[发明专利]影像显示系统的薄膜晶体管的结构与制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种影像显示系统、薄膜晶体管的结构与制造方法，特别是涉及一种多晶硅栅极的结构、制作方法及其影像显示系统的影像显示系统的薄膜晶体管的结构与制造方法。 

背景技术

液晶显示器(liquid crystal display)利用薄膜晶体管(thin filmtransistor，TFT；晶体管即电晶体，本文均称为晶体管)作为像素的开关元件或驱动元件，而薄膜晶体管可区分为非晶硅(amorphous silicon，a-Si)与多晶硅(polycrystalline silicon，poly-Si)两种型式。由于多晶硅材料的载子迁移率高，以此制成的多晶硅薄膜晶体管具有反应速度快、尺寸轻薄、降低材料成本、省电等优点。 

请参阅图1至图4所示，是显示现有习知的薄膜晶体管的制作方法与结构的示意图。如图1所示，多晶硅薄膜晶体管是制作于一基板1上，基板1区分成一第一区域10与一第二区域20，将分别用来形成一P型薄膜晶体管与一N型薄膜晶体管。现有习知的薄膜晶体管的制作方法包含以下步骤： 

首先，形成一缓冲层3于基板1上，避免基板1的杂质在后续制造过程(制造过程即制程，以下均称为制造过程)向上扩散影响薄膜晶体管的品质。接着，在缓冲层3上形成一非晶硅层(未图示)。经由一准分子激光结晶制造过程后，该非晶硅层会再结晶成为一多晶硅层(未图示)。接着，该多晶硅层经由黄光蚀刻制造过程图案化后，分别在第一区域与第二区域内形成一第一多晶硅岛5(poly-Si active island)与第二多晶硅岛7。 

接着，如图2所示，以化学气相沉积或热氧化制造过程形成一栅极(栅极即为闸极，本文均称为栅极)绝缘层9，再形成一金属层(未图示)并图案化成为第一栅极11与第二栅极13于栅极绝缘层9上。 

接着，如图3所示，在第二区域20形成一光阻层15作为遮罩，进行一P型离子布植重掺杂制造过程，以形成一第一源极17、一第一漏极19(漏极即为汲极，本文均称为漏极)，其中第一源极17、第一漏极19、第一栅极11构成一P型薄膜晶体管。其中，在光阻层15形成之前，可执行一N型离子布植轻掺杂制造过程，在第二多晶硅岛7形成两N型轻掺杂区21。 

接着，如图4所示，形成光阻层(未图示)作为遮罩，进行另一N型离子布植重掺杂制造过程，以形成两N型重掺杂区，作为一第二源极23与第 二漏极25，其中第二源极23、第二漏极25、第二栅极13构成一N型薄膜晶体管，并且两N型轻掺杂区21构成低掺杂漏极(lightly dopeddrain，LDD)，可以减少薄膜晶体管的漏电流。而上述低掺杂漏极也可以利用自行对准(self-alignment)的方式，例如在第二栅极旁先形成遮蔽结构(绝缘或导电结构)作为离子布植的遮罩，保护下方的两N型轻掺杂区21，并进行离子布植重掺杂制造过程后形成。 

接续如图4所示，接着依序形成一介电层27于P型薄膜晶体管与N型薄膜晶体管上、形成接触窗并以一金属层29覆盖。金属层29分别电连接于第一源极17、第一漏极19、第二源极23、第二漏极25，在之后的电连接制造过程，将P型薄膜晶体管与N型薄膜晶体管电连接于扫描线、信号线、储存电容或像素(像素即画素，本文均称为像素)电极等电路元件。 

上述现有习知的制造过程中，薄膜晶体管的临界电压(thresholdvoltage)，或称为驱动电压或起始电压，可经由调整栅极与多晶硅岛的功函数而改变，调整的方式是对栅极与多晶硅岛的沟道(channel，沟道即为通道，本文均称为沟道)进行离子掺杂。但是，由于栅极为金属材料，所以栅极的功函数的调整困难，特别是当需要一个较低的临界电压时，功函数的调整成为一大挑战。此外，当P型与N型薄膜晶体管都需要较低的临界电压时，制造过程中将需要两种金属作为栅极的材料，如此大大增加了制造过程的复杂度与制造成本。 

此外，金属栅极与绝缘层间的介面，例如栅极与栅极绝缘层的介面，据文献指出有多种金属材质会造成介面严重缺陷，导致费米能阶钉扎(fermi-level pinning)、放电(charge)等严重破坏薄膜晶体管特性的现象。 

此外，为了确保薄膜晶体管具有较好的电性表现，金属栅极通常是在某些高温制造过程之前形成，而为了避免这些高温制造过程伤害金属栅极，金属栅极的材料选用也受到限制。 

因此，为了改善现有习知技术的缺失，亟需一种新的薄膜晶体管结构与制作方法实施于一影像显示系统，该薄膜晶体管结构可以轻易的调整临界电压、改善电性表现、简化制造过程、降低制造成本。