[發(fā)明專利]薄膜晶體管及用于薄膜晶體管的氧化鋅基濺射靶

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310272148.6
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN103531638A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樸在佑;李倫圭;金度賢;金東朝;樸柱玉;孫仁成;尹相元;李建孝;李镕晉;全祐奭
• 申請（專利權(quán)）人: 三星康寧精密素材株式會(huì)社;三星顯示有限公司
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;C23C14/08;C23C14/34
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 王兆賡;李云霞

本申請要求于2012年6月29日提交的第10-2012-0070390號韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，出于各種目的通過引用將上述申請的全部內(nèi)容包含于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管（TFT）以及一種用于薄膜晶體管的氧化鋅基濺射靶，更具體地說，涉及一種TFT的阻擋膜以及一種用來沉積該阻擋膜的氧化銦摻雜氧化鋅基濺射靶。

背景技術(shù)

液晶顯示器（LCD）或電致發(fā)光顯示器（EL）具有優(yōu)異的顯示性能且耗能少。因此，LCD或EL被廣泛地應(yīng)用于移動(dòng)電話、個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）、文字處理器、TV等的顯示裝置。這些顯示器使用晶體管（即，由精細(xì)圖案形成的薄膜晶體管（TFT））工作。為了形成TFT，具有半導(dǎo)體特性的薄膜層需要被形成在電極之間。

這些半導(dǎo)體層由非晶硅（Si）或多晶Si制成，非晶硅（Si）和多晶硅（Si）二者各具有優(yōu)勢和劣勢。例如，非晶Si的優(yōu)勢在于，非晶Si可以容易地沉積在大的區(qū)域上并且非晶Si的制造成本低廉。然而，非晶Si具有低的遷移率，即，非晶Si允許電子移動(dòng)通過半導(dǎo)體層的能力低。因此，難以將非晶Si應(yīng)用于高清晰度顯示器，這是有問題的。相反，多晶Si的遷移率至少是非晶Si的遷移率的100倍，這對實(shí)現(xiàn)超高清晰度水平的有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）或LCD的圖像品質(zhì)是有利的。然而，難以將多晶Si沉積在大的區(qū)域上，這不利于將其應(yīng)用于大的TV。另外，多晶Si的制造成本高，這就降低了產(chǎn)品的價(jià)格競爭力。

為了克服這些問題，許多研究組織已經(jīng)進(jìn)行了很多嘗試，以用非晶氧化物代替半導(dǎo)體層。氧化物半導(dǎo)體可以通過濺射（濺射是一種形成透明電極膜的通用方法）容易地沉積在大的區(qū)域上。另外，氧化物半導(dǎo)體具有是非晶硅的遷移率的10倍到50倍的高遷移率。因此，正在積極地進(jìn)行將氧化物半導(dǎo)體應(yīng)用于需要低能耗的移動(dòng)裝置的嘗試。另外，也正在進(jìn)行打算將該技術(shù)的應(yīng)用擴(kuò)展到TV的研究。

作為用于沉積氧化物半導(dǎo)體層的濺射靶，公知的是一種通常由In、Ga、Zn和O四種元素組成的濺射靶。這里，已知的是，這些元素的比率In:Ga:Zn為1:1:1或2:2:1。在TFT裝置中，當(dāng)通過濺射來沉積氧化物半導(dǎo)體層時(shí)，源電極和漏電極通常沉積在氧化物半導(dǎo)體層的頂部上。由于這些電極并不與具有較高電阻的氧化物充分地電接觸并且不具有擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體層中的危險(xiǎn)，因此在氧化物半導(dǎo)體層和電極之間插入由Ti或諸如Cu-Mn的材料制成的阻擋膜。

近來，正在檢查可以展示出高水平性能的銅電極作為電極材料的應(yīng)用，Cu和Ti擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體層中的問題成為一個(gè)難題。因此，改善Cu電極和氧化物半導(dǎo)體層之間的接觸、防止Cu擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體層中、具有相對于氧化物半導(dǎo)體層的優(yōu)異的蝕刻選擇性以及不會(huì)由于蝕刻產(chǎn)生諸如底切的問題的阻擋材料正在受到更多的關(guān)注。

本發(fā)明的背景部分中公開的信息僅是為了更好地理解本發(fā)明的背景，而不應(yīng)該被認(rèn)為是承認(rèn)或者以任何形式表明該信息形成已經(jīng)為本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的各種方面提供了一種濺射靶的組成，利用該濺射靶可以實(shí)現(xiàn)晶體阻擋膜，其中，晶體阻擋膜具有優(yōu)異的接觸能力并且限制各種金屬電極與氧化物半導(dǎo)體層反應(yīng)，這可以實(shí)現(xiàn)超高清晰度和低能耗，并且晶體阻擋膜目前被應(yīng)用于薄膜晶體管。還提供了一種濺射靶的組成，利用該濺射靶可以實(shí)現(xiàn)晶體阻擋膜，其中，晶體阻擋膜在現(xiàn)有的蝕刻條件下具有優(yōu)異的蝕刻選擇性，并且使得蝕刻率容易地控制，從而不產(chǎn)生底切。

與在制造非晶薄膜（代表性地應(yīng)用于像素透明電極）過程中使用的摻雜有氧化鋅的氧化銦基靶的組成不同，還提供了一種摻雜有氧化銦的氧化鋅基靶，利用摻雜有氧化銦的氧化鋅基靶可以實(shí)現(xiàn)具有結(jié)晶的ZnO結(jié)構(gòu)的薄膜。

具有根據(jù)本發(fā)明的組成的濺射靶的特征在于其使得在應(yīng)用了上述氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管（TFT）結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)優(yōu)異的特性（諸如蝕刻能力和接觸能力）。然而，這不意在進(jìn)行限制，而濺射靶的應(yīng)用領(lǐng)域可以根據(jù)用途通過調(diào)整TFT結(jié)構(gòu)的與金屬電極聯(lián)接的部分的含量比例而進(jìn)行擴(kuò)展。

在本發(fā)明的一方面，提供了一種薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包括金屬電極和阻擋物質(zhì)從金屬電極擴(kuò)散出來的氧化鋅基阻擋膜。氧化鋅基阻擋膜由摻雜有氧化銦的氧化鋅制成，氧化銦的含量范圍按重量計(jì)為氧化鋅基阻擋膜的1%到50%。

在本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于沉積薄膜晶體管的阻擋膜的氧化鋅基濺射靶。所述氧化鋅基濺射靶由摻雜有氧化銦的氧化鋅制成，氧化銦的含量范圍按重量計(jì)為氧化鋅基濺射靶的1%到50%。