[發明專利]氧化物薄膜晶體管及其制造方法

無效

• 申請號: 201110462545.0
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102543754A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 金大煥;崔秉國;李瑟;林訓
• 申請（專利權）人: 樂金顯示有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;孫海龍

技術領域

本發明涉及氧化物薄膜晶體管的制造方法，更具體地，涉及利用包括AxByCzO(A，B，C＝Zn，Cd，Ga，In，Sn，Hf，Zr；x，y，z≥0)化合物的三元或四元氧化物半導體作為有源層的氧化物薄膜晶體管的制造方法。

背景技術

隨著對信息顯示器的興趣的增長以及對便攜式(移動)信息媒介的需求的增大，對可以代替常規顯示器裝置陰極射線管(CRT)的更輕且更薄的平板顯示器(FPD)的研究與商品化已經在積極進行。在FPD中，液晶顯示器(LCD)是一種通過利用液晶的光學各向異性而用于顯示圖像的裝置。由于LCD裝置展現出優越的分辨率、色彩顯示度以及圖像質量，所以它們被普遍應用于筆記本電腦或臺式機監視器等。

LCD包括濾色器基板、陣列基板以及形成在該濾色器基板與該陣列基板之間的液晶層。

普遍應用于LCD的有源矩陣(AM)驅動方法是通過利用非晶硅薄膜晶體管(a-Si?TFT)作為開關部件對像素部分的液晶進行驅動的方法。

現在將參照圖1詳細描述常規LCD的結構。

圖1是示出了常規LCD裝置的分解的立體圖。

如圖1所示，LCD包括濾色器基板5、陣列基板10以及形成在濾色器基板5與陣列基板10之間的液晶層30。

濾色器基板5包括：濾色器(C)，濾色器(C)包括：多個子濾色器7，其實現紅色、綠色和藍色；黑底6，其用于劃分子濾色器7且阻礙光穿透液晶層30；以及透明公共電極8，其用于將電壓施加到液晶層30。

陣列基板10包括：多條選通線16和多條數據線17，它們垂直和水平地布置以限定多個像素區(P)；開關部件TFT(T)，其形成在選通線16與數據線17的各個交叉處；以及像素電極18，其形成在像素區(P)上。

通過在圖像顯示區的邊緣處形成的密封劑(未示出)將濾色器基板5與陣列基板10以相面對的方式附接，形成液晶面板，并且通過在濾色器基板5或陣列基板10上所形成的結合銷(未示出)來進行濾色器基板5與陣列基板10的附接。

迄今為止由于輕便和耗能低的優勢，上述的LCD已經成為卓越的顯示裝置，但是它是光接收裝置而非發光裝置，并且在亮度、對比度、可視角度等方面具有技術局限性。因而，對可以克服這些缺點的新型顯示裝置的開發正在積極進行中。

有機發光二極管(OLED)是一種自發光的新型平板顯示裝置，相對于LCD具有良好的可視角度與對比度。由于它不需要背光，因此它可以做得更輕且更薄，并且在能耗方面具有優勢。而且，OLED在低DC電壓下驅動并且具有快的響應速度。特別地，OLED在制造成本方面具有優勢。

近來，針對大規模OLED的研究已經在積極進行，并且為了獲得它，需要開發出通過保證恒定電流特性而實現穩定工作且耐用的晶體管作為OLED的驅動晶體管。

用于以上所述的LCD的非晶硅薄膜晶體管可以在低溫工藝下制出，它具有非常低的遷移率并且不能滿足恒定電流偏置條件。同時，多晶硅薄膜晶體管具有高遷移率并且滿足恒定電流偏置條件，但是它難以得到一致的特性，使其難以增大尺寸，并且需要高溫工藝。

因此，已開發了包括由氧化物半導體制成的有源層的氧化物半導體薄膜晶體管，但是當氧化物半導體應用到具有常規底柵結構的薄膜晶體管時，在源極和漏極的刻蝕工藝期間，特別是在使用等離子體的干法刻蝕期間，該氧化物半導體被損壞。

因此，為了避免該問題，在有源層上額外形成了刻蝕阻止層作為阻擋層，但是即使在這種情況下，有源層的背部溝道區域也會曝露在用于形成有源層和刻蝕阻止層的光刻工藝所使用的例如光刻膠或剝離劑的化學材料以及紫外(UV)線，這改變了氧化物半導體的特性從而使得器件特性劣化。

圖2是示意性地示出了常規氧化物薄膜晶體管結構的截面圖。

如圖所示，常規氧化物薄膜晶體管包括形成在基板10上的柵極21、形成在柵極21上的柵絕緣層15a、在柵絕緣層15a上由氧化物半導體形成的有源層24以及由特定的絕緣材料制成的刻蝕阻止層25、與有源層24的特定區域電連接的源極22和漏極23、形成在源極22和漏極23上的保護膜15b，以及與漏極23電連接的像素電極18。

圖3A至圖3F是依次示出了圖2所示的常規氧化物薄膜晶體管的制造工藝的截面圖。

如圖3A所示，在特定的基板10的整個表面上沉積第一導電膜，并通過光刻進行選擇性構圖，以在基板10上制備出由第一導電膜形成的柵極21。