专利名称：包括低温多晶硅薄膜晶体管的影像显示系统及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种影像显示系统及其制造方法，且特别有关于一种低温多 晶硅薄膜晶体管液晶显示器及其制造方法。
背景技术：
在传统低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器工艺中， 一般会对开关元件进
行高压退火(high pressure anneal)工艺以提升元件特性均一性。然而，目前 元件在经过高压退火工艺之后，P型薄膜晶体管元件会遭受所谓"临界电压 偏移(threshold voltage shift)"的问题(如图3B所示)。同时，N型薄膜 晶体管元件会无法正常关闭，如图3A所示。结果，面板的电路可能无法动 作。另外，可能由高压退火工艺造成的残留的氧化层电荷(oxide charge )会 扩散至元件的有源区。
因此，业界亟需一种可以避免上述问题的低温多晶硅薄膜晶体管液晶显 示器。
发明内容
有鉴于现有技术中的上述问题，本发明一优选实施例提供一种影像显示 系统，包括 一薄膜晶体管。此薄膜晶体管包括 一基板； 一有源层，覆 盖该基板； 一栅极绝缘层，覆盖该有源层； 一介电层，包括一第一延伸部分、 一第二延伸部分、以及一分别连接该第一、第二延伸部分的第一中心部分， 且覆盖该栅极绝缘层；以及一栅极电极，覆盖该介电层的中心部分。其中， 该栅极绝缘层、该介电层的中心部分与该栅极构成一开关元件。其中，该第 一、第二延伸部分未被该栅极电极所覆盖，且其中该第一、第二延伸部分的 长度皆超过0.5微米，以防止氧化层电荷扩散至该有源层。
本发明另一优选实施例提供一种影像显示系统，包括 一薄膜晶体管。 此薄膜晶体管包括一基板； 一有源层，覆盖该基板； 一栅极绝缘层，覆
盖该有源层； 一介电层，包括一第一延伸部分、 一第二延伸部分、以及一分别连接该第一、第二延伸部分的第一中心部分，且覆盖该栅极绝缘层；以及 一栅极电极，覆盖该介电层的中心部分。而且，该薄膜晶体管更包括一保护 层，覆盖该栅极电极，且包括一第三延伸部分、 一第四延伸部分、以及一分 别连接该第三、第四延伸部分的第二中心部分。其中该第一、第二延伸部分 与该栅极绝缘层接触。其中，该栅极绝缘层、该介电层的中心部分与该栅极 构成一开关元件。其中，该第一、第二延伸部分未被该栅极电极所覆盖，且 其中该第一、第二延伸部分的长度皆超过0.5微米，以防止氧化层电荷扩散 至该有源层。
本发明又一优选实施例提供一种影像显示系统的制造方法，包括提供 一低温多晶硅薄膜晶体管，其中包括提供一基板；形成一有源层于该基板 上方；形成一栅极绝缘层于该有源层上方；形成一介电层于该栅极绝缘层上 方，该介电层包括一第一延伸部分、 一第二延伸部分、以及一分别连接该第 一、第二延伸部分的中心部分；以及形成一栅极电极于该介电层的中心部分 上方；以及对该低温多晶硅薄膜晶体管进行一高压退火处理。
层或氮氧化硅层，或是栅极电极上方形成一覆盖该栅极电极且延伸的氮化硅 层或氮氧化硅层，以避免后续高压退火工艺所引起的氧化层电荷扩散至开关 元件。结果，提升开关元件的均一性，因而面板的电路可以正常动作。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举 出优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1A至1L绘示本发明一优选实施例的低温多晶硅薄膜晶体管液晶显 示器的制造方法的剖面图。
图2A至2F绘示本发明另一优选实施例的低温多晶硅薄膜晶体管液晶显 示器的制造方法的剖面图。
图3A与3B分别绘示传统低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器中N型金 属氧化物半导体元件与P型金属氧化物半导体元件的漏极电流vs.栅极电压 关系图。
图4A与4B分别绘示传统低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器中N型金 属氧化物半导体元件与P型金属氧化物半导体元件的漏极电流vs.栅极电压
关系图。
图5A与5B分别绘示传统低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器中N型金 属氧化物半导体元件与P型金属氧化物半导体元件的漏极电流vs.栅极电压 关系图。
附图标记说明
100~基板；102~緩沖层；104 第一有源层；105 第二有源层；104a~ 部分经掺杂的第一有源层；105a 沟道区；105b 源/漏极电极；105c-源/ 漏极电极；106-光刻胶材料；108 沟道掺杂工艺；
110 光刻胶材料；112-N+掺杂工艺；114 栅极绝缘层；116~介电材 料；116， 第一介电层；116，， 第二介电层；117a 长度；117b 长度；117c~ 长度；117d 长度；118 第一栅极电极；118， 第二栅极电极；120 ~掺杂 工艺；104b 源/漏极电极；104c 沟道区；104d ~轻掺杂源/漏极；122 ~光 刻胶材料；124-摻杂工艺；126 层间介电层；129-保护层；130~导线； 200~基板；202~緩冲层；205 第二有源层；204a-源/漏极电极；204b~ 掺杂区；204c 沟道区；204d ~轻掺杂源/漏极；205a 源/漏极电极；205b ~ 沟道区；205c 源/漏极电极；214-栅极绝缘层；216 介电材料；216， ~第 一介电层；216" ~第二介电层；217a ~长度；217b ~长度；217c ~长度；217d ~ 长度；218 第一栅极电极；218， ~第二栅极电极218，； 220~轻掺杂源/漏极 掺杂工艺；222 光刻胶材料；224 P+掺杂工艺；226 第一保护层；226， ~ 第二保护层。
具体实施方式
第一实施例
如图1L所示的第一实施例的低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器， 一緩 沖层102位于基板IOO上。 一有源层位于緩冲层102上，且至少包括第一有 源层或第二有源层或上述两者；第一有源层包括沟道区104c、轻掺杂源/漏 极104d、源/漏极电极104b;第二有源层包括沟道区105a、源/漏极电极105c。 栅极绝缘层114位于有源层与緩冲层102上。 一介电层位于栅极绝缘层114 上，且至少包括一第一介电层116，或一第二介电层116"或上述两者。 一第 一栅极电极118与一第二栅极电极118，分别位于第一介电层116，或第二介电 层116，，上。 一层间介电层126位于第一栅极电极118、第二栅极电极118'、
介电层、以与栅极绝缘层114上。 一保护层129位于层间介电层126上。第 一有源层104、栅极绝缘层U4、第一介电层116，以及第一4册极电极118构 成一N型金属氧化物半导体元件。第二有源层105、栅极绝缘层114、第二 介电层116"以及第二栅极电极118，构成一 P型金属氧化物半导体元件。每 一导线130穿越保护层129、层间介电层126与栅极绝缘层114而分别与N 型金属氧化物半导体元件的源/漏极电极104b、与P型金属氧化物半导体元 件的源/漏极电极105c电连接。
而且，第一介电层116，包含未被第一栅极电极118所覆盖的第一延伸部 分117a与第二延伸部分117b,且每一延伸部分的长度皆超过0.5微米。第 二介电层116，，包含未被第二栅极电极118，所覆盖的第三延伸部分117c与第 四延伸部分117d,且每一延伸部分的长度皆超过0.5微米。上述介电层可以 是氮化硅层或氮氧化硅层。在此实施例中，第一延伸部分117a的长度等于 第二延伸部分117b的长度；在其它实施例中，第一延伸部分117a的长度异 于第二延伸部分117b的长度。另外，在此实施例中，第三延伸部分117c的 长度等于第四延伸部分117d的长度；在其它实施例中，第三延伸部分117c 的长度异于第四延伸部分117d的长度。
图1A至1L用于简单叙述低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器的工艺。 在图1A中，提供一上方具有一緩冲层102的基板100。形成一有源层(例 如是多晶硅层)于緩沖层102上。此有源层包括一第一有源层104与一第二 有源层105。
在图1B中，以一光刻胶材料106覆盖第二有源层105。对第一有源层 104进行一沟道4参杂工艺108。
在图1C中，以一光刻胶材料IIO覆盖部分经掺杂的第一有源层104a， 并对外露的部分经掺杂的第一有源层104a进行一N+掺杂工艺112,因而得 到源/漏极电极104b。之后，移除光刻胶材料106与110。
在图1D中，形成一栅极绝缘层114于第一有源层104、第二有源层105 与緩冲层102上。
在图1E中，沉积一介电材料116于栅极绝缘层114上。如图1F所示， 经过一传统图案化工艺后，得到一包含第一介电层116，与第二介电层116" 的图案化介电层。尤其是，每一介电层皆延伸至所欲的长度。
在图1G中，分别于第一介电层116，与第二介电层U6"上形成第一栅极
电极118与第二栅极电极118，。值得注意的是，第一介电层U6，包含第一延 伸部分117a与第二延伸部分117b;第二介电层116"包含第三延伸部分117c 与第四延伸部分117d。
在图1H中，进行一轻掺杂源/漏极(lightly doped)掺杂工艺，因而形 成轻掺杂源/漏极104c与104d。在图II中，以一光刻胶材料122覆盖第一 栅极电极118、第一介电层116，与有源层104,并对第二有源层105进行一 P+掺杂工艺，而形成源/漏极电极105c。
在图1J中，形成一层间介电层126于第一栅极电极118、第一介电层 116，、第二栅极电极118'、 第二介电层116，，与栅极绝缘层114上。
在图1K中，进行一水气环境高压退火处理。之后，如图1L所示，进 行现有后续工艺，如覆盖层沉积工艺、金属化工艺等。
根据第 一 实施例，藉由在栅极电极下方形成一延伸的氮化硅层或氮氧化 硅层，以避免后续高压退火工艺所引起的氧化层电荷扩散至开关元件。结果， 提升开关元件(如图4A与4B分别所示的N、 P型金属氧化物半导体元件) 的均一性，因而面板的电路可以正常动作。
第二实施例
如图2F所示的第一实施例的低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器， 一缓 冲层202位于基板200上。 一有源层位于緩冲层202上，且至少包括第一有 源层或第二有源层或上述两者；第一有源层包括沟道区、轻掺杂源/漏极 204d、源/漏极电极204a;第二有源层包括沟道区205b、源/漏极电极205c。 栅极绝缘层214位于图案化有源层与緩冲层202上。 一图案化介电层位于栅 极绝缘层214上，且至少包括一第一介电层216，或一第二介电层216"或上 述两者。 一第一栅极电极218与一第二栅极电极218，分别位于第一介电层 216，或第二介电层216"上。 一第一图案化保护层位于第一栅极电极218、 一 第二栅极电极218，、图案化介电层与栅极绝缘层214上，且此第一图案化保 护层包括分别位于第一栅极电极218与一第二栅极电极218，上的第一保护层 226与第二保护层226，。 一层间介电层(图未显示)位于上述第一图案化保 护层、图案化介电层与栅极绝缘层214上。 一覆盖层(图未显示)位于上述 层间介电层上。第一有源层、栅极绝缘层214、第一介电层216，与第一栅极 电极218构成一 N型金属氧化物半导体元件；而第二有源层、栅极绝缘层 214、第二介电层216"与第二栅极电极218，构成一 P型金属氧化物半导体元
件。而且，每一导线(图未显示)穿越保护层、层间介电层与栅极绝缘层而
分别与N型金属氧化物半导体元件的源/漏极电极204a、与P型金属氧化物 半导体元件的源/漏极电极205c。
而且，第一保护层226包含一第一延伸部分217a与一第二延伸部分 217b,其中第一延伸部分217a、第二延伸部分217b与第一介电层216，、栅 极绝缘层214接触，且每一延伸部分的长度皆超过0.5微米。第二保护层226， 包含一第三延伸部分217c与一第四延伸部分217d,其中第三延伸部分217c、 第四延伸部分217d与第二介电层216"、栅极绝缘层214接触，且每一延伸 部分的长度皆超过0.5微米。上述第一保护层226可以是氮化硅层或氮氧化 硅层。在此实施例中，第一延伸部分217a的长度等于第二延伸部分217b的 长度；在其它实施例中，第一延伸部分217a的长度异于第二延伸部分217b 的长度。另外，在此实施例中，第三延伸部分217c的长度等于第四延伸部 分217d的长度；在其它实施例中，第三延伸部分217c的长度异于第四延伸 部分217d的长度。
第二实施例的工艺相似于第一实施例的工艺。在此，形成一额外的图案 化保护层。
在图2A中，依序于基板200上形成一緩沖层202、 一图案化有源层、 一栅极绝缘层214与一介电材料216。上述图案化有源层包含第二有源层205 与第一有源层。上述第一有源层包括一掺杂区204b、源/漏极电极204a。
在图2B中，经过微影工艺之后，形成一包含第一介电层216，与第二介 电层216，，的图案化介电层。在图2C中，分别于第一介电层216，与第二介电 层216"上形成栅极电极218与218，。
在图2D中，进行一轻掺杂源/漏极 (lightly doped drain)摻杂工艺220 ，因而形成轻掺杂源/漏极204d。
在图2E中，以一光刻胶材料222覆盖第一介电层216'、部分栅极绝缘 层214。之后，进行一P+掺杂工艺224，接着移除光刻胶材料222。
在图2F中，形成一包含第一保护层226与第二保护层226，的图案化保 护层；其中，第一保护层226与第二保护层226，分别位于栅极电极218与 218，上。之后，所进行之后续现有工艺(例如覆盖层沉积工艺、金属化工艺 等)由于必非发明重点，所以在此不赘述。
根据第二实施例，藉由在栅极电极上方形成一延伸的氮化硅层或氮氧化 硅保护层，以避免后续高压退火工艺所引起的氧化层电荷扩散至开关元件。
结果，提升开关元件(如图5A与5B分别所示的N、 P型金属氧化物半导体 元件)的均一性，因而面板的电路可以正常动作。
虽然本发明已以数个优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明， 任何本领域内的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的 更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.影像显示系统，包括低温多晶硅薄膜晶体管，包括基板；有源层，覆盖该基板；栅极绝缘层，覆盖该有源层；介电层，包括第一延伸部分、第二延伸部分、以及分别连接该第一、第二延伸部分的第一中心部分，且覆盖该栅极绝缘层；以及栅极电极，覆盖该介电层的第一中心部分。
2. 如权利要求1所述的影像显示系统，更包括保护层，覆盖该栅极电极，且包括第三延伸部分、第四延伸部分、以及 分别连接该第三、第四延伸部分的第二中心部分，其中该第三、第四延伸部 分与该栅极绝缘层接触，且该第二中心部分覆盖该栅极电极。
3. 如权利要求1或2所述的影像显示系统，其中该第一、第二延伸部 分未被该栅极电极所覆盖，且其中该第一、第二延伸部分的长度皆超过0.5 微米。
4. 如权利要求2所述的影像显示系统，其中该第三、第四延伸部分的 长度皆超过0.5微米。
5. 如权利要求1或2所述的影像显示系统，更包括 显示面板，包括该低温多晶硅薄膜晶体管；控制器，与该显示面板耦接，且动作后用于控制该显示面板根据输入信号显示影像。
6. 如权利要求5所述的影像显示系统，其中该系统包括电子元件，且 该电子元件包"t舌该显示面才反。
7. 如权利要求6所述的影像显示系统，其中该电子元件为膝上型计算 机、行动电话、数字相机、个人数字助理、桌上型计算机、电视、车上显示 器或可携式数字多功能光盘播放机。
8. 如权利要求2所述的影像显示系统，其中该介电层包括氮化硅或氮 氧化硅；该保护层包括氮化硅或氮氧化硅。
9. 一种影像显示系统的制造方法，包括 提供低温多晶硅薄膜晶体管，包括 提供基板；形成有源层于该基板上方；形成栅极绝缘层于该有源层上方；形成介电层于该栅极绝缘层上方，该介电层包括第一延伸部分、第 二延伸部分、以及分别连接该第一、第二延伸部分的中心部分；以及 形成栅极电极于该介电层的中心部分上方；以及 对该低温多晶硅薄膜晶体管进行高压退火处理。 10.如权利要求9所述的影像显示系统的制造方法，包括 形成保护层于该栅极电极上方，该保护层包括第三延伸部分、第四延伸 部分、以及分别连接该第三、第四延伸部分的第二中心部分，其中该第三、 第四延伸部分与该栅极绝缘层接触，且该第二中心部分覆盖该栅极电极。
全文摘要
本发明揭露一种基板上具有多个N型金属氧化物半导体元件与P型金属氧化物半导体元件的低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器(low temperature polysilicon thin film transistor liquid crystal display，LTPS TFT-LCD)。每一个元件包括一层位于栅极电极下方或覆盖栅极电极的氮化硅层(SiN<sub>x</sub>)。此氮化硅层的特征在于具有一自上述栅极电极底部延伸的适当长度。此氮化硅层可以氮氧化硅层取代。
文档编号H01L29/786GK101192622SQ200710188198
公开日2008年6月4日 申请日期2007年11月14日 优先权日2006年11月29日
发明者刘俊彦, 曾章和, 王士宾, 许国斌 申请人:统宝光电股份有限公司