一種單柵極雙薄膜電晶體及其器件的製作方法
2023-05-18 05:02:31 1
專利名稱：一種單柵極雙薄膜電晶體及其器件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體及光電顯示器件製造領域，特別涉及一種單柵極雙薄膜電晶體及其器件。
背景技術：
氫化非晶矽a_Si:H薄膜電晶體目前普遍運用於液晶顯示器的製造過程中，作為液晶顯示像素驅動的開關器件，它具有容易製備，均一性好，成本較低等優點。由於a_Si:H 薄膜電晶體的小電流及其可控特性，使得其在對於電流和速度要求不高的某些領域中具有重大的應用價值；例如在大面積顯示中，需要許多電晶體來控制發光管陣列，a_Si:H薄膜電晶體就能夠很好地發揮作用。但是a_Si:H薄膜電晶體同時也存在一些明顯的缺陷，其中最重要的問題就是閾值電壓的亞穩特性，比如隨著使用時間的增加，在較長時間施加柵偏壓以後，其閾值電壓以及亞閾效率都將要發生漂移，a_Si:H薄膜電晶體的性能會發生劣化，導致TFT的電學性質不穩定。由於閾值電壓漂移，必然引起驅動電流的漂移，而又因為OLED是一種電流驅動的發光器件，驅動電流的漂移使得a-Si H薄膜電晶體對OLED的驅動性能很差，極易出現顯示異常的情況。此外，如果閾值電壓在面內漂移不均，也可能造成液晶顯示不均的問題。如何提高薄膜電晶體的性能，特別是改善其性能衰退的性質，成為當前液晶顯示器製造的關鍵問題。目前出現了一些技術，其中最有效的就是LTPS(Low Temperature Poly-silicon，低溫多晶矽)技術，具體方法是利用多晶矽形成有源層，可以有效地穩定閾值電壓。但是LTPS技術成本較高，而且所成薄膜的均一性也不盡人意，器件關態漏電流較大易於擊穿，同時低溫大面積製備難度較高，工藝複雜，這些均制約了 LTPS技術的應用。 就目前的發展狀況而言，LTPS技術還有待進一步改進，應用尚不廣泛。總而言之，非晶矽具有成本低廉和大面積製造等優點，因此可用來製作顯示或成像器件中起選址作用的像素矩陣，以及製作與選址矩陣同時製作在玻璃襯底的顯示驅動電路，仍然是當前的實際生產中使用最多的薄膜電晶體技術。但是它的載流子遷移率低和穩定性差，因此在要求高器件密度的場合受到一定的限制。
實用新型內容(一)要解決的技術問題針對現有技術的缺點，本實用新型為了解決現有a_Si:H薄膜的性能問題，通過改進薄膜電晶體結構設計來改善薄膜電晶體的性質，可以得到性能較好，成本較低的產品。( 二 )技術方案為此解決上述技術問題，本實用新型具體採用如下方案進行首先，本實用新型提供一種單柵極雙薄膜電晶體，所述電晶體包括兩個薄膜電晶體，所述兩個薄膜電晶體在空間上垂直分布，共用一個柵極，所述兩個薄膜電晶體分別位於所述柵極的上、下面。
3[0012]優選地，所述單柵極雙薄膜電晶體由基板1、第一有源層2、第一歐姆接觸層4、第一柵極絕緣層3、柵極層5、第二柵極絕緣層6、第二有源層7、第二歐姆接觸層8、源漏極層 9、保護層10依次構成。優選地，所述源漏極層9與第一歐姆接觸層4形成接觸，所述第一有源層2、所述第一歐姆接觸層4、所述第一柵極絕緣層3、所述柵極層5和所述源漏極層9構成第一薄膜電晶體；所述柵極層5、所述第二柵極絕緣層6、所述第二有源層7、所述第二歐姆接觸層8和所述源漏極層9構成第二薄膜電晶體。優選地，所述第一有源層2和所述第二有源層7採用非晶矽、多晶矽、晶體矽、微晶矽、氧化物半導體材料、和/或有機半導體材料構成本徵、η型摻雜或ρ型摻雜半導體。優選地，所述第一柵極絕緣層3、所述第二柵極絕緣層6和所述保護層10採用無機絕緣材料和/或有機絕緣材料中的至少一種構成。優選地，所述柵極層5和所述源漏極層9採用金屬、多晶矽或導電薄膜中的至少一種構成。優選地，所述第一歐姆接觸層4和所述第二歐姆接觸層8採用非晶矽、多晶矽、晶體矽、微晶矽、氧化物半導體材料、和/或有機半導體材料構成η型摻雜或ρ型摻雜半導體。優選地，所述基板1由玻璃、塑料、矽片或陶瓷構成。更進一步地，本實用新型還提供一種採用上述單柵極雙薄膜電晶體製作的液晶顯示面板，所述液晶顯示面板採用所述單柵極雙薄膜電晶體作為液晶盒支撐物。(三)有益效果本實用新型採用並聯的兩個薄膜電晶體作為開關器件，通過在垂直方向上製作的兩個薄膜電晶體，具有更好的穩定性，可以得到比現有技術更高的開關態電流比值，更有利於實現更大的灰階電壓。
圖1為本實用新型所提供的單柵極雙薄膜電晶體的結構示意圖；圖2為本實用新型所提供的單柵極雙薄膜電晶體的等效電路圖；圖3為本實用新型所提供的薄膜電晶體用作液晶盒支撐物示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。首先，參見圖1，本實用新型中的單柵極雙薄膜電晶體，依次由基板1、第一有源層 2、第一歐姆接觸層4、第一柵極絕緣層3、柵極層5、第二柵極絕緣層6、第二有源層7、第二歐姆接觸層8、源漏極層9、保護層10逐層疊加構成。其中，通過刻蝕使源漏極層9與第一歐姆接觸層4形成接觸，第一有源層2、第一歐姆接觸層4、第一柵極絕緣層3、柵極層5和源漏極層9等效構成第一薄膜電晶體，主體位於柵極層5下方；柵極層5、第二柵極絕緣層6、 第二有源層7、第二歐姆接觸層8和源漏極層9等效構成第二薄膜電晶體，主體位於柵極層
45上方。上述兩個薄膜電晶體共用一個柵極層5，在源漏極層9中二者的源極等效為並聯形式和二者的漏極也等效為並聯形式。所述基板1材料為玻璃、塑料、矽片和陶瓷的任一種。所述第一有源層2和第二有源層7採用的材料為非晶矽、多晶矽、微晶矽、氧化物半導體材料和有機半導體材料中的任一種，由此構成本徵半導體、η型摻雜半導體或ρ型摻雜半導體。所述第一柵極絕緣層3、所述第二柵極絕緣層6和所述保護層10所用材料為有機絕緣材料和/或無機絕緣材料(如氮化物、氧化物、氮氧化物等)，可以為其中一種，也可以為兩種或兩種以上的組合。所述柵極層5和所述源漏極層9所用材料為金屬、多晶矽或導電薄膜中的一種或幾種組合。所述第一歐姆接觸層4和所述第二歐姆接觸層8所用材料為摻雜的半導體材料， 為非晶矽、多晶矽、微晶矽、氧化物半導體材料、有機半導體材料中的一種，摻雜可以是η型摻雜也可以是P型摻雜。圖2是本實用新型中的單柵極雙薄膜電晶體的等效電路圖，其中12是柵極，13是源極，14是漏極，可以看出，在等效電路圖中，本實用新型的單柵極雙薄膜電晶體中的兩個薄膜電晶體的源、漏極並聯，共用一個柵極，所述兩個薄膜電晶體分別設置於所述柵極的上下面。具體地，本實用新型中的單柵極雙薄膜電晶體的各結構層可採取下述步驟按照結構層次序逐層製備①選用合適的基板襯底，對基板進行清洗；②在基板表面製備第一有源層2及其圖形；③沉積一層柵極絕緣膜形成第一柵極絕緣層3 ；④在絕緣膜上面製備柵電極形成柵極層5，並形成柵極圖形；⑤依次沉積柵極絕緣膜(形成第二柵極絕緣層6)、第二有源層7 ；⑥形成第二有源層7圖形；⑦刻蝕出到達第一層有源層2的接觸孔；⑧依次沉積摻雜的歐姆接觸層和源漏極金屬(形成源漏極層9)並形成圖形，其中，在其他區域形成第二歐姆接觸層8，在步驟⑦中刻蝕出的所述接觸孔處形成第一歐姆接觸層4，源漏極層9金屬在所述接觸孔處與第一歐姆接觸層4接觸；⑨沉積保護層10並製備漏極接觸孔11 ；⑩製備像素電極並形成圖形。更進一步地，本實用新型中還採用上述單柵極雙薄膜電晶體來製作液晶顯示面板，如圖3所示，所述液晶顯示面板採用上述單柵極雙薄膜電晶體16作為液晶盒支撐物，在襯底1和CF基板15之間形成穩定的盒厚。這種方式製作的液晶顯示面板，減少了液晶盒支撐物的噴灑工序且能得到穩定的盒厚，因而成本更低、性能更好。以上實施方式僅用於說明本實用新型，而並非對本實用新型的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬於本實用新型的範疇，本實用新型的實際保護範圍應
5由權利要求限定。
權利要求1.一種單柵極雙薄膜電晶體，其特徵在於，所述電晶體包括兩個薄膜電晶體，所述兩個薄膜電晶體在空間上垂直分布，共用一個柵極，所述兩個薄膜電晶體分別位於所述柵極的上、下面。
2.根據權利要求1所述的單柵極雙薄膜電晶體，其特徵在於，所述單柵極雙薄膜電晶體由基板(1)、第一有源層( 、第一歐姆接觸層(4)、第一柵極絕緣層C3)、柵極層( 、第二柵極絕緣層(6)、第二有源層(7)、第二歐姆接觸層(8)、源漏極層(9)、保護層(10)依次構成。
3.根據權利要求2所述的單柵極雙薄膜電晶體，其特徵在於，所述源漏極層(9)與第一歐姆接觸層(4)形成接觸，所述第一有源層O)、所述第一歐姆接觸層G)、所述第一柵極絕緣層(3)、所述柵極層( 和所述源漏極層(9)構成第一薄膜電晶體；所述柵極層(5)、所述第二柵極絕緣層(6)、所述第二有源層(7)、所述第二歐姆接觸層(8)和所述源漏極層(9) 構成第二薄膜電晶體。
4.根據權利要求2所述的單柵極雙薄膜電晶體，其特徵在於，所述第一有源層( 和所述第二有源層(7)採用非晶矽、多晶矽、晶體矽、微晶矽、氧化物半導體材料、和/或有機半導體材料構成本徵、η型摻雜或ρ型摻雜半導體。
5.根據權利要求2所述的單柵極雙薄膜電晶體，其特徵在於，所述第一柵極絕緣層 (3)、所述第二柵極絕緣層(6)和所述保護層(10)採用無機絕緣材料和/或有機絕緣材料中的至少一種構成。
6.根據權利要求2所述的單柵極雙薄膜電晶體，其特徵在於，所述柵極層( 和所述源漏極層(9)採用金屬、多晶矽或導電薄膜中的至少一種構成。
7.根據權利要求2所述的單柵極雙薄膜電晶體，其特徵在於，所述第一歐姆接觸層(4) 和所述第二歐姆接觸層(8)採用非晶矽、多晶矽、晶體矽、微晶矽、氧化物半導體材料、和/ 或有機半導體材料構成η型摻雜或P型摻雜半導體。
8.根據權利要求2所述的單柵極雙薄膜電晶體，其特徵在於，所述基板(1)由玻璃、塑料、矽片或陶瓷構成。
9.採用如權利要求1-8任一所述的單柵極雙薄膜電晶體製作的液晶顯示面板，其特徵在於，所述液晶顯示面板採用所述單柵極雙薄膜電晶體作為液晶盒支撐物。
專利摘要本實用新型涉及半導體及光電顯示器件製造領域，提供了一種單柵極雙薄膜電晶體及其器件，通過採用並聯的兩個薄膜電晶體作為開關器件，有更好的穩定性；可以得到比現有技術更高的開關態電流比值，更有利於實現更大的灰階電壓。這種方式明顯改善了目前液晶顯示行業中所用單薄膜電晶體可能產生的開關態電流比值較小、以及閾值電壓漂移引起的顯示不均等問題。
文檔編號H01L29/786GK202013886SQ20112010431
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月11日 優先權日2011年4月11日
發明者任慶榮, 張玉軍, 張航, 王路, 郭煒 申請人:京東方科技集團股份有限公司