專利名稱：雙柵極晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體管(transistor)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，特別是涉及一種具有雙柵極結(jié)構(gòu)(dual-gate structures)的晶體管。
背景技術(shù)：
隨著顯示科技的進(jìn)步，與傳統(tǒng)的CRT顯示器相比，薄膜晶體管液晶顯示器(thin film transistor liquid crystal display，TFT-LCD)由于具有輕、薄、低輻射以及體積小而不占空間的優(yōu)勢，目前已經(jīng)成為顯示器市場的主力產(chǎn)品，為因應(yīng)液晶顯示產(chǎn)品的快速發(fā)展，液晶面板廠商的產(chǎn)業(yè)競爭日增。如何提升薄膜晶體管的效能、可靠性與降低制作成本，皆為重要的發(fā)展目標(biāo)。
非晶硅薄膜晶體管(amorphous silicon thin film transistor)具有控制電流導(dǎo)通的功能，因此經(jīng)常被用來作為液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)或有機(jī)發(fā)光二極管(organic light emitting diode，OLED)顯示器的像素(pixel)開關(guān)。
近年來為了提升薄膜晶體管的電流導(dǎo)通能力，一種具有雙柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管也逐漸受到業(yè)界的重視。請參照圖1，其顯示現(xiàn)有具有雙柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管剖面圖。如圖1所示，該薄膜晶體管制作于基板10上，且其結(jié)構(gòu)主要包括了第一柵極11、第二柵極16、半導(dǎo)體層13、漏極14以及源極15。
第一柵極11形成于基板10上表面，半導(dǎo)體層13則形成于第一柵極11之上，其中半導(dǎo)體層13包含了溝道層131及摻雜半導(dǎo)體層132。漏極14與源極15以對應(yīng)于第一柵極11兩端的方式形成于半導(dǎo)體層13上，且漏極14與源極15與半導(dǎo)體層13的結(jié)為摻雜半導(dǎo)體層132。第二柵極16以對應(yīng)于第一柵極11的方式形成于漏極14及源極15之上，并與第一柵極11電連結(jié)。其中第二柵極16的邊緣與漏極14及源極15的邊緣部份重疊。
另外，此雙柵極薄膜晶體管更具有第一介電層12以及第二介電層17。第一介電層12形成于基板10之上，并覆蓋第一柵極11。第二介電層17則是覆蓋于漏極14及源極15之上，且位于第二柵極16之下。
此雙柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，比傳統(tǒng)單一柵極的薄膜晶體管具有更佳的導(dǎo)通電流能力，且可以有效的減低電場擁擠效應(yīng)，對于元件光漏電流的問題有相當(dāng)大的改善。
然而，在現(xiàn)有的雙柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)中，由于第二柵極16的邊緣與漏極14及源極15的邊緣部份重疊，因此在液晶顯示器的驅(qū)動過程中，第二柵極16與源極14重疊的部分容易導(dǎo)致寄生電容Cgs增加。要特別說明的是，寄生電容Cgs的增加，會造成了饋入電壓(feed through voltage)加大，進(jìn)而影響像素電極的操作電壓，連帶影響到灰階顯示的正確性。
綜上所述，發(fā)明人有感于既有的雙柵極薄膜晶體管結(jié)構(gòu)其寄生電容Cgs對顯示器的品質(zhì)影響甚大，故嘗試提出一種雙柵極晶體管的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以便有效降低寄生電容的產(chǎn)生，進(jìn)而克服上述衍生的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有雙柵極結(jié)構(gòu)的晶體管，其第二柵極的垂直映像位置并未與第二電極重疊，藉此減少第二柵極與第二電極間所可能產(chǎn)生的寄生電容，且減少饋入電壓，以增進(jìn)雙柵極晶體管的效能與可靠度。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有雙柵極結(jié)構(gòu)的晶體管，其中第二柵極及第一柵極的其中之一的垂直映像未與第二電極重疊(或第二電極所電連接的第一摻雜區(qū))重疊。所以，在液晶顯示器的驅(qū)動過程中，由于第二柵極及第一柵極的其中之一與第二電極(或第二電極所電連接的第一摻雜區(qū))并沒有重疊的部份，所以雙柵極晶體管所產(chǎn)生的寄生電容就會相對的減小很多。
本發(fā)明所揭露的雙柵極晶體管，包括第一柵極，形成于基板上。第一介電層，覆蓋于第一柵極與基板上。半導(dǎo)體層，位于第一介電層與第一柵極上方。第一電極與第二電極，分別位于半導(dǎo)體層上，且第二電極與第一電極之間，具有一間隔，用以互相分離兩電極。第二介電層，覆蓋于第一電極、第二電極與部份的半導(dǎo)體層。第二柵極，位于第二介電層上，其中第二柵極及第一柵極的其中之一并未與第二電極重疊。
本發(fā)明所揭露的雙柵極晶體管，包括第一柵極，位于基板上。第一介電層，覆蓋于第一柵極與基板上。半導(dǎo)體層，位于第一介電層與第一柵極上方，且半導(dǎo)體層的二端分別具有第一摻雜區(qū)。第二介電層，覆蓋于半導(dǎo)體層與基板上。第二柵極，位于第二介電層上。第三介電層，覆蓋于第二柵極與基板上。
第一電極與第二電極，分別位于第三介電層上且分別電連接于半導(dǎo)體層的二端的第一摻雜區(qū)。其中，第二電極與第一電極之間，具有間隔，用以互相分離。其中，第一柵極及第二柵極的其中之一，并未與該第一摻雜區(qū)的其中之一重疊。
為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖。
圖1為現(xiàn)有中雙柵極晶體管的剖面示意圖；圖2為本發(fā)明雙柵極晶體管的剖面示意圖；圖3為本發(fā)明雙柵極晶體管的一實施例的剖面示意圖；圖4為本發(fā)明雙柵極晶體管的一實施例的剖面示意圖；圖5A至圖5H為雙柵極晶體管中半導(dǎo)體層的各種態(tài)樣；圖6為本發(fā)明雙柵極晶體管的一實施例的剖面示意圖；圖7為本發(fā)明雙柵極晶體管的一實施例的剖面示意圖；圖8A至圖8C為雙柵極晶體管的三種結(jié)構(gòu)態(tài)樣的上視圖；及圖9為單柵極晶體管、現(xiàn)有的雙柵極晶體管以及本發(fā)明的雙柵極晶體管在施加偏壓的過程中，所產(chǎn)生的寄生電容值所描繪而成的測試曲線。
簡單符號說明10、200、300、400、600、700基板11、210、310、410、610、710第一柵極12、220、320、420、620、720第一介電層13、230、330、430、630、730、830半導(dǎo)體層14、240、340、440、640、740、840第一電極15、250、350、450、650、750、850第二電極255、355、455、655、755間隔16、260、360、460、660、760、860第二柵極17、270、370、470、670、770第二介電層132、232、332、432、5312摻雜半導(dǎo)體層
390隔離區(qū)塊131、231、331、431、5311溝道層5311a第一淺摻雜層5311b第二淺摻雜層5321、5331、5341、5351、5361、5371、5381、631、731第一摻雜區(qū)5323、5333、5343、5353、5363、5373、5383、633、734非摻雜區(qū)5342、5352、5362、5372、5382、732第二摻雜區(qū)733第三摻雜區(qū)675、775第三介電層680、780第四介電層具體實施方式
請參照圖2，其為本發(fā)明具有雙柵極結(jié)構(gòu)的晶體管結(jié)構(gòu)剖面圖。此雙柵極晶體管制作于基板200上，且其主要結(jié)構(gòu)包括了第一柵極210、第一介電層220、半導(dǎo)體層230、第一電極240、第二電極250、第二介電層270以及第二柵極260。
如圖2所示，第一柵極210形成于基板200上。第一介電層220，覆蓋于第一柵極210與基板200上。半導(dǎo)體層230，形成于第一介電層220上。第一電極240與第二電極250，分別位于半導(dǎo)體層230上，且第二電極250與該第一電極240之間，具有間隔255，使兩電極彼此分離，而不會互相接觸，并曝露出部份的半導(dǎo)體層230。
另外，上述間隔255的垂直映像落于第一柵極210上，換言之第一電極240與第二電極250的垂直映像分別與第一柵極210的兩端重疊。第二介電層270，覆蓋于第一電極240、第二電極250與部份的半導(dǎo)體層230上。在本實施例中，半導(dǎo)體層230，包含溝道層231及摻雜半導(dǎo)體層232。所以，第一電極240與第二電極250跟半導(dǎo)體層230的結(jié)，分別具有摻雜半導(dǎo)體層232。
第二柵極260，位于第二介電層270上，值得注意的是其中第二柵極260并未與第二電極250有所重疊。如圖中所示，第二柵極260靠近第二電極250的一側(cè)，重疊于間隔255的上方，而并未與第二電極250有任何重疊。至于，第二柵極260遠(yuǎn)離第二電極250的另一側(cè)，則與部份的第一電極240重疊。
要特別強調(diào)的是，如果把第二柵極260朝著基板200作垂直映像，第二柵極260靠近第二電極250的側(cè)壁，在垂直映像后會落于間隔距第一電極240的1/3至第二電極250側(cè)壁之間的范圍內(nèi)。至于，第二柵極260遠(yuǎn)離第二電極250的另一側(cè)壁，在垂直映像后，則會落于第一電極240上。
換言之，從第二柵極260與間隔255的相關(guān)位置來看，第二柵極260與部份的間隔255重疊，且此部份重疊的間隔占整個間隔255的1/3以上。
在本發(fā)明的實施例中，各層結(jié)構(gòu)的材料可包括如下。基板200的材料包括透明基板(如玻璃基板、石英基板、或類似的材料)、可撓性基板(如丙醯類聚合物、酯類聚合物、橡膠、環(huán)氧類聚合物或類似的材料)或不透光基板(如陶瓷、晶片或類似的材料)。至于第一柵極210與第二柵極260的材料包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)、鋁(Al)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、鉬(Mo)、釹(Nd)或上述的組合。
半導(dǎo)體層230的材料包含非晶硅、多晶硅、單晶硅、微晶硅或上述的組合。第一電極240與第二電極250的材料包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)、鋁(Al)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、鉬(Mo)、釹(Nd)或上述的組合。第一介電層220及第二介電層270的材料包含氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、有機(jī)硅化合物或上述的組合。
由于第一柵極210與第二柵極260電連結(jié)，當(dāng)?shù)谝粬艠O210及第二柵極260被施加電壓時，半導(dǎo)體層230會在靠近第一介電層220與第二介電層270的上下兩接口感應(yīng)出電荷，如同在半導(dǎo)體層230的上下表面處形成兩電流溝道，且第二柵極的偏壓會降低晶體管的臨界電壓。所以，雙柵極晶體管比傳統(tǒng)的單柵極晶體管具有更高的電流導(dǎo)通能力。
請參照圖3，其為本發(fā)明具有雙柵極結(jié)構(gòu)的晶體管的另一實施例。此雙柵極晶體管制作于基板300上，且其主要結(jié)構(gòu)包括了第一柵極310、第一介電層320、半導(dǎo)體層330、第一電極340、第二電極350、第二介電層370以及第二柵極360。在本實施例中，半導(dǎo)體層330，包含溝道層331及摻雜半導(dǎo)體層332。所以，第一電極340與第二電極350跟半導(dǎo)體層330的結(jié)，分別具有摻雜半導(dǎo)體層332。
上述各層結(jié)構(gòu)的材料與位置大致上與圖2所顯示的實施例相同。有差異性的地方在于，圖3所顯示的雙柵極晶體管中，還包括隔離區(qū)塊390。此隔離區(qū)塊390位于半導(dǎo)體層330上。至于第一電極340與第二電極350則分別由隔離區(qū)塊390的左右二側(cè)延伸覆蓋住部份隔離區(qū)塊390。值得注意的是，隔離區(qū)塊390的上表面，未被第一電極340與第二電極350覆蓋的部份，構(gòu)成間隔355，且其曝露出部份的隔離區(qū)塊390。而隔離區(qū)塊390的作用在用以防止在進(jìn)行第一電極340與第二電極350的光刻蝕刻程序時，對下方的半導(dǎo)體層330造成傷害。一般來說，隔離區(qū)塊的材料包含氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、有機(jī)硅化合物或上述的組合。
請參照圖4，其為本發(fā)明雙柵極晶體管的另一實施例。此雙柵極晶體管制作于基板400上，且其主要結(jié)構(gòu)包括了第一柵極410、第一介電層420、一半導(dǎo)體層430、第一電極440、第二電極450、第二介電層470以及第二柵極460。
如圖4所示，第一柵極410形成于基板400上。第一介電層420，則覆蓋于第一柵極410與基板400上。半導(dǎo)體層430，形成于第一介電層420上。第一電極440與第二電極450，分別位于半導(dǎo)體層430上，且第二電極450與該第一電極440之間，具有一間隔455，使兩電極彼此分離，而不會互相接觸，并曝露出部份的半導(dǎo)體層430。第二介電層470，則覆蓋于第一電極440、第二電極450與部份的半導(dǎo)體層430上。第二柵極460，位于第二介電層470上。在本實施例中，半導(dǎo)體層430，包含溝道層431及摻雜半導(dǎo)體層432。所以，第一電極440與第二電極450，分別與摻雜半導(dǎo)體層432接觸。
值得注意的是，其中第一柵極410并未與第二電極450有所重疊。如圖中所示，第一柵極410靠近第二電極450的一側(cè)，而并未與第二電極450有任何重疊。至于，第一柵極410遠(yuǎn)離第二電極450的另一側(cè)，則與部份的第一電極440重疊。
要特別強調(diào)的是，如果把第一柵極410作垂直映像，第一柵極410靠近第二電極450的側(cè)壁，在垂直映像后會落于間隔距第一電極440的1/3至第二電極450側(cè)壁之間的范圍內(nèi)。至于，第一柵極410遠(yuǎn)離第二電極450的另一側(cè)壁，在垂直映像后，則會落于第一電極440上。
換言之，從第一柵極410與間隔455的相關(guān)位置來看，第一柵極410與部份的間隔455重疊，且此部份重疊的間隔占整個間隔455的1/3以上。
本發(fā)明所揭露的雙柵極晶體管，除了以上所述的不同結(jié)構(gòu)設(shè)計外，更可根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)需求，采用不同的半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)態(tài)樣。相關(guān)的半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)態(tài)樣如下所述。
請參照圖5A，圖中所顯示的半導(dǎo)體層包含溝道層5311及摻雜半導(dǎo)體層5312。在優(yōu)選實施例中，溝道層5311包含第一淺摻雜層5311a及第二淺摻雜層5311b，其中第二淺摻雜層5311b位于第一淺雜層5311a之上，且摻雜半導(dǎo)體層5312的摻雜濃度實質(zhì)上大于第一淺摻雜層5311a及第二淺摻雜層5311b，而第一淺摻雜層5311a與第二淺摻雜層5311b的摻雜濃度實質(zhì)上相等或?qū)嵸|(zhì)上不相等(如小于或大于，優(yōu)選者，第一淺摻雜層5311a的摻雜濃度實質(zhì)上小于第二淺摻雜層5311b的摻雜濃度)。
至于，在部份實施例中，半導(dǎo)體層則會具有第一摻雜區(qū)、第二摻雜區(qū)、以及非摻雜區(qū)。例如，在圖5B中，半導(dǎo)體層包括了位于中間的非摻雜區(qū)5323、以及分別位于此非摻雜區(qū)5323兩端的第一摻雜區(qū)5321。
在圖5C中，第一摻雜區(qū)5331位于半導(dǎo)體層的兩端，且兩端的第一摻雜區(qū)5331的區(qū)塊大小可以不盡相同，而非摻雜區(qū)5333則位于半導(dǎo)體層兩端的第一摻雜區(qū)5331之間，上述各區(qū)塊呈水平向排列。
請參照圖5D，第一摻雜區(qū)5341位于半導(dǎo)體層的兩端，且非摻雜區(qū)5343則位于半導(dǎo)體層兩端的第一摻雜區(qū)5341之間。第二摻雜區(qū)5342，位于第一摻雜區(qū)5341與非摻雜區(qū)5343之間。也就是說，非摻雜區(qū)5343位于第一摻雜區(qū)5341及第二摻雜區(qū)5342之間。其中，第一摻雜區(qū)5341及第二摻雜區(qū)5342的面積可相等或不相等(如小于或大于)，且上述各區(qū)塊呈水平向排列，而第二摻雜區(qū)5342與第一摻雜區(qū)5341的摻雜濃度實質(zhì)上相等于或不相等(如小于或大于，優(yōu)選者，第二淺摻雜層5342的摻雜濃度實質(zhì)上小于第一淺摻雜層5341的摻雜濃度)。
請參照圖5E，第一摻雜區(qū)5351定義于半導(dǎo)體層的兩端，且非摻雜區(qū)5353則位于半導(dǎo)體層兩端的第一摻雜區(qū)5341之間。具有兩個第二摻雜區(qū)5352，皆位于第一摻雜區(qū)5351與非摻雜區(qū)5353之間。而且，非摻雜區(qū)5353位于兩個第二摻雜區(qū)5352之間。其中，第一摻雜區(qū)5351及第二摻雜區(qū)5352的面積可相等或不相等(如小于或大于)，且各區(qū)塊呈水平向排列，而第二摻雜區(qū)5352與第一摻雜區(qū)5351的摻雜濃度實質(zhì)上相等或不相等(如小于或大于)。
請參照圖5F，第二摻雜區(qū)5362位于第一摻雜區(qū)5361及非摻雜區(qū)5363之間，且各區(qū)塊呈垂直向排列，而第二摻雜區(qū)5362與第一摻雜區(qū)5361的摻雜濃度實質(zhì)上相等于或不相等(如小于或大于)。
請參照圖5G，非摻雜區(qū)5373位于第一摻雜區(qū)5371及第二摻雜區(qū)5372之間，且各區(qū)塊呈垂直向排列，而第二摻雜區(qū)5372與第一摻雜區(qū)5371的摻雜濃度實質(zhì)上相等于或不相等(如小于或大于)。
請參照圖5H，非摻雜區(qū)5383位于第一摻雜區(qū)5381及第二摻雜區(qū)5382之間，且各區(qū)塊呈水平向排列，而第二摻雜區(qū)5382與第一摻雜區(qū)5381的摻雜濃度實質(zhì)上相等于或不相等(如小于或大于)。
請參照圖6，其為本發(fā)明具有雙柵極結(jié)構(gòu)的晶體管結(jié)構(gòu)剖面圖。此雙柵極晶體管制作于基板600上，且其主要結(jié)構(gòu)包括了第一柵極610、第一介電層620、半導(dǎo)體層630、第二介電層670、第二柵極660、第三介電層675、第一電極640及第二電極650。
如圖6所示，第一柵極610形成于基板600上。第一介電層620，覆蓋于第一柵極610與基板600上。半導(dǎo)體層630，形成于第一介電層620上表面及帝一柵極610的上方。其中，半導(dǎo)體層630的兩端分別具有第一摻雜區(qū)631，并具有非摻雜區(qū)633位于兩第一摻雜區(qū)631之間。第二介電層670，覆蓋于半導(dǎo)體層630與基板600上。第二柵極660，位于第二介電層670上。第三介電層675，覆蓋于第二柵極660與基板600上。
另外，此雙柵極晶體管還包括第四介電層680，形成于第二介電層670與第三介電層675之間，并覆蓋于第二柵極660。
第一電極640與第二電極650，分別位于第三介電層675上，且分別電連接于半導(dǎo)體層630兩端的第一摻雜區(qū)631。其中，第二電極650與該第一電極640之間，具有間隔655，使兩電極彼此分離，而不會互相接觸。當(dāng)然，此間隔655與非摻雜區(qū)的長度實質(zhì)上可相等或不相等，視晶體管結(jié)構(gòu)設(shè)計的需求。
值得注意的是，其中第一柵極610及第二柵極660的其中之一并未與第一摻雜區(qū)的其中之一重疊。
如圖中所示，第二柵極660靠近第二電極650所電連接的第一摻雜區(qū)631的一側(cè)，重疊于間隔655的上方，而并未與第二電極650所電連接的第一摻雜區(qū)631有任何重疊。至于，第二柵極260遠(yuǎn)離第二電極650所電連接的第一摻雜區(qū)631的另一側(cè)，則與部份的第一電極640所電連接的第一摻雜區(qū)631重疊。
要特別強調(diào)的是，如果把第二柵極660作垂直映像，第二柵極660靠近第二電極650所電連接的第一摻雜區(qū)631的側(cè)壁，在垂直映像后會落于間隔655距第一電極640所電連接的第一摻雜區(qū)631的1/3至第二電極650所電連接的第一摻雜區(qū)631側(cè)壁之間的范圍內(nèi)。至于，第二柵極660遠(yuǎn)離第二電極650所電連接的第一摻雜區(qū)631的另一側(cè)壁，在垂直映像后，則會落于第一電極640所電連接的第一摻雜區(qū)631上。
換言之，從第二柵極660與間隔655的相關(guān)位置來看，第二柵極660與部份的間隔655重疊，且此部份重疊的間隔占整個間隔655的1/3以上。
如圖中所示，第一柵極610靠近第二電極650所電連接的第一摻雜區(qū)631的一側(cè)。至于，第一柵極610遠(yuǎn)離第二電極650所電連接的第一摻雜區(qū)631的另一側(cè)，則與部份的第一電極640所電連接的第一摻雜區(qū)631重疊。
要特別強調(diào)的是，如果把第一柵極610作垂直映像，第一柵極610靠近第二電極650所電連接的第一摻雜區(qū)631的側(cè)壁，在垂直映像后會落于間隔距第一電極640所電連接的第一摻雜區(qū)631的1/3至第二電極650所電連接的第一摻雜區(qū)631側(cè)壁之間的范圍內(nèi)。至于，第一柵極610遠(yuǎn)離第二電極650所電連接的第一摻雜區(qū)631的另一側(cè)壁，在垂直映像后，則會落于第一電極640所電連接的第一摻雜區(qū)631上。
換言之，從第一柵極610與間隔655的相關(guān)位置來看，第一柵極610與部份的間隔655重疊，且此部份重疊的間隔占整個間隔655的1/3以上。
請參照圖7，其為本發(fā)明具有雙柵極結(jié)構(gòu)的晶體管的另一實施例。此雙柵極晶體管制作于一基板700上，且其主要結(jié)構(gòu)包括了第一柵極710、第一介電層720、半導(dǎo)體層730、第二介電層770、第二柵極760、第四介電層780、第三介電層775、第一電極740及第二電極750。
上述各層結(jié)構(gòu)的材料與位置大致上與圖6所顯示的實施例相同。有差異性的地方在于，圖7所顯示的雙柵極晶體管中，半導(dǎo)體層730除了第一摻雜區(qū)731之外，更定義出了第二摻雜區(qū)732、第三摻雜區(qū)733及非摻雜區(qū)734。其中，第二摻雜區(qū)732、第三摻雜區(qū)733及非摻雜區(qū)734，位于半導(dǎo)體層730二端的第一摻雜區(qū)731之間。非摻雜區(qū)734，位于第二摻雜區(qū)732與第三摻雜區(qū)733之間。
另外，圖6所代表的實施例中，其半導(dǎo)體層730的結(jié)構(gòu)亦可類似圖5D的型態(tài)。半導(dǎo)體層730定義出第一摻雜區(qū)5341、第二摻雜區(qū)5342及非摻雜區(qū)5343。其中第一摻雜區(qū)5341定義于半導(dǎo)體層730的兩端，而第二摻雜區(qū)5342及非摻雜區(qū)5343，位于二端的第一摻雜區(qū)5341之間。也就是說，非摻雜區(qū)5343位于第二摻雜區(qū)5342及半導(dǎo)體層730其中一端的第一摻雜區(qū)5341之間。當(dāng)然，亦可類似圖5C、圖5E的型態(tài)。
請繼續(xù)參照圖6及圖7，其中第一柵極660、760及第二柵極610、710的其中之一的垂直映像位置亦均未與第二電極650、750重疊。
請參照圖8A至圖8C，圖中顯示了本發(fā)明所揭露的雙柵極晶體管的結(jié)構(gòu)上視圖(top view)，包括半導(dǎo)體層830、第一電極840、第二電極850以及第二柵極860。藉由此前側(cè)視圖顯示雙柵極晶體管為非對稱結(jié)構(gòu)，且第一電極840會有兩端位于第二電極850的兩側(cè)。
請先參照圖8A，圖中具有涵蓋范圍C，此即為第二柵極860的涵蓋范圍，一般為距第一電極840的1/3處至第二電極850切齊處。
而圖8A、圖8B及圖8C三圖，代表雙柵極晶體管的三種結(jié)構(gòu)態(tài)樣，主要的差異在于第二柵極860所涵蓋區(qū)域的不同。圖8A中，第二柵極860在半導(dǎo)體層830內(nèi)，且第二柵極860與第一電極840的兩端點切齊。圖8B中，第二柵極860兩端點所涵蓋的半導(dǎo)體層830較第一電極840兩端點所涵蓋的半導(dǎo)體層830更多。圖8C中，第二柵極860涵蓋所有第一電極840及部分半導(dǎo)體層830。
再者，本發(fā)明上述的實施例的摻雜區(qū)、摻雜半導(dǎo)體層中，所摻雜的摻雜子包括N型(如磷、砷、或類似的材料)、P型(如硼或類似的材料)或上述的組合。并且，本發(fā)明上述的實施例的雙柵極晶體管的結(jié)構(gòu)可用于不同類型的顯示器，包括液晶顯示器、電激發(fā)光顯示器(electroluminescence display)、場發(fā)射顯示器(field-emission display)、納米碳管顯示器(nano-carbon tubedisplay)或類似的顯示器，其中，電激發(fā)光顯示器包括有機(jī)型(如小分子、高分子)、無機(jī)型或上述的混合。
綜上所述，經(jīng)由圖2及圖3的實施例的描述，本發(fā)明所揭露的雙柵極晶體管中，第二柵極的結(jié)構(gòu)垂直映像位置并未與第二電極重疊，其中上述實施例的第二電極，為雙柵極晶體管的源極。在液晶顯示器的驅(qū)動過程中，由于第二柵極與源極并沒有重疊的部份，所以雙柵極晶體管所產(chǎn)生的寄生電容Cgs就會相對的減小很多。
另外，由于第一柵極與第二電極重疊時，也會有類似的寄生電容Cgs產(chǎn)生。因此，可參照圖4、圖6及圖7的實施例的描述，其中，第一柵極及第二柵極的其中之一均未與第二電極(或第二電極所電連接的第一摻雜區(qū))重疊。所以，在液晶顯示器的驅(qū)動過程中，由于第一柵極及第二柵極的其中之一與源極(或與源極所電連接的摻雜區(qū))并沒有重疊的部份，所以雙柵極晶體管所產(chǎn)生的寄生電容Cgs就會相對的減小很多。
所以，實際上在本發(fā)明的所有實施例中，第一柵極及第二柵極的其中之一并未與第二電極(或第二電極所電連接的第一摻雜區(qū))重疊。
請參照圖9，圖中的三條曲線分別代表單柵極晶體管、現(xiàn)有的雙柵極晶體管以及本發(fā)明的雙柵極晶體管在施加偏壓的過程中，所產(chǎn)生的寄生電容值所描繪而成的測試曲線。比較各曲線可看出，本發(fā)明的雙柵極晶體管所測得的寄生電容Cgs值比起現(xiàn)有的雙柵極晶體管所測得的寄生電容Cgs值，明顯地降低非常多。
因此，本發(fā)明所揭露的雙柵極晶體管比起傳統(tǒng)的單柵極晶體管，具有更大的導(dǎo)通電流以及可降低光漏電的情形。同時，本發(fā)明的雙柵極晶體管比起現(xiàn)有的雙柵極晶體管具有更低的寄生電容Cgs值，并降低所造成的饋入電壓，使得雙柵極晶體管更具可靠度，液晶屏幕的顯示更為正確且穩(wěn)定。
雖然本發(fā)明以優(yōu)選實施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種雙柵極晶體管，包括第一柵極，位于基板上；第一介電層，覆蓋于該第一柵極與該基板上；半導(dǎo)體層，位于該第一介電層與該第一柵極上；第一電極與第二電極，分別位于該半導(dǎo)體層上，且該第二電極與該第一電極之間具有間隔，用以互相分離；第二介電層，覆蓋于該第一電極、該第二電極、與部份半導(dǎo)體層；及第二柵極，位于該第二介電層上，其中該第二柵極及該第一柵極的其中之一并未與該第二電極重疊。
2.如權(quán)利要求1所述的雙柵極晶體管，其中該第二柵極靠近該第二電極的一側(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的雙柵極晶體管，其中該第二柵極遠(yuǎn)離該第二電極的另一側(cè)，與部份第一電極重疊。
4.如權(quán)利要求1所述的雙柵極晶體管，其中該第二柵極靠近該第二電極的側(cè)壁，距該第一電極1/3處至與該第二電極側(cè)壁切齊之間。
5.如權(quán)利要求4所述的雙柵極晶體管，其中該第二柵極遠(yuǎn)離該第二電極的另一側(cè)壁，其垂直映像落于該第一電極。
6.如權(quán)利要求1所述的雙柵極晶體管，其中該第二柵極與部份間隔重疊，該部份間隔占該間隔的1/3以上。
7.如權(quán)利要求1所述的雙柵極晶體管，其中該第一柵極靠近該第二電極的一側(cè)。
8.如權(quán)利要求7所述的雙柵極晶體管，其中該第一柵極遠(yuǎn)離該第二電極的另一側(cè)，與部份第一電極重疊。
9.如權(quán)利要求1所述的雙柵極晶體管，其中該半導(dǎo)體層的材料包含非晶硅、多晶硅、單晶硅、微晶硅或上述的組合。
10.如權(quán)利要求1所述的雙柵極晶體管，其中該第一柵極靠近該第二電極的側(cè)壁，距該第一電極1/3處至與該第二電極側(cè)壁切齊之間。
11.如權(quán)利要求10所述的雙柵極晶體管，其中該第一柵極遠(yuǎn)離該第二電極的另一側(cè)壁，其垂直映像落于該第一電極。
12.如權(quán)利要求1所述的雙柵極晶體管，其中該第一柵極與部份間隔重疊，該部份間隔占該間隔的1/3以上。
13.如權(quán)利要求1所述的雙柵極晶體管，其中還包括隔離區(qū)塊，位于該半導(dǎo)體層上，該第一電極與該第二電極分別由該隔離區(qū)塊的左右二側(cè)延伸覆蓋住部份隔離區(qū)塊上，該隔離區(qū)塊未被該第一電極與該第二電極覆蓋的部份則構(gòu)成該間隔。
14.如權(quán)利要求1所述的雙柵極晶體管，其中，該半導(dǎo)體層，包含溝道層及摻雜半導(dǎo)體層，位該溝道層之上。
15.如權(quán)利要求14所述的雙柵極晶體管，其中，該溝道層，包含第一淺摻雜層及第二淺摻雜層，位于該第一淺雜層之上。
16.如權(quán)利要求1所述的雙柵極晶體管，其中，該半導(dǎo)體層，包含至少一第一摻雜區(qū)、至少一第二摻雜區(qū)及至少一非摻雜區(qū)。
17.如權(quán)利要求16所述的雙柵極晶體管，其中，該第一摻雜區(qū)，位于該半導(dǎo)體層的二端，且該非摻雜區(qū)位于該半導(dǎo)體層的二端的該第一摻雜區(qū)之間。
18.如權(quán)利要求16所述的雙柵極晶體管，其中，該第二摻雜區(qū)，位于該第一摻雜區(qū)及該非摻雜區(qū)之間。
19.如權(quán)利要求16所述的雙柵極晶體管，其中，該非摻雜，位于該第一摻雜區(qū)及該第二摻雜區(qū)之間。
20.一種雙柵極晶體管，包括第一柵極，位于基板上；第一介電層，覆蓋于該第一柵極與該基板上；半導(dǎo)體層，位于該第一介電層與該第一柵極上，且該半導(dǎo)體層的二端分別具有第一摻雜區(qū)；第二介電層，覆蓋于該半導(dǎo)體層與該基板上；第二柵極，位于該第二介電層上；第三介電層，覆蓋于該第二柵極與該基板上；以及第一電極與第二電極，分別位于該第三介電層上且分別電連接于該半導(dǎo)體層的二端的該第一摻雜區(qū)，其中，第二電極與該第一電極之間，具有間隔，用以互相分離，且該第一柵極及該第二柵極的其中之一，并未與該第一摻雜區(qū)的其中之一重疊。
21.如權(quán)利要求20所述的雙柵極晶體管，還包括第四介電層，形成于該第二介電層與該第三介電層之間，且其覆蓋該第二柵極。
22.如權(quán)利要求20所述的雙柵極晶體管，其中該第二柵極靠近該第二電極所電連接的該第一摻雜區(qū)的一側(cè)，重疊于該間隔的上方。
23.如權(quán)利要求22所述的雙柵極晶體管，其中該第二柵極遠(yuǎn)離該第二電極所電連接的該第一摻雜區(qū)的另一側(cè)，與部份第一電極所電連接的該第一摻雜區(qū)重疊。
24.如權(quán)利要求20所述的雙柵極晶體管，其中該第二柵極靠近該第二電極所電連接的該第一摻雜區(qū)的側(cè)壁，距該第一電極所電連接的該第一摻雜區(qū)1/3處至與該第二電極所電連接的該第一摻雜區(qū)側(cè)壁切齊之間。
25.如權(quán)利要求24所述的雙柵極晶體管，其中該第二柵極遠(yuǎn)離該第二電極所電連接的該第一摻雜區(qū)的另一側(cè)壁，其垂直映像落于該第一電極所電連接的該第一摻雜區(qū)。
26.如權(quán)利要求20所述的雙柵極晶體管，其中該第二柵極與部份間隔重疊，該部份間隔占該間隔的1/3以上。
27.如權(quán)利要求20所述的雙柵極晶體管，其中該第一柵極靠近該第二電極所電連接的該第一摻雜區(qū)的一側(cè)。
28.如權(quán)利要求27所述的雙柵極晶體管，其中該第一柵極遠(yuǎn)離該第二電極所電連接的該第一摻雜區(qū)的另一側(cè)，與部份第一電極所電連接的該第一摻雜區(qū)重疊。
29.如權(quán)利要求20所述的雙柵極晶體管，其中該半導(dǎo)體層的材料包含非晶硅、多晶硅、單晶硅、微晶硅或上述的組合。
30.如權(quán)利要求20所述的雙柵極晶體管，其中該第一柵極靠近該第二電極所電連接的該第一摻雜區(qū)的側(cè)壁，距該第一電極所電連接的該第一摻雜區(qū)1/3處至與該第二電極所電連接的該第一摻雜區(qū)側(cè)壁切齊之間。
31.如權(quán)利要求30所述的雙柵極晶體管，其中該第一柵極遠(yuǎn)離該第二電極所電連接的該第一摻雜區(qū)的另一側(cè)壁，其垂直映像于該第一電極所電連接的該第一摻雜區(qū)。
32.如權(quán)利要求20所述的雙柵極晶體管，其中該第一柵極與部份間隔重疊，該部份間隔占該間隔的1/3以上。
33.如權(quán)利要求20所述的雙柵極晶體管，其中該半導(dǎo)體層包含第二摻雜區(qū)、第三摻雜區(qū)及非摻雜區(qū)，其中該第二摻雜區(qū)、該第三摻雜區(qū)及該非摻雜區(qū)，位于該半導(dǎo)體層的二端的該第一摻雜區(qū)之間。
34.如權(quán)利要求33所述的雙柵極晶體管，其中該非摻雜區(qū)，位于該第二摻雜區(qū)及該第三摻雜區(qū)之間。
35.如權(quán)利要求20所述的雙柵極晶體管，其中該半導(dǎo)體層包含第二摻雜區(qū)及非摻雜區(qū)，其中該第二摻雜區(qū)及該非摻雜區(qū)，位于該半導(dǎo)體層的二端的該第一摻雜區(qū)之間。
36.如權(quán)利要求35所述的雙柵極晶體管，其中該非摻雜區(qū)，位于該第二摻雜區(qū)及該半導(dǎo)體層的其中一端的該第一摻雜區(qū)之間。
37.如權(quán)利要求20所述的雙柵極晶體管，其中該第一柵極及該第二柵極的其中之一并未與該第二電極重疊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙柵極晶體管，包括第一柵極，形成于基板上。第一介電層，覆蓋于第一柵極與基板上。半導(dǎo)體層，位于第一介電層與第一柵極上方。第一電極與第二電極，分別形成于半導(dǎo)體層上，且第一電極與第二電極之間，具有間隔，用以分離兩電極。第二介電層，覆蓋于第一電極、第二電極與部份的半導(dǎo)體層。第二柵極，位于第二介電層上，其中第二柵極及第一柵極的其中之一并未與第二電極重疊。
文檔編號H01L29/40GK1885563SQ20061010560
公開日2006年12月27日 申請日期2006年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月10日
發(fā)明者梁中瑜, 甘豐源, 張鼎張 申請人:友達(dá)光電股份有限公司