[發明專利]薄膜場效應晶體管和使用該薄膜場效應晶體管的顯示器

有效

• 申請號: 200910168314.1
• 申請日: 2009-08-27
• 公開（公告）號: CN101673770A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 板井雄一郎
• 申請（專利權）人: 富士膠片株式會社
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L29/12;H01L21/34;G02F1/1362;G02F1/1368
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 鄔少俊;王 英

技術領域

本發明涉及一種薄膜場效應晶體管和使用該薄膜場效應晶體管的顯示 器。具體而言，本發明涉及一種在有源層中使用非晶氧化物半導體的薄膜 場效應晶體管及使用該薄膜場效應晶體管的顯示器。

背景技術

近年來，由于液晶和電致發光（EL）技術等的進步，平板顯示器（FPD） 已經投入實際使用。具體而言，由于可以利用通過施加電流而受激并發光 的薄膜材料的有機電致發光器件（在下文中有時也稱為“有機EL器件”） 由低電壓獲得高亮度光發射，所以在包括便攜式電話顯示器、個人數字助 理（PDA）、計算機顯示器、汽車的信息顯示器、電視監視器和一般照明的 很寬的領域中，都預計會有諸如器件厚度、重量和尺寸減小、節省能量等 效果。

這些FPD是由場效應薄膜晶體管（在下文中有時稱為薄膜晶體管或TFT） 的有源矩陣電路驅動的，所述場效應薄膜晶體管在設置于玻璃襯底上的有 源層中使用了非晶硅薄膜或多晶硅薄膜。

另一方面，還曾經嘗試使用重量輕的柔性樹脂代替玻璃襯底，以便實 現更大的厚度減少、重量減輕以及這些FPD的擊穿電阻的改善。

然而，利用硅薄膜制造以上晶體管需要溫度相對較高的熱工藝，一般 難以在熱阻低的樹脂襯底上直接形成薄膜。

因此，一直在積極開發使用能夠在低溫下成膜的非晶氧化物，例如 In-Ga-Zn-O系列非晶氧化物作為半導體薄膜的TFT（例如，參考日本專利 申請公開（JP-A）No.2006-165529和IDW/AD’05pp.845-846（2005年12 月6日））。

使用非晶氧化物半導體的TFT能夠在室溫下成膜且可以形成于膜上， 因此，最近其作為膜（柔性）TFT的有源層材料而受到關注。具體而言，Tokyo Institute?of?Technology的Hosono等人曾經報道過，即使在PEN襯底上， 使用a-IGZO的TFT也具有大約10cm²/Vs的場效應遷移率，這高于玻璃襯底 上的a-Si系列的TFT的場效應遷移率（例如參考NATURE，Vol432， pp.488-492（2004年11月25日）），并且這種TFT尤其是作為膜TFT受到 了關注。

然而，非晶氧化物半導體層容易導致氧缺陷，并具有如下問題，例如 層隨著成膜時的氣氛而波動，由于成膜時的等離子體輻照等導致半導體特 性變化，或在制造后的儲藏期間性能波動。此外，存在非晶氧化物半導體 層易于被構圖用的酸性蝕刻劑腐蝕的問題，并且不能使用光刻構圖工藝， 因此高度精細的構圖是困難的。

作為解決這些問題的方法，據報道，可以通過例如提供非晶氧化物絕 緣層作為保護層、在淀積工藝中嚴格控制氧濃度，進行控制以包括3.8×10¹⁹件/cm³或更多解吸氣體作為熱解吸頻譜技術觀察到氧氣（例如參考JP-A No.2008-166716），從而抑制氧缺陷。還報道過，可以通過包括在具有 1×10^-3Pa或更低的引入氧分壓的氣氛中形成半導體層的第一工藝，以及在 第一工藝之后在氧化氣氛中進行熱處理（在150°C到450°C下）的第二工 藝來抑制氧缺陷，第二工藝是為了恢復在半導體層形成工藝中出現的氧缺 陷（例如參考JP-A?No.2008-53356）。然而，由于這兩種方法都需要嚴格控 制氧缺陷控制中的工藝條件，工藝復雜且設備尺寸大，且不能將強烈熱處 理應用于使用膜（柔性）襯底的TFT。此外，構圖工藝中的蝕刻劑阻力和制 造之后半導體膜的存儲穩定性問題仍然未得到解決。

發明內容

鑒于以上情況做出了本發明，且本發明提供了一種薄膜場效應晶體管 和使用該薄膜場效應晶體管的顯示器。

本發明的第一方面提供了一種薄膜場效應晶體管，包括其上至少有柵 電極、柵極絕緣膜、有源層、源電極和漏電極的襯底，其中所述有源層為 氧化物半導體層，在所述有源層和源電極或漏電極中至少一個之間提供電 導率低于所述有源層電導率的電阻層，并在所述有源層和所述電阻層之間 提供包括氧化物的中間層以覆蓋所述有源層的在設置所述源電極和所述漏 電極一側的整個表面，所述氧化物中的元素與氧的結合力強于所述有源層 中氧化物半導體中的元素與氧的結合力。

附圖說明

將基于以下附圖詳細描述本發明的示范性實施例，其中：

圖1是示出了本發明中的TFT器件結構實施例的圖案圖；