[发明专利]一种嵌入式金属栅极薄膜晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及一种嵌入式金属栅极薄膜晶体管，特别是涉及一种用于低栅阻容迟滞及平坦化像素结构的薄膜晶体管液晶显示器的嵌入式金属栅薄膜晶体管。

背景技术

参见图1，传统的用于薄膜晶体管液晶显示器的反向交错式薄膜晶体管形成于玻璃基板2之上。薄膜晶体管液晶显示器的大型化和高精细化，使栅极总线的时间常数大大增加，由此引起的阻容迟滞将会降低字线的扫描速度并导致显示器出现所谓的“重影”(ghost image)现象，因此，传统的用于薄膜晶体管液晶显示器(TFTLCD)的反向交错式栅极结构(inverted staggered gate structure)非常关注栅极连接电阻。解决的途径是：增加金属栅极的厚度和使用高导电性金属。但是，由于位于上部电极与玻璃基板2之间的氧化物间隔区需使用球衬垫料(spacer)4保持一个固定间隔以填充液晶，金属栅极厚度的增加受到薄膜晶体管和氧化铟锡像素金属层3之间的台阶高度的限制；由于低导电性的金属栅极和栅极电介质，使用高导电性金属受到集成困难的限制。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提出一种嵌入式金属栅薄膜晶体管，通过埋入栅电极/栅介电质/非晶硅，来最大化栅极连接厚度、宽度以及保持与玻璃基底的共面性。

为了达到本发明的上述和其他目的，本发明提出一种嵌入式金属栅极薄膜晶体管，包括玻璃基板内的嵌入式沟槽，其中依次排列金属栅极、栅介电质、非晶硅层，以及非晶硅层两侧的有源区，该薄膜晶体管的上部与玻璃基板的上部共面。

作为优选，上述嵌入式沟槽通过光阻工艺或蚀刻工艺形成。

作为优选，上述金属栅极的材料为铜。

作为优选，上述金属栅极的材料为铝。

作为优选，上述栅介电质为氮化硅绝缘膜。

作为优选，上述有源区为氮掺杂非晶硅。

上述金属栅极的厚度由金属可填入嵌入式沟槽的厚度决定。

作为优选，上述金属栅极的厚度为交错式结构厚度的三倍以上。

作为优选，在源极部分使用钼，在漏极部分使用氧化铟锡作为第二金属层。

采用本发明的结构，可以克服阻容迟滞所造成的“重影”问题，同时可以缩小薄膜晶体管的尺寸，提高开口率。

附图说明

图1为传统的反向交错式栅极薄膜晶体管结构示意图；

图2为本发明一种嵌入式金属栅极薄膜晶体管结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作更详细的描述。

参见图2，一种嵌入式金属栅极薄膜晶体管结构，包括在玻璃基板2上蚀刻的嵌入式沟槽11、12、13中依次填入的金属栅极、栅介电质、非晶硅层及在非晶硅层的两侧形成的有源区，该薄膜晶体管结构的上表面与玻璃基板2的上表面共面。采用这种结构后，第一金属层即填入沟槽11中的金属栅极不再需要为了缓解阻容迟滞而采用足够大的尺寸，因此该嵌入式金属栅极薄膜晶体管的结构可以比传统的薄膜晶体管的尺寸小许多，从而大大提高开口率。

上述嵌入式沟槽11、12、13可通过光阻工艺或蚀刻工艺形成。

上述金属栅极的材料可以是任何适合的材料，例如铜或铝。

上述栅介电质可以为任何适合的材料，例如氮化硅绝缘膜。

上述有源区可由任何适合的材料植入非晶硅层而形成，例如磷掺杂的非晶硅。

上述金属栅极的厚度由金属可填入嵌入式沟槽11的厚度决定。通常，上述金属栅极的厚度可为交错式结构厚度的三倍以上。

作为优选，在薄膜晶体管与玻璃基板共面的漏极部分5使用氧化铟锡透明导电膜作为第二金属层，以增加开口率，使像素最大化；在源极部分6使用钼，以提高开关电流比。

根据本发明的嵌入式薄膜晶体管结构可应用于低栅阻容迟滞及平坦化像素结构的薄膜晶体管液晶显示器，在玻璃基板中形成根据本发明的嵌入式薄膜晶体管结构之后，可在玻璃基板及该嵌入式薄膜晶体管的上部形成氮化硅绝缘膜7，在该绝缘膜7与氧化铟锡电极金属层3之间以球衬垫料(spacer)4所形成的固定间隔中填充液晶。采用本发明的结构，较好地克服了阻容迟滞所造成的“重影”问题，同时也缩小了薄膜晶体管的尺寸，提高了开口率。

以上描述了本发明的较佳实施例及其效果，当然，本发明还可有其他实施例，在不背离本发明之精神及实质的情况下，所属技术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的权利要求的保护范围。