专利名称：显示面板的薄膜晶体管基板与薄膜晶体管及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示面板的薄膜晶体管基板与薄膜晶体管及其制作方法，特别是涉及一种可抑制光漏电流的薄膜晶体管及其制作方法。
背景技术：
请参考图1。图1为现有液晶显示面板的薄膜晶体管的示意图。如图1所示，现有薄膜晶体管10形成于液晶显示面板的薄膜晶体管基板1的上方。薄膜晶体管10包括一半导体层、一栅极绝缘层18位于半导体层上，以及一栅极20，位于栅极绝缘层18上。半导体层包括一通道区12、以及一源极区14与一漏极区16分别位于通道区12两侧。
由于液晶显示面板为非自发光型显示装置，因此必需仰赖背光模块提供的背光作为光源。薄膜晶体管为液晶显示面板的像素开关组件，其中栅极与扫描线连接并受其控制而开启，源极区与数据线连接以接受信号，而漏极区则与像素电极连接。通过上述连接方式，当栅极接收到栅极电压时，薄膜晶体管会开启而使得数据线所发出的信号可经由源极区、通道区与漏极区到达像素电极，而此时像素电极与共通电极之间形成一液晶电容，藉此可改变背光的穿透率而达到控制灰阶亮度的目的。然而如图1所示，由于现有薄膜晶体管10的通道区12完全曝露在背光源的照射下，或是外界光源的照射下，因此会造成光漏电流增加，影响薄膜晶体管10的正常运作。
发明内容
本发明的目的的一在于提供一种显示面板的薄膜晶体管及其制作方法，以减少薄膜晶体管的光漏电流。
为达上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管，形成于一透明基板上。薄膜晶体管包括一图案化半导体层、一栅极绝缘层位于图案化半导体层上、一栅极位于栅极绝缘层上，以及一图案化光吸收层。图案化半导体层包括一通道区，以及一源极区与一漏极区分别位于通道区两侧的图案化半导体层内。图案化光吸收层位于透明基板与图案化半导体层之间。
所述的薄膜晶体管，其中，该图案化光吸收层包括一富硅介电层。
所述的薄膜晶体管，其中，该富硅介电层包括一富硅氧化硅层、一富硅氮化硅层或一富硅氮氧化层。
所述的薄膜晶体管，其中，该富硅介电层的折射率介于1.7至3.7之间。
所述的薄膜晶体管，其中，该图案化光吸收层具有一厚度介于100nm至300nm之间。
所述的薄膜晶体管，其中，该富硅介电层包括一硅纳米晶粒介电层。
所述的薄膜晶体管，其中，该硅纳米晶粒介电层的硅纳米晶粒的直径大体上介于5至500埃之间。
所述的薄膜晶体管，其中，该图案化光吸收层大体上遮蔽该图案化半导体层。
所述的薄膜晶体管，其中，另包括一缓冲层，位于该图案化半导体层与该透明基板之间。
所述的薄膜晶体管，其中，该缓冲层包括一缓冲氧化层或一缓冲氮化层。
为达上述目的，本发明另提供一薄膜晶体管基板，适用于一显示面板，包括一透明基板，以及多个薄膜晶体管位于透明基板上。各薄膜晶体管包括一图案化半导体层、一栅极绝缘层，位于图案化半导体层上、一栅极位于栅极绝缘层上，以及一图案化光吸收层。图案化半导体层包括一通道区，以及一源极区与一漏极区分别位于通道区两侧的图案化半导体层内。图案化光吸收层位于透明基板与图案化半导体层之间。
所述的薄膜晶体管基板，其中，该图案化光吸收层包括一富硅介电层。
所述的薄膜晶体管基板，其中，该富硅介电层包括一富硅氧化硅层、一富硅氮化硅层或一富硅氮氧化层。
所述的薄膜晶体管基板，其中，该富硅介电层的折射率介于1.7至3.7之间。
所述的薄膜晶体管基板，其中，该图案化光吸收层具有一厚度介于100nm至300nm之间。
所述的薄膜晶体管基板，其中，该富硅介电层包括一硅纳米晶粒介电层。
所述的薄膜晶体管基板，其中，该硅纳米晶粒介电层的硅纳米晶粒的直径大体上介于5至500埃之间。
所述的薄膜晶体管基板，其中，该图案化光吸收层大体上遮蔽该图案化半导体层。
所述的薄膜晶体管基板，其中，另包括一缓冲层，位于该图案化半导体层与该透明基板之间。
所述的薄膜晶体管基板，其中，该缓冲层包括一缓冲氧化层或一缓冲氮化层。
为达上述目的，本发明另提供一种制作薄膜晶体管的方法，包括下列步骤。提供一透明基板。接着于透明基板上依序形成一图案化光吸收层与一图案化半导体层，其中该图案化光吸收层大体上遮蔽该图案化半导体层。随后于该图案化半导体层形成一薄膜晶体管。
所述的方法，其中，于该图案化半导体层形成该薄膜晶体管包括下列步骤 于该图案化半导体层上形成一栅极绝缘层，以及于该栅极绝缘层上形成一栅极；以及 于该图案化半导体层内形成一通道区，以及于该通道区的两侧的该图案化半导体层内分别形成一源极区与一漏极区。
所述的方法，其中，另包括于形成该图案化半导体层之前，先于该透明基板上形成一缓冲层。
所述的方法，其中，该缓冲层包括一缓冲氧化层或一缓冲氮化层。
所述的方法，其中，该图案化光吸收层包括一富硅介电层。
所述的方法，其中，该富硅介电层包括一硅纳米晶粒介电层。
所述的方法，其中，该硅纳米晶粒介电层的硅纳米晶粒的直径大体上介于5至500埃之间。
本发明的显示面板的薄膜晶体管利用光吸收层遮蔽背光模块发出的背光，使减少背光直接照射到半导体层，因此可减少薄膜晶体管的光漏电流问题。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为现有液晶显示面板的薄膜晶体管的示意图； 图2至图5为本发明制作显示面板的薄膜晶体管的一较佳实施例的方法示意图； 图6与图7绘示了本发明的薄膜晶体管另两实施例的示意图； 图8绘示了薄膜晶体管的漏极电流与栅极电压关系图。
其中，附图标记 1薄膜晶体管基板10薄膜晶体管 12通道 14源极区 16漏极区 18栅极绝缘层 20栅极 30透明基板 32图案化光吸收层 34缓冲层 36图案化半导体层 36C通道区 36S源极区 36D漏极区 38栅极绝缘层 40栅极 50薄膜晶体管
具体实施例方式 下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。
请参考图2至图5。图2至图5为本发明制作显示面板的薄膜晶体管的一较佳实施例的方法示意图，其中本实施例的显示面板为液晶显示面板，但不以此为限。如图2图所示，首先提供一透明基板30，其中透明基板30作为液晶显示面板的薄膜晶体管基板，其可为玻璃基板、石英基板或塑料基板等由透明材质构成的基板。接着于透明基板30上形成一图案化光吸收层32。图案化光吸收层32可包括一富硅(silicon-rich)介电层，例如是富硅氧化硅(silicon-richsilicon oxide；Si-rich SiOx)层、富硅氮化硅(silicon-rich silicon nitride；Si-richSiNy)层或富硅氮氧化硅(silicon-rich silicon oxynitride；Si-rich SiOxNy)层，其中至少一者或者是其堆栈层等或是其它富硅化合物。当富硅介电层的材料为富硅氧化硅时，其富硅氧化硅的分子表示式为SiOx，其中x大于0且小于2。当富硅介电层的材料例如为富硅氮化硅时，其富硅氮化硅的分子式为SiNy，其中y大于0且小于4/3(约1.67)。当富硅介电材料例如为富硅氮氧化硅时，其富硅氮氧化硅的分子式为SiOxNy，其中(x+y)大于0且小于2。
于本实施例中，富硅介电层的形成可经由电浆辅助化学气相沉积制作过程(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)，而电浆辅助化学气相沉积制作过程通过通入硅烷(SiH4)、氧化亚氮(N2O)或氨气(NH3)等混合气体并调整适当比例来沉积富硅介电层，藉此沈积出富硅氧化硅、富硅氮化硅或富硅氮氧化硅。举例来说，若通入的混合气体为硅烷与氧化亚氮则可以沈积出富硅氧化硅(Si-rich SiOx)，若通入的混合气体为硅烷与氨气(NH3)则可沈积出富硅氮化硅(Si-rich SiNy)，若通入的混合气体为的硅烷、氧化亚氮与氨气则可沈积出富硅氮氧化硅(Si-rich SiOxNy)。另外，富硅介电层中硅含量愈高折射率愈大，其折射率介于1.7至3.7之间，具其厚度可约介于100nm至300nm之间。
图案化光吸收层32较佳是硅纳米晶粒(nanocrystalline silicon)介电层，其中硅纳米晶粒介电层的硅纳米晶粒的直径大体上介于5至500埃之间，可利用低温雷射退火制作过程形成，但不以此为限。图案化光吸收层32的作用在于吸收由透明基板30下方射入的背光，以避免薄膜晶体管因为背光照射产生光漏电流，且有更好的效果。
如图3所示，接着可选择性地于透明基板30或/及图案化光吸收层32上形成一缓冲层34。缓冲层34的作用在于避免透明基板30中的杂质于后续制作过程中扩散至半导体层中，而影响薄膜晶体管的正常运作。在本实施例中，缓冲层34不限于形成在图案化光吸收层32的上方，亦可于形成图案化光吸收层32之前先形成于透明基板30上，另外缓冲层32可为单层结构层例如为缓冲氧化层或缓冲氮化层，或是复层结构层例如同时包括缓冲氧化层与缓冲氮化层。
如图4所示，接着于缓冲层34上形成一图案化半导体层36，例如多晶硅层。在本实施例中，图案化光吸收层32、缓冲层34与图案化半导体层36可利用同一光罩通过一次微影暨蚀刻制作过程定义出，但本发明的方法并不以此为限。另外，图案化光吸收层32与图案化半导体层36的图案的尺寸大体上相等且形状相对应，藉此图案化光吸收层32可遮蔽图案化半导体层36避免图案化半导体层36受背光照射而产生漏电流，却不会影响显示面板的开口率。
如图5所示，接着于图案化半导体层36上形成一栅极绝缘层38，以及于栅极绝缘层38上形成一栅极40。随后利用离子布植制作过程于图案化半导体层36内对应栅极40的位置形成一通道区36C，以及于通道区36C的两侧的图案化半导体层36内分别形成一源极区36S与一漏极区36D，即制作出薄膜晶体管50。
由上述可知，本发明的薄膜晶体管50于半导体层36下方设置光吸收层32，藉以吸收背光以避免薄膜晶体管50产生光漏电流。光吸收层32宜选择在背光的波长范围(大部分为可见光波长范围)具有高吸收率的材料，藉以有效遮蔽背光。在上述实施例中，选用包含有硅纳米晶粒的富硅介电层作为光吸收层32的材料，然而本发明并不以此为限而可选用其它适合的光吸收材料。
请参考图6与图7。图6与图7绘示了本发明的薄膜晶体管另两实施例的示意图，其中为便于比较各实施例的异同，在各实施例中薄膜晶体管的相同组件使用相同符号标注。如图6所示，在本实施例中，先形成图案化光吸收层32再形成缓冲层34，因此图案化光吸收层32位于缓冲层34的下方。在本实施例中，缓冲层34可为单层结构层例如为缓冲氧化层或缓冲氮化层，或是复层结构层例如同时包括缓冲氧化层与缓冲氮化层。如图7所示，由于图案化光吸收层32本身亦具有防止杂质扩散的作用，因此在本实施例中薄膜晶体管50设有图案化光吸收层32但未设置有缓冲层。
请参考图8。图8绘示了薄膜晶体管的漏极电流(Drain Current)与栅极电压(Gate Voltage)关系图。图8包含有四条曲线，其实验条件如下所述 曲线A未设有光吸收层且背光关闭； 曲线B未设有光吸收层且背光开启(背光亮度为5000nits)； 曲线C设有光吸收层(使用富硅介电层、厚度约介于2000至3000埃)且背光开启；以及 曲线D设有光吸收层且背光关闭。
如图8所示，在栅极电压未达启始(threshold)电压时，设有光吸收层的薄膜晶体管，其漏极电流在背光开启(曲线C)的状况下，有很明显小于未设有光吸收层的薄膜晶体管在背光开启(曲线B)的状况下的漏极电流。
由上述可知，本发明的显示面板的薄膜晶体管利用设置光吸收层的方式，确实可有效减少薄膜晶体管的漏电流问题，并藉此提升可靠度。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种薄膜晶体管，形成于一透明基板上，其特征在于，该薄膜晶体管包括
一图案化半导体层，位于该透明基板上，包括
一通道区；以及
一源极区与一漏极区，分别位于该通道区两侧的该图案化半导体层内；
一栅极绝缘层，位于该图案化半导体层上；
一栅极，位于该栅极绝缘层上；以及
一图案化光吸收层，位于该透明基板与该图案化半导体层之间。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，该图案化光吸收层包括一富硅介电层。
3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其特征在于，该富硅介电层包括一富硅氧化硅层、一富硅氮化硅层或一富硅氮氧化层。
4.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其特征在于，该富硅介电层的折射率介于1.7至3.7之间。
5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，该图案化光吸收层具有一厚度介于100nm至300nm之间。
6.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其特征在于，该富硅介电层包括一硅纳米晶粒介电层。
7.根据权利要求6所述的薄膜晶体管，其特征在于，该硅纳米晶粒介电层的硅纳米晶粒的直径大体上介于5至500埃之间。
8.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，该图案化光吸收层大体上遮蔽该图案化半导体层。
9.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，另包括一缓冲层，位于该图案化半导体层与该透明基板之间。
10.根据权利要求9所述的薄膜晶体管，其特征在于，该缓冲层包括一缓冲氧化层或一缓冲氮化层。
11.一种薄膜晶体管基板，适用于一显示面板，其特征在于，包括
一透明基板；以及
多个薄膜晶体管，位于该透明基板上，各该薄膜晶体管包括
一图案化半导体层，包括
一通道区；以及
一源极区与一漏极区，分别位于该通道区两侧的该图案化半导体层内；
一栅极绝缘层，位于该图案化半导体层上；
一栅极，位于该栅极绝缘层上；以及
一图案化光吸收层，位于该透明基板与该图案化半导体层之间。
12.根据权利要求11所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，该图案化光吸收层包括一富硅介电层。
13.根据权利要求12所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，该富硅介电层包括一富硅氧化硅层、一富硅氮化硅层或一富硅氮氧化层。
14.根据权利要求12所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，该富硅介电层的折射率介于1.7至3.7之间。
15.根据权利要求11所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，该图案化光吸收层具有一厚度介于100nm至300nm之间。
16.根据权利要求12所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，该富硅介电层包括一硅纳米晶粒介电层。
17.根据权利要求16所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，该硅纳米晶粒介电层的硅纳米晶粒的直径大体上介于5至500埃之间。
18.根据权利要求11所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，该图案化光吸收层大体上遮蔽该图案化半导体层。
19.根据权利要求11所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，另包括一缓冲层，位于该图案化半导体层与该透明基板之间。
20.根据权利要求19所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，该缓冲层包括一缓冲氧化层或一缓冲氮化层。
21.一种制作薄膜晶体管的方法，其特征在于，包括
提供一透明基板；
于该透明基板上依序形成一图案化光吸收层与一图案化半导体层，该图案化光吸收层大体上遮蔽该图案化半导体层；以及
于该图案化半导体层形成一薄膜晶体管。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，于该图案化半导体层形成该薄膜晶体管包括下列步骤
于该图案化半导体层上形成一栅极绝缘层，以及于该栅极绝缘层上形成一栅极；以及
于该图案化半导体层内形成一通道区，以及于该通道区的两侧的该图案化半导体层内分别形成一源极区与一漏极区。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，另包括于形成该图案化半导体层之前，先于该透明基板上形成一缓冲层。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，该缓冲层包括一缓冲氧化层或一缓冲氮化层。
25.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，该图案化光吸收层包括一富硅介电层。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，该富硅介电层包括一硅纳米晶粒介电层。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，该硅纳米晶粒介电层的硅纳米晶粒的直径大体上介于5至500埃之间。
全文摘要
本发明公开了一种薄膜晶体管形成于一透明基板上。薄膜晶体管包括一图案化半导体层、一栅极绝缘层位于图案化半导体层上、一栅极位于栅极绝缘层上，以及一图案化光吸收层。图案化半导体层包括一通道区，以及一源极区与一漏极区分别位于通道区两侧的图案化半导体层内。图案化光吸收层位于透明基板与图案化半导体层之间。
文档编号H01L29/786GK101330106SQ200810132098
公开日2008年12月24日 申请日期2008年7月28日 优先权日2008年7月28日
发明者卓恩宗, 胡晋玮, 孙铭伟, 赵志伟, 彭佳添, 林昆志 申请人:友达光电股份有限公司