之錳有0 . 3 // m。 參考圖3 (C),—光阻是利用光罩形成，而對於 PTFT,乃是利用離子佈值而以lxi015cm_2之Μ 量之硼於源極24和泄極3 1。對於NT FT則是以離子 佈值或電漿摻劑法以1 X 1 〇i5cm_2之劑量的磷加於其 中，以便形成NTFT的源極25和泄極33。在此實施 例中，因為PTFT22和NTFT23是如圖4所示為 平行，當施行離子佈植時一導通型TFT是以光阻或類似 者來遮軍其他的導通型TFT。在兩種情況都是經由閘棰 絶緣膜43來施行離子佈植。或者參考圖3 (B),以閘 電極27作為遮單。來除去矽膜上的氧化矽，之後硼或礎 可直接以離子佈植的方式植入矽膜。又再以6 0 Ο/t實施 熱的退火，以便加速摻雜物的反應。藉此反應使得圖4之 NTFT之源極25和泄極33以及PTFT之源極24 和泄極3 1分別成為Ν +型和Ρ +型。在閘極27之下可 得到一個高移動力之結晶半導體之通道形成區44。 本紙張尺度遑用中國國家標準（CNS)甲4規格（210X297公垃） _ 一 11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部屮央標準局员工消t合作社印製 Λ 6 η 6_ 五、發明説明（10) 在此方式下，除了引用自我對準方式外，圖4所示的 C /T F Τ 3 0在其製造期間不需將溫度提高到超過 7 0 0 t：即可製備。因此不需要使用譬如石英之類的昂貴 基層。因此本發明的製程適合於製造具有大顯示區的液晶 顯示裝置。 參考圖3 (A)至3 (D),熱退火執行兩次，然而 相開於圖3 (A)的ϋ火可以依照的特性JSU 相開於圖3 (D)之一個退火來取代兩次退火，以.缩短製 造時間。參考圖3 (Ε),藉由上述濺鍍法使氣化矽膜形 成一中間層之絶緣膜4 5。氧化矽膜之形成可由 LPCVD或光學CVD來施行。中間層絶緣膜的厚度是 譬如0. 2 — 0. 4//m。在成型後，對於電棰的空窗 46是利用光軍來形成。接著利用臢鍍法讓鋁佈蓋在整掴 表面，且利用光罩製成式樣以形成電極26和一接觸子 48。此外，一 I TO (氣化洇錫膜）以濺鍍法沈積，且 利用光罩刻蝕成形以獲得如圖4 (A)所示之像素電極 32。如圖4 (A)所示，兩個TFT22和23是互補 式電晶醱。如圖4 (A)所示，TFT22和23之輸出 端是連接到液晶裝置的像素電極32。該I TO是以室狙 上至150t：的範圔來沈積，且在氣氣或大氣中於200 一 400Ϊ：下退火。 在此方式下，PTFT22、NTFT23,以及透 明通電膜的電極32是形成在同一玻璃基層上。TFT的 性質簡要描述如以下的表1: (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- -線· 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS)甲4規格(210x297公度） 一 12 — Λ 6 Μ 6 五、發明説明（11) 表1 移動力（cm2 / Vs) (閘電壓） PTFT 20 -3 NTFT 30 +3 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部屮央櫺準扃员工消費合作社印製 藉由利用此方式製備半導賬，可使TFT逹到一般認 為不可能的大移動力。對於液晶電光學裝置或類似者的互 補式TFTs是如圖2、 3和4所示，亦即如此第一次形 成了MTG-C/TFTs。 參考圖4,形成有在X軸方向之線（後文稱作X線） ，譬如Vw線26、Vw，線50、以及Vw線5 1。 在Y軸方向形成了Y軸方向的線（後文稱作Y線），醬如 Vec線29、Vee，線52。圖4 (A)是一平面圖，其 八一六/縱向截面示於圖4(8),而8—8>縱向截面 於圖4 (C)。NTFT23和PTFT22設於接近X 線V ^2 6和Y線Vcc 2 9之相交處以便形成 C/FTFs30。具有相同結構的C/FTFs也在其 他像素形成以獲得圖4 (A)所示之陣列結構。在構成 C/TFT30的NTFT23和PTFT22中，源極 本紙張尺度逍用中國a家標準（CNS)甲4規格(210x297公.後) -13 - Λ 6 Β6 經濟部屮央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（12) 和泄極區域連接到由透明導電膜3 2所做的像素電棰3 2 和經由接觭子48及電極來連接到具有陣列結構的一信號 線26。另一方面，NTFT23、PTFT22的閘電 極27、28是連結至另一信號線29的閘線。 如此形成一個像素於透明導電膜3 2和C/T F Τ 30之外而在一個由兩X線26、 50及兩Υ線29、 5 2所包圍的空間内。藉由在水平及垂直方向重覆此結構 ，就製造出2X2陣列的一侮例子，或者放大販的譬如 640X480或1 280X960之大顯示區之液晶電 光學裝置。 圖4顯示的結構是夾住液晶電光學裝置之液晶的基層 之一。在該基層之一中，形成一定向控制膜且符合定向過 程，而該一基層及另一具有其他像素電極55之基層是以 已知方法以一定間隔來平行安置。一液晶材料注於其中以 便完成依照此實施例的液晶電光學裝置。當使用ΤΝ液晶 作為液晶材料時，在個別基層間的間隔是大約1 0 w m , 而經過研究處理的定向膜必須形成在透明導電膜之上，後 者形成於兩基層上。 當使用鐵電性液晶作為液晶材料時，操作霄壓是譬如 ±20V,而晶胞間隔是1. 5 — 3. 5am,譬如為 2. 3/im,而定向控制膜僅設於對電極55上，且接收 研磨過程。 當使用色散液晶或聚合液晶時；不需要定向控制膜； 驅動電壓是定為士10-士15以便增加切換速度；而晶 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS)甲4規格(210x297公¢) -14 - 8〇1〇6992號專利申請案 f夂説明書修正頁 民國 五、發明説明（I3) 84争lgJl J蠢疋丨_午 47 Η i ySiu 胞的間距’亦即夾住液晶的一對基層之間 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -10 狀態， 的光之 依照本 發明的 破壞性 在 的半導 取代。 在 的，依 也有電 類的顯 本 設於像 固定在 閉之情 之情況 此 示了 2 作原理 號線V ，電壓 /zm。特別是在使用色散液晶時， 在反射模式以及傳輸模式下可增加 品質。此外，因爲此液晶並沒有閥 發明的驅動裝置，就可獲得大的反 驅動裝置具有明確的閥電壓，而相 干擾則可除去。 此實施例中，一高移動力的半導體 體，然而很明顯的可以用其他結晶 此實施 照本發 壓施加 示操作 發明的 素上； 兩種情 況的電 的電位 實施例 X 2陣 的觀點 G G 1 2 t 就施加 例中，描述了液晶電光學裝 明的改良之轉移閘C / T F 至像素電極的電光學裝置， 一個顯著的特徵是‘ ·兩個T 也就是電 T爲導通 爲關閉而
而液晶電位V ， 況之一，即P T F 位或者是PTFT 的間隔是薄到1 因爲不需要極化 由液晶裝置輸出 電壓，藉由利用 差，因爲依照本 鄰像素的串音或 用來作爲此裝置 結構的半導體來 置，然而很明顯 τ s可用於其他 由此做成某些種 F T以互補結構 極3 2的電位是 而N T F T爲關 N T F T爲導 nn n^i H^J» In n mu ^ In >^—^1 \OJ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的操作原理利用圖 列結構之等效電路 來顯示。藉由施加 丨、V G G 2 5 2、V 至圖2中的液晶1 釋如下。圖2顯 釋此實施例之操 給圖上顯示的信 2和5解 ，而以解 信號電壓 D D 1 2 6 ，以便操作一個已知的液
以及V 5 0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210 <297公釐） 15 - 經濟部屮央標準局员工消t合作社印製 Λ 6 η 6__ 五、發明説明（14) 晶顯示。圖5顯示了施加至信號線VCCi29、VC^52 、和 Vz>z)i2 6、Vd〇25 0，以及對電極（count e r elec-tr〇de)55之驅動信號電壓的波形圖，其中對電極是用來 將電壓施加至存在於A點之液晶之用。如圖5所示，在2 X2陣列中一圖框被分割為二。在此情況下實際施加至液 晶1的電壓是由區塊（A)電鱷所示。雖然數位操作（導 通/關閉操作）是由施加圖5所示的電壓來施行，但施加 至和的信號電壓應該修改為適合於漸變的程 度。例如，在圖2所示的情況下，假如液晶在A點的傳轉 性大，則依照液晶的傳輸性而要施加較高的電壓之信號電 壓至圖5中的,然而假如液晶的傳输性小，則要施 加較低電壓的信號電壓。 施加至和乂6<；2之信號霄壓必須大於C/ FTFs之閾電壓，亦即VGG>>Vu。此外如園5所示 ,以負電位施加給對電極在漸變顯示下是有用的 ,這是藉由利用液晶的光傳輸性和施加其上之電壓之間的 關傺來實現，這是因為施加負電位使區塊（A) 電壓變大。而較佳的情況是Vcmu之絶對值不超過液晶 閾電壓之絶對值。 可取實施例2 參考圖6 (A)至6 (C),我們將描述依照第二實 施例之液晶電光學裝置。在第一實施例中由透明導電膜做 成的像素電極是最後形成，然而在第二實施例中，透明導 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂_ 線_ 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公货) _ 16 _ ^80412 Λ 6 It 6 經濟部屮央標準局A工消費合作社印製 五、發明説明（15) 電膜是首先形成於基層的阻絶層41上，且製成圖樣，以 便獲得像素電棰。因此，不用怕沒連接的情況發生。而因 為在像素電極3 2做成圖樣後P通道電晶鼸和η通道電晶 體才形成於基層上，故電晶體不會在像素電極32做成圈 樣時受到破壊。其他的製程及裝置結構都與第一實施例相 同，故此省略。 可取實施例3 如圖8所示，在此實施例中，所採用的液晶電光學裝 置設有利用陽極板技術（陽極氣化技術）之互補式結構的 改良轉移閘TFT。依照此實施例的TFT之製造基本上 與依照第一實施例者相同，而製程之進行幾乎與圏3所描 搶者相同，然而在此利用金羼材料做閘電極而利用陽極氣 化技術使金屬料做成的閘極氣化而使氣化膜形成絶緣膜。 如圓8所示，PTFT95和NTFT96的閘極是 連接至共同閘線107,而源極或泄極區是連在一起而連 至另一信號線102,而另一源極或泄極是共同連接至像 素電極1 0 8。 參考圖7 (A)至7 (G), —氣化矽膜是藉由磁控 管RF (高頻）濺鍍來形成於一玻璃基層上1000— 3000A以作為阻絶層。製成條件是：氣醱為1〇〇% 氣氣；沈積溫度1 5t：;輸出400 — 800W;而壓力 為0. 5Pa。在使用石英或單晶条為目標物的情況下之 沈積率是每分鐘30—100A。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂- 線· 本紙張疋度通用中a B家標準(CNS)甲4規格(210x297公釐） —17 - 經濟部屮央標準局貝工消t合作社印製 Λ 6 η 6_ 五、發明説明（16) 一矽膜97是藉由LPCVD (低壓化學蒸氣沈積法 ),濺鍍法、或電漿CVD法來形成於阻绝層99之上。 參考圓7 (A),光蝕法以第一光單①來施行於矽膜 上，以便形成圖之左側的PTFT之區域以及右供的 N T F T之區域。 一氧化矽膜以500 — 2000A (譬如700A) 形成作為閘極絶緣膜1 0 4。其製造條件與作為阻绝層之 氧化矽膜9 9相同。 一個鋁和矽的合金藉由已知的濺鍍法形成於閘極絶縐 膜103之上約3〇〇0A—1. 5wm之厚度以作為閘 極1 0 7之薄膜。 對於閘極材料除了矽化鋁外可以使用钼（Mo)、鎢 (W)、鈦（T i)、鉈（Ta)、鉻（Cr),以及矽 與這些種類混合的合金，這些類的合金。又，閘電極也可 使用一包含矽層和金颶層之多層膜。 一氧化矽膜藉由濺鍍法以3000A_l/im (譬如 6000A)形成於閘極材料上以作為絶緣膜，而接著該 絶緣膜和閘極材料籍由第二光罩②作成圖樣以便形成如圖 7 (B)所示的閘擊107和絶緣膜106。 由前述步驟所形成的結構接著浸入一個包含丙二酵和 3%之酒石酸溶液以9:1之比例混合的AGW電解液， 而矽化鋁的閘極連接至電源的陽極，而利用鉑作為陰極板 來施加直流電。閘電極連接到每値閘線，連接端的設置方 式是使所有的閘線被包住且連接在基層尾端的附近，而執 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 裝- 線- 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS)甲4規格(210x297公發) -18 - 經濟部屮央標準局β工消t合作社印製 Λ 6 Η 6 五、發明説明（17) 行陽極氧化，以便如圖7 (C)所示在閘極之側面附近形 成陽極氣化膜100。 對於陽極氧化所使用的溶液，典型上使用混合酸液及 類似者，如將乙二醇或丙二醇等等加入強酸溶液中，譬如 硫酸、硝酸、及磷酸，或酒石酸、或檸檬酸。依照不同的 需求，可混合鹽類或ϋ類溶液於其中，以便調整所需溶液 的Ρ Η值。 陽極氧化之施行是藉由以定電流模式以2. 5mA/ cm2之電流密度讓電流流通3 ◦分鐘，而接著施行5分 鐘的定電壓模式，以便在閘極之侧面附近形成厚度 2 5 0 0A之氣化鋁。利用在同樣條件下製造的樣品檢査 到的氣化鋁之絶緣特性顯示其特性為電阻1 0s Ωιη,介 電強度2Χ103 V/cm。 經由掃描式電子顯微鏡觀察樣品的表面，當放大去約 800倍時觀察至表面不平坦，然而並沒有看到小孔，這 就是好的絶緣包覆的證明。 在絶緣膜10 3如圖7 (D)所示藉蝕刻而除去後， 以離子佈植法以1 一 5x 1 0i5cm-2之劑量將硼加入基 層的整個表面以作為用於PTFT之摻雜。摻雜濃度大約 10i3cm-'如此形成了 PTFT的源極和泄極區。在 此實施例中，離子摻雜是在除去表面絶緣膜後實施，然而 經由半導體上之絶緣膜103的摻雜可由適當條件施行。 一光阻1 10利用第三光罩③形成如圈7 (E)所示 覆蓋在PTFT的區域，而接著利用離子佈植法以1一5 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂_ 線. 本紙張尺度遏用中國Η家標準(CNS)甲4規格(210x297公發) -19 - Λ 6 Η 6 經濟部屮央標準局KS工消#合作社印製 五、發明説明（18) x 1 0i5cm_2之劑量把磷加入NTFT的源極和泄極 區。離子摻雑過程是以離子佈植方向傾斜於基層而實施。 接雜物到達在陽極氣化膜之下的區域而源極和泄搔匾 1 04和1 05之尾端幾乎與閘極的尾端對齊。對於以下 製程所形成之電極線之足夠的絶緣效果是由陽極氧化膜 100來確保，此一事實省略了形成另一絶緣膜之需要。 接著以雷射照射至源極和泄極區以供促動反應之過程 ，此乃間歇性施行，如此就不需要開心閘棰所使用的金II 材料之擴散，如製造出了高可信度的TFT。 利用濺鍍法將錫形成於整個部分的表面上，而在利用 光罩④將鋁定圖樣以獲得電極引線102之後，由電極 102突出的半導體膜，在閘極107上的絶緣膜106 ，以及在閘極107側面之附近的陽極氣化膜100藉由 触刻法除去，而實現完全的裝置分隔，以完成TFT。在 此製程中，以四個遮罩來製造出互補式TFTs。 圖7 (G)所示，兩TFT為互補式電晶體，而 I T0 (氧化絪錫膜）是藉由濺鍍法而形成以將兩TFT 之輸出端連接至液晶裝置的一像素之電極。它又以第五光 罩⑤來蝕刻以便形成像素電極108。 在此方式下，完成了具有如園8 (A )、 （B)和（ C)所示的安排和結構之改良式轉移閘TFT。圏8 (B )是對應於圖8 (A)之F — F /截面之截面圈，而圈8 (C)是對應於圖8 (A)之E — E /截面的截面圖。由 圖8 (Α)和（C)可明顯看出，中間層絶緣膜106決 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝< .^τ_ 線. 本紙張尺度通用中困國家標準（CNS)甲4規格(210x297公釐) -20 - 2SG412 Λ 6 Η 6 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明19 ) 不會不在閘極107上，而閘線107之引線和源極及泄 極線102之引線彼此之間在閛線107之引線和源極及 泄極線之引線的交界處有足夠的絶緣，如此抑制了相交處 産生的線電容。 在此方式下，於此實施例中，以少於第一實施例之遮 軍數目完成了一主動裝置基層，而不必使用非等向性蝕刻 之高度製造技術，其中的主動裝置基層在線的附近之電容 大幅減少，在閘極絶緣膜之附近的短路可能性大幅減少， 且是完整的TFT。 由前面之步驟所形成的基層以及一値其上有形成對電 極與又有形成定向控制膜之第二基層配合，而STN液晶 由已知方法注於其間，由此完成一主動陣列式STN液晶 電光學裝置。 對於液晶電光學裝置的例證應用是在上述情況中描述 ，然而很明顯的，並不限制於這些例子，其他装置的應用 及三維積體電路裝置之應用或類似者都是可能的。 藉此實施例，使用利用遠少於傳統情況之遮單數目來 製造TFT裝置成為可能。藉由應用此結構之裝置來製造 半導體産品，製程更方便，而産量改進，遮軍數目變少， 而如此提供了低製造成本的半導膿應用裝置。 此實施例的特徴在於藉由金屬材料作為閘電極以便藉 由金屬材料的陽極氧化來提供氣化膜於表面上，以及在於 提供具有漸變分隔於其間的三維引線。此外，因為閘極與 設置在閘極側面之氧化膜並沒有妨礙引線與源極和泄極匾 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 線· 本紙張尺度逋用中國國家標準(CTS)甲4規格(210X297公釐) -21 - A 6 Η 6 經濟部屮央標準局EX工消t合作社印製 五、發明説明（20) 的接觸，故TFT變小或通道區變得更靠近引線。因此， 避免降低裝置的頻率待性及導通電阻的增加。 當如同本實施例所描述使用鋁作為閘極材料時，由於 銘的的催化作用使得在裝置形成的製程中的退火之時在閘 極氧化膜中的變成Η，而依前所述比起使用矽的閘極 來取代的情況下降低了閘棰氣化膜中的氫以及降低了介面 狀態密度（QsS),由此改進了裝置特性。 因為TFT的源極和泄極區，以及連接到源棰和泄極 區之電極的接觸子都是以自我對準的方式形成，故降低了 TFT所需的裝置區域，由此可改進集成度。當TFT是 用作為液晶電光學裝置的主動裝置時，可改進液晶板的孔 徑比率。 具有如上述特徴結構的T F T可利用兩個或更多之遮 罩來製造。 我們已顯示了前述對可取實施例的描述以作說明及描 述之用。但我們並沒有限制本發明就是所描述者，而很明 顯的以上面所提出的觀點之許多修改或變化都是可能的。 實施例的遘取是為了更明白地解釋本發明的原理及其實際 之應用，由此使得其他在此技術領域者能夠以許多實施例 及希望適合特別蓮用的許多修改來最有效利用本發明。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家標準(CNS)甲4規格（210x297公釐) -22 -

Claims (1)

  1. 申請專利範圍 置且彼 個都包 其 極，該 晶體的 輸出端 一個互 其 包括砂 中的金 A8 B8 C8 D8 第8 01 G 6 9 9 2號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國8 4年1 0月修正 .一種電光學顯示裝置，包括： 對P通道電晶體和η通道電晶體，設於該電光學裝 此並聯，該Ρ通道電晶體和該η通道電晶體的每 括一閘極和兩個輸入/輸出端， 道電晶體的閘極接到該η通道電 晶體的閘 η通道電 的輸入/ 之另一個以及該η通道電晶體的輸入/輸出端之另 中該Ρ通 Ρ通道電晶體的輸入/輸出端之一以及該 输入/輸出端之一互連，該Ρ通道電晶體 連， 中該Ρ通 ，含有選 靥，該閘 道電晶體的閘極和該η通道電晶體的閘極 自由鋁、鉬、鎢、鈦、鉅 '鉻，組成之群類 極的至少一個側表面覆著該閘極的氧化物 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 2. 如申請專利範圍第1項的裝置，包括： 一對基層；以及 設在該基層之間的液晶’ 其中該Ρ通道電晶體和該η通道電晶體設在一個該基 層上。 3. 如申請專利範圍第2項的裝置’另包括設在該一 基層上且接到該Ρ通道電晶體和該η通道電晶體的電極島 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X 297公釐） 2804^2 ίΐ D8 六、申請專利範圍 4. 一種電光學顯示裝置，包括： 一基層； 一對Ρ通道電晶體和η通道電晶體，設於該基層上且 彼此並聯，該Ρ通道電晶體及該η通道電晶體的每一個包 括一閘極和兩個輸入/輸出端； 一對第一信號線和第二信號線，設於該基層上； • 一電極島，設於該基層上， 其中該Ρ通道電晶體的輸入/輸出端之一以及該η通 道電晶體的輸入/輸出端之一是連接到該電極島，而該口 通道電晶體的輸入/輸出端之另一個以及該η通道電晶體 的輸入/輸出端的另一個是連接到該第一信號線和該第二 信號線之一，而該Ρ通道電晶體的閘極以及該η通道電晶 體的閘極是連接到該第一信號線和該第二信號線之另一個 其中該Ρ通道電晶體的閘極和該η通道電晶體的閘極 包括矽，含有選自由鋁、鋁、鎢、鈦、钽、鉻組成之群類 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 中的金屬，該閘極的至少一個側表面覆著該閘極的氧化物 〇 5. 如申請專利範圍第4項的裝置，又包括： 一基層；以及 一設於基層之間的液晶。 6. —種電光學顯示裝置，包括： --對基層； 一設於該基層之間的液晶； 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) Α4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 以陣列形式該在該基層之某一個上的多個電極島； 信號線，設於該基層之該一個上；以及 成對的互補式電晶體，設於該基層的該一個上，該數 對電晶體之每一對包含了彼此以並聯連接的一個P通道電 晶體和一個η通道電晶體’ 其中該電晶體的每一個包含一閘極和兩個輸入/輸出 端，而該Ρ通道電晶體的輸入/輸出端之一以及該η通道 電晶體的輸入/輸出端之一是連接到該電極島之一，而該 ρ通道電晶體的輸入/輸出端之另一個以及該η通道電晶 體的輸入/輸出端的另一個是連接到該信號線之一，而該 ρ通道電晶體的閘極和該η通道電晶體的閘極是連接到該 信號線的另一個， 其中該Ρ通道電晶體的閘極和該η通道電晶體的閘極 包括矽，含有選自由鋁、鉬、鎢、鈦 '钽、鉻組成之群類 中的金屬，該鬧極的至少一個側表面覆著該鬧極的氧化物 〇 7 .如申請專利範圍第6項的裝置，其中該電極島包 含氧化銦錫（Indium tin oxide)。 8 .如申請專利範圍第6項的裝置，其中該電晶體的 每一個包含了一個位於其畫素電極和泄極區之間而在其閘 極之下的通道區，且包含一個由一半非結晶半導體和一半 結晶半導體所組成的一群之中選取的半導體。 9 . 一種電光學裝置的薄膜電晶體’包括： 基層，具有絕緣表面： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -3 - ABCD 經濟部中央標準局員工消费合作社印袈 六、申請專利範圍 半導體層，包含形成該基層上的至少一通道層：以及 閘電極，經由其間的閘極絕緣體而形成於該通道層上 其中該閘電極包括矽，含有選自由鋁、鉬、鎢、鈦、 妲 '鉻所組成之群類中的金屬，該閘電極的至少一側表面 覆蓋著該閘電極的氧化物。 ' 1 0 .如申請專利範圍第9項的電晶體，其中使該閘 電極的表面陽極化來形成該氧化物。 1 1 . 一種電光學裝置的薄膜電晶體，包括： 基層，具有絕緣表面； 通道半導體層，形成於該基層上； 源極和吸極區，形成於該基層上，該通道層延伸在該 源極和吸極區之間； 閘電極，經由其間的閘極絕緣體而形成於該通道層上 ，該閘電極包括選自鋁、鉬、鎢、鈦、鉅、鉻所組成之群 類中的金屬，或該金屬的矽化物；以及 其中該閘電極的至少一側表面覆著該閘電極的氧化物 〇 1 2 .如申請專利範圍第1 1項的電晶體’其中使該 閘電極的表面陽極化來形成該氧化物。 13. —種電光學顯示裝置’包括： 一對P通道電晶體和η通道電晶體’設於該電光學裝 置且彼此並聯，該Ρ通道電晶體和該η通道電晶體的每一 個都包括一閘極和兩個輸入/輸出端’ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -4 - 2SG412 ί! ____ D8 六、申請專利範圍 其中該ρ通道電晶體的閘極接到該η通道電晶體的閘 極，該Ρ通道電晶體的輸入/輸出端之一以及該η通道電 晶體的輸入/輸出端之一互連，該ρ通道電晶體的輸入/ 輸出端之另一個以及該η通道電晶體的輸入/輸出端之另 一個互連， 其中該ρ通道電晶體的閘極和該η通道電晶體的閘極 包括選自由鋁、鉬、鎢、鈦、鉅、鉻組成之群類中的金屬 ，該閘極的至少一個側表面覆著該閘極的氧化物。 1 4 . 一種電光學顯示裝置，包括： 一基層； —對Ρ通道電晶體和η通道電晶體，設於該基層上且 彼此並聯，該Ρ通道電晶體及該η通道電晶體的每一個包 括一閘極和兩個輸入/輸出端； --對第一信號線和第二信號線，設於該基層上； 一電極島，設於該基層上， 其中該Ρ通道電晶體的輸入/輸出端之一以及該η通 道電晶體的輸入/輸出端之一是連接到該電極島，而該Ρ 經濟部中央標準局員工消费合作社印掣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 通道電晶體的輸入/輸出端之另一個以及該η通道電晶體 的輸入//輸出端的另一個是連接到該第一信號線和該第二 信號線之一，而該ρ通道電晶體的閘極以及該η通道電晶 體的閘極是連接到該第一信號線和該第二信號線之另一個 » 其中該Ρ通道電晶體的閘極和該η通道電晶體的閘極 包括選自由鋁、鉬、鎢、鈦、鉅、鉻組成之群類中的金屬 本紙張尺度適用中國國家樣芈（CNsYa4規格（210X 297公釐厂 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、 申請專利範圍 1 I 1 該 閘 極 的 至 少 — 個 側 表 面 覆 著 該 鬧 極 的 氧 化 物 0 1 1 1 5 一 種 電 光 學 顯 示 裝 置 > 包 括 1 1 —. 對 基 層 ^—V ! « 請 1 I —· 設 於 該 基 層 之 間 的 液 晶 1 閲 1 I 讀 ! 以 陣 列 形 式 該 在 該 基 層 之 某 —. 個 上 的 多 個 電 極 島 1 背 1¾ 1 之 1 信 號 線 設 於 該 基 層 之 該 — 個 上 以 及 意 1 華 1 成 對 的 互 補 式 電 晶 體 » sn* 5X 於 該 基 層 的 該 一 個 上 ί 該 數 項 再 1 填 J 對 電 晶 體 ρϋ 之 每 __. 對 包 含 了 彼 此 以 並 聯 連 接 的 一 個 Ρ 通 道 電 寫 本 *·— 頁 1 晶 體 和 — 個 η 通 道 電 晶 體 1 其 中 該 電 晶 體 的 每 一 個 包 含 一 閘 極 和 兩 個 輸 入 / 輸 出 1 1 端 而 該 Ρ 通 道 電 晶 體 的 輸 入 / 輸 出 端 之 一 以 及 該 η 通 道 1 1 電 晶 體 的 輸 入 / 輸 出 端 之 ----* 是 連 接 到 該 電 極 島 之 一 而 該 訂 1 P 通 道 電 晶 體 的 輸 入 / 輸 出 端 之 另 — 個 以 及 該 η 通 道 電 晶 1 I 體 的 輸 入 / 輸 出 端 的 另 — 個 是 連 接 到 該 信 號 線 之 —· 而 該 1 1 P 通 道 電 晶 體 的 閘 極 和 該 η 通 道 電 晶 體 的 閘 極 是 連 接 到 該 1 1 信 號 線 的 另 —— 個 1 I 其 中 該 Ρ 通 道 電 晶 0^1 體 的 閘 極 和 該 η 通 道 電 晶 體 的 閘 極 1 1 包 括 選 白 由 銘 鉬 鎢 駄 钽 鉻 組 成 之 群 類 中 的 金 屬 1 1 該 閘 極 的 至 少 個 側 表 面 覆 著 該 閘 極 的 氧 化 物 <3 1 1 1 1 1 1 I 1 1 1 1 本紙浪尺度適用中ϋϋ家鮮（CNS )从驗（训/糾公釐）
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