專利名稱：氧化物薄膜晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氧化物薄膜晶體管(TFT)及其制造方法，更具體來(lái)講，涉及具有作為有源層的非晶態(tài)氧化鋅半導(dǎo)體的氧化物TFT，及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著用戶對(duì)于信息顯示的興趣日益增長(zhǎng)，并且對(duì)于便攜式(移動(dòng)式)信息設(shè)備的需求日益增加，對(duì)于代替陰極射線管(CRT)等傳統(tǒng)顯示設(shè)備的輕薄平板顯示器(“FPD”)的研究和商業(yè)化正在增大。在FPD中，液晶顯示器(“LCD”)是一種通過(guò)使用液晶的光學(xué)各向異性來(lái)顯示圖像的設(shè)備。LCD設(shè)備展現(xiàn)出出色的分辯率、色彩顯示以及圖像質(zhì)量，因此它們被普遍用于筆記本式計(jì)算機(jī)或者桌面監(jiān)視器等等。LCD包括濾色器基板、陣列基板、和形成在濾色器基板和陣列基板之間的液晶層。普遍用于IXD的有源矩陣(AM)驅(qū)動(dòng)方法是一種通過(guò)將非晶硅薄膜晶體管 (a-SiTFT)用作開(kāi)關(guān)元件來(lái)驅(qū)動(dòng)像素部分中的液晶分子的方法?，F(xiàn)在將參考圖1，詳細(xì)說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)IXD的結(jié)構(gòu)。圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)IXD設(shè)備的分解透視圖。如圖1中所示，IXD包括濾色器基板5、陣列基板10和形成在濾色器基板5與陣列基板10之間的液晶層30。濾色器基板5包括包含實(shí)現(xiàn)紅、綠和藍(lán)色的多個(gè)子濾色器7的濾色器(C)，用于劃分所述子濾色器7并阻擋光透射穿過(guò)液晶層30的黑矩陣6，以及用于將電壓施加至液晶層 30的透明公共電極8。陣列基板10包括垂直和水平布置的用于定義多個(gè)像素區(qū)域(P)的柵線16和數(shù)據(jù)線17，在柵線16和數(shù)據(jù)線17的各個(gè)交叉處形成的開(kāi)關(guān)元件TFT(T)，以及在所述像素區(qū)域 ⑵上形成的像素電極18。通過(guò)在圖像顯示區(qū)域邊緣處形成的密封劑(未示出)，將所述濾色器基板5和陣列基板10以相對(duì)的方式貼附在一起，以形成液晶面板，而濾色器基板5和陣列基板10的貼附是通過(guò)在濾色器基板5或者陣列基板10上形成的貼附鍵槽(attachment key)進(jìn)行的。上述IXD很輕，并且功耗低，因而受到很大關(guān)注。然而，IXD是一種光接收設(shè)備，而不是發(fā)光設(shè)備，其在亮度、對(duì)比度、視角等方面都存在技術(shù)局限性。因而，正在積極開(kāi)發(fā)能夠克服這些不足的新式顯示設(shè)備。作為新式平板顯示設(shè)備之一的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)是自發(fā)光的，其與LCD相比，具有良好的視角和對(duì)比度，并且由于其不需要背光，因而能夠被制造得更為輕薄。而且， OLED在功耗方面也具有優(yōu)勢(shì)。此外，OLED還能夠通過(guò)低直流電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)，并且具有快速響應(yīng)速度，特別是，OLED在生產(chǎn)成本方面也具有優(yōu)勢(shì)。近來(lái)，對(duì)于尺寸增大的OLED顯示設(shè)備的研究也正在積極進(jìn)行，并且為了實(shí)現(xiàn)這種大型OLED顯示設(shè)備，需要開(kāi)發(fā)一種能夠確保作為OLED的驅(qū)動(dòng)晶體管的恒流特性以保證穩(wěn)定工作和耐用性的晶體管。
用于上述IXD的非晶硅薄膜晶體管(TFT)可以以低溫工藝來(lái)制造，但是其具有非常小的遷移率，無(wú)法滿足恒定電流偏置條件。同時(shí)，多晶硅TFT具有高遷移率并且滿足恒定電流偏置條件，然而無(wú)法確保均勻的特性，這使得其難以具有大面積，而且需要高溫工藝。因而，正在開(kāi)發(fā)一種包括利用氧化物半導(dǎo)體形成的有源層的氧化物TFT，然而在這種情況下，在具有使用氧化物半導(dǎo)體的常規(guī)底柵結(jié)構(gòu)的氧化物TFT中，該氧化物半導(dǎo)體具有η型特性，因此，與現(xiàn)有非晶硅TFT不同，該氧化物TFT的結(jié)構(gòu)被制造為沒(méi)有η+層。圖2是順序地顯示現(xiàn)有技術(shù)氧化物TFT結(jié)構(gòu)的剖視圖。如圖2中所示，現(xiàn)有技術(shù)的氧化物TFT包括在基板10上形成的柵極21，在所述柵極21上形成的柵絕緣層15a，由氧化物半導(dǎo)體制成并且在所述柵絕緣層15a上形成的有源層24，與所述有源層24的某些區(qū)域電連接的源極22和漏極23，在所述源極22和漏極23 上形成的保護(hù)層15b，以及與所述漏極23電連接的像素電極18。與現(xiàn)有非晶硅TFT不同，現(xiàn)有技術(shù)的氧化物TFT的優(yōu)點(diǎn)在于它的結(jié)構(gòu)被制造為沒(méi)有η+層，因此能夠簡(jiǎn)化工藝。因?yàn)閷⒀趸锇雽?dǎo)體用作有源層的氧化物TFT具有出色的遷移率特性，因而正在積極進(jìn)行對(duì)于這種氧化物TFT的研究，并且繼續(xù)嘗試通過(guò)使用該氧化物TFT來(lái)制造下一代平板顯示器的背板，然而尚未充分地研究在這種氧化物TFT中使用的源極和漏極的特性。 特別是，對(duì)于對(duì)源極漏極的研究而言，尚未充分地研究材料、接觸特性、寄生電阻等等。如上所述，氧化物TFT在工藝方面具有優(yōu)勢(shì)，也就是其不需要形成η+層，然而就元件特性而言，這種優(yōu)勢(shì)也會(huì)造成不利之處。例如，盡管存在具有各種功函數(shù)的材料，然而由于源極和漏極局限于使用具有低電阻的材料，因而，限制使用諸如銅(Cu)、鉬(Mo)、鉬合金等導(dǎo)電材料來(lái)作為源極和漏極的材料，并且在氧化物TFT的情況下，由于氧化物半導(dǎo)體與源極和漏極之間的接觸特性，閾電壓Vth轉(zhuǎn)變到負(fù)電壓區(qū)域。結(jié)果，難以在基板上形成驅(qū)動(dòng)器集成電路(IC)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種使用氧化物半導(dǎo)體作為有源層的氧化物薄膜晶體管(TFT)及其制造方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種具有改進(jìn)的氧化物半導(dǎo)體與源極和漏極之間的接觸特性的氧化物TFT及其制造方法。本發(fā)明的實(shí)施例的附加的特點(diǎn)和有益效果，一部分將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，一部分根據(jù)本說(shuō)明書(shū)將是顯而易見(jiàn)的的，或者可以通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例而被了解?？梢酝ㄟ^(guò)在所撰寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)及其權(quán)利要求書(shū)以及所附附圖中具體指明的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的實(shí)施例的目的及其它優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這些及其他益處、并根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的目的，正如此處所具體實(shí)現(xiàn)和概括描述的，本發(fā)明提供了一種氧化物薄膜晶體管(TFT)，包括在基板上形成的柵極；在其上形成有柵極的所述基板上形成的柵絕緣層；在所述柵絕緣層上形成的由氧化物半導(dǎo)體制成的有源層；在其上形成有有源層的所述基板上形成的接觸層；在其上形成有接觸層的所述基板上形成的、并且與所述有源層的源極和漏極區(qū)域電連接的源極和漏極；在其上形成有源極和漏極的所述基板上形成的保護(hù)層；通過(guò)去除所述保護(hù)層以暴露出所述漏極而形成的接觸孔；以及經(jīng)由所述接觸孔與所述漏極電連接的像素電極，其中所述接觸層由氧化物制成，以根據(jù)功函數(shù)的不同來(lái)調(diào)節(jié)閾電壓，所述氧化物包括與所述源極和漏極不同的導(dǎo)電性或者金屬。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種用于制造氧化物薄膜晶體管(TFT)的方法，包括在基板上形成柵極；在其上形成有柵極的所述基板上形成柵絕緣層；在所述柵絕緣層上形成由氧化物半導(dǎo)體制成的有源層；在其上形成有有源層的所述基板上形成接觸層，并且在所述接觸層上形成源極和漏極，該源極和漏極經(jīng)由所述接觸層而與所述有源層的源極和漏極區(qū)域電連接；在其上形成有源極和漏極的所述基板上形成保護(hù)層；通過(guò)去除所述保護(hù)層以暴露出所述漏極，來(lái)形成接觸孔；以及形成經(jīng)由所述接觸孔與所述漏極電連接的像素電極，其中所述接觸層由氧化物制成，以根據(jù)功函數(shù)的不同來(lái)調(diào)節(jié)閾電壓，所述氧化物包括與所述源極和漏極不同的導(dǎo)電性或者金屬。所述有源層可以由非晶態(tài)氧化鋅半導(dǎo)體制成。所述接觸層可以通過(guò)濺射形成。所述用于制造氧化物TFT的方法可進(jìn)一步包括在其上形成有有源層的所述基板上，形成由某種絕緣材料制成的蝕刻阻擋層。所述源極和漏極可以由銅、鉬或者鉬合金等等制成。所述接觸層可以由與用作源極和漏極的材料不同的金屬制成，如鋁、金、鉬、銅、
鈦、鎳等等。所述接觸層可以由具有導(dǎo)電性的氧化物制成，如氧化銦鎵鋅 (indium-gal 1 ium-zinc-oxide)、氧化鋅錫、氧化銦錫、氧化鋅銦等等。所述源極和漏極可以被形成為具有范圍從1000人至3000人的厚度，并且所述接觸層可以被形成為具有范圍從50人至1000人的厚度。在根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的氧化物TFT及其制造方法中，由于該氧化物TFT使用非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體作為有源層的材料，因而可以獲得氧化物TFT的出色均勻性，由此該氧化物TFT可適用于大型顯示器。此外，由于氧化物半導(dǎo)體與源極和漏極之間的接觸特性，因而可以確保出色的元件特性。因而，該氧化物TFT可以適用于制造超高分辨率大型有源矩陣液晶顯示設(shè)備以及作為下一代顯示器而受到矚目的有機(jī)電致發(fā)光設(shè)備的背板。特別是，由于驅(qū)動(dòng)器集成電路可以安裝在基板中，因而可以降低面板的產(chǎn)品單價(jià)。應(yīng)理解的是，上述概括說(shuō)明及隨后的詳細(xì)說(shuō)明都是示例性的和解釋性的，旨在為所請(qǐng)求保護(hù)的實(shí)施例提供進(jìn)一步的解釋。


被包括在內(nèi)以提供對(duì)于本發(fā)明的進(jìn)一步的理解且被并入并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分的附示出本發(fā)明的實(shí)施例并與描述內(nèi)容一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是示意性地示出現(xiàn)有技術(shù)液晶顯示(IXD)設(shè)備的分解透視圖；圖2是示意性地顯示現(xiàn)有技術(shù)氧化物薄膜晶體管(TFT)的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的氧化物TFT的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖4A至4E是順序地示出圖3中所示的氧化物TFT的制造工藝的剖視圖；圖5是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的氧化物TFT的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖6A至6E是順序地示出圖5中所示的氧化物TFT的制造工藝的剖視圖；以及圖7是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的氧化物TFT的傳遞曲線范例的圖表。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考

根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的氧化物薄膜晶體管(TFT)及其制造方法。圖3是示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的氧化物TFT的結(jié)構(gòu)的剖視圖，其中示出了背溝道蝕刻型氧化物TFT。如圖3中所示，根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的氧化物TFT包括在某一基板110 上形成的柵極121、在該柵極121上形成的柵絕緣層115a、由氧化物半導(dǎo)體制成并且在柵絕緣層115a上形成的有源層124、在有源層124的源極和漏極區(qū)域上形成的接觸層125a和 125b、以及經(jīng)由所述接觸層125a和125b與所述有源層124的源極和漏極區(qū)域電連接的源極122和漏極123。根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的氧化物TFT包括在其上形成有源極122和漏極 123的基板110上形成的保護(hù)層115b，以及經(jīng)由在所述保護(hù)層115b中形成的接觸孔與所述漏極123電連接的像素電極118。盡管未示出，所述柵極121與某一柵線連接，并且所述源極122的一部分沿一個(gè)方向延伸以便與數(shù)據(jù)線連接。所述柵線和數(shù)據(jù)線被垂直和水平地布置在所述基板110上以定義像素區(qū)域。這里，在根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的氧化物TFT中，例如，有源層是通過(guò)使用非晶態(tài)氧化鋅(ZnO)半導(dǎo)體形成的，以滿足高遷移率和恒定電流測(cè)試條件，并確保均勻特性，其具有可適用于大型顯示器的有益效果。氧化鋅是一種能夠根據(jù)氧含量實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性、半導(dǎo)體特性和電阻率三方面品質(zhì)的材料，因而，采用非晶態(tài)氧化鋅半導(dǎo)體材料作為有源層的氧化物TFT可適用于包括LCD設(shè)備和有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示器的大型顯示器中。此外，最近巨大興趣和積極性都集中在透明電子電路上，在該情況下，由于采用非晶態(tài)氧化鋅半導(dǎo)體材料作為有源層的氧化物TFT具有高遷移率，并且能夠以低溫制造，因而其可以用于透明電子電路。特別是，在根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的氧化物TFT中，利用通過(guò)將諸如銦 (In)、鎵(Ga)等重金屬包含到ZnO中而獲得的諸如a-InGaZn04等a_IGZ0半導(dǎo)體，來(lái)形成
有源層。允許可見(jiàn)光從中穿過(guò)的a-IGZO半導(dǎo)體是透明的，并且利用a_IGZ0半導(dǎo)體制成的氧化物TFT具有1至IOOcm2 · Vs的遷移率，與非晶硅TFT相比，展現(xiàn)出高遷移率特性。此外，由于a-IGZO半導(dǎo)體具有很寬的能帶隙，因而可將其用于制造具有高色純度的UV發(fā)光二極管(LED)、白色LED、及其它部件，并且還由于a-IGZO半導(dǎo)體是以低溫處理的，因而其可以用于生產(chǎn)輕的、柔性的產(chǎn)品。此外，由于利用a-IGZO半導(dǎo)體制造的氧化物TFT展現(xiàn)了與非晶硅TFT類似的均勻特性，因而其有利地具有類似非晶硅薄膜晶體管的簡(jiǎn)單部件結(jié)構(gòu)，并且可適用于大型顯示
ο在根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的具有這種特性的氧化物TFT中，接觸層是通過(guò)在有源層與源極和漏極之間沉積具有導(dǎo)電特性的異種金屬或者氧化物而形成的，因而改善了有源層與源極和漏極之間的接觸特性。因此，能夠確保出色的元件特性，并且可以根據(jù)源極和漏極與接觸層之間的功函數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)閾電壓和導(dǎo)通電壓?，F(xiàn)在將通過(guò)下文中的用于制造氧化物TFT的方法來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)。圖4A至4E是順序地示出圖3中所示的氧化物TFT的制造工藝的剖視圖。如圖4A中所示，在由透明絕緣材料制成的基板110上形成柵極121。在該情況下，可以在低溫下沉積應(yīng)用到氧化物TFT上的氧化物半導(dǎo)體，因此可以使用可適用于低溫工藝的基板110，比如塑料基板、蘇打石玻璃(soda-line glass)等等。 此外，由于氧化物半導(dǎo)體展現(xiàn)出非晶態(tài)特性，因而可以將其用于在大型顯示設(shè)備中使用的基板110。柵極121是通過(guò)在基板110的整個(gè)表面上沉積第一導(dǎo)電膜、并通過(guò)光刻工藝來(lái)選擇性地構(gòu)圖該第一導(dǎo)電膜(第一掩模工藝)而形成的。這里，第一導(dǎo)電膜可以由低電阻率不透明導(dǎo)電材料制成，比如鋁(Al)、Al合金、鎢 (W)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉬(Pt)、鉭(Ta)等等。同樣，第一導(dǎo)電膜也可以由透明導(dǎo)電材料制成，比如氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)等等。同樣，第一導(dǎo)電膜也可以通過(guò)堆疊兩種或更多種導(dǎo)電材料而具有多層結(jié)構(gòu)。接下來(lái)，如圖4B中所示，在其上形成有柵極121的基板110的整個(gè)表面上，形成由諸如氮化硅膜(SiNx)、氧化硅膜(SiO2)等無(wú)機(jī)絕緣層或者諸如氧化鉿(Hf)、氧化鋁等高電介質(zhì)氧化膜形成的柵絕緣層115a。
在其上形成有柵絕緣層115a的基板110的整個(gè)表面上形成由某種氧化物半導(dǎo)體制成的氧化物半導(dǎo)體層，然后通過(guò)光刻工藝對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖(第二掩模工藝)，以在柵極121 的上側(cè)形成由氧化物半導(dǎo)體制成的有源層124。在該情況下，在根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的氧化物TFT中，由于有源層124是通過(guò)使用非晶態(tài)氧化鋅半導(dǎo)體形成的，因而滿足了高遷移率和恒定電流測(cè)試條件，并確保了均勻特性，因而該氧化物TFT可適用于大型顯示器。同樣，如上所述，在根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的氧化物TFT中，有源層124是利用通過(guò)在ZnO中包含諸如銦、鎵等重金屬而獲得的a-IGZO半導(dǎo)體形成的。隨后，如圖4C中所示，通過(guò)使用濺射裝置，在其上形成有有源層124的基板110的整個(gè)表面上形成某一中間層和第二導(dǎo)電膜。在該情況下，所述第二導(dǎo)電膜可以由銅、鉬、諸如鉬鎢等鉬合金等等制成，以便形成源極和漏極，而所述中間層可以由異種金屬、具有導(dǎo)電性的氧化物等等制成，以便調(diào)節(jié)有源層124與源極和漏極之間的接觸特性。例如，所述中間層可以由諸如鋁、金、鉬、銅、鈦、鎳等異種金屬(heterogeneous metal)或者諸如鋁釹(AlNd)、鉬鈦(MoTi)、鉬鎢(MoW)等多相合金(heterogeneous alloy)
8制成。同樣，所述中間層也可以由諸如氧化銦鎵鋅(IGZ0)、氧化鋅錫(ΖΤ0)、氧化銦錫 (ITO)、氧化鋅銦(ZIO)等等導(dǎo)電氧化物制成。所述中間層可以包括導(dǎo)電聚合物或者摻雜的有機(jī)材料。在該情況下，所述第二導(dǎo)電膜可以被形成為具有范圍從1000人至3000人的厚度， 并且所述中間層可以被形成為具有范圍從50人至1000人的厚度。其后，通過(guò)光刻工藝對(duì)所述中間層和第二導(dǎo)電膜進(jìn)行選擇性地構(gòu)圖(第三掩模工藝)，以在所述有源層124的源極和漏極區(qū)域上形成接觸層125a和125b、以及經(jīng)由所述接觸層125a和125b與所述有源層124的源極和漏極區(qū)域電連接的源極122和漏極123。在該情況下，所述接觸層125a和125b以及所述源極122和漏極123可以通過(guò)相同的掩模工藝或者不同的掩模工藝形成。同樣，也可以利用半色調(diào)掩模或者狹槽掩模(衍射掩模)，通過(guò)單個(gè)掩模工藝來(lái)形成所述有源層124、接觸層125a和125b、以及源極122和漏極123 (在下文中，提及半色調(diào)掩模的話，也包括所述狹槽掩模)。其后，如圖4D中所示，在其上形成有源極122和漏極123的基板110的整個(gè)表面上形成保護(hù)層115b，隨后通過(guò)光刻工藝對(duì)其進(jìn)行選擇性地去除(第四掩模工藝)，以在基板 110上形成接觸孔140，暴露出漏極123的一部分。隨后，如圖4E中所示，在其上形成有保護(hù)層115b的基板110的整個(gè)表面上形成第三導(dǎo)電膜，并隨后通過(guò)光刻工藝對(duì)其進(jìn)行選擇性地去除(第五掩模工1藝)，以形成由所述第三導(dǎo)電膜構(gòu)成、并經(jīng)由所述接觸孔140電連接到漏極123的像素電極118。在該情況下，所述第三導(dǎo)電膜可以由具有出色透射率的透明導(dǎo)電材料制成，比如氧化銦錫或者氧化銦鋅，以便形成像素電極118。同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的氧化物TFT是以背溝道蝕刻型TFT為例的， 但是本發(fā)明不局限于此。本發(fā)明可適用于蝕刻阻擋層型TFT，在這種TFT中，在有源層的溝道區(qū)上形成由某種絕緣材料制成的蝕刻阻擋層。在該情況下，蝕刻阻擋層用于防止溝道區(qū)中的載流子密度由于后期工藝中的等離子處理而發(fā)生變化。將通過(guò)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明這一點(diǎn)。圖5是示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的氧化物TFT的結(jié)構(gòu)的剖視圖，其中示意性地示出了蝕刻阻擋層型氧化物TFT。除了在有源層上形成了蝕刻阻擋層之外，根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的氧化物 TFT具有與如上所述的根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的氧化物TFT基本相同的結(jié)構(gòu)。如圖5中所示，根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的氧化物TFT包括在某一基板210 上形成的柵極221、在該柵極221上形成的柵絕緣層215a、由氧化物半導(dǎo)體制成并且在柵絕緣層215a上形成的有源層224、在有源層224的溝道區(qū)上的由某種絕緣材料制成的蝕刻阻擋層250、在有源層224的源極和漏極區(qū)域上形成的接觸層225a和225b、以及經(jīng)由所述接觸層225a和225b與所述有源層224的源極和漏極區(qū)域電連接的源極122和漏極125。根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的氧化物TFT包括在其上形成有源極222和漏極 223的基板210上形成的保護(hù)層215b，以及經(jīng)由在所述保護(hù)層215b中形成的接觸孔與所述漏極223電連接的像素電極218。盡管未示出，所述柵極221與某一柵線連接，并且所述源極222的一部分沿一個(gè)方向延伸以便與數(shù)據(jù)線連接。所述柵線和數(shù)據(jù)線被垂直和水平地布置在所述基板210上以定義像素區(qū)域。這里，在根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的氧化物TFT中，例如，有源層是通過(guò)使用非晶態(tài)氧化鋅(ZnO)半導(dǎo)體形成的，以滿足高遷移率和恒定電流測(cè)試條件，并確保均勻特性，其具有適用于大型顯示器的優(yōu)勢(shì)。特別是，類似于如上所述的根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的氧化物TFT，在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的氧化物TFT中，利用通過(guò)將諸如銦(In)、鎵(Ga)等重金屬包含到ZnO中而獲得的諸如a-InGaZn04等a_IGZ0半導(dǎo)體，來(lái)形成有源層。在根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的具有這種特性的氧化物TFT中，接觸層是通過(guò)在有源層與源極和漏極之間沉積具有導(dǎo)電特性的異種金屬或者氧化物而形成的，因而改善了有源層與源極和漏極之間的接觸特性。此外，能夠根據(jù)源極和漏極之間的功函數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)閾電壓和導(dǎo)通電壓，并且由于在有源層的溝道區(qū)形成了由某種絕緣材料制成的蝕刻阻擋層，因而能夠防止溝道區(qū)的載流子密度由于隨后工藝中的等離子處理而發(fā)生變化。現(xiàn)在將通過(guò)下文中的用于制造氧化物TFT的方法來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)。圖6A至6E是順序地示出圖5中所示的氧化物TFT的制造工藝的剖視圖。如圖6A中所示，在由透明絕緣材料制成的基板210上形成柵極221。在該情況下，可以在低溫下沉積應(yīng)用到氧化物TFT上的氧化物半導(dǎo)體，因此可以使用可適用于低溫工藝的基板210，比如塑料基板、蘇打石玻璃(soda-line glass)等等。 此外，由于氧化物半導(dǎo)體展現(xiàn)出非晶態(tài)特性，因而可以將其用于供大型顯示設(shè)備使用的基板 210。柵極221是通過(guò)在基板210的整個(gè)表面上沉積第一導(dǎo)電膜、并通過(guò)光刻工藝來(lái)選擇性地構(gòu)圖所述第一導(dǎo)電膜(第一掩模工藝)而形成的。接下來(lái)，如圖6B中所示，在其上形成有柵極221的基板210的整個(gè)表面上，形成由諸如氮化硅膜(SiNx)、氧化硅膜(SiO2)等無(wú)機(jī)絕緣層或者諸如氧化鉿(Hf)、氧化鋁等高電介質(zhì)氧化膜形成的柵絕緣層215a。在其上形成有柵絕緣層215a的基板210的整個(gè)表面上形成由某種氧化物半導(dǎo)體制成的氧化物半導(dǎo)體層和由某種絕緣材料制成的絕緣層，隨后通過(guò)光刻工藝對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖 (第二掩模工藝)，以在柵極221的上側(cè)形成有源層224以及由所述絕緣材料制成的蝕刻阻擋層250。在該情況下，第二掩模工藝可以使用半色調(diào)掩模。在根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的氧化物TFT中，由于有源層224是通過(guò)使用非晶態(tài)氧化鋅半導(dǎo)體形成的，因而滿足了高遷移率和恒定電流測(cè)試條件，并確保了均勻特性， 因而該氧化物TFT可適用于大型顯示器。同樣，如上所述，在根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的氧化物TFT中，有源層124是利用通過(guò)在ZnO中包含諸如銦、鎵等重金屬而獲得的a-IGZO半導(dǎo)體形成的。隨后，如圖6C中所示，通過(guò)使用濺射裝置，在其上形成有蝕刻阻擋層250的基板 210的整個(gè)表面上形成某一中間層和第二導(dǎo)電膜。在該情況下，所述第二導(dǎo)電膜可以由銅、鉬、諸如鉬鎢等鉬合金等等制成，以便形成源極和漏極，而所述中間層可以由異種金屬、具有導(dǎo)電性的氧化物等等制成，以便調(diào)節(jié)有源層124與源極和漏極之間的接觸特性。例如，所述中間層可以由諸如鋁、金、鉬、銅、鈦、鎳等異種金屬(heterogeneous metal)或者諸如鋁釹(AlNd)、鉬鈦(MoTi)、鉬鎢(MoW)等多相合金(heterogeneous alloy) 制成。同樣，所述中間層也可以由諸如氧化銦鎵鋅(IGZ0)、氧化鋅錫(ΖΤ0)、氧化銦錫 (ITO)、氧化鋅銦(ZIO)等等導(dǎo)電氧化物制成。在該情況下，所述第二導(dǎo)電膜可以被形成為具有范圍從1000人至3000人的厚度， 并且所述中間層可以被形成為具有范圍從50人至1000人的厚度。其后，通過(guò)光刻工藝對(duì)所述中間層和第二導(dǎo)電膜進(jìn)行選擇性地構(gòu)圖(第三掩模工藝)，以在所述有源層224的源極和漏極區(qū)域上形成接觸層225a和225b、以及經(jīng)由所述接觸層225a和225b與所述有源層224的源極和漏極區(qū)域電連接的源極222和漏極223。在該情況下，所述接觸層225a和225b以及所述源極222和漏極223可以通過(guò)相同的掩模工藝或者不同的掩模工藝形成。其后，如圖6D中所示，在其上形成有源極222和漏極223的基板210的整個(gè)表面上形成保護(hù)層215b，隨后通過(guò)光刻工藝對(duì)其進(jìn)行選擇性地去除(第四掩模工藝)，以在基板 210上形成接觸孔240，暴露出漏極223的一部分。隨后，如圖6E中所示，在其上形成有保護(hù)層215b的基板210的整個(gè)表面上形成第三導(dǎo)電膜，并隨后通過(guò)光刻工藝對(duì)其進(jìn)行選擇性地去除(第五掩模工藝)，以形成由所述第三導(dǎo)電膜構(gòu)成、并經(jīng)由所述接觸孔240電連接到漏極223的像素電極218。圖7是示出在利用鉬作為源極和漏極材料、并使用ITO和銅作為接觸層材料的情況下，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的氧化物TFT的傳遞曲線范例的圖表。具體來(lái)講，圖7示出了氧化物TFT的傳遞曲線，其中源極和漏極之間的電壓是10V， 溝道具有24 μ m寬度和12 μ m長(zhǎng)度。正如圖7所示出，在使用ITO和銅作為接觸層材料的情況下，閾電壓隨著功函數(shù)不同而存在不同，由此來(lái)調(diào)節(jié)導(dǎo)通電壓。S卩，應(yīng)注意的是，當(dāng)接觸層由ITO制成的時(shí)候，閾電壓轉(zhuǎn)移到正電壓區(qū)域，而當(dāng)接觸層由銅制成的時(shí)候，閾電壓接近0。在該情況下，驅(qū)動(dòng)器集成電路(IC)可安裝在面板內(nèi)， 以降低面板的產(chǎn)品單價(jià)。如上所述，本發(fā)明可用于利用TFT制造的任何其它顯示設(shè)備，例如其中將有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件連接到驅(qū)動(dòng)晶體管的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示設(shè)備，以及用于LCD設(shè)備。此外，由于使用具有高遷移率并且可在低溫下處理的非晶態(tài)氧化鋅半導(dǎo)體材料來(lái)形成氧化物TFT的有源層，因此可以將氧化物TFT應(yīng)用于透明電子電路或者柔性顯示器。由于本發(fā)明可以在不脫離其精神或?qū)嵸|(zhì)特性的情況下具體實(shí)施為多種形式，因此也應(yīng)理解，上述實(shí)施例并沒(méi)有受限于上文描述的任何細(xì)節(jié)。除非另作說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)在如所附權(quán)利要求中所定義的精神和范圍內(nèi)廣泛的解釋這些實(shí)施例。因此，意圖由所附權(quán)利要求書(shū)涵蓋屬于該權(quán)利要求書(shū)的界定、或者是這種界定的等價(jià)物的所有變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于制造氧化物薄膜晶體管(TFT)的方法，該方法包括 在基板上形成柵極；在其上形成有柵極的所述基板上形成柵絕緣層； 在所述柵絕緣層上形成由氧化物半導(dǎo)體制成的有源層；在其上形成有有源層的所述基板上形成接觸層，并且在所述接觸層上形成源極和漏極，該源極和漏極經(jīng)由所述接觸層而與所述有源層的源極和漏極區(qū)域電連接； 在其上形成有源極和漏極的所述基板上形成保護(hù)層； 通過(guò)去除所述保護(hù)層以暴露出所述漏極來(lái)形成接觸孔；以及形成經(jīng)由所述接觸孔與所述漏極電連接的像素電極，其中所述接觸層由氧化物制成以根據(jù)功函數(shù)的不同來(lái)調(diào)節(jié)閾電壓，所述氧化物包括與所述源極和漏極不同的導(dǎo)電性或者金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述有源層由非晶態(tài)氧化鋅半導(dǎo)體制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述接觸層是通過(guò)濺射形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在其上形成有有源層的所述基板上，形成由絕緣材料制成的蝕刻阻擋層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述源極和漏極由具有低電阻的銅、鉬或者鉬合金制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述接觸層由與用作源極和漏極的材料不同的金屬制成，如鋁、金、鉬、銅、鈦或者鎳。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述接觸層由具有導(dǎo)電性的氧化物制成，如氧化銦鎵鋅、氧化鋅錫、氧化銦錫、或者氧化鋅銦。
8.根據(jù)權(quán)利要求ι所述的方法，其中所述源極和漏極形成為具有范圍從1000人至 3000人的厚度，并且所述接觸層形成為具有范圍從50A至1000人的厚度。
9.一種氧化物薄膜晶體管(TFT)，包括 在基板上形成的柵極；在其上形成有柵極的所述基板上形成的柵絕緣層； 在所述柵絕緣層上形成的由氧化物半導(dǎo)體制成的有源層； 在其上形成有有源層的所述基板上形成的接觸層；在其上形成有接觸層的所述基板上形成的、并且與所述有源層的源極和漏極區(qū)域電連接的源極和漏極；在其上形成有源極和漏極的所述基板上形成的保護(hù)層； 通過(guò)去除所述保護(hù)層以暴露出所述漏極而形成的接觸孔；以及經(jīng)由所述接觸孔與所述漏極電連接的像素電極，其中所述接觸層由氧化物制成，以根據(jù)功函數(shù)的不同來(lái)調(diào)節(jié)閾電壓，所述氧化物包括與所述源極和漏極不同的導(dǎo)電性或者金屬。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管，其中所述有源層由非晶態(tài)氧化鋅半導(dǎo)體制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管，還包括在其上形成有有源層的所述基板上形成的由絕緣材料制成的蝕刻阻擋層。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管，其中所述源極和漏極由具有低電阻的銅、鉬或者鉬合金制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管，其中所述接觸層由與用作源極和漏極的材料不同的金屬制成，如鋁、金、鉬、銅、鈦或者鎳。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管，其中所述接觸層由具有導(dǎo)電性的氧化物制成， 如氧化銦鎵鋅、氧化鋅錫、氧化銦錫、或者氧化鋅銦。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管，其中所述接觸層由具有導(dǎo)電性的聚合物或者摻雜的有機(jī)材料制成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種氧化物薄膜晶體管(TFT)及其制造方法。該用于制造氧化物薄膜晶體管(TFT)的方法包括在基板上形成柵極；在其上形成有柵極的基板上形成柵絕緣層；在柵絕緣層上形成由氧化物半導(dǎo)體制成的有源層；在其上形成有有源層的基板上形成接觸層，并且在接觸層上形成源極和漏極，該源極和漏極經(jīng)由接觸層而與有源層的源極和漏極區(qū)域電連接；在其上形成有源極和漏極的基板上形成保護(hù)層；通過(guò)去除保護(hù)層以暴露出漏極來(lái)形成接觸孔；以及形成經(jīng)由接觸孔與漏極電連接的像素電極，其中接觸層由氧化物制成，以根據(jù)功函數(shù)的不同來(lái)調(diào)節(jié)閾電壓，氧化物包括與源極和漏極不同的導(dǎo)電性或者金屬。
文檔編號(hào)H01L29/786GK102244005SQ20111012627
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者林訓(xùn), 金大煥 申請(qǐng)人:樂(lè)金顯示有限公司