[發明專利]薄膜晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 200980161251.5
• 申請日: 2009-09-04
• 公開（公告）號: CN102484135A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 上田知正;中野慎太郎;齊藤信美;原雄二郎;內古閑修一
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 劉佳

技術領域

本發明涉及薄膜晶體管及其制造方法。

背景技術

薄膜晶體管(TFT)廣泛應用于例如液晶顯示設備和有機EL顯示設備。具體而言，將非晶硅用于活性層的TFT當前廣泛用于大型液晶顯示設備。然而，存在對將來適用于例如較大尺寸、較高可靠性和較高遷移率的新穎活性層的實際應用的要求。

例如，專利文獻1揭示了使用In-Ga-Zn-O基非晶氧化物的TFT。該氧化物是以低溫成膜的并且在可見范圍是透明的。因此，有可能實現能在塑料襯底上形成的透明TFT。此外，已實現是非晶硅的遷移率的大約10倍的遷移率。

在使用這種氧化物的TFT中，期望對遷移率的進一步改進。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：JP?2004-103957A公報

發明內容

技術問題

本發明提供基于氧化物半導體的高遷移率的薄膜晶體管及其制造方法。

問題的解決方案

根據本發明的一方面，提供了一種薄膜晶體管，其包括：柵電極；半導體層，其面對柵電極設置并包括含有鎵和鋅中的至少一種以及銦的氧化物；柵絕緣膜，設置在柵電極和半導體層之間；以及源電極和漏電極，它們電連接到半導體層并彼此分隔開，該半導體層包括在半導體層中三維散布并具有原子排列周期性的多個微晶體。

根據本發明的另一方面，提供了一種制造薄膜晶體管的方法，該薄膜晶體管包括：柵電極；半導體層，其面對柵電極設置，包括含有鎵和鋅中的至少一種以及銦的氧化物，并包括三維散布并具有原子排列周期性的多個微晶體；柵絕緣膜，設置在柵電極和半導體層之間；以及源電極和漏電極，它們電連接到半導體層并彼此分隔開，該方法包括：形成柵電極、柵絕緣膜以及含有鎵和鋅中的至少一種以及銦的氧化物膜的層疊膜；通過在高于或等于320℃且低于或等于380℃的溫度下對層疊膜進行熱處理在氧化物膜中形成微晶體；以及形成源電極和漏電極以連接至氧化物膜，形成層疊膜包括以下兩種方式：在襯底的主表面上形成氧化物膜，在氧化物膜上形成由氧化硅膜制成的柵絕緣膜，以及在柵絕緣膜上形成柵電極，以使氧化物膜被柵絕緣膜覆蓋；或者在襯底的主表面上形成柵電極，在柵電極上形成柵絕緣膜，在柵絕緣膜上形成氧化物膜，以及在氧化物膜上形成由氧化硅膜制成的溝道保護層，以使氧化物膜被溝道保護層覆蓋，而形成微晶體在氧化物膜被構成柵絕緣膜和溝道保護層的氧化硅膜覆蓋的狀態下執行。

本發明的有利效果

根據本發明，提供基于氧化物半導體的高遷移率的薄膜晶體管及其制造方法。

附圖說明

[圖1]是示出薄膜晶體管的示意圖。

[圖2]是示出制造薄膜晶體管的方法的順序示意截面圖。

[圖3]是示出薄膜晶體管的特性的曲線圖。

[圖4]是示出薄膜晶體管的特性的曲線圖。

[圖5]是薄膜晶體管中的半導體層的透射電子顯微圖。

[圖6]示出半導體層的透射電子顯微圖的傅里葉變換圖。

[圖7]是薄膜晶體管中的半導體層的透射電子顯微圖。

[圖8]示出半導體層的透射電子顯微圖的傅里葉變換圖。

[圖9]是示出薄膜晶體管的特性的曲線圖。

[圖10]是示出半導體層的構造的示意圖。

[圖11]是示出薄膜晶體管的示意圖。

[圖12]是示出制造薄膜晶體管的方法的順序示意截面圖。

[圖13]是示出薄膜晶體管的示意圖。

[圖14]是示出制造薄膜晶體管的方法的順序示意截面圖。

[圖15]是示出有源矩陣顯示設備的示意圖。

[圖16]是示出有源矩陣顯示設備的等效電路的電路圖。

[圖17]是示出有源矩陣顯示設備的示意圖。

[圖18]是示出制造薄膜晶體管和有源矩陣顯示設備的方法的順序示意截面圖。

[圖19]是示出有源矩陣顯示設備的示意圖。

[圖20]是示出著色層的示意平面圖。

[圖21]是示出有源矩陣顯示設備的等效電路的電路圖。

[圖22]是示出制造薄膜晶體管的方法的流程圖。

各實施例的描述

在下文中，將參考附圖詳細描述本發明的各個實施例。

附圖是示意性或概念性的。各部分的厚度和寬度之間的關系以及各部分之間的大小比例不一定與實際相同。此外，取決于附圖，相同部分可示為具有不同尺寸或比例。