專利名稱：薄膜晶體管及主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種薄膜晶體管及主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置。
背景技術(shù)：
目前，OxideTFT (氧化物薄膜晶體管)因其制備溫度要求低，遷移率高等優(yōu)勢(shì)已經(jīng)普遍應(yīng)用于高頻顯示和高分辨率顯示產(chǎn)品。Oxide TFT技術(shù)是將原本的硅半導(dǎo)體材料部分置換成氧化物半導(dǎo)體如IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide,銦鎵鋅氧化物)，以形成TFT半導(dǎo)體層。但是，Oxide TFT中由IGZO形成的半導(dǎo)體層極容易受H-based bonds (含有氫元 素的鍵結(jié))的影響，當(dāng)GI (Gate Insulator,柵極絕緣層)層含有較高的N_H bond (氮?dú)滏I)時(shí)會(huì)產(chǎn)生高GI/IGZO interfacial trap density (界面陷講密度),從而造成oxide TFT電性異常。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種薄膜晶體管及主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置，能夠有效阻擋柵極絕緣層中所含的氫元素的鍵結(jié)對(duì)薄膜晶體管電性的影響，因此，保證了薄膜晶體管電性正常及主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置的顯示品質(zhì)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種薄膜晶體管，該薄膜晶體管包括柵極；第一絕緣層，設(shè)置在柵極上；源極和漏極，分別設(shè)置在第一絕緣層上；以及多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層，依次層疊設(shè)置在源極和漏極以及第一絕緣層之間，其中，多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層包括緊靠第一絕緣層設(shè)置的第一氧化物半導(dǎo)體層以及與源極和漏極電性連接的第二氧化物半導(dǎo)體層，第一氧化物半導(dǎo)體層的電阻率大于IO4 Ω . Cm,第二氧化物半導(dǎo)體層的電阻率小于I Ω . cm。其中，在多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層中，第一氧化物半導(dǎo)體層的氧含量高于第二氧化物半導(dǎo)體層的氧含量。其中，第二氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度大于lX1018cm_3。其中，第一氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度小于lX1015cnT3。其中，每一氧化物半導(dǎo)體層的組成成分包括鋅的氧化物、錫的氧化物、銦的氧化物以及鎵的氧化物中的至少一種。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是提供一種主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置，該主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置包括陣列基板，陣列基板包括基底；柵極，設(shè)置在基底上；第一絕緣層，設(shè)置在柵極上；源極和漏極，設(shè)置在第一絕緣層上；以及多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層，依次層疊設(shè)置在源極和漏極以及第一絕緣層之間，其中，多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層包括緊靠第一絕緣層設(shè)置的第一氧化物半導(dǎo)體層以及與源極和漏極電性連接的第二氧化物半導(dǎo)體層，第一氧化物半導(dǎo)體層的電阻率大于IO4 Ω. Cm，第二氧化物半導(dǎo)體層的電阻率小于I Ω . cm。其中，在多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層中，第一氧化物半導(dǎo)體層的氧含量高于第二氧化物半導(dǎo)體層的氧含量。其中，第二氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度大于lX1018cm_3。其中，第一氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度小于lX1015cm_3。其中，每一氧化物半導(dǎo)體層的組成成分包括鋅的氧化物、錫的氧化物、銦的氧化物以及鎵的氧化物中的至少一種。本發(fā)明的有益效果是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明通過在源極和漏極以及第一絕緣層之間依次層疊設(shè)置多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層，并且設(shè)置多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層中緊靠第一絕緣層設(shè)置的第一氧化物半導(dǎo)體層的電阻率大于IO4 Ω. Cm，設(shè)置多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層中與源極和漏極電性連接的第二氧化物半導(dǎo)體層的電阻率小于I Ω . cm。由于第一氧化物半導(dǎo) 體層和第二氧化物半導(dǎo)體層的電阻率差異很大，在薄膜晶體管工作時(shí)，載流子通道會(huì)形成于第一氧化物半導(dǎo)體層與第二氧化物半導(dǎo)體層之界面，載流子于缺陷較少的同質(zhì)界面進(jìn)行傳輸，可有效提升薄膜晶體管的電子遷移率(mobility)，同時(shí)，第一氧化物半導(dǎo)體層可有效地阻擋柵極絕緣層中含有氫元素的鍵結(jié)對(duì)薄膜晶體管電性的影響，因此，保證了薄膜晶體管電性正常及主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置的顯示品質(zhì)。


圖I是本發(fā)明一種薄膜晶體管實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明一種主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2所示的主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置中陣列基板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。請(qǐng)參考圖1，圖I是本發(fā)明一種薄膜晶體管實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，本發(fā)明的薄膜晶體管100包括柵極101、第一絕緣層102、源極103、漏極104以及多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層105。本實(shí)施例中，第一絕緣層102為柵極絕緣層，其設(shè)置在柵極101上。源極103和漏極104分別設(shè)置在第一絕緣層102上。因此，第一絕緣層102對(duì)柵極101和源極103以及漏極104起到電性絕緣的作用。為了獲得更好的器件穩(wěn)定性，本發(fā)明實(shí)施例的第一絕緣層102優(yōu)選采用H (氫)元素含量較少的SiOx (硅的氧化物)。本實(shí)施例中，多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層105作為薄膜晶體管100的開關(guān)，當(dāng)多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層105導(dǎo)通時(shí)，源極103和漏極104電性連接，當(dāng)多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層105截止時(shí)，源極103和漏極104電性斷開。其中，多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層105依次層疊設(shè)置在源極103和漏極104以及第一絕緣層102之間。在本實(shí)施例中，多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層105優(yōu)選包括第一氧化物半導(dǎo)體層151以及第二氧化物半導(dǎo)體層152。其中，第一氧化物半導(dǎo)體層151位于多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層105的最底層且緊靠第一絕緣層102設(shè)置。第二氧化物半導(dǎo)體層152設(shè)置在第一氧化物半導(dǎo)體層151上，并與源極103和漏極104電性連接，并且第一氧化物半導(dǎo)體層151和第二氧化物半導(dǎo)體層152包括一界面153。本實(shí)施例中，第一氧化物半導(dǎo)體層151的電阻率大于IO4 Ω. cm，第二氧化物半導(dǎo)體層152的電阻率小于I Ω. cm，并且第一氧化物半導(dǎo)體層151的氧含量高于第二氧化物半導(dǎo)體層152的氧含量。因此，第一氧化物半導(dǎo)體層151的載流子濃度小于第二氧化物半導(dǎo)體層152的載流子濃度，在本實(shí)施例中，第一氧化物半導(dǎo)體層151的載流子濃度優(yōu)選小于
IX 1015cm_3，第二氧化物半導(dǎo)體層152的載流子濃度優(yōu)選大于I X 1018cm_3。由于第一氧化物半導(dǎo)體層151和第二氧化物半導(dǎo)體層152的電阻率差異很大，因此，在薄膜晶體管100工作時(shí)，載流子通道會(huì)形成于界面153上。在其他實(shí)施例中，多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層105包括兩個(gè)以上的氧化物半導(dǎo)體層時(shí)，第一氧化物半導(dǎo)體層151的氧含量優(yōu)選為最高。

本實(shí)施例中，第一氧化物半導(dǎo)體層151和第二氧化物半導(dǎo)體層152的組成成分包括鋅的氧化物(ZnOx)、錫的氧化物(SnOx)、銦的氧化物(InOx)以及鎵的氧化物(GaOx)中的至少一種。第一氧化物半導(dǎo)體層151和第二氧化物半導(dǎo)體層152的氧含量不同，因此形成缺陷較少的同質(zhì)界面153。載流子在缺陷較少的同質(zhì)界面153中傳輸，可有效提升薄膜晶體管100的電子遷移率。進(jìn)一步地，在源極103和漏極104上設(shè)置第二絕緣層106，第二絕緣層106與第二氧化物半導(dǎo)體層152接觸。第二絕緣層106用于防止源極103、漏極104以及第二氧化物半導(dǎo)體層152受到電性與外界環(huán)境干擾。以下介紹薄膜晶體管100的工作原理本實(shí)施例中，柵極101作為薄膜晶體管100的控制極，源極103作為薄膜晶體管100的輸入電極,漏極104作為薄膜晶體管100的輸出電極。在柵極101輸入信號(hào)時(shí),薄膜晶體管100開啟，在第一氧化物半導(dǎo)體層151和第二氧化物半導(dǎo)體層152的界面153上形成載流子通道，源極103和漏極104電性連接。在源極103從外部接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，通過載流子通道將驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸?shù)铰O104。由于載流子通道中傳輸驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電子在缺陷較少的同質(zhì)界面153中進(jìn)行傳輸，因此提高了傳輸驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電子的遷移率。此外，在電子傳輸過程中，電阻率大于IO4 Ω. cm的第一氧化物半導(dǎo)體層151阻擋第一絕緣層102中含有氫元素的鍵結(jié)的影響，即防止含有氫元素的鍵結(jié)影響在載流子通道中傳輸?shù)碾娮?，進(jìn)而保證薄膜晶體管100的正常工作。請(qǐng)參閱圖2，圖2是本發(fā)明一種主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā)明的主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置200包括相對(duì)設(shè)置的彩色濾光片基板210和陣列基板220。本實(shí)施例中，陣列基板220包括基底221。基底221的材質(zhì)優(yōu)選為玻璃，通過在基底221上進(jìn)行鍍膜和蝕刻等工藝，可形成掃描線、數(shù)據(jù)線、像素電極和薄膜晶體管等主要元件。請(qǐng)參閱圖3，圖3是圖2所示的陣列基板220的具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，陣列基板220包括基底221、薄膜晶體管222以及透明導(dǎo)電層223。其中，本實(shí)施例中的薄膜晶體管222與圖I所示的薄膜晶體管100相同，其具體結(jié)構(gòu)在此不再贅述。透明導(dǎo)電層223設(shè)置在第二絕緣層206上，并且第二絕緣層206在對(duì)應(yīng)漏極204的位置設(shè)置一通孔224，使得透明導(dǎo)電層223通過通孔224與薄膜晶體管222的漏極204實(shí)現(xiàn)電性連接。其中透明導(dǎo)電層223作為陣列基板220的像素電極。當(dāng)薄膜晶體管222開啟時(shí)，源極203通過界面253上的載流子通道向漏極204輸送驅(qū)動(dòng)信號(hào)。漏極204進(jìn)一步向透明導(dǎo)電層223提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，透明導(dǎo)電層223根據(jù)接收到的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)灰階的顯示，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置200的顯示。值得注意的是，在源極203向漏極204輸送驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，電阻率大于IO4Ω. cm的第一氧化物半導(dǎo)體層251還阻擋了第一絕緣層202中含有氫元素的鍵結(jié)的影響。因此保證了薄膜晶體管222的電性正常，并且保證了主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置200的顯示品質(zhì)。綜上所述，本發(fā)明通過在源極和漏極以及第一絕緣層之間依次層疊設(shè)置多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層，并且緊靠第一絕緣層設(shè)置的位于多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層最底層的第一氧化物半導(dǎo)體層的電阻率大于104Ω. cm，設(shè)置在第一氧化物半導(dǎo)體層上的第二氧化物半導(dǎo)體層的電阻率小于I Ω. cm，由于第一氧化物半導(dǎo)體層和第二氧化物半導(dǎo)體層的電阻率差異很大，使得在薄膜晶體管工作時(shí)，載流子通道會(huì)形成于第一氧化物半導(dǎo)體層與第二氧化物半導(dǎo)體層 之間的同質(zhì)界面，可有效提升薄膜晶體管的電子遷移率，同時(shí)，第一氧化物半導(dǎo)體層可有效地阻擋柵極絕緣層中含有氫元素的鍵結(jié)對(duì)薄膜晶體管電性的影響，因此，保證了薄膜晶體管電性正常，從而保證主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置的顯示品質(zhì)。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管，其特征在于，所述薄膜晶體管包括 柵極； 第一絕緣層，設(shè)置在所述柵極上； 源極和漏極，分別設(shè)置在所述第一絕緣層上；以及 多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層，依次層疊設(shè)置在所述源極和漏極以及所述第一絕緣層之間，其中，所述多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層包括緊靠所述第一絕緣層設(shè)置的第一氧化物半導(dǎo)體層以及與所述源極和漏極電性連接的第二氧化物半導(dǎo)體層，所述第一氧化物半導(dǎo)體層的電阻率大于IO4Ω. Cm，所述第二氧化物半導(dǎo)體層的電阻率小于I Ω. Cm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管，其特征在于，在所述多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層中，所述第一氧化物半導(dǎo)體層的氧含量高于所述第二氧化物半導(dǎo)體層的氧含量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述第二氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度大于I X 1018cnT3。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述第一氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度小于IXlO1W3O
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管，其特征在于，每一所述氧化物半導(dǎo)體層的組成成分包括鋅的氧化物、錫的氧化物、銦的氧化物以及鎵的氧化物中的至少一種。
6.一種主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置，其特征在于，所述主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置包括陣列基板，所述陣列基板包括 基底； 柵極，設(shè)置在所述基底上； 第一絕緣層，設(shè)置在所述柵極上； 源極和漏極，設(shè)置在所述第一絕緣層上；以及 多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層，依次層疊設(shè)置在所述源極和漏極以及所述第一絕緣層之間，其中，所述多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層包括緊靠所述第一絕緣層設(shè)置的第一氧化物半導(dǎo)體層以及與所述源極和漏極電性連接的第二氧化物半導(dǎo)體層，所述第一氧化物半導(dǎo)體層的電阻率大于IO4Ω. cm，所述第二氧化物半導(dǎo)體層的電阻率小于I Ω. cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置，其特征在于，在所述多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層中，所述第一氧化物半導(dǎo)體層的氧含量高于所述第二氧化物半導(dǎo)體層的氧含量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置，其特征在于，所述第二氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度大于lX1018cm_3。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置，其特征在于，所述第一氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度小于lX1015cm_3。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置，其特征在于，每一所述氧化物半導(dǎo)體層的組成成分包括鋅的氧化物、錫的氧化物、銦的氧化物以及鎵的氧化物中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜晶體管和主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置，該薄膜晶體管包括柵極、第一絕緣層、源極、漏極以及多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層，其中，多個(gè)氧化物半導(dǎo)體層依次層疊設(shè)置在源極和漏極以及第一絕緣層之間，其包括緊靠第一絕緣層設(shè)置的第一氧化物半導(dǎo)體層以及與源極和漏極電性連接的第二氧化物半導(dǎo)體層，第一氧化物半導(dǎo)體層的電阻率大于104Ω.cm，第二氧化物半導(dǎo)體層的電阻率小于1Ω.cm。通過以上方式，本發(fā)明保證了薄膜晶體管電性正常，從而保證主動(dòng)矩陣式平面顯示裝置的顯示品質(zhì)。
文檔編號(hào)H01L29/786GK102891183SQ20121041317
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者江政隆, 陳柏林 申請(qǐng)人:深圳市華星光電技術(shù)有限公司