薄膜晶体管及显示面板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明系有关于一种薄膜晶体管的结构，且特别是指一种应用于显示面板的薄膜 晶体管。
【背景技术】
[0002] 目前常见的薄膜晶体管液晶显示器（Thin film transistor liquid crystal display，TFT-IXD)包括主动组件数组基板、彩色滤光片及背光模块。主动组件数组基板是 将薄膜晶体管设置于基板上，而薄膜晶体管用以控制子像素（sub-pixel)的电压，藉此调 节液晶分子偏转角度，再透过偏光片进一步决定子像素的灰阶。透过子像素的灰阶搭配上 彩色滤光片，从而发出红蓝绿颜色的子像素便构成影像画面。
[0003] 当施加于薄膜晶体管的电压由低至高时的电流变化曲线与电压由高至低时的电 流变化曲线不重合时，即为迟滞现象（Hysteresis)。薄膜晶体管的迟滞现象将会造成液晶 分子在相同电压差情况下有不同的偏转角度，造成显示面板在相同的灰阶信号下会产生不 同的亮度，因此，将使得显示面板出现闪烁或是残影。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例提供一种薄膜晶体管，其所形成的沟道层能改善薄膜晶体管的迟滞 现象。
[0005] 本发明其中一实施例所提供的一种薄膜晶体管，其包括栅极电极、栅极绝缘层、源 极电极、漏极电极及沟道层。栅极电极配置于一基板上，沟道层与栅极电极电性绝缘，栅极 绝缘层配置于栅极电极与沟道层之间。源极电极与漏极电极皆与沟道层电性连接。沟道层 定义出接近栅极绝缘层的一侧的前沟道层、接近保护层的一侧的背沟道层以及位于前沟道 层与背沟道层之间的中间层，其中前沟道层的氧空位浓度大于中间层的氧空位（vacancy， 空穴，缺位）浓度。
[0006] 本发明另外一实施例所提供的一种显示面板，其包括第一基板、第二基板及主动 元件阵列层。第一基板与第二基板结合，而主动元件阵列层配置于第一基板与第二基板之 间，其中主动元件阵列层包括复数个薄膜晶体管。所述薄膜晶体管包括栅极电极、栅极绝缘 层、源极电极、漏极电极及沟道层。栅极电极配置于一基板上，沟道层与栅极电极电性绝缘， 栅极绝缘层配置于栅极电极与沟道层之间。源极电极与漏极电极皆与沟道层电性连接。沟 道层定义出接近栅极绝缘层的一侧的前沟道层、接近保护层的一侧的背沟道层以及位于前 沟道层与背沟道层之间的中间层，其中前沟道层的氧空位浓度大于中间层的氧空位浓度。
[0007] 综上所述，本发明实施例所提供的沟道层，沉积完成后，对沟道层进行退火处理， 退火温度介于200度（°C )至400度（°C )之间。将沟道层接近栅极绝缘层的一侧开始产 生束缚能的位移处定义为前沟道层，沟道层接近保护层的一侧开始产生束缚能的位移处定 义为背沟道层。位于所述前沟道层与所述背沟道层之间的定义为中间层。将沟道层由前沟 道层往背沟道层的方向依序划分为第一区域、第二区域及第三区域。第一区域代表接近前 沟道层的沟道层，第三区域代表接近背沟道层的沟道层，第二区域代表则是介于第一区和 第三区域之间的具有中间层的沟道层。第一区域及第三区域的氧空位浓度皆大于第二区域 的氧空位浓度。亦即，前沟道层与背沟道层的氧空位浓度皆大于中间层的氧空位浓度，也就 是说大部分的氧空位存在于前沟道层与背沟道层。
[0008] 需详细说明的是，在对沟道层进行热处理的过程中，将使得沟道层内部的氧空位 移动至前沟道层及背沟道层，从而改善薄膜晶体管的迟滞现象。本发明的薄膜晶体管能应 用于多种不同的显示面板，藉由改善薄膜晶体管的迟滞现象，进一步改善显示面板的响应 速度及改善其显示画面出现闪烁或是残影的情形。
[0009] 为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说 明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明第一实施例的薄膜晶体管的剖面示意图。
[0011] 图2为沟道层的原子百分比例随膜深变化示意图。
[0012] 图3A为一组沟道层的01s键结随膜深变化的纵深分析图。
[0013] 图3B为一组沟道层的01s键结随膜深变化的纵深分析图。
[0014] 图4A为前沟道的01s键结的X射线光电子能谱图。
[0015] 图4B为沟道层内部的01s键结的X射线光电子能谱图。
[0016] 图4C为背沟道的01s键结的X射线光电子能谱图。
[0017] 图5A为具有未经过热处理制程沟道层的薄膜晶体管的电流-电压迟滞曲线图。
[0018] 图5B为具有经过热处理制程沟道层的薄膜晶体管的电流-电压迟滞曲线图。
[0019] 图6为本发明一实施例的显示面板的结构示意图。
[0020] 附图标记说明
[0021] 100 薄膜晶体管
[0022] 110 栅极电极
[0023] 120 栅极绝缘层
[0024] 130 沟道层
[0025] 130a 前沟道层
[0026] 130b 背沟道层
[0027] 130c 中间层
[0028] 140 保护层
[0029] 150 源极电极
[0030] 160 漏极电极
[0031] 200 显示面板
[0032] 210 第一基板
[0033] 220 第二基板
[0034] 222a 遮光层
[0035] 222b 彩色滤光片
[0036] 230 液晶层
[0037] Cl 彩色滤光层
[0038] I 第一区域
[0039] II第二区域
[0040] III第三区域
[0041] H1 开口
[0042] L1-L7 曲线
[0043] S1 基板
[0044] T1 主动元件阵列层
【具体实施方式】
[0045] 在随附图式中展示一些例示性实施例，而在下文将参阅随附图式以更充分地描述 各种例示性实施例。值得说明的是，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为 限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详 尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本发明概念的范畴。在每一图式中，为了使得所 绘示的各层及各区域能够清楚明确，而可夸示其相对大小的比例，而且类似数字始终指示 类似组件。
[0046] 图1是本发明第一实施例的薄膜晶体管的剖面示意图。请参阅图1，于本实施例 中，薄膜晶体管100为一底闸型薄膜晶体管（bottom gate thin film transistor),且包括 依序形成于一基板SI上的栅极电极110、栅极绝缘层120、沟道层130、保护层140、源极电 极150及漏极电极160。其中，保护层140覆盖于部分沟道层130上，以裸露出部分沟道层 130,而源/漏极电极150、160与裸露出的部分沟道层130电性连接。
[0047] 一般来说，当施加电压于栅极电极110时，将促使沟道层130受到感应而聚集电 荷，进而在沟道层130形成出一供电荷流通的沟道。栅极绝缘层120用来隔离栅极电极110 及沟道层130,以防止薄膜晶体管100短路，而保护层140用以作为沟道层130的蚀刻终止 层。
[0048] 一般来说，基板S1用以作为薄膜晶体管100的载板，其可以是塑料基板、硅基板、 蓝宝石基板、陶瓷基板或是玻璃基板。本发明并不对基板S1的种类加以限定。
[0049] 栅极电极110配置于基板S1上。栅极电极110的结构可以是单层或者是双层以 上的迭层，于本实施例中，栅极电极110的结构为单层。栅极电极110的材料可以是金属材 料，例如是铜（Cu)、铝（A1)、钛（Ti)、钽（Ta)、钨（W)、钥（Mo)、铬（Cr)及/或铌（Nd)等。或 者，栅极电极层的材料也可以是合金材料，例如是铝钥合金及/或铝铌合金等。或者，栅极 电极层的材料也可以金属氮化物，例如是氮化钽（TaN)、氮化铝（A1N)等。
[0050] 栅极绝缘层120配置于栅极电极110上，以覆盖栅极电极110和基板S1上。栅极 绝缘层120的结构可以是单层或迭层，于本实施例中，栅极绝缘层120的结构为单层。栅极 绝缘层120的材料为氧化娃（SiOx)、氮化娃（SiNx)及/或氮氧化娃（SiON)等材料。
[0051] 保护层140配置于沟道层130上。保护层140的材料为氧化硅（Si0x)。可以透过 微影蚀刻制程将保护层140图案化以在保护层140形成多个开口 H1，源极电极150与漏极 电极160都透过开口 H1而与沟道层130电性连接。
[0052] 沟道层130位于栅极绝缘层120和保护层140之间，与栅极电极110电性绝 缘。沟道层130为一半导体层，其材料可以是非晶娃（Amorphous silicon, a-Si)、微晶 石圭（Microcrystalline Silicon, mc-Si)、多晶娃（Poly silicon)或金属氧化物（Metal Oxide)等。于一实施例中，沟道层130为一金属氧化物半导体层。具体而言，沟道层130 可以藉由溅镀法先形成整层的金属氧化