金属氧化物结晶结构及具有此金属氧化物结晶结构的显示面板的电路结构及薄膜晶体管的制作方法

本发明一般关于金属氧化物结晶结构及具有此金属氧化物结晶结构的显示面板的电路结构及薄膜晶体管，具体而言，本发明关于具有四元化合物晶体单元且可作为金属氧化物半导体层的金属氧化物结晶结构及具有此金属氧化物结晶结构的显示面板的电路结构及薄膜晶体管。

背景技术：

显示面板一般使用薄膜晶体管作为像素开关元件或电流驱动元件，使得像素可独立控制以达到显示作用。显示面板的薄膜晶体管通常使用低载子移动率的硅基主动层，使得操作速度较低又较不稳定。再者，具有硅基主动层的薄膜晶体管不适合应用于大尺寸面板的制造。

再者，显示面板一般使用玻璃或塑料材料作为基板，因此受限于所用基板的熔点，显示面板的制造无法使用高温工艺，进而使得薄膜晶体管的主动层材料选用及制造受到极大的限制。

因此，开发适合作为显示面板薄膜晶体管的主动层材料为重要的议题之一。

技术实现要素：

本发明的一目的在于提供一种金属氧化物结构，其具有原子结构几何优化的结晶单元，可作为适用于薄膜晶体管的金属氧化物半导体层。

于一实施例，本发明提供一种金属氧化物结晶结构，其包含铟、锡、镓及氧原子，其中铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，且金属氧化物结晶结构具有结晶单元为菱形六面体。

其中，该金属氧化物结晶结构包含多个该结晶单元斜方形往上堆叠。

其中，该金属氧化物结晶结构包含多个该结晶单元斜方形排列。

其中，该菱形六面体的三棱边a、b、c的长度分别为且该三棱边的三个夹角α、β、γ分别为89.9964±10％度、89.9986±10％度、72.6328±10％度。

本发明的另一目的在于提供一种薄膜晶体管，其通过金属氧化物结晶结构形成的金属氧化物半导体层作为薄膜晶体管的主动层，可提供高载子移动率，适合窄边框的显示面板及传感器的应用。

于另一实施例，本发明提供一种薄膜晶体管，其包含栅极层、栅极绝缘层、金属氧化物半导体层及源极/漏极层，其中栅极绝缘层位于栅极层上；金属氧化物半导体层位于栅极绝缘层上，金属氧化物半导体层具有金属氧化物结晶结构，金属氧化物结晶结构包含铟、锡、镓及氧原子，且铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，金属氧化物结晶结构具有结晶单元为菱形六面体；源极/漏极层位于金属氧化物半导体层上。

于又一实施例，本发明提供一种薄膜晶体管，其包含金属氧化物半导体层、源极/漏极掺杂层、栅极绝缘层、栅极层、源极/漏极层，其中金属氧化物半导体层具有金属氧化物结晶结构，金属氧化物结晶结构包含铟、锡、镓及氧原子，且铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，金属氧化物结晶结构具有结晶单元为菱形六面体；源极/漏极掺杂层位于金属氧化物半导体层上；栅极绝缘层位于源极/漏极掺杂层上并部分连接金属氧化物半导体层；栅极层位于该栅极绝缘层上并对应该金属氧化物半导体层，源极/漏极层位于栅极绝缘层并电连接源极/漏极掺杂层。

于另一实施例，本发明提供一种薄膜晶体管，其包含第一栅极层、第一栅极绝缘层、金属氧化物半导体层、源极/漏极掺杂层、第二栅极绝缘层、第二栅极层及源极/漏极层，其中第一栅极绝缘层位于第一栅极层上；金属氧化物半导体层位于第一栅极绝缘层上，金属氧化物半导体层具有金属氧化物结晶结构，金属氧化物结晶结构包含铟、锡、镓及氧原子，且铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，金属氧化物结晶结构具有结晶单元为菱形六面体；源极/漏极掺杂层位于金属氧化物半导体层上；第二栅极绝缘层位于源极/漏极掺杂层上并对应第一栅极层部分连接金属氧化物半导体层；第二栅极层位于第二栅极绝缘层上并对应第一栅极层；源极/漏极层通过第二栅极绝缘层并电连接源极/漏极掺杂层。

本发明所述的薄膜晶体管，其中，该金属氧化物结晶结构包含多个该结晶单元斜方形往上堆叠。

本发明所述的薄膜晶体管，其中，该金属氧化物结晶结构包含多个该结晶单元斜方形排列。

本发明所述的薄膜晶体管，其中，该菱形六面体的三棱边a、b、c的长度分别为且该三棱边的三个夹角α、β、γ分别为89.9964±10％度、89.9986±10％度、72.6328±10％度。

本发明所述的薄膜晶体管，其中，更包含一结晶铟镓锌氧化物半导体层，其中该结晶铟镓锌氧化物半导体层位于该栅极绝缘层及该源极/漏极层之间。

本发明所述的薄膜晶体管，其中，该结晶铟镓锌氧化物半导体层位于该金属氧化物半导体层及该栅极绝缘层之间。

于又一实施例，本发明提供一种显示面板的电路结构，其包含基板及多个薄膜晶体管，基板具有多个区域；多个薄膜晶体管分别设置于多个区域，且多个薄膜晶体管各具有金属氧化物半导体层，且金属氧化物半导体层选自结晶铟镓锌氧化物半导体层、结晶铟锡镓氧化物半导体层及其组合，其中结晶铟锡镓氧化物半导体层中铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，且结晶铟锡镓氧化物半导体层具有结晶单元为菱形六面体。

于一实施例，该结晶铟锡镓氧化物半导体层包含多个结晶单元斜方形往上堆叠。

于一实施例，该结晶铟锡镓氧化物半导体层包含多个结晶单元斜方形排列。

于一实施例，菱形六面体的三棱边的长度a、b、c分别为且三棱边的三个夹角α、β、γ分别为89.9964±10％度、89.9986±10％度、72.6328±10％度。

于一实施例，多个薄膜晶体管包含底栅极晶体管、顶栅极晶体管及双栅极晶体管至少其中之一。

于一实施例，本发明的薄膜晶体管更包含结晶铟镓锌氧化物半导体层，其中结晶铟镓锌氧化物半导体层位于栅极绝缘层及源极/漏极层之间。

于一实施例，结晶铟镓锌氧化物半导体层位于金属氧化物半导体层与门极绝缘层之间。

相较于现有技术，本发明的金属氧化物结晶结构具有原子结构几何优化观点的结晶单元，具有高稳定性及高载子移动率适用于显示面板的薄膜晶体管，适合窄边框的显示面板，并可与其他金属氧化物层相互搭配，应于显示面板不同区域的电路，以利用不同金属氧化物的特性达成优化各元件功能所需，例如降低功率消耗、增加对水气阻挡的能力等。

附图说明

图1a为本发明一实施例的金属氧化物结晶结构的示意图。

图1b为图1a的金属氧化物结晶结构的菱形六面体示意图。

图2a及图2b显示形成本发明的金属氧化物结晶结构的不同实施例的示意图。

图3a至图3c分别显示在不同能量的热处理后结晶金属氧化物层的化学成分示意图，其中图3a至图3c的热处理能量分别为160mj/cm²、200mj/cm²及240mj/cm²。

图4a及图4b分别显示非结晶铟锡镓氧化物半导体层的xrd及saed图。

图5a及图5b分别显示本发明的结晶铟锡镓氧化物半导体层的xrd及saed图。

图6为本发明的结晶铟锡镓氧化物半导体层的edx图。

图7显示本发明的结晶铟锡镓氧化物半导体层的截面hrtem图。

图8显示本发明的结晶铟锡镓氧化物半导体层的上视hrtem图。

图9a及图9b显示本发明的结晶铟锡镓氧化物结构的侧视示意图及上视示意图。

图10a及图10b为本发明各种实施例之薄膜晶体管的示意图。

图11为本发明另一实施例的薄膜晶体管的示意图。

图12为本发明另一实施例的薄膜晶体管的示意图。

图13为本发明一实施例的显示面板的电路结构的示意图。

其中，附图标记：

1金属氧化物结晶结构

10、10’、10”薄膜晶体管

12基板

14非结晶金属氧化物层

16、16’热传递层

20双栅极晶体管

30显示面板的电路结构

31栅极驱动阵列区

32周边电路区

33像素区

100基板

110栅极层

115结晶铟镓锌氧化物半导体层

120栅极绝缘层

130金属氧化物半导体层

140源极/漏极层

142源极

144漏极

150非晶硅层

152源极掺杂区

154漏极掺杂区

162氧化硅层

164非晶硅层

170绝缘层

210第一栅极层

220第二栅极层

230第一栅极绝缘层

232下栅极绝缘层

234上栅极绝缘层

240第二栅极绝缘层

300a～300c薄膜晶体管

310栅极层

320栅极绝缘层

332结晶铟锡镓氧化物半导体层

334结晶铟镓锌氧化物半导体层

350源极/漏极掺杂层

360惰性层

具体实施方式

本发明提供一种金属氧化物结晶结构及具有此金属氧化物结晶结构的显示面板的电路结构及薄膜晶体管，其通过金属氧化物结晶结构形成的金属氧化物半导体层作为薄膜晶体管的主动层，可提供高移动率，适合窄边框的显示面板及传感器的应用。于后，参考图式详细说明本发明实施例的金属氧化物结晶结构及具有此金属氧化物结晶结构的显示面板的电路结构及薄膜晶体管的细节。

图1a为本发明一实施例的金属氧化物结晶结构的示意图。如图1a所示，金属氧化物结晶结构1包含铟(in)、锡(sn)、镓(ga)及氧(o)原子，其中铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6。金属氧化物结晶结构1具有结晶单元(unitcell)为菱形六面体。亦即，金属氧化物结晶结构1的结晶单元为包含两个铟原子、一个锡原子、一个镓原子及六个氧原子的铟锡镓氧化物(in2sngao6,itgo)四元化合物，且其呈菱形六面体结构。图1b为图1a的金属氧化物结晶结构的菱形六面体示意图。如图1b所示，菱形六面体的三棱边a、b、c的长度较佳分别约为且三棱边的三个夹角α、β、γ较佳分别约为89.9964±10％度、89.9986±10％度、72.6328±10％度，其中γ为棱边a及b的夹角；β为棱边a及c的夹角；α为棱边b及c的夹角。

图2a及图2b显示形成本发明的金属氧化物结晶结构的不同实施例的示意图。如图2a所示，于一实施例，首先形成非结晶金属氧化物层14于基板12上。非结晶金属氧化物层14可通过例如物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)、原子层沉积(ald)、溅镀等方法形成于基板12上。基板12可为例如玻璃基板、塑料基板、石英基板等，但不限于此。接着，形成热传递层16于非结晶金属氧化物层14上，然后进行热处理，使得非结晶金属氧化物层14转化为结晶金属氧化物层。于此实施例，金属氧化物层14较佳为铟锡镓氧化物半导体层。举例而言，选用铟锡镓氧化物的靶材，通过物理气相沉积方式，形成非结晶的铟锡镓氧化物半导体层(即非结晶金属氧化物层14)于基板12上。接着，依序形成例如氧化硅层162及非晶硅层164于非结晶的铟锡镓氧化物半导体层，以作为热传递层16。然后，通过准分子激光退火(excimerlaserannealing,ela)热处理具有非晶硅层164、氧化硅层162及非结晶的铟锡镓氧化物半导体层(即非结晶金属氧化物层14)堆叠的基板，使得非结晶的铟锡镓氧化物半导体层具有足够的热而转化为结晶的铟锡镓氧化物半导体层(即结晶金属氧化物层)。

如图2b所示，于另一实施例，可形成另一热传递层16’于非结晶金属氧化物层14及基板12之间，以使得非结晶金属氧化物层14的上方及下方皆具有热传递层16、16’，可提升热处理时的热传递。举例而言，在形成图2a的非结晶铟锡镓氧化物半导体层之前，可先形成氧化硅层于基板12上，以作为非结晶铟锡镓氧化物半导体层下方的热传递层16’。接着，类似图2a的实施例，依序形成非结晶铟锡镓氧化物半导体层、氧化硅层162及非晶硅层164于基板12上的热传递层16’(即氧化硅层)上。然后，通过准分子激光退火(ela)热处理具有非晶硅层164、氧化硅层162、非结晶铟锡镓氧化物半导体层(即非结晶金属氧化物层14)及氧化硅层(即热传递层16’)堆叠的基板12，使得非结晶的铟锡镓氧化物半导体层具有足够的热而转化为结晶的铟锡镓氧化物半导体层。

在此需注意，通过图2a或图2b所述的方式将非结晶金属氧化物层14经过热处理而形成结晶的金属氧化物层，工艺温度可控制在较低温度(较佳为基板12的熔点以下，例如数百℃以下)，使得非结晶金属氧化物层14具有足够的热转化为结晶的金属氧化物层且不会因为过热而自基板12剥离，又能同时确保例如玻璃基板或塑料基板等具有较低熔点的基板12不会因为过热而受损。

图3a至图3c分别显示在不同能量的热处理后结晶金属氧化物层的化学成分示意图，其中图3a至图3c的热处理能量分别为160mj/cm²、200mj/cm²及240mj/cm²。如图3a至图3c所示，使用图2b的方式将非结晶金属氧化物层14转化为结晶金属氧化物层后，即使在不同热处理条件下，金属氧化物层结晶后化学成分实质无明显的改变。

图4a及图4b分别显示非结晶铟锡镓氧化物半导体层的x射线衍射分析(x-raydiffraction,xrd)及选区电子衍射分析(selectedareaelectrondiffraction,saed)图。图5a及图5b分别显示本发明的结晶铟锡镓氧化物半导体层的xrd及saed图。由图4a及图4b与图5a及图5b的比较可知，结晶铟锡镓氧化物半导体层比非结晶铟锡镓氧化物半导体层具有更明显的特征分布。

图6为本发明的结晶铟锡镓氧化物半导体层的能量色散x射线光谱分析(energydispersivex-rayspectroscopy,edx)图。由edx分析可得知，结晶铟锡镓氧化物(itgo)的原子比例约为in:sn:ga:o＝2:1:1:6。

接着，使用第一原理计算来预测、建立、寻找铟锡镓氧化物表面原子排列及断面特征，以确认铟锡镓氧化物的结晶单元具有几何优化的原子结构。举例而言，使用quantumespresso软件中的pwscf组件进行寻找最优安定的in-sn-ga(铟锡镓)氧化物半导体的晶体结构，其中in:sn:ga:o的原子比例为2:1:1:6。pwscf是基于密度泛函理论(densityfunctionaltheory,dft)、平面波展开(planewavebasissets)及赝势(pseudopotentials)近似方法来描述电子及原子的位能势的第一原理电子结构计算程序。pwscf的计算参数设定选择使用广义梯度近似(generalgradientapproximation,gga)的perdew-burke-emzerhof(pbe)交换-相关能泛函。截止能量设定为680ev，并使用11x11x11的k点栅格，在分子结构弛豫优化的收敛条件要求每个原子所受的力小于0.5mev/a。图1a所示即为通过计算弛豫优化获得的铟锡镓氧化物半导体的结晶单元。

再者，利用包含80个原子(2x1x4)的放大单元晶格进行计算，且第一原理计算参数设定同样跟单元晶格使用广义梯度近似(gga)的pbe交换-相关能泛函。截止能量设定为680ev并在分子结构弛豫优化的收敛条件要求每个原子所受的力小于0.5mev/a及使用1x3x1的k点栅格。

图7显示本发明的结晶铟锡镓氧化物半导体层的截面高分辨率穿透式电子显微影像(hrtem)图。如图7所示，晶格间隔(d-spacing)约为2.97nm/10层及2.74nm/10层(即及)，其与计算的断面结果相吻合。

图8显示本发明的结晶铟锡镓氧化物半导体层的上视hrtem图。如图8所示，晶格间隔约为2.53nm/10层(即)，其与计算的断面结果相吻合。

图9a及图9b显示本发明的结晶铟锡镓氧化物结构的侧视示意图及上视示意图。如图图9a及图9b所示，由第一原理计算及上述各种结晶铟锡镓氧化物的材料结构分析，可确认本发明的铟锡镓氧化物结晶结构的铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，且铟锡镓氧化物结晶结构具有菱形六面体的结晶单元，而菱形六面体的三棱边a、b、c的长度分别约为且三棱边的三个夹角α、β、γ分别约为89.9964±10％度、89.9986±10％度、72.6328±10％度。再者，金属氧化物(即铟锡镓氧化物)结晶结构的结晶单元为菱形六面体，且多个结晶单元斜方形往上堆叠并呈斜方形排列。

本发明的结晶金属氧化物结构可应用于薄膜晶体管装置。请参考图10a，图10a显示本发明一实施例的薄膜晶体管的示意图。如图10a所示，薄膜晶体管10为底栅极晶体管结构，其包含栅极层110、栅极绝缘层120、金属氧化物半导体层130及源极/漏极层140。栅极层110位于基板100上。栅极绝缘层120位于栅极层110上。金属氧化物半导体层130位于栅极绝缘层120上。源极/漏极层140位于金属氧化物半导体层130上。于此实施例，金属氧化物半导体层130具有金属氧化物结晶结构。类似于上述图1a的实施例所示，于此实施例，金属氧化物结晶结构包含铟、锡、镓及氧原子，其中铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，且金属氧化物结晶结构具有结晶单元为菱形六面体。换言之，于本实施例中，金属氧化物半导体层130较佳为具有图1a实施例所示的铟锡镓氧化物结晶结构的铟锡镓氧化物半导体层。

具体而言，薄膜晶体管10制作于基板100上，基板100可为例如玻璃、聚合物、石英等透明基板。栅极层110较佳为金属层，例如钨(w)、铝(al)、铬(cr)、铜(cu)、钼(mo)或其合金。栅极绝缘层120可直接覆盖于栅极层110上，且栅极绝缘层120可包含硅氧化物、硅氮化物或硅氮氧化物，但不以此为限。金属氧化物半导体层130可通过例如图2a或图2b所述的方式形成于栅极绝缘层120上。于此实施例，金属氧化物半导体层130为包含铟、锡、镓及氧原子的结晶铟锡镓氧化物半导体层，以作为薄膜晶体管的主动层。如上述图1a实施例所示，结晶铟锡镓氧化物半导体层的铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，并为具有菱形六面体的结晶单元的铟锡镓氧化物结晶结构。菱形六面体的三棱边a、b、c的长度分别为且三棱边的三个夹角α、β、γ分别为89.9964±10％度、89.9986±10％度、72.6328±10％度。金属氧化物(例如铟锡镓氧化物)结晶结构包含多个结晶单元斜方形往上堆叠，且多个结晶单元斜方形排列。源极与漏极层140包含源极142及漏极144，且可由金属材料或非金属导电材料构成。于一实施例，金属材料包含例如钨(w)、铝(al)、铬(cr)、铜(cu)、钼(mo)或其合金，但不以此为限。于另一实施例，非金属导电材料包含例如氧化铟锡，但不以此为限。于一实施例，本发明的薄膜晶体管10可更包含非晶硅层150，其中非晶硅层150位于金属氧化物半导体层130上，以作为源极142与漏极144的掺杂区，例如n+或p+掺杂非晶硅的源极掺杂区152与漏极掺杂区154。

请参考图10b，图10b为本发明另一实施例的薄膜晶体管的示意图。如图10b所示，本发明的薄膜晶体管10’与图10a实施例的差异在于更包含结晶铟镓锌(igzo)氧化物半导体层115，其中结晶铟镓锌氧化物半导体层115位于栅极绝缘层120及源极/漏极层140之间。具体而言，结晶铟镓锌氧化物半导体层115位于金属氧化物半导体层130(例如结晶铟锡镓氧化物半导体层)与栅极绝缘层120之间，使得薄膜晶体管10’具有结晶铟镓锌氧化物半导体层115及结晶铟锡镓氧化物半导体层(例如130)的双层结构的主动层，以利用不同金属氧化物的特性达成优化各元件功能所需。举例而言，结晶铟锡镓氧化物半导体层具有高载子移动率(μ)，而结晶铟镓锌氧化物半导体层115具有低关电流(ioff)有利于降低功率消耗。再者，双层结构的主动层设计，可增加薄膜晶体管10’对水气的阻挡能力，有利于提升可靠度。

在此需注意，依据实际应用，铟镓锌氧化物半导体层及铟锡镓氧化物半导体层可通过同一热处理程序进行结晶，以简化制造程序，降低制造成本。举例而言，当沉积非结晶铟锡镓氧化物半导体层后，在进行结晶的热处理程序之前，可选择先形成非结晶铟镓锌氧化物半导体层于非结晶铟锡镓氧化物半导体层上。接着利用如图2a或图2b所示的方式同时热处理非结晶铟镓锌氧化物半导体层及非结晶铟锡镓氧化物半导体层，以分别形成结晶铟镓锌氧化物半导体层及结晶铟锡镓氧化物半导体层，但不以此为限。

再者，请参考图11，图11显示本发明另一实施例的薄膜晶体管的示意图。如图11所示，具有本发明的金属氧化物结晶结构的结晶金属氧化物半导体层也可应用于顶栅极晶体管。具体而言，于本实施例中，顶栅极晶体管10”包含基板100、绝缘层170、金属氧化物半导体层130、非晶硅层150、栅极绝缘层120、栅极层110及源极/漏极层140。具体而言，本实施例中，绝缘层170位于基板100上。金属氧化物半导体层130位于绝缘层170上，以作为主动层，且金属氧化物半导体层130较佳为具有图1a实施例所示的铟锡镓氧化物结晶结构的铟锡镓氧化物半导体层。非晶硅层150位于金属氧化物半导体层130上以作为源极/漏极掺杂层，且非晶硅层150包含源极掺杂区152与漏极掺杂区154。栅极绝缘层120位于非晶硅层150并对应栅极层110部分连接金属氧化物半导体层130。栅极层110位于栅极绝缘层120上并对应金属氧化物半导体层130。源极/漏极层140包含源极142与漏极144，并通过栅极绝缘层120分别电连接源极掺杂区152与漏极掺杂区154。

在此需注意，基板100、金属氧化物半导体层130、非晶硅层150及源极/漏极层140的材料及结构细节可参考图10a的相关说明，且栅极层110可包含金属或非金属导电材料，例如钨(w)、铝(al)、铬(cr)、铜(cu)、钼(mo)或其合金、或氧化铟锡等。栅极绝缘层120可选自于具有合宜介电常数的介电层的一层或多层结构，例如但不限于：硅氧化物、硅氮化物或硅氮氧化物。再者，绝缘层170亦可选自于具有合宜介电常数的介电层的一层或多层结构，例如但不限于：硅氧化物、硅氮化物或硅氮氧化物。于本实施例中，顶栅极晶体管10”使用具有高载子移动率的铟锡镓氧化物层作为主动层，适合应用于栅极驱动阵列(goa)电路，以通过铟锡镓氧化物的高载子移动率提升晶体管性能，更适合应用于窄边框设计。

此外，请参考图12，图12显示本发明另一实施例的薄膜晶体管的示意图。如图12所示，具有本发明的金属氧化物结晶结构的结晶金属氧化物半导体层也可应用于双栅极晶体管。具体而言，于本实施例中，双栅极晶体管20包含基板100、第一栅极层210、第二栅极层220、第一栅极绝缘层230、第二栅极绝缘层240、金属氧化物半导体层130、非晶硅层150及源极/漏极层140。具体而言，本实施例中，第一栅极层210位于基板100上。第一栅极绝缘层230位于第一栅极层210上，且第一栅极绝缘层230可为包含下栅极绝缘层232及上栅极绝缘层234的双层栅极绝缘层结构。金属氧化物半导体层130位于第一栅极绝缘层230上以作为主动层，且金属氧化物半导体层130较佳为具有图1a实施例所示的铟锡镓氧化物结晶结构的铟锡镓氧化物半导体层。非晶硅层150位于金属氧化物半导体层130上以作为源极/漏极掺杂层，且非晶硅层150包含源极掺杂区152与漏极掺杂区154。第二栅极绝缘层240位于非晶硅层150并对应第一栅极层210部分连接金属氧化物半导体层130。第二栅极层220位于第二栅极绝缘层240并对应第一栅极层210。源极/漏极层140包含源极142与漏极144，并通过第二栅极绝缘层240分别电连接源极掺杂区152与漏极掺杂区154。

在此需注意，基板100、金属氧化物半导体层130、非晶硅层150及源极/漏极层140的材料及结构细节可参考图10a的相关说明，且第一栅极层210及第二栅极层220可包含金属或非金属导电材料，例如钨(w)、铝(al)、铬(cr)、铜(cu)、钼(mo)或其合金、或氧化铟锡等。第一栅极绝缘层230的下栅极绝缘层232及上栅极绝缘层234与第二栅极绝缘层240可选自于具有合宜介电常数的介电层，例如但不限于：硅氧化物、硅氮化物或硅氮氧化物。再者，第二栅极绝缘层240亦可作为惰性层，以保护其下各层(例如第一栅极层210、第一栅极绝缘层230、金属氧化物半导体层130、非晶硅层150等)。于本实施例中，双栅极晶体管20使用具有高载子移动率的铟锡镓氧化物层作为主动层，适合应用于栅极驱动阵列(goa)电路，以强化显示设备(例如有机发光二极管显示设备(oled))的临界电压及开电流的控制。

再者，本发明的金属氧化物结晶结构可搭配使用合宜的其他金属氧化物半导体层，以利用不同金属氧化物的特性达成优化各元件功能所需，例如降低功率消耗、增加对水气阻挡的能力等。请参考图13，图13为本发明一实施例的显示面板的电路结构示意图。如图13所示，显示面板的电路结构30包含基板100及多个薄膜晶体管300a、300b、300c。基板100具有多个区域(例如31、32、33)，而多个薄膜晶体管300a、300b、300c分别设置于多个区域。具体而言，基板100的多个区域可包含例如栅极驱动阵列区31、周边电路区32、像素区33等。薄膜晶体管300a、300b、300c分别设置于栅极驱动阵列区31、周边电路区32及像素区33。各薄膜晶体管300a、300b、300c包含栅极层310、栅极绝缘层320、至少一金属氧化物半导体层(例如332、334)、源极/漏极掺杂层350及惰性层360。

在此需注意，栅极层310、栅极绝缘层320、源极/漏极掺杂层350具有与前述实施例栅极层110、栅极绝缘层120或230、源极/漏极掺杂层(例如非晶硅层150)类似的结构及作用，于此不再赘述。惰性层360覆盖于源极/漏极掺杂层350上，且较佳包含绝缘材料，用以保护晶体管。此外，于此实施例虽未绘示源极/漏极层，但类似于图12的实施例，源极/漏极层可通过惰性层360电连接源极/漏极掺杂层350。

在本实施例中，多个薄膜晶体管300a、300b、300c各具有至少一金属氧化物半导体层(例如332、334)，且金属氧化物半导体层较佳选自结晶铟镓锌氧化物半导体层、结晶铟锡镓氧化物半导体层及其组合，其中结晶铟锡镓氧化物半导体层中铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，且结晶铟锡镓氧化物半导体层具有结晶单元为菱形六面体。菱形六面体的三棱边a、b、c的长度分别为且三棱边的三个夹角α、β、γ分别为89.9964±10％度、89.9986±10％度、72.6328±10％度。换言之，多个薄膜晶体管300a、300b、300c的至少一薄膜晶体管(例如300a、300c)较佳包含具有如图1a所示的铟锡镓氧化物结晶结构的结晶铟镓锌氧化物半导体层。

举例而言，位于栅极驱动阵列区31的薄膜晶体管300a较佳具有结晶铟锡镓氧化物半导体层332作为主动层，以通过铟锡镓氧化物的高载子移动率提升晶体管性能，更适合应用于窄边框设计。位于周边电路区32的薄膜晶体管300b较佳具有结晶铟镓锌氧化物半导体层334作为主动层，以通过铟镓锌氧化物的低关电流特性，有效降低功率消耗。再者，位于像素区33的薄膜晶体管300c较佳类似于图10b的实施例，具有结晶铟锡镓氧化物半导体层332及结晶铟镓锌氧化物半导体层334的双层结构的主动层，以达到高载子移动率(μ)及低关电流(ioff)，有利于提升晶体管性能、降低功率消耗及增加对水气的阻挡能力以提升可靠度。

在此需注意，多个薄膜晶体管300a、300b、300c中的至少一金属氧化物半导体层(例如单层铟镓锌氧化物或铟锡镓氧化物、或者双层铟镓锌氧化物及铟锡镓氧化物)，可利用一道或两道掩膜的光刻工艺形成所需图案的非结晶铟镓锌氧化物半导体层、非结晶铟锡镓氧化物半导体层，之后可利用同一热处理程序(如图2a或图2b实施例所述)，以形成结晶铟镓锌氧化物半导体层及结晶铟锡镓氧化物半导体层的单层或双层结构。

此外，图13的实施例中，多个薄膜晶体管300a、300b、300c虽以底栅极晶体管结构为例说明，但不限于此。于其他实施例，多个薄膜晶体管300a、300b、300c可具有类似图11的顶栅极晶体管结构或图12的双栅极晶体管结构。换言之，显示面板的电路结构30可包含由底栅极晶体管、顶栅极晶体管及双栅极晶体管至少其中之一构成的多个薄膜晶体管300a、300b、300c。

当然，本发明还可有其它多种实施例，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权利要求的保护范围。