薄膜晶體管及顯示面板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明系有關(guān)于一種薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，且特別是指一種應(yīng)用于顯示面板的薄膜 晶體管。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前常見的薄膜晶體管液晶顯示器（Thin film transistor liquid crystal display，TFT-IXD)包括主動組件數(shù)組基板、彩色濾光片及背光模塊。主動組件數(shù)組基板是 將薄膜晶體管設(shè)置于基板上，而薄膜晶體管用以控制子像素（sub-pixel)的電壓，藉此調(diào) 節(jié)液晶分子偏轉(zhuǎn)角度，再透過偏光片進(jìn)一步?jīng)Q定子像素的灰階。透過子像素的灰階搭配上 彩色濾光片，從而發(fā)出紅藍(lán)綠顏色的子像素便構(gòu)成影像畫面。
[0003] 當(dāng)施加于薄膜晶體管的電壓由低至高時的電流變化曲線與電壓由高至低時的電 流變化曲線不重合時，即為遲滯現(xiàn)象（Hysteresis)。薄膜晶體管的遲滯現(xiàn)象將會造成液晶 分子在相同電壓差情況下有不同的偏轉(zhuǎn)角度，造成顯示面板在相同的灰階信號下會產(chǎn)生不 同的亮度，因此，將使得顯示面板出現(xiàn)閃爍或是殘影。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實施例提供一種薄膜晶體管，其所形成的溝道層能改善薄膜晶體管的遲滯 現(xiàn)象。
[0005] 本發(fā)明其中一實施例所提供的一種薄膜晶體管，其包括柵極電極、柵極絕緣層、源 極電極、漏極電極及溝道層。柵極電極配置于一基板上，溝道層與柵極電極電性絕緣，柵極 絕緣層配置于柵極電極與溝道層之間。源極電極與漏極電極皆與溝道層電性連接。溝道層 定義出接近柵極絕緣層的一側(cè)的前溝道層、接近保護層的一側(cè)的背溝道層以及位于前溝道 層與背溝道層之間的中間層，其中前溝道層的氧空位濃度大于中間層的氧空位（vacancy， 空穴，缺位）濃度。
[0006] 本發(fā)明另外一實施例所提供的一種顯示面板，其包括第一基板、第二基板及主動 元件陣列層。第一基板與第二基板結(jié)合，而主動元件陣列層配置于第一基板與第二基板之 間，其中主動元件陣列層包括復(fù)數(shù)個薄膜晶體管。所述薄膜晶體管包括柵極電極、柵極絕緣 層、源極電極、漏極電極及溝道層。柵極電極配置于一基板上，溝道層與柵極電極電性絕緣， 柵極絕緣層配置于柵極電極與溝道層之間。源極電極與漏極電極皆與溝道層電性連接。溝 道層定義出接近柵極絕緣層的一側(cè)的前溝道層、接近保護層的一側(cè)的背溝道層以及位于前 溝道層與背溝道層之間的中間層，其中前溝道層的氧空位濃度大于中間層的氧空位濃度。
[0007] 綜上所述，本發(fā)明實施例所提供的溝道層，沉積完成后，對溝道層進(jìn)行退火處理， 退火溫度介于200度（°C )至400度（°C )之間。將溝道層接近柵極絕緣層的一側(cè)開始產(chǎn) 生束縛能的位移處定義為前溝道層，溝道層接近保護層的一側(cè)開始產(chǎn)生束縛能的位移處定 義為背溝道層。位于所述前溝道層與所述背溝道層之間的定義為中間層。將溝道層由前溝 道層往背溝道層的方向依序劃分為第一區(qū)域、第二區(qū)域及第三區(qū)域。第一區(qū)域代表接近前 溝道層的溝道層，第三區(qū)域代表接近背溝道層的溝道層，第二區(qū)域代表則是介于第一區(qū)和 第三區(qū)域之間的具有中間層的溝道層。第一區(qū)域及第三區(qū)域的氧空位濃度皆大于第二區(qū)域 的氧空位濃度。亦即，前溝道層與背溝道層的氧空位濃度皆大于中間層的氧空位濃度，也就 是說大部分的氧空位存在于前溝道層與背溝道層。
[0008] 需詳細(xì)說明的是，在對溝道層進(jìn)行熱處理的過程中，將使得溝道層內(nèi)部的氧空位 移動至前溝道層及背溝道層，從而改善薄膜晶體管的遲滯現(xiàn)象。本發(fā)明的薄膜晶體管能應(yīng) 用于多種不同的顯示面板，藉由改善薄膜晶體管的遲滯現(xiàn)象，進(jìn)一步改善顯示面板的響應(yīng) 速度及改善其顯示畫面出現(xiàn)閃爍或是殘影的情形。
[0009] 為使能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說 明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制者。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明第一實施例的薄膜晶體管的剖面示意圖。
[0011] 圖2為溝道層的原子百分比例隨膜深變化示意圖。
[0012] 圖3A為一組溝道層的01s鍵結(jié)隨膜深變化的縱深分析圖。
[0013] 圖3B為一組溝道層的01s鍵結(jié)隨膜深變化的縱深分析圖。
[0014] 圖4A為前溝道的01s鍵結(jié)的X射線光電子能譜圖。
[0015] 圖4B為溝道層內(nèi)部的01s鍵結(jié)的X射線光電子能譜圖。
[0016] 圖4C為背溝道的01s鍵結(jié)的X射線光電子能譜圖。
[0017] 圖5A為具有未經(jīng)過熱處理制程溝道層的薄膜晶體管的電流-電壓遲滯曲線圖。
[0018] 圖5B為具有經(jīng)過熱處理制程溝道層的薄膜晶體管的電流-電壓遲滯曲線圖。
[0019] 圖6為本發(fā)明一實施例的顯示面板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 附圖標(biāo)記說明
[0021] 100 薄膜晶體管
[0022] 110 柵極電極
[0023] 120 柵極絕緣層
[0024] 130 溝道層
[0025] 130a 前溝道層
[0026] 130b 背溝道層
[0027] 130c 中間層
[0028] 140 保護層
[0029] 150 源極電極
[0030] 160 漏極電極
[0031] 200 顯示面板
[0032] 210 第一基板
[0033] 220 第二基板
[0034] 222a 遮光層
[0035] 222b 彩色濾光片
[0036] 230 液晶層
[0037] Cl 彩色濾光層
[0038] I 第一區(qū)域
[0039] II第二區(qū)域
[0040] III第三區(qū)域
[0041] H1 開口
[0042] L1-L7 曲線
[0043] S1 基板
[0044] T1 主動元件陣列層
【具體實施方式】
[0045] 在隨附圖式中展示一些例示性實施例，而在下文將參閱隨附圖式以更充分地描述 各種例示性實施例。值得說明的是，本發(fā)明概念可能以許多不同形式來體現(xiàn)，且不應(yīng)解釋為 限于本文中所闡述的例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發(fā)明將為詳 盡且完整，且將向熟習(xí)此項技術(shù)者充分傳達(dá)本發(fā)明概念的范疇。在每一圖式中，為了使得所 繪示的各層及各區(qū)域能夠清楚明確，而可夸示其相對大小的比例，而且類似數(shù)字始終指示 類似組件。
[0046] 圖1是本發(fā)明第一實施例的薄膜晶體管的剖面示意圖。請參閱圖1，于本實施例 中，薄膜晶體管100為一底閘型薄膜晶體管（bottom gate thin film transistor),且包括 依序形成于一基板SI上的柵極電極110、柵極絕緣層120、溝道層130、保護層140、源極電 極150及漏極電極160。其中，保護層140覆蓋于部分溝道層130上，以裸露出部分溝道層 130,而源/漏極電極150、160與裸露出的部分溝道層130電性連接。
[0047] 一般來說，當(dāng)施加電壓于柵極電極110時，將促使溝道層130受到感應(yīng)而聚集電 荷，進(jìn)而在溝道層130形成出一供電荷流通的溝道。柵極絕緣層120用來隔離柵極電極110 及溝道層130,以防止薄膜晶體管100短路，而保護層140用以作為溝道層130的蝕刻終止 層。
[0048] 一般來說，基板S1用以作為薄膜晶體管100的載板，其可以是塑料基板、硅基板、 藍(lán)寶石基板、陶瓷基板或是玻璃基板。本發(fā)明并不對基板S1的種類加以限定。
[0049] 柵極電極110配置于基板S1上。柵極電極110的結(jié)構(gòu)可以是單層或者是雙層以 上的迭層，于本實施例中，柵極電極110的結(jié)構(gòu)為單層。柵極電極110的材料可以是金屬材 料，例如是銅（Cu)、鋁（A1)、鈦（Ti)、鉭（Ta)、鎢（W)、鑰（Mo)、鉻（Cr)及/或鈮（Nd)等。或 者，柵極電極層的材料也可以是合金材料，例如是鋁鑰合金及/或鋁鈮合金等?；蛘?，柵極 電極層的材料也可以金屬氮化物，例如是氮化鉭（TaN)、氮化鋁（A1N)等。
[0050] 柵極絕緣層120配置于柵極電極110上，以覆蓋柵極電極110和基板S1上。柵極 絕緣層120的結(jié)構(gòu)可以是單層或迭層，于本實施例中，柵極絕緣層120的結(jié)構(gòu)為單層。柵極 絕緣層120的材料為氧化娃（SiOx)、氮化娃（SiNx)及/或氮氧化娃（SiON)等材料。
[0051] 保護層140配置于溝道層130上。保護層140的材料為氧化硅（Si0x)?？梢酝高^ 微影蝕刻制程將保護層140圖案化以在保護層140形成多個開口 H1，源極電極150與漏極 電極160都透過開口 H1而與溝道層130電性連接。
[0052] 溝道層130位于柵極絕緣層120和保護層140之間，與柵極電極110電性絕 緣。溝道層130為一半導(dǎo)體層，其材料可以是非晶娃（Amorphous silicon, a-Si)、微晶 石圭（Microcrystalline Silicon, mc-Si)、多晶娃（Poly silicon)或金屬氧化物（Metal Oxide)等。于一實施例中，溝道層130為一金屬氧化物半導(dǎo)體層。具體而言，溝道層130 可以藉由濺鍍法先形成整層的金屬氧化