[發明專利]氧化物薄膜晶體管及其制造方法

在審

• 申請號: 201310421396.2
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN104157693A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 裵鐘旭
• 申請（專利權）人: 樂金顯示有限公司
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L29/417;H01L29/04;H01L21/336;H01L21/28;H01L21/316
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;劉久亮

技術領域

本公開涉及氧化物薄膜晶體管（TFT）及其制造方法，更具體地，涉及具有非晶氧化鋅半導體作為有源層的氧化物TFT及其制造方法。

背景技術

隨著消費者對信息顯示器的興趣的增長以及對于便攜式（移動）信息設備的需求的增加，對代替常規顯示設備陰極射線管（CRT）的輕且薄的平板顯示器（FPD）的研究和商品化已經增加。在FPD中，液晶顯示器（LCD）是利用液晶的光學各向異性來顯示圖像的設備。LCD設備呈現優良的分辨率、色彩顯示、以及畫面質量，因此其通常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、以及形成在濾色器基板和陣列基板之間的液晶層。

通常用于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-SiTFT）作為開關元件來驅動像素部分中的液晶分子的方法。

現在將參照圖1詳細描述相關技術的LCD。

圖1是示出相關技術的LCD設備的結構的分解透視圖。

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和陣列基板10之間的液晶層30。

濾色器基板5包括：包括實現紅色、綠色和藍色的多個子濾色器7的濾色器（C），用于劃分子濾色器7并阻擋光透射通過液晶層30的黑底6，以及用于向液晶層30施加電壓的透明公共電極8。

陣列基板10包括垂直和水平設置以限定多個像素區域（P）的選通線16和數據線17、在選通線16和數據線17的各個交叉處形成的開關元件TFT（T）、以及在像素區域（P）上形成的像素電極18。

濾色器基板5和陣列基板10通過在圖像顯示區域的邊緣處形成的密封劑（未示出）以相面對的方式附接，以形成液晶面板，濾色器基板5和陣列基板10的附接是通過在濾色器基板5或陣列基板10上形成的附接鍵（attachment?key）來進行的。

如上所述的LCD輕便并且具有低功耗，因此，LCD受到很多關注，但LCD是光接收設備，而不是光發射設備，其在亮度、對比度、視角等方面具有技術局限性。因此，正在積極開發能夠克服這些缺點的新型顯示設備。

有機發光二極管（OLED），作為新型平板顯示設備之一，是自發光的，并且與LCD相比，其具有良好的視角和對比度，且因為其不需要背光，其能夠形成得更輕和更薄。而且，OLED在功耗上具有優勢。此外，OLED能夠用低DC電壓驅動，并具有快的響應速度，并且OLED尤其在制造成本上具有優勢。

最近，對于增加OLED顯示設備的尺寸的研究在積極進行，為了實現這種大型OLED顯示設備，需要開發一種能夠確保恒定的電流特性以確保穩定操作和耐用性的晶體管作為OLED的驅動晶體管。

用于如上所述的LCD的非晶硅薄膜晶體管（TFT）可在低溫工藝中制造，但是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TFT具有高遷移率，并且滿足恒定電流偏置條件，但是不能確保均勻特性，使得難以具有大的面積，并且需要高溫工藝。

因此，正在開發包括由氧化物半導體形成的有源層的氧化物TFT。這里，當氧化物半導體應用到傳統的底柵型TFT時，在蝕刻源極和漏極期間，該氧化物半導體被損害。這可使氧化物半導體變性（denature）。

圖2是示意地示出相關技術的氧化物薄膜晶體管（TFT）的結構的截面圖。

如圖2所示，相關技術的氧化物TFT包括形成在基板10上的柵極21和柵絕緣層15、以及形成在柵絕緣層15上且由氧化物半導體材料制成的有源層24。

之后，源極22和漏極23形成在有源層24上。這里，當對源極22和漏極23進行沉積和蝕刻時，下部的有源層24（特別是，A部分的背溝道（back?channel）區）可能被損害從而變性。這可能會導致設備的可靠性的問題。

也就是說，由于由氧化物半導體材料制成的有源層在源極和漏極蝕刻期間相對于濕法蝕刻不具有選擇性，所以通常采用干法蝕刻。近來，正在嘗試具有改進的選擇性的濕法蝕刻，但由于部分蝕刻而引起器件特性的劣化，這是由于低的均勻性造成的。

當采用濕法蝕刻時，由于氧化物半導體易受蝕刻劑損害的屬性，造成有源層的損耗或損害。即使當采用干法蝕刻形成源極和漏極時，由于氧化物半導體的后濺射（back-sputtering）和缺氧（oxygen?deficiency），使得有源層變性。

具體地，考慮到與氧化物半導體的接觸電阻，當應用鉬（Mo）基金屬形成源極和漏極時，難以開發相對于易于受酸損害的氧化物半導體具有選擇性的蝕刻劑。