氧化物薄膜晶體管及顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氧化物薄膜晶體管及顯示裝置，通過(guò)在所述氧化物薄膜晶體管中引入與IGZO有源層接觸的IGZO接觸層提升薄膜晶體管的開(kāi)態(tài)電流，引入與IGZO有源層接觸的IGZO絕緣層或者采用IGZO絕緣層作為柵極絕緣層和蝕刻阻擋層來(lái)減小薄膜晶體管的關(guān)態(tài)電流，來(lái)提升薄膜晶體管的開(kāi)態(tài)電流與關(guān)態(tài)電流之比，從而顯著提高顯示裝置的顯示效果。
【專利說(shuō)明】氧化物薄膜晶體管及顯示裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種氧化物薄膜晶體管及顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化物薄膜晶體管(Oxide TFT)由于其較高的遷移率，被廣泛應(yīng)用于大尺寸、高PPI(Pixels per inch,每英寸像素?cái)?shù))的LCD (液晶顯示器)及OLED (Organic LightEmitting Diode,有機(jī)發(fā)光二極管)產(chǎn)品中。
[0003]目前的氧化物薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)如圖1所示，在薄膜晶體管基板11上形成柵極12，在柵極12上形成柵極絕緣層13，在柵極絕緣層13上形成氧化物有源層14，在氧化物有源層14上形成蝕刻阻擋層15，蝕刻阻擋層15上形成有開(kāi)口，源/漏電極16通過(guò)該開(kāi)口直接與氧化物有源層14接觸。其中，氧化物有源層14通常由IGZO(Indium Gallium Zincoxide，銦鎵鋅氧化物)構(gòu)成，柵極絕緣層13和蝕刻阻擋層15通常由氧化硅構(gòu)成。
[0004]由于源/漏電極直接與氧化物有源層接觸，接觸電阻較大，使得接觸特性較差，導(dǎo)致薄膜晶體管的開(kāi)態(tài)電流(Im)較小；同時(shí)直接接觸還使得氧化物有源層界面缺陷較高，導(dǎo)致薄膜晶體管的關(guān)態(tài)電流(1。?)較大，從而使得薄膜晶體管的1?/1。?較小，嚴(yán)重影響了薄膜晶體管的性能，進(jìn)而影響顯示裝置的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提高薄膜晶體管的開(kāi)態(tài)電流與關(guān)態(tài)電流之比。
[0006]為此目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種氧化物薄膜晶體管，包括:基板；柵極，形成在所述基板上；柵極絕緣層，形成在所述柵極上；氧化物有源層，形成在所述柵極絕緣層上；蝕刻阻擋層，形成在所述氧化物有源層上，且所述蝕刻阻擋層上具有開(kāi)口 ；源/漏電極，形成在所述蝕刻阻擋層上，所述源/漏電極通過(guò)接觸層、并經(jīng)由所述蝕刻阻擋層上的所述開(kāi)口與所述氧化物有源層電連接；其中，所述接觸層由與所述氧化物有源層相同成分的氧化物材料制成，所述接觸層與所述氧化物有源層的氧化物材料的含氧量不同，所述接觸層表現(xiàn)為導(dǎo)體特性，所述氧化物有源層表現(xiàn)為半導(dǎo)體特性。
[0007]優(yōu)選地，所述柵極絕緣層和/或所述蝕刻阻擋層由所述相同成分的氧化物材料制成，所述柵極絕緣層和/或所述蝕刻阻擋層的氧化物材料與所述氧化物有源層的氧化物材料的含氧量不同，所述柵極絕緣層和/或所述蝕刻阻擋層表現(xiàn)為絕緣介質(zhì)特性。
[0008]優(yōu)選地，所述柵極絕緣層與所述氧化物有源層之間和/或所述蝕刻阻擋層與所述氧化物有源層之間還包括由所述相同成分的氧化物材料制成的過(guò)渡層，所述過(guò)渡層的氧化物材料與所述氧化物有源層的氧化物材料的含氧量不同，所述過(guò)渡層表現(xiàn)為絕緣介質(zhì)特性。
[0009]優(yōu)選地，所述相同成分的氧化物材料為IGZO。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種氧化物薄膜晶體管，包括:基板；柵極，形成在所述基板上；柵極絕緣層，形成在所述柵極上；氧化物有源層，形成在所述柵極絕緣層上；蝕刻阻擋層，形成在所述氧化物有源層上，且所述蝕刻阻擋層上具有開(kāi)口 ；源/漏電極，形成在所述蝕刻阻擋層上，所述源/漏電極經(jīng)由所述蝕刻阻擋層上的所述開(kāi)口與所述氧化物有源層電連接；其中，所述柵極絕緣層和/或所述蝕刻阻擋層由與所述氧化物有源層相同成分的氧化物材料制成，所述柵極絕緣層和/或所述蝕刻阻擋層的氧化物材料的含氧量與所述氧化物有源層的氧化物材料的含氧量不同，所述氧化物有源層表現(xiàn)為半導(dǎo)體特性，所述柵極絕緣層和/或所述蝕刻阻擋層表現(xiàn)為絕緣介質(zhì)特性。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述源/漏電極與所述氧化物有源層之間還包括接觸層，所述源/漏電極通過(guò)所述接觸層與所述氧化物有源層電連接，所述接觸層由與所述氧化物有源層相同成分的氧化物材料制成，所述接觸層與所述氧化物有源層、所述柵極絕緣層、所述蝕刻阻擋層的氧化物材料的含氧量不同，所述接觸層表現(xiàn)為導(dǎo)體特性。
[0012]優(yōu)選地，所述相同成分的氧化物材料為IGZO。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提出了一種氧化物薄膜晶體管，包括:基板；柵極，形成在所述基板上；柵極絕緣層，形成在所述柵極上；氧化物有源層，形成在所述柵極絕緣層上；蝕刻阻擋層，形成在所述氧化物有源層上，且所述蝕刻阻擋層上具有開(kāi)口 ；源/漏電極，形成在所述蝕刻阻擋層上，所述源/漏電極經(jīng)由所述蝕刻阻擋層上的所述開(kāi)口與所述氧化物有源層電連接；其中，所述柵極絕緣層與所述氧化物有源層之間和/或所述蝕刻阻擋層與所述氧化物有源層之間還包括由與所述氧化物有源層相同成分的氧化物材料制成的過(guò)渡層，所述過(guò)渡層的氧化物材料與所述氧化物有源層的氧化物材料的含氧量不同，所述氧化物有源層表現(xiàn)為半導(dǎo)體特性，所述過(guò)渡層表現(xiàn)為絕緣介質(zhì)特性。
[0014]優(yōu)選地，所述源/漏電極與所述氧化物有源層之間還包括接觸層，所述源/漏電極通過(guò)所述接觸層與所述氧化物有源層電連接，所述接觸層由與所述氧化物有源層相同成分的氧化物材料制成，所述接觸層與所述氧化物有源層、所述過(guò)渡層的氧化物材料的含氧量不同，所述接觸層表現(xiàn)為導(dǎo)體特性。
[0015]優(yōu)選地，所述相同成分的氧化物材料為IGZO。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提出了一種顯示裝置，包括上述的氧化物薄膜晶體管。
[0017]通過(guò)采用本發(fā)明所公開(kāi)的氧化物薄膜晶體管，改善了電極接觸特性和有源層的界面的匹配性，提升了氧化物薄膜晶體管的開(kāi)態(tài)電流與關(guān)態(tài)電流之比，因此顯著提高了包括該氧化物薄膜晶體管的顯示裝置的顯示效果。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]通過(guò)參考附圖會(huì)更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中:
[0019]圖1示出了目前的氧化物薄膜晶體管的示意圖；
[0020]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的氧化物薄膜晶體管的示意圖；
[0021]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的氧化物薄膜晶體管的示意圖；
[0022]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的氧化物薄膜晶體管的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。[0024]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的氧化物薄膜晶體管的示意圖，如圖2所示，類似于現(xiàn)有的氧化物薄膜晶體管，柵極22形成在薄膜晶體管基板21上，柵極絕緣層23形成在柵極22上，氧化物有源層24形成在柵極絕緣層23上，蝕刻阻擋層25形成在氧化物有源層24上，通過(guò)光刻和刻蝕工藝，在蝕刻阻擋層25上形成開(kāi)口。在這里，氧化物有源層24優(yōu)選由IGZO構(gòu)成。然后在蝕刻阻擋層25上形成IGZO接觸層27和源/漏極金屬層26，并通過(guò)光刻和刻蝕工藝形成薄膜晶體管的源極和漏極電極。
[0025]對(duì)于IGZO材料而言，可以通過(guò)調(diào)整IGZO成膜過(guò)程中氧氣(O2)的流量來(lái)實(shí)現(xiàn)IGZO絕緣介質(zhì)、半導(dǎo)體及導(dǎo)體特性的轉(zhuǎn)變。具體而言，IGZO采用濺射方式進(jìn)行成膜，在濺射過(guò)程中主要采用氧氣和氬氣，為了得到不同特性的IGZO膜，氧氣在混合氣體中的含量在0-60%之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0026]具體而言，在制備IGZO膜時(shí)，當(dāng)混合氣體中的含氧量小于10%時(shí)，制成的IGZO材料表現(xiàn)為絕緣介質(zhì)特性；當(dāng)混合氣體中的含氧量在10-30%時(shí)，制成的IGZO材料表現(xiàn)為半導(dǎo)體特性；當(dāng)混合氣體中的含氧量在30%以上時(shí)，制成的IGZO材料表現(xiàn)為導(dǎo)體特性。
[0027]在本實(shí)施例中，IGZO有源層24表現(xiàn)為半導(dǎo)體特性，IGZO接觸層27表現(xiàn)為導(dǎo)體特性。由于源/漏電極26通過(guò)IGZO接觸層27與IGZO有源層24接觸，這類似于a_Si型薄膜晶體管器件中源/漏電極通過(guò)n+硅作為接觸層而與有源層接觸，由于IGZO接觸層27與IGZO有源層24是相同成分的材料，僅含氧量不同，因此IGZO接觸層27與IGZO有源層24之間表現(xiàn)出良好的接觸特性，由此改善了薄膜晶體管的有源層與源/漏電極之間的接觸特性，從而提升了薄膜晶體管的開(kāi)態(tài)電流1。?。此外，由于IGZO接觸層與IGZO有源層之間良好的接觸特性，因此擴(kuò)大 了源/漏極金屬層可采用的金屬的范圍，從而可以降低形成源/漏電極的工藝難度。
[0028]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的氧化物薄膜晶體管的示意圖。如圖3所示，在本實(shí)施例中，柵極絕緣層33和蝕刻阻擋層35由IGZO材料構(gòu)成，通過(guò)控制形成柵極絕緣層33和蝕刻阻擋層35的IGZO材料中的含氧量使該IGZO材料表現(xiàn)出絕緣介質(zhì)特性，由于IGZO柵極絕緣層33和IGZO蝕刻阻擋層35與IGZO有源層34是相同成分的材料，僅含氧量不同，因此提升了 IGZO有源層34的界面的匹配性，從而減小了氧化物薄膜晶體管的關(guān)態(tài)電流1。?。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，柵極絕緣層和蝕刻阻擋層之一采用絕緣的IGZO材料也是可行的，柵極絕緣層和蝕刻阻擋層的IGZO材料的含氧量可以相同也可以不同，只要表現(xiàn)為絕緣介質(zhì)特性即可。
[0029]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的氧化物薄膜晶體管的示意圖。如圖4所示，在柵極絕緣層43與IGZO有源層44之間以及IGZO有源層44與蝕刻阻擋層45之間還分別形成有IGZO絕緣層48和IGZO絕緣層49?；谙嗤脑?，提升了 IGZO有源層44的界面的匹配性，從而減小了氧化物薄膜晶體管的關(guān)態(tài)電流1。?。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，僅在柵極絕緣層43與氧化物有源層44之間或者僅在氧化物有源層44與蝕刻阻擋層45之間形成IGZO絕緣層也是可行的，IGZO絕緣層48和IGZO絕緣層49的含氧量可以相同也可以不同，只要表現(xiàn)為絕緣介質(zhì)特性即可。
[0030]本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例只是作為示例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，并非對(duì)本發(fā)明進(jìn)行任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)上述實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行任意組合，從而提升薄膜晶體管的性能。[0031]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氧化物薄膜晶體管可用于IXD或OLED顯示裝置中。由于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氧化物薄膜晶體管改善了電極接觸特性和有源層的界面的匹配性，提升了氧化物薄膜晶體管的開(kāi)態(tài)電流與關(guān)態(tài)電流之比，因此顯著提高了顯示裝置的顯示效果。
[0032]雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下作出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種氧化物薄膜晶體管，包括: 基板； 柵極，形成在所述基板上； 柵極絕緣層，形成在所述柵極上； 氧化物有源層，形成在所述柵極絕緣層上； 蝕刻阻擋層，形成在所述氧化物有源層上，且所述蝕刻阻擋層上具有開(kāi)口 ； 源/漏電極，形成在所述蝕刻阻擋層上，所述源/漏電極通過(guò)接觸層、并經(jīng)由所述蝕刻阻擋層上的所述開(kāi)口與所述氧化物有源層電連接； 其中，所述接觸層由與所述氧化物有源層相同成分的氧化物材料制成，所述接觸層與所述氧化物有源層的氧化物材料的含氧量不同，所述接觸層表現(xiàn)為導(dǎo)體特性，所述氧化物有源層表現(xiàn)為半導(dǎo)體特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物薄膜晶體管，其中，所述柵極絕緣層和/或所述蝕刻阻擋層由所述相同成分的氧化物材料制成，所述柵極絕緣層和/或所述蝕刻阻擋層的氧化物材料與所述氧化物有源層的氧化物材料的含氧量不同，所述柵極絕緣層和/或所述蝕刻阻擋層表現(xiàn)為絕緣介質(zhì)特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物薄膜晶體管，其中，所述柵極絕緣層與所述氧化物有源層之間和/或所述蝕刻阻擋層與所述氧化物有源層之間還包括由所述相同成分的氧化物材料制成的過(guò)渡層，所述過(guò)渡層的氧化物材料與所述氧化物有源層的氧化物材料的含氧量不同，所述過(guò)渡層表現(xiàn)為絕緣介質(zhì)特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的氧化物薄膜晶體管，其中，所述相同成分的氧化物材料為IGZO。
5.一種氧化物薄膜晶體管，包括: 基板； 柵極，形成在所述基板上； 柵極絕緣層，形成在所述柵極上； 氧化物有源層，形成在所述柵極絕緣層上； 蝕刻阻擋層，形成在所述氧化物有源層上，且所述蝕刻阻擋層上具有開(kāi)口 ； 源/漏電極，形成在所述蝕刻阻擋層上，所述源/漏電極經(jīng)由所述蝕刻阻擋層上的所述開(kāi)口與所述氧化物有源層電連接； 其中，所述柵極絕緣層和/或所述蝕刻阻擋層由與所述氧化物有源層相同成分的氧化物材料制成，所述柵極絕緣層和/或所述蝕刻阻擋層的氧化物材料的含氧量與所述氧化物有源層的氧化物材料的含氧量不同，所述氧化物有源層表現(xiàn)為半導(dǎo)體特性，所述柵極絕緣層和/或所述蝕刻阻擋層表現(xiàn)為絕緣介質(zhì)特性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氧化物薄膜晶體管，其中，所述源/漏電極與所述氧化物有源層之間還包括接觸層，所述源/漏電極通過(guò)所述接觸層與所述氧化物有源層電連接，所述接觸層由與所述氧化物有源層相同成分的氧化物材料制成，所述接觸層與所述氧化物有源層、所述柵極絕緣層、所述蝕刻阻擋層的氧化物材料的含氧量不同，所述接觸層表現(xiàn)為導(dǎo)體特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的氧化物薄膜晶體管，其中，所述相同成分的氧化物材料為IGZOo
8.一種氧化物薄膜晶體管，包括: 基板； 柵極，形成在所述基板上； 柵極絕緣層，形成在所述柵極上； 氧化物有源層，形成在所述柵極絕緣層上； 蝕刻阻擋層，形成在所述氧化物有源層上，且所述蝕刻阻擋層上具有開(kāi)口 ； 源/漏電極，形成在所述蝕刻阻擋層上，所述源/漏電極經(jīng)由所述蝕刻阻擋層上的所述開(kāi)口與所述氧化物有源層電連接； 其中，所述柵極絕緣層與所述氧化物有源層之間和/或所述蝕刻阻擋層與所述氧化物有源層之間還包括由與所述氧化物有源層相同成分的氧化物材料制成的過(guò)渡層，所述過(guò)渡層的氧化物材料與所述氧化物有源層的氧化物材料的含氧量不同，所述氧化物有源層表現(xiàn)為半導(dǎo)體特性，所述過(guò)渡層表現(xiàn)為絕緣介質(zhì)特性。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氧化物薄膜晶體管，其中，所述源/漏電極與所述氧化物有源層之間還包括接觸層，所述源/漏電極通過(guò)所述接觸層與所述氧化物有源層電連接，所述接觸層由與所述氧化物有源層相同成分的氧化物材料制成，所述接觸層與所述氧化物有源層、所述過(guò)渡層的氧化物材料的含氧量不同，所述接觸層表現(xiàn)為導(dǎo)體特性。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的氧化物薄膜晶體管，其中，所述相同成分的氧化物材料為 IGZ0。
11.一種顯示裝置，包括權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的氧化物薄膜晶體管。
【文檔編號(hào)】H01L29/417GK103715268SQ201310750079
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】李紅敏, 李小和, 董職福, 張曉潔, 薛偉 申請(qǐng)人:合肥京東方光電科技有限公司, 京東方科技集團(tuán)股份有限公司