[发明专利]薄膜晶体管和有源矩阵液晶显示器件

说明书

本发明涉及薄膜晶体管和有源矩阵液晶显示器件，更具体地说，涉及防止因入射光而在TFT的源极和漏极之间产生光电子漏电流的技术。    

通常，具有一个薄膜晶体管的有源矩阵液晶显示器件包括分别水平设置和垂直设置的多根扫描线(栅极线)和多根信号线(数据线)、在上述扫描线和信号线的各交叉点上作为非线性元件的薄膜晶体管(TFT)、一个具有与所述各薄膜晶体管相连的透明显示电极的透明绝缘衬底、具有一滤色器、一公用电极和一反射金属黑色矩阵的另一透明绝缘衬底、一个将光线从一个透明绝缘衬底向另一透明绝缘衬底照射的光源、一个向所述扫描线加扫描电压的装置和一个向信号线加信号电压的装置。液晶材料放在这两个透明绝缘衬底之间。对于各个构成一象素元件的液晶显示单元形成透明显示电极和TFT，而根据所述扫描和信号电压的幅值来调制各象素的光学特性。

最近已提出一种TFT，其中，一沟道防护绝缘层在作为沟道(channel)的半导体层上，以便防止该半导体层受到腐蚀。图7为本发明的发明者制造的TFT结构的放大的平面图和截面图。薄膜晶体管1包括一光屏蔽栅电极3、一栅绝缘膜4、一半导体层5、一沟道防护绝缘膜6和源电极7以及漏电极8。电极3形成在玻璃衬底之类的绝缘衬底2上与所述扫描线相连接，绝缘膜4用于覆盖栅电极3，半导体层5形成在栅极绝缘膜4上起到沟道的作用，沟道防护绝缘膜6形成在半导体层5的一部分上，源电极7和漏电极8与所述信号线相连、并和所述半导体层5电接触。源电极7和漏电极8为铝之类的光屏蔽金属层，并可以有一N⁺非晶硅层9，以便与半导体层5保持良好的欧姆接触。用作半导体层5的材料是本征非晶硅(a—Si)、多晶硅(p—Si)以及类似的材料。为了防止薄的半导体层5受到腐蚀，需要有限定沟道长度的沟道保护绝缘膜6，它是由氮化膜和类似的东西形成的。现在，已知漏电流是由于从表面射入的入射光于本征非晶硅半导体层5产生的，此入射光从光源射入穿过液晶材料，在另一透明绝缘衬底的内表面上反射，并穿过一透明氮化膜。这是因为当光射入本征非晶硅层时产生出空穴和电子。当TFT导通时，此漏电流不会产生什么问题。但是当此漏电流在TFT的截止周期内在源电极和漏电极之间流过时，就改变了加在液晶上的电压，继而显著降低了显示质量。

因此，本发明的发明者做了下列实验以寻找TFT中漏电流流经的通路。首先，将TFT放在一黑盒子内，测量TFT截止期间的电流(I_off)。在一个标准尺寸的TFT中，OFF态电流约为10^-12A。然后，通过把一窄光带按图8所示的顺序从位置P1移到位置P10，来测量源电极和漏电极之间的OFF态电流。图8示出实验的结果。横座标表示位置，纵座标表示OFF态电流。OFF态电流I_off的值用对数值表示。由于OFF态电流的值取决于射入光线的强度，所以它由任选的尺度来表示。I_off＝0为10^-12A左右，I_off＝1为10^-11A左右。在位置P6，OFF态电流增加了一位数左右，而OFF态电流在位置P1和P9表示为小的数值。

在位置P1，由于制造工艺中需要形成源和栅电极的掩膜的重叠边缘，源电极7和漏电极8延伸覆盖住沟道防护绝缘膜6约2至3微米，这大于空穴——电子复合距离，即约1微米。因此，若将光带置于位置P1，在光线被所述源电极7和漏电极8所屏蔽的半导体区域中不产生空穴和电子，而在光线未被所述源电极7和漏电极8屏蔽的半导体区域中产生空穴和电子。由于这些空穴和电子在到达源电极7或漏电极8前就复合和消失了，源电极7和漏电极8之间的漏电流非常低。这一很低的电流是暗电流，对TFT的工作没有影响。