[发明专利]底栅型薄膜晶体管,其制造方法和使用该晶体管的液晶显示装置

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及一种薄膜晶体管(TFT)和一种用于制造这种TFT的方法。具体地，本发明涉及一种可很好地应用于有源矩阵型液晶显示装置的底栅型TFT并涉及一种制造这种TFT的方法。

本发明同样涉及一种包括这种底栅型TFT的液晶显示装置。

现有技术说明

薄膜晶体管通常用于诸如液晶显示(LCD)装置和图像传感器的电子装置中。具体地，有源矩阵型液晶显示面板将这样的TFT，其每个TFT包括源极，漏极和沟道区，作为按照像素信息向像素电极提供适当电压的元件。一些透射式有源矩阵型LCD可为每个TFT提供一个光屏蔽膜以便截止来自位于LCD面板的后侧的背光等的，可能进入TFT的，尤其是进入其沟道区的光。

例如，如果在TFT受控以便保持其完全“关断”状态时光进入沟道区，源和漏极之间的绝缘程度可能降低，由此可能出现漏泄电流。这可能进一步导致与漏极连接的像素电极电位的不需要的变化，这可使待显示的图像质量进一步恶化。为了防止这种漏泄电流，有一种常规的解决方案，即为了防止沟道区通过光放电，提供一个光屏蔽膜覆盖的位于LCD面板的背光侧的沟道区。

在日本公开专利申请No.131021/95中公开了TFT的制造方法，该方法包括下列步骤，在玻璃衬底上淀积将用作光屏蔽膜的掺磷硅膜，并在该硅膜的上表面上形成一氧化硅膜。随后，在该氧化硅膜的上表面上形成非晶硅膜，它将在后面的步骤中形成源极，漏极和沟道区。此后，在非晶硅膜上按此顺序淀积另一氧化硅膜和一铝膜。其后，借助采用刻蚀工艺的抗蚀剂处理(掩模工艺)和图案化工艺形成一个叠层的(stack-layered)部分，它与其它层相比是一个小岛的形状，并且它由铝膜，氧化硅膜和非晶硅膜组成。此后，在位于叠层部分和掺磷硅膜之外的部分氧化硅膜区域中注入氮离子。于是该方法仅在氧化硅膜和掺磷硅膜的离子注入部分进行退火工艺以便对该部分形成氮化物并使它们光学上透明。

于是，用上述用于参考的，已知的方法在所希望的部分上进行透明化工艺并使叠层部分下面的掺磷硅膜具有光屏蔽膜的功能。随后，在非晶硅膜上形成氧化硅膜作为栅绝缘体，并且图案化的栅极和围绕该栅极的氧化物层进一步形成在栅绝缘体上。在形成栅部分后，将该栅部分用作掩模在非晶膜中注入磷离子以便形成n型源和漏区。结果，与栅部分重叠的非晶部分形成沟道形成区，而其它非晶部分形成n型源和漏区。因为将从玻璃衬底的外表面侧进入源，漏和沟道区的光可借助光屏蔽膜截止，则有可能防止背光系统的光进入完成的沟道区并由此防止出现上述的这种漏电流。

但是，由于使用离子注入工艺形成最终的源和漏极，这种常规的方法需要一台昂贵的离子注入设备。由于在离子注入工艺之前使用等离子CVD设备在衬底上形成用于形成源，漏和沟道区的非晶硅膜，常规方法同样需要将已处理的组件衬底从等离子CVD设备输送到离子注入设备；即需要在各工艺室之间进行转移。因此，常规方法的缺点在于其工艺复杂，其工艺环境分散，并且组件衬底必须进行特别仔细的防尘，防损等处理。结果，出现TFT制造工艺成为重负并导致昂贵的制造成本的趋势。

此外，在常规的方法中仅公开了所谓的顶栅型TFT，其中光屏蔽膜排列在沟道区的底侧(在远离液晶介质侧，即在LCD面板的后侧或在背光侧)，栅极排列在沟道区的上侧。但是，底栅型TFT(其中栅极排列在沟道区的底侧)可更为有利地应用于透射式液晶显示装置。这是因为排列在底栅型TFT中沟道区底侧的栅极同样可起到透射式LCD装置中沟道区光屏蔽膜的另一作用。因此，透射式LCD装置不需要专用的光屏蔽膜并且不需要该膜的制造步骤，并同样减少了TFT制造工艺的负担。因此，底栅型TFT结构，性能和制造工艺的改进可对降低价格和改善透射式液晶显示装置的能力作出显著的贡献。

发明概述

鉴于上述背景，本发明的一个目的在于提供一种良好的底栅型薄膜晶体管及其制造方法，由此可以降低制造工艺和制造成本的负担。

本发明的另一目的在于提供适于透射式液晶显示装置的一种底栅型薄膜晶体管及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种底栅型薄膜晶体管，其中基底层，栅极，栅绝缘层，以及源和漏极依此顺序设置，该晶体管包括一个半导体沟道层，该沟道层在与源和漏极相应的相互对立(inter-opposite)端接触并与栅极结合地形成的同时，与栅绝缘膜露出在源和漏极之间的部分接触，该沟道层在源和漏极的上平面侧上从相互对立端的一端跨接至另一端，该沟道层与源和漏极接触的部分形成欧姆接触表面层。