薄膜晶體管結構的制作方法

本發明涉及一種薄膜晶體管結構，尤指具有雙閘極的薄膜晶體管結構。

背景技術：

平面顯示器產業中，薄膜晶體管液晶顯示器(TFTL-LCD)為當今炙手可熱的產品，而在平面顯示器產品中由于會大量應用薄膜晶體管，因此薄膜晶體管的質量優劣(如電流導通性等)對液晶顯示器整體質量具有密不可分的關系。

當薄膜晶體管導通時電子會從源極擴散至汲極。在薄膜晶體管中，根據半導體層材料的不同可再細分為多晶硅薄膜晶體管以及非晶硅薄膜晶體管，多晶硅薄膜晶體管具有較高的載子遷移率的優點，但同時也伴隨著具有較大漏電流的缺點，而非晶硅薄膜晶體管的載子遷移率比多晶硅薄膜晶體管低，此因素造成非晶硅半導體層具有較高的電阻率，進而限制了元件電流的導通性，故非晶硅薄膜晶體管的開電流也會間接造成驅動效率較不理想。

有鑒于此，對于現今薄膜晶體管的改進上，如何研發一種新穎的高驅動效率的薄膜晶體管，以改善上述所帶來的不便，實為相關產業與企業公司當下不容忽視的一重要課題。

技術實現要素：

本發明的一主要目的在于提供一種薄膜晶體管結構，其通過設置一第三金屬層達到提升薄膜晶體管的驅動特性的目的。

本發明的一次要目的在于提供一種薄膜晶體管結構，通過設置一第三金屬層達到優化電路布局的目的。

為了達到上述目的，本發明提出一種薄膜晶體管結構，其包含一基板、一第一金屬層、一第一緩沖層、一半導體層、一第二金屬層、一第二緩沖層以及一第三金屬層，第一金屬層設于基板上，第一緩沖層覆蓋基板及第一金屬層，半導體層設于第一緩沖層上，第二金屬層設于半導體層的并具有一間隔區，第二緩沖層覆蓋第二金屬層，第三金屬層設于第二緩沖層上，通過半導體層上下方的該第一金屬層與該第三金屬層產生雙閘極，進而使開電流提升，以達到薄膜晶體管的驅動效率提升及電路布局優化等目的。

在本發明的一實施例中，該第一金屬層的寬度大于該間隔區的寬度。

在本發明的一實施例中，該第二緩沖層上方具有至少一凹槽，該第三金屬層設于該凹槽內。

在本發明的一實施例中，該第三金屬層的寬度大于該間隔區的寬度。

在本發明的一實施例中，該第三金屬層的寬度等于該間隔區的寬度。

在本發明的一實施例中，該第三金屬層的寬度小于該間隔區的寬度。

在本發明的一實施例中，該半導體層中具有一通道區。

在本發明的一實施例中，該信道區的寬度小于該第三金屬層的寬度。

在本發明的一實施例中，該信道區的寬度等于該第三金屬層的寬度。

在本發明的一實施例中，該信道區的寬度大于該第三金屬層的寬度。

附圖說明

圖1A為本發明第一實施例的結構示意圖；

圖1B為本發明第一實施例的俯視圖；

圖2A～圖2F為本發明第一實施例的制作流程示意圖；

圖3A為本發明第二實施例的結構示意圖；

圖3B為本發明第二實施例的俯視圖；

圖4A為本發明第三實施例的結構示意圖；

圖4B為本發明第三實施例的俯視圖。

附圖標記說明：1-薄膜晶體管結構；11-基板；12-第一金屬層；13-第一緩沖層；14-半導體層；141-通道區；15-第二金屬層；151-間隔區；16-第二緩沖層；17-第三金屬層；171-凹槽。

具體實施方式

為使審查員對本發明的特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，謹佐以實施例及配合圖式，說明如后：

本發明的特色之一在于：鑒于薄膜晶體管的結構對晶體管的驅動效能以及電路布局小型化等需求日益增加，故，本發明提出一種薄膜晶體管結構，以增加開電流進而達到提升驅動效能以及優化電路布局面積等目的。

如圖1A所示為本發明第一實施例的結構示意圖。如圖所示，其說明本實施例的元件及其連接關系，本實施例為一種薄膜晶體管結構1，其包含一基板11、一第一金屬層12、一第一緩沖層13、一半導體層14、一第二金屬層15、一第二緩沖層16與一第三金屬層17，除此之外，于本實施例中該半導體層14具有一通道區141，于該第二金屬層15具有一間隔區151以及于該第二緩沖層16的上方具有至少一凹槽171。

如圖1B所示為本發明第一實施例的俯視圖；其說明本實施例第二金屬層15以及第三金屬層17的相對關系，以俯視圖視角來看，該第二金屬層15具有多個部分，其分別作為薄膜晶體管的源極及汲極，圖中虛框所涵蓋的范圍為該第三金屬層17對應該第二金屬層15的該間隔區151所設置的位置，由圖可知，本實施例中該第三金屬層17完全覆蓋該間隔區151。

如圖2A至圖2F所示為本發明第一實施例的制作流程示意圖，其說明本實施例的薄膜晶體管中各元件之間的連接關系；如圖2A所示，該第一金屬層12設于該基板11上，該第一金屬層12作為薄膜晶體管的一閘極；如圖2B所示，該第一緩沖層13覆蓋該基板11及該第一金屬層12；如圖2C所示，該半導體層14設于該第一緩沖層13上，該半導體層14可為非晶硅半導體材料，但實際應用上并不限于此，亦可采用其他半導體材料，如多晶硅等；如圖2D所示，該第二金屬層15設于該半導體層14上，并具有一間隔區151，并通過該間隔區151將該第二金屬層15區隔為兩部分，以分別作為薄膜晶體管的源極及汲極，當施加適當電壓于薄膜晶體管時該半導體層14會有電子在進行傳遞，進而電性連接該間隔區151相異兩端的該第二金屬層15；如圖2E所示，該第二緩沖層16覆蓋該第二金屬層15以及該半導體層14；以及，如圖2F所示，該第三金屬層17設于該第二緩沖層16上，且該第三金屬層17的寬度大于該間隔區151的寬度，該第三金屬層17的材料可為金屬元素、金屬化合物或者金屬氧化物，可作為薄膜晶體管的另一閘極。

承上所述，于本實施例中該第一金屬層12的寬度與該間隔區151的寬度近似，此近似包含該第一金屬層12的寬度大于、等于以及小于該間隔區151的寬度，最佳實施態樣為該第一金屬層12的寬度大于該間隔區151的寬度，如此可具有較佳的結構特性。此外，如圖2F所示，于本實施例中亦可根據設計需求使該通道區141的寬度大于、等于或小于該第三金屬層17的寬度，以調整薄膜晶體管的結構特性。

承上，本實施例為一薄膜晶體管結構1，其利用了該三金屬層17，從而有別于該第一金屬層12的另一閘極，該半導體層14與每一上、下方作為閘極所用的第一金屬層12以及第二金屬層15互相感應，從而通過該第一金屬層12以及第三金屬層17產生雙閘極結構，并通過此雙閘極結構夾合信道區141，以有效提升元件的開關速度與開電流(open-current)，達到 提升開電流并改善整體薄膜晶體管結構1的放電速度的目的，以提升驅動效能。

如圖3A所示為本發明第二實施例的結構示意圖。如圖所示，其說明本實施例的元件及其連接關系，本實施例與前一實施例的差異在于，該第三金屬層17的寬度等于該間隔區151的寬度，但本實施例中的細部元件及其連接關系與前一實施例相同，故不再贅述。

如圖3B所示為本發明第二實施例的俯視圖；其說明本實施例第二金屬層15以及第三金屬層17的相對關系，以俯視圖視角來看，該第二金屬層15具有多個部分，其分別作為薄膜晶體管的源極及汲極，圖中虛框所涵蓋的范圍為該第三金屬層17對應該第二金屬層15的該間隔區151所設置的位置，由圖可知，本實施例中該第三金屬層17的寬度大于該間隔區151的寬度。如圖3A所示，本發明中所述的該通道區141的寬度進一步而言指電子離子由該第二金屬層15的任一端流向相對的另一端時的距離，換言之，由于該通道區141必須與該第二金屬層15的兩端直接連接，故可推知該通道區141的寬度將為該間隔區151的寬度再加上該第二金屬層15的兩端部分寬度，故該通道區141會稍大于該間隔區151的寬度。基于上述，由圖3B可知，本實施例與前一實施例的另一差異在于，該第三金屬層17對應該通道區141覆蓋于該第二緩沖層16上。

如圖4A所示為本發明第三實施例的結構示意圖。如圖所示，其說明本實施例的元件及其連接關系，本實施例與前述多個實施例的差異在于，該第三金屬層17的寬度小于該間隔區151的寬度，但本實施例中的細部元件及其連接關與前述多個實施例相同，故不再贅述。

如圖4B所示為本發明第三實施例的俯視圖；其說明本實施例第二金屬層15以及第三金屬層17的相對關系，以俯視圖視角來看，該第二金屬層15具有多個部分，其分別作為薄膜晶體管的源極及汲極，圖中虛框所涵 蓋的范圍為該第三金屬層17對應該第二金屬層15的該間隔區151所設置的位置，由圖可知，本實施例與前幾個實施例的另一差異在于，該第三金屬層17對應設置于該通道區141或該間隔區151的寬度范圍內。

綜上所述，本發明為一薄膜晶體管結構，其包含一基板、一第一金屬層、一第一緩沖層、一半導體層、一第二金屬層、一第二緩沖層以及一第三金屬層，該第一金屬層設于該基板上，該第一緩沖層覆蓋該基板及該第一金屬層，該半導體層設于該第一緩沖層上，該第二金屬層設于該半導體層上，并具有一間隔區，該第二緩沖層覆蓋該第二金屬層及該半導體層，該第三金屬層設于該第二緩沖層上，本發明通過所設置的第一金屬層與第三金屬層可各自對該半導體層產生感應形成雙閘極，進而改善薄膜晶體管元件的驅動能力并同時優化電路布局。

以上所述僅為本發明的實施例而已，并非用來限定本發明實施的范圍，故舉凡依本發明權利要求范圍所述的形狀、構造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應包括于本發明的保護范圍內。