[發明專利]薄膜晶體管陣列基板

有效

• 申請號: 201580065784.9
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN107004721B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 白朱爀;裵鐘旭;塞魯恩特·洪;李道炯;樸泰昱
• 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;H01L27/12
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;董文國

根據本發明的一個實施方案的薄膜晶體管陣列基板包括有源層、中間層、柵極絕緣膜、柵電極、層間絕緣膜、源電極以及漏電極。有源層位于基板上，并且柵極絕緣膜位于有源層上。柵電極位于柵極絕緣膜上，并且層間絕緣膜位于柵電極上。源電極和漏電極位于層間絕緣膜上并且連接至有源層。中間層位于有源層與柵極絕緣膜之間，并且由包含第IV族元素的氧化物半導體制成。

技術領域

本發明涉及一種薄膜晶體管陣列基板。

背景技術

隨著多媒體的發展，平板顯示器(FDP)正變得越來越重要。因此，可以實際使用諸如液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示面板(PDP)、場發射顯示器(FED)、有機發光顯示器等的各種平板顯示器。其中，有機發光顯示器作為下一代顯示器引起關注，這是因為它們具有1ms(毫秒)或小于1ms的快速響應時間和低功耗并且由于它們自身發光而沒有視角問題。

通過利用無源矩陣驅動模式或者使用薄膜晶體管的有源矩陣驅動模式來驅動顯示裝置。在無源矩陣驅動模式中，通過對交叉陽極和陰極形成的線進行選擇彼來驅動，而在有源矩陣驅動模式中，薄膜晶體管連接至各個像素電極，并且每個像素以由連接至薄膜晶體管的柵電極的電容器的電容維持的電壓驅動。

非常重要的是，薄膜晶體管具有耐久性和電可靠性以及諸如遷移率、漏電流等的基本特性。薄膜晶體管中的有源層通常由非晶硅或多晶硅形成。然而，雖然非晶硅具有成膜工藝簡單和生產成本低等優點，但是電學上不可靠。多晶硅由于處理溫度高而難以在大面積上使用，并且不能為不同的結晶方法提供均勻性。

因為有源層即使在低溫下形成也能提供高的遷移率，并且電阻隨著氧含量的大的變化使得非常容易獲得期望的物理性質，所以由氧化物半導體制成的有源層目前正在薄膜晶體管應用中引起廣泛關注。可以用作有源層的氧化物半導體的實例包括鋅氧化物(ZnO)、銦鋅氧化物(InZnO)或銦鎵鋅氧化物(InGaZnO₄)。包含氧化物半導體有源層的薄膜晶體管可以具有各種結構。其中，由于器件特性，通常使用共面結構和蝕刻阻擋結構。

圖1是示出常規共面薄膜晶體管的截面圖。圖2是原子擴散的模式圖。圖3是薄膜晶體管的截面圖。參照圖1，遮光膜20位于基板15上，并且緩沖層25位于遮光膜20上。在緩沖層25上形成氧化物半導體的有源層30。柵極絕緣膜35和柵電極40位于有源層30的頂部。層間絕緣膜45位于柵電極40上，并且源電極50a和漏電極50b分別連接至有源層30，從而形成薄膜晶體管10。在形成有源層30、柵極絕緣膜35和柵電極40之后，薄膜晶體管經歷多次后續熱處理工藝。如圖2所示，一旦執行了后續熱處理工藝，就會發生其中柵極絕緣膜35中的氫或氧原子擴散到有源層30中的原子擴散。參照圖3，有源層中的A區域具有In₁₁Ga₁Zn_0.9O_23.8的測得原子比，B區域具有In_6.4Ga₁Zn_1.3O_13.6的測得原子比，這意味著在有源層30與柵極絕緣膜35之間的界面處的高的氧含量。

參照圖4，如果在有源層30與柵極絕緣膜35之間的界面處的氧含量增加，則會導致未結合的氧原子過剩。具有兩個電子的氧是穩定的，但是具有不成對電子的每個氧原子捕獲通過有源層30中的溝道移動的電子，從而使器件的特性劣化。

發明內容

[技術問題]

本發明提供能夠防止器件劣化并提高可靠性的薄膜晶體管陣列基板。

技術方案

為了實現該目的，根據本發明的示例性實施方案的薄膜晶體管包括有源層、中間層、柵極絕緣膜、柵電極、層間絕緣膜以及源電極和漏電極。有源層位于基板上，并且柵極絕緣膜位于有源層上。柵電極位于柵極絕緣膜上，并且層間絕緣膜位于柵電極上。源電極和漏電極位于層間絕緣膜上并且連接至有源層。中間層位于有源層和柵極絕緣膜之間，并且由包含第IV族元素的氧化物半導體制成。