[發(fā)明專利]含有氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980030601.8
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN112088432A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 越智元隆;后藤裕史
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;C23C14/08;H01L21/336;H01L21/363
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 楊貝貝;臧建明

本發(fā)明提供一種包括氧化物半導(dǎo)體層薄膜的薄膜晶體管，其在維持高場效應(yīng)遷移率的同時應(yīng)力耐受性、尤其光應(yīng)力耐受性優(yōu)異。所述薄膜晶體管在基板上至少包括柵極電極、柵極絕緣膜、氧化物半導(dǎo)體層、源極?漏極電極、以及至少一層保護膜，并且構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體層的金屬元素包含In、Ga、Zn及Sn，相對于氧化物半導(dǎo)體層中的全部金屬元素的合計(In+Ga+Zn+Sn)的各金屬元素的比例為：In：30原子％以上且45原子％以下、Ga：5原子％以上且未滿20原子％、Zn：30原子％以上且60原子％以下、以及Sn：4.0原子％以上且未滿9.0原子％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含有氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)。更詳細(xì)而言，本發(fā)明涉及一種適宜地用于液晶顯示器或有機電致發(fā)光(electroluminescence，EL)顯示器等顯示裝置的、含有氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管。

背景技術(shù)

非晶(amorphous)(非晶質(zhì))氧化物半導(dǎo)體與通用的非晶硅(a-Si)相比具有高載流子(carrier)濃度，從而期待應(yīng)用于要求大型、高分辨率、高速驅(qū)動的下一代顯示器中。另外，非晶氧化物半導(dǎo)體的光學(xué)能帶隙(band gap)大，可在低溫下成膜，因此可在耐熱性低的樹脂基板上成膜，從而也期待應(yīng)用于輕且透明的顯示器中。

作為如上所述的非晶氧化物半導(dǎo)體，例如如專利文獻1所示，已知有包含銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)及氧(O)的In-Ga-Zn系非晶氧化物半導(dǎo)體(以下有時簡稱為“IGZO”)。

此處，包括包含IGZO的氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率雖高于通用的非晶硅，但為10cm²/Vs左右。但，為了應(yīng)對顯示裝置的大畫面化、高精細(xì)化或高速驅(qū)動化，尋求具有更高的場效應(yīng)遷移率的材料。

進而，對使用了IGZO之類的氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管而言，要求相對于光照射或電壓施加等應(yīng)力的耐受性(應(yīng)力耐受性)優(yōu)異。即，要求相對于光照射或電壓施加等應(yīng)力而薄膜晶體管的閾值變化量小。例如，當(dāng)對柵極電極持續(xù)施加電壓時、或在半導(dǎo)體層中持續(xù)照射會引起吸收的藍色范圍的光時，在薄膜晶體管的柵極絕緣膜與半導(dǎo)體層界面處捕獲電荷(charge)，因半導(dǎo)體層內(nèi)部的電荷的變化，閾值電壓可向負(fù)側(cè)大幅變化(偏移(shift))。其結(jié)果，指出了薄膜晶體管的開關(guān)特性發(fā)生變化的情況。

另外，當(dāng)進行液晶面板驅(qū)動時、或?qū)艠O電極施加負(fù)偏壓(bias)而使像素點燈時等，自液晶單元漏出的光照射至薄膜晶體管，但所述光會對薄膜晶體管帶來應(yīng)力而成為圖像不均或特性劣化的原因。當(dāng)在實際中使用薄膜晶體管時，若因光照射或電壓施加所形成的應(yīng)力而開關(guān)特性發(fā)生變化，則導(dǎo)致顯示裝置自身的可靠性降低。

另外，在有機EL顯示器中，來自發(fā)光層的漏光也同樣照射至半導(dǎo)體層中，產(chǎn)生閾值電壓等的值發(fā)生偏差等問題。

此種閾值電壓的偏移會導(dǎo)致具備薄膜晶體管的液晶顯示器或有機EL顯示器等顯示裝置自身的可靠性降低，因此強烈期望應(yīng)力耐受性的提高(即，應(yīng)力施加前后的變化量少)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2010-219538號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的問題

本發(fā)明是鑒于所述情況而成，其目的在于提供一種具備氧化物半導(dǎo)體層薄膜的薄膜晶體管，所述薄膜晶體管在維持高場效應(yīng)遷移率的同時應(yīng)力耐受性、尤其光應(yīng)力耐受性優(yōu)異。

解決問題的技術(shù)手段

本發(fā)明人們反復(fù)進行努力研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過在薄膜晶體管中的氧化物半導(dǎo)體層中采用特定的組成，可解決所述課題，從而完成本發(fā)明。

即，本發(fā)明涉及以下的[1]。