[發明專利]薄膜晶體管、顯示裝置及薄膜晶體管的制造方法

有效

• 申請號: 201610907445.7
• 申請日: 2016-10-18
• 公開（公告）號: CN107017287B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 田中淳
• 申請（專利權）人: 天馬微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/49;H01L29/51;H01L29/786;H01L21/28;H01L21/34
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華;何月華

本發明涉及薄膜晶體管、顯示裝置及薄膜晶體管的制造方法。本發明提供一種具有低寄生電容和高可靠性的氧化物半導體薄膜晶體管。薄膜晶體管包括：基板；包括溝道區域、源極區域及漏極區域的氧化物半導體層；柵極絕緣膜；以及柵極電極。所述柵極絕緣膜包括一層或兩層，柵極絕緣膜的至少一層是位于與所述源極電極及所述漏極電極分離的位置上的圖案化柵極絕緣膜。所述圖案化柵極絕緣膜的下表面在溝道長度方向上的長度比所述柵極電極的下表面在溝道長度方向上的長度長。所述圖案化的柵極絕緣膜的下表面在溝道長度方向上的長度比所述溝道區域在溝道長度方向上的長度長。所述源極區域和所述漏極區域的氫濃度比所述溝道區域的氫濃度高。

技術領域

本發明涉及薄膜晶體管、顯示裝置及薄膜晶體管的制造方法。

背景技術

使用以銦-鎵-鋅氧化物(以下，稱作InGaZnO)為代表的氧化物半導體的氧化物半導體薄膜晶體管與硅類半導體薄膜晶體管相比，能夠在大面積上實現良好的電氣特性。

在以下的說明中，在某些情況下，將薄膜晶體管簡稱為TFT。

氧化物半導體TFT已開始應用于液晶顯示器及有機電致發光(EL)顯示器。在以下的說明中，將液晶顯示器簡稱為LCD。另外，將有機EL顯示器簡稱為OLED。

近年來，主要使用底柵型TFT作為氧化物半導體TFT。當以高速驅動大型LCD或OLED時，自對準頂柵型TFT是有利的。在自對準頂柵型TFT中，在柵極電極和源極電極或漏極電極相互重疊的區域、以及柵極電極和源極區域或漏極區域相互重疊的區域中產生較小的寄生電容。

圖27是示意性表示日本專利申請特開No.2007-220817公開的自對準頂柵型TFT的剖面圖。自對準頂柵型TFT包括基板1、氧化物半導體層2、柵極絕緣膜3、柵極電極4、源極側接觸孔62、漏極側接觸孔63、源極電極72、漏極電極73以及層間絕緣膜5。氧化物半導體層2包括溝道區域21、源極區域22及漏極區域23。

日本專利申請特開No.2007-220817利用氫用作供體并且電阻可變的氧化物半導體的性質。即，將包含少量的氫的氮化硅膜用作柵極絕緣膜3來減小溝道區域21中的氫的量。因此，維持溝道區域21的高電阻。將包含大量的氫的氮化硅膜用作層間絕緣膜5以使大量的氫向源極區域22和漏極區域23擴散。由此，減小源極區域22和漏極區域23的電阻。

日本專利申請特開No.2012-033836公開了柵極電極4具有抑制氫的擴散的功能并且當形成層間絕緣膜5時抑制氫向溝道區域21中擴散的頂柵型TFT。

在日本專利申請特開No.2007-220817和日本專利申請特開No.2012-033836中，柵極電極4和柵極絕緣膜3以相同的圖案形成，使用該圖案作為掩膜，使氫從層間絕緣膜5擴散，以形成源極區域22及漏極區域23。因此，當形成層間絕緣膜5時，溝道區域21和源極區域22之間的邊界或者溝道區域21和漏極區域23之間的邊界位于柵極電極4的端部的正下方。

為了減小寄生電容，需要盡可能地抑制氫從源極區域22及漏極區域23向溝道區域21的擴散。

H.Kitakado等的“Channel Shortening Phenomenon Due to Redox Reaction ina Lateral Direction on In-Ga-Zn-O Thin-Film Transistors(在In-Ga-Zn-O薄膜晶體管上由于橫向的氧化還原反應引起的溝道縮短現象)”(Proceedings of the eighteenthinternational workshop on Active-Matrix flat panel displays and devices-TFTtechnologies and FPD materials)，2011，第29頁公開了計算氫的擴散系數及其活性能量的方法。