[發明專利]使用多有源溝道層的薄膜晶體管

有效

• 申請號: 200980125524.0
• 申請日: 2009-06-19
• 公開（公告）號: CN102124569A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: 彥·葉
• 申請（專利權）人: 應用材料股份有限公司
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336;H01L21/02
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;鐘強

技術領域

本文揭示的實施例大致上關于薄膜晶體管(TFTs)以及制造TFTs的方法。

背景技術

目前對于TFT陣列的興趣是很高的，這是因為這些器件可以用在常用于電腦及電視純平面板此種類型的有源矩陣液晶顯示器。LCDs也可以包含用于背光源的發光二極管(LEDs)。再者，有機發光二極管(OLEDs)已經用于有源矩陣顯示器，并且這些OLEDs需要TFTs以解決顯示器的有源性(activity)。

以非晶硅制造的TFTs已經變成純平面板顯示器工業的主要部件。不幸地，非晶硅具有其限制，例如低遷移率(mobility)。OLEDs所需要的遷移率是非晶硅所能達成的至少10倍。此外，因為OLED顯示器是電流驅動的裝置，OLED顯示器對于閥值電壓偏移(Vth?Shift)是更敏感的。在高電流或高偏壓下，非晶硅TFTs的閥值電壓偏移是待解決的問題。另一方面，多晶硅具有比非晶硅更高的遷移率。多晶硅是結晶的，其導致不佳的局部非均勻性。由于制造多晶硅膜需要復雜的退火工藝，使用多晶硅相對于使用非晶硅來制造大面積顯示器是更困難且更昂貴的。由于非晶硅的限制，OLED的發展是緩慢的。

近些年來，已經制造透明TFTs，其使用氧化鋅作為有源溝道層。氧化鋅是可以在非常低沉積溫度下在各種基板(例如玻璃與塑料)上生長成結晶材料的化合物半導體。

所以，此技術領域亟需具有高遷移率的非晶或非結晶有源溝道的TFTs。

發明內容

本文揭示的實施例大致上關于TFTs以及制造TFTs的方法。在TFTs中，有源溝道層攜送電流于源極與漏極電極之間。通過調適(tailor)有源溝道的組成，可以控制電流。有源溝道可以包含三層，即柵極控制層、體層及背溝道界面控制層。柵極控制層是最靠近有源溝道與柵極介電層之間界面的層或一組的層。背溝道界面控制層是最靠近有源溝道與鈍化或蝕刻終止層之間界面的層或一組的層。體層是介于柵極控制層與背溝道界面控制層之間的層或一組的層。該些個別的層可以具有不同的組成。此外，柵極控制層、體層及背溝道界面控制層的各者可以包含多個具有不同組成的層。有源溝道的各層的組成包含氧、氮、以及選自由鋅、銦、鎘、錫、鎵及其組合所組成群組的一或多個元素。通過改變該些層之間的組成，可以控制各層的遷移率、載流子濃度及導電率，以制造具有所希望性質的TFT。此外，通過改變該些層之間的組成，可以控制該些層之間的能帶隙或電場以及該些層之間以及該些層與柵極介電層及鈍化層或帽蓋層的界面，以制造具有所希望性質的TFT。

在一實施例中，一種TFT包含：柵極介電層，其設置在柵極電極與基板上方；以及有源溝道，其耦接到該柵極介電層而與該基板相對。該有源溝道包含一或多個柵極控制層，該一或多個柵極控制層包含氧、氮、以及選自由鋅、銦、錫、鎘與鎵所組成群組的一或多個元素。該一或多個柵極控制層具有第一組成。該一或多個柵極控制層的至少一者與該柵極介電層接觸。該有源溝道還包含一或多個體層，該一或多個體層與該一或多個柵極控制層的至少一者接觸。該一或多個體層包含氧、氮、以及選自由鋅、銦、錫、鎘與鎵所組成群組的一或多個元素。該一或多個體層具有第二組成，該第二組成不同于該第一組成。該有源溝道還包含一或多個背溝道界面控制層，該一或多個背溝道界面控制層與該一或多個體層的至少一者接觸。該一或多個背溝道界面控制層包含氧、氮、以及選自由鋅、銦、錫、鎘與鎵所組成群組的一或多個元素。該一或多個背溝道界面控制層具有第三組成，該第三組成不同于該第一組成與該第二組成之一者或多者。該TFT還包含源極與漏極電極，該源極與漏極電極耦接到該一或多個背溝道界面控制層的至少一者。