CN102097486B - 薄膜晶体管及其制造方法以及有机电致发光设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜晶体管及其制造方法以及包括该薄膜晶体管的有机电致发光设备。该薄膜晶体管包括：基底；栅电极，形成在基底上；栅极绝缘层，形成在基底的暴露部分和栅电极上；氧化物半导体层，形成在栅极绝缘层上以对应栅电极并包括HfInZnO基氧化物半导体，其中，基于按原子计100％的Hf、In和Zn的总浓度，氧化物半导体层中的Hf的浓度按原子计在大约9％至大约15％；源极区和漏极区，所述源极区和漏极区分别形成为在氧化物半导体层的两侧上以及栅极绝缘层上延伸。
Description
本申请要求于2009年12月15日在韩国知识产权局提交的第10-2009-0125031号韩国专利申请的权益，该申请的公开通过引用完全包含于此。
技术领域
本发明的实施例涉及一种薄膜晶体管，更具体地讲，涉及一种包括作为沟道层的HfInZnO基氧化物半导体层的薄膜晶体管、该薄膜晶体管的制造方法和包括该薄膜晶体管的有机电致发光设备。
背景技术
薄膜晶体管(TFT)是通过在绝缘支撑基底上沉积半导体材料的薄膜而制成的一种场效应晶体管。TFT基本上包括三个端子(例如栅极、漏极和源极)，并主要执行开关操作。在TFT的开关操作中，施加到栅极的电压被调节为将在源极和漏极之间流动的电流设置在接通状态或截断状态。TFT被用在传感器、存储装置、光学装置等中，并且在平板显示器的像素开关装置中得以最广泛的应用。
现在，商业上可获得的产品(例如笔记本计算机、PC监视器、TV、移动装置等)大部分包括非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)。非晶硅中的原子排布不像结晶硅中的原子排布那样规则，并且仅存在短程有序(short range order)。由于非晶硅可以在低温下容易地大面积沉积(例如在玻璃基底上大面积沉积)，因此非晶硅在TFT中得以最广泛的应用。然而，随着尺寸更大并且图像质量更高的显示装置的需求的增加，需要电子迁移率比a-Si TFT的电子迁移率(例如0.5cm2/Vs至1cm2/Vs)高的高性能薄膜晶体管以及制造技术。
多晶硅TFT具有优于a-Si TFT的性能的性能。多晶硅(多晶Si)TFT具有几十cm2/Vs至几百cm2/Vs的迁移率，因此高迁移率所需的数据驱动电路或外围电路可以嵌入在基底中。另外，这样的TFT的沟道可以被制造成短的，因此屏幕的开口率可以高。此外，由于驱动电路被嵌入在基底中，所以在根据像素数目的增加布置用于连接驱动电路的布线方面没有节距的限制，因此可实现高分辨率，可降低接通电压和功耗，并且多晶Si TFT可具有较少的特性劣化。
然而，用于制造多晶SiTFT的结晶化工艺复杂，因此制造成本会增加。另外，由于技术问题(例如制造设备的限制或均一性缺陷)，直到最近还没有实现使用多晶Si TFT对大型基底的制造。
因此，对具有a-SiTFT和多晶SiTFT的优点的新型TFT已经进行了积极的研究。氧化物半导体装置是这些TFT的代表性的示例。
氧化物半导体装置可分为包括结晶氧化物(例如ZnO)的结晶氧化物半导体装置以及包括非晶氧化物(例如GIZO(GaInZnO))的非晶氧化物半导体装置。非晶氧化物半导体装置可以在低温下制造，可以容易地制成大的尺寸，并且像多晶Si TFT一样具有高的迁移率和优异的电特性。因此，为了在TFT的沟道区中使用氧化物半导体层，当前正在进行研究。在氧化物半导体中，由于s轨道波函数的重叠有助于电子的带电荷转移，所以认为由氧化物半导体形成的非晶薄膜可具有诸如10cm2/V·s或更高的高迁移率，其中，金属的最外层电子中根据方向的各向异性最小的电子位于s轨道中。
然而，最近的报导已经披露了常用的InGaZnO氧化物半导体装置当暴露于等离子体或外部因素(例如湿气、氧等)时其特性劣化。此外，为了保护氧化物半导体层，将蚀刻停止层形成在氧化物半导体层上。然而，根据用于形成蚀刻停止层的条件，氧化物半导体装置的特性会严重劣化。另外，氧化物半导体装置的特性不发生劣化的条件范围是有限的，因此氧化物半导体装置需要根本性的改变。
发明内容
这些实施例提供了一种具有提高的电特性和稳定性的氧化物半导体薄膜晶体管、一种制造该氧化物半导体薄膜晶体管的方法和一种包括该薄膜晶体管的有机电致发光设备。
根据这些实施例的一方面，提供了一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括：基底；栅电极，形成在基底上；栅极绝缘层，形成在基底的暴露部分和栅电极上；氧化物半导体层，形成在栅极绝缘层上以对应于栅电极，并包括HfInZnO基氧化物半导体；源极区和漏极区，源极区和漏极区分别形成为在氧化物半导体层的两边以及栅极绝缘层上延伸。关于此点，基于按原子计100％的Hf、In和Zn的总浓度，氧化物半导体层中的Hf的浓度可以在大约9at％至大约15at％。
Hf的浓度(at％)可从氧化物半导体层的下部向氧化物半导体层的上部逐渐增加。此外，氧化物半导体层可包括形成在栅极绝缘层上的第一层和形成在第一层上的第二层，其中，第二层中的Hf的浓度高于第一层中的Hf的浓度。
Zn的浓度可从氧化物半导体层的下部向氧化物半导体层的上部逐渐增加。氧化物半导体层可包括形成在栅极绝缘层上的第三层和形成在第三层上的第四层，其中，第四层中的Zn的浓度高于第三层中的Zn的浓度。
根据这些实施例的另一方面，提供了一种制造薄膜晶体管的方法，该方法包括以下步骤：在基底上形成栅电极；在基底的暴露部分和栅电极上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成HfInZnO基氧化物半导体层；使源极区和漏极区形成为分别在氧化物半导体层的两边上和栅极绝缘层上延伸。关于此点，形成氧化物半导体层的步骤可以按照这样的方式执行，即，基于按原子计100％的Hf、In和Zn的总浓度，氧化物半导体层中的Hf的浓度可以在大约9at％至大约15at％。
可以通过分别向HfO2、In2O3和ZnO三个靶施加电力而进行共溅射来形成氧化物半导体层。通过调节施加到靶的电压可使氧化物半导体层具有Hf或Zn浓度梯度。
可以按照使Hf的浓度从氧化物半导体层的下部向氧化物半导体层的上部增加的方式来执行氧化物半导体层的形成。可选择地，可以按照使Zn的浓度从氧化物半导体层的下部向氧化物半导体层的上部增大并且Zn的浓度远离栅极绝缘层而增加的方式来执行氧化物半导体层的形成。
根据这些实施例的另一方面，提供了一种包括包含有氧化物半导体层的薄膜晶体管的有机电致发光设备。
附图说明
通过参照附图详细描述这些实施例的示例性实施例，这些实施例的以上和其他特征与优点将变得更加清楚，在附图中：
图1是示出根据实施例的包括氧化物半导体层的薄膜晶体管的结构的剖视图；
图2是示出根据另一实施例的包括氧化物半导体层的薄膜晶体管的结构的剖视图；
图3A至图3D是顺序地示出根据实施例的薄膜晶体管的制造方法的剖视图；
图4A至图4D是顺序地示出根据另一实施例的薄膜晶体管的制造方法的剖视图；
图5是示出根据实施例的根据HfInZnO基氧化物半导体(Zn/In＜1)中Hf的浓度，漏电流相对于薄膜晶体管的栅电压的测量结果的曲线图；
图6是示出根据实施例的根据HfInZnO基氧化物半导体(Zn/In＝1)中Hf的浓度，漏电流相对于薄膜晶体管的栅电压的测量结果的曲线图；
图7是示出根据实施例的当Zn/In＜1时，HfInZnO基氧化物半导体薄膜晶体管根据Hf的浓度的特性和稳定的测量结果的曲线图；
图8是示出根据实施例的当Zn/In＝1时，HfInZnO基氧化物半导体薄膜晶体管根据Hf的浓度的特性和稳定的测量结果的曲线图；
图9是根据实施例的包括薄膜晶体管的有机电致发光装置的剖视图。
具体实施方式
现在将参照附图更加充分地描述这些实施例，附图中示出了示例性实施例。然而，这些实施例可以以许多不同的形式实施，并且不应当被解释成局限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底的和完全的，并将把这些实施例的构思充分地传达给本领域技术人员。
这里使用的术语“HfInZnO基氧化物半导体”是指包含铪(Hf)、铟(In)、锌(Zn)和氧(O)的氧化物半导体，其中，Hf、In、Zn和O的组成比可以改变。在本说明书中，Hf和Zn的浓度用原子百分比(at％)表示，Hf、In和Zn的总原子百分比(at％)是100％。
图1是示出根据实施例的包括氧化物半导体层的氧化物半导体薄膜晶体管10的结构的剖视图。
参照图1，氧化物半导体薄膜晶体管10包括：基底11；栅电极13，形成在基底11上；栅极绝缘层15，形成在基底11的暴露部分和栅电极13上；氧化物半导体层17，形成在栅极绝缘层15上以对应于栅电极13；源极和漏极19，分别形成在氧化物半导体层17的两边上并形成在栅极绝缘层15的暴露部分上，从而暴露氧化物半导体层17的顶表面的一部分并分别接触氧化物半导体层17的两边。氧化物半导体层17形成为沟道层。缓冲层(未示出)可以可选择地形成在基底11与栅电极13之间以及基底11与栅极绝缘层15之间。另外，蚀刻停止层(未示出)可以可选择地形成在氧化物半导体层17上。
基底11可以是例如硅(Si)、玻璃或塑料。栅电极13可以是例如金属或导电氧化物，所述金属例如为钛(Ti)、铂(Pt)、钌(Ru)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、钼(Mo)、铬(Cr)、铝(Al)、钽(Ta)、钨(W)或它们的合金，所述导电氧化物例如为氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化镓锌(GZO)、氧化铟镓(IGO)或氧化铝锌(AZO)。例如，栅电极13可以是包含Cu或Mo的单金属层以及包括含Mo金属层、含Ti金属层和含Cr金属层的多层金属层中的任意一种。
例如，栅极绝缘层15可以是诸如SiO2、SiNx、SiON、HfO2、Al2O3、Y2O3或Ta2O5之类的介电材料、高K介电材料或它们的混合物。
氧化物半导体层17例如是HfInZnO基氧化物半导体。HfInZnO基氧化物半导体可以是非晶的或结晶的。在氧化物半导体层17中，Hf的浓度可基于Hf、In和Zn的总原子百分比浓度(100at％)而在大约9at％至大约15at％(原子百分比)。氧化物半导体层17中的Hf的浓度可以朝氧化物半导体层17的与栅极绝缘层15接触的下部减小，并可以朝氧化物半导体层17的被源极和漏极19暴露的上部增大。因此，在例如HfInZnO基氧化物半导体的氧化物半导体层17中，Hf的浓度可以具有渐变的梯度。
当HfInZnO基氧化物半导体中的Hf的浓度增大时，HfInZnO基氧化物半导体的结构变强，从而减少了当HfInZnO基氧化物半导体经历后续的工艺(例如薄膜形成工艺或等离子体工艺)时出现的缺陷问题。因此，薄膜晶体管的稳定性提高。然而，HfInZnO基氧化物半导体的电子迁移率减小，从而降低了薄膜晶体管的电特性。
因此，氧化物半导体层17中的Hf的浓度可以朝形成有沟道的氧化物半导体层17的一部分(该部分接触栅极绝缘层15)减小，从而增大HfInZnO基氧化物半导体的电子迁移率并提高薄膜晶体管的性能。此外，氧化物半导体层17中的Hf的浓度可以朝氧化物半导体层17的被暴露于外部因素的上部增大，从而提高薄膜晶体管的稳定性。
氧化物半导体层17可具有如下方式的Zn浓度梯度：氧化物半导体层17中的Zn的浓度可朝着氧化物半导体层17的与栅极绝缘层15的接触的下部降低，并且可朝着氧化物半导体层17的被源极和漏极19暴露的上部增加。可选择地，氧化物半导体层17中的Hf的浓度可以在大约9at％至15at％。
如在上述的Hf的情况下，当HfInZnO基氧化物半导体中的Zn的浓度增大时，HfInZnO基氧化物半导体的结构变强，从而限制了当HfInZnO基氧化物半导体经历后续的工艺(例如薄膜形成工艺或等离子体工艺)时出现的缺陷问题。因此，薄膜晶体管的稳定性提高。然而，HfInZnO基氧化物半导体的电子迁移率减小。
因此，如在上述的Hf的情况下，氧化物半导体层17中的Zn的浓度可以朝形成有沟道的氧化物半导体层17的一部分(该部分接触栅极绝缘层15)减小，从而增大HfInZnO基氧化物半导体的电子迁移率并提高薄膜晶体管的性能，并且氧化物半导体层17中的Zn的浓度可以朝氧化物半导体层17的被暴露于周围环境的上部增大，从而提高薄膜晶体管的稳定性。
源极和漏极19可以是例如与栅电极13的材料相同的材料，例如金属或导电氧化物，所述金属例如为Ti、Pt、Ru、Cu、Au、Ag、Mo、Cr、Al、Ta、W或它们的合金，所述导电氧化物例如为氧化锡、氧化锌、氧化铟、ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)、GZO(氧化镓锌)、IGO(氧化铟镓)或AZO(氧化铝锌)。例如，源极和漏极19可以是包含Cu或Mo的单金属层以及包括含Mo金属层、含Ti金属层和含Cr金属层的多层金属层中的任意一种。
图2是示出根据另一实施例的包括氧化物半导体层的氧化物半导体薄膜晶体管20的结构的剖视图。除了氧化物半导体薄膜晶体管20包括双层的氧化物半导体层之外，图2的氧化物半导体薄膜晶体管20的结构与图1的氧化物半导体薄膜晶体管10的结构相同。
参照图2，氧化物半导体薄膜晶体管20包括：基底21；栅电极23，形成在基底21上；栅极绝缘层25，形成在基底21的暴露部分和栅电极23上；氧化物半导体层27，形成在栅极绝缘层25上以对应于栅电极23；源极和漏极29，分别形成在氧化物半导体层27的两边上并形成在栅极绝缘层25的暴露部分上，从而暴露氧化物半导体层27的一部分顶表面并分别接触氧化物半导体层27的两边。
氧化物半导体层27包括形成在栅极绝缘层25上的第一氧化物半导体层27a和形成在第一氧化物半导体层27a上的第二氧化物半导体层27b。缓冲层(未示出)可以可选择地形成在基底21与栅电极23之间以及基底21与栅极绝缘层25之间。另外，蚀刻停止层(未示出)可以可选择地形成在氧化物半导体层27上。
基底21可以是例如Si、玻璃或塑料。栅电极23可以是例如金属或导电氧化物，所述金属例如为Ti、Pt、Ru、Cu、Au、Ag、Mo、Cr、Al、Ta、W或它们的合金，所述导电氧化物例如为氧化锡、氧化锌、氧化铟、ITO、IZO、GZO、IGO或AZO。例如，栅电极23可以是包含Cu或Mo的单金属层以及包括含Mo金属层、含Ti金属层和含Cr金属层的多层金属层中的任意一种。
例如，栅极绝缘层25可以是诸如SiO2、SiNx、SiON、HfO2、Al2O3、Y2O3或Ta2O5之类的介电材料、高K介电材料或它们的混合物。
第一氧化物半导体层27a和第二氧化物半导体层27b中的每个可以是例如HfInZnO基氧化物半导体，第一氧化物半导体层27a中的Hf的浓度可以低于第二氧化物半导体层27b中的Hf的浓度。HfInZnO基氧化物半导体可以是非晶的或结晶的。可选择地，氧化物半导体层27中的Hf的浓度可以为大约9at％至大约15at％。在一个实施例中，第一氧化物半导体层27a的Hf的浓度为大约3at％至大约15at％，第二氧化物半导体层27b的Hf的浓度为大约4at％至大约15at％。在另一实施例中，第一氧化物半导体层27a的Hf的浓度为大约3at％至小于大约15at％，第二氧化物半导体层27b的Hf的浓度为大约4at％至大约15at％。在本实施例中，氧化物半导体层27是双层的，但是氧化物半导体层27也可以是三层的。关于此点，直接形成在栅极绝缘层25上的第一氧化物半导体层中的Hf的浓度可以是最低的，形成在栅极绝缘层25最上面的第三氧化物半导体层中的Hf的浓度可以是最高的，并且形成在第一氧化物半导体层和第三氧化物半导体层之间的第二氧化物半导体层中的Hf的浓度可具有最高值和最低值之间的值。
第一氧化物半导体层27a可以用作沟道层，第二氧化物半导体层27b可以用作沟道层以及第一氧化物半导体层27a的保护层。因此，第一氧化物半导体层27a和第二氧化物半导体层27b的沉积结构不会使薄膜晶体管的电特性的劣化，并且可以提高薄膜晶体管的稳定性。
第一氧化物半导体层27a和第二氧化物半导体层27b中的每个可以是例如HfInZnO基氧化物半导体，第一氧化物半导体层27a中的Zn的浓度可以低于第二氧化物半导体层27b中的Zn的浓度。可选择地，氧化物半导体层27中的Hf的浓度可以为大约9at％至大约15at％。氧化物半导体层27也可以是三层的。关于此点，直接形成在栅极绝缘层25上的第一氧化物半导体层中的Zn的浓度可以是最低的，形成在栅极绝缘层25最上面的第三氧化物半导体层中的Zn的浓度可以是最高的，并且形成在第一氧化物半导体层和第三氧化物半导体层之间的第二氧化物半导体层中的Zn的浓度可具有最高值和最低值之间的值。
源极和漏极29可以是例如与栅电极23的材料相同的材料，例如金属或导电氧化物，所述金属例如为Ti、Pt、Ru、Cu、Au、Ag、Mo、Cr、Al、Ta、W或它们的合金，所述导电氧化物例如为氧化锡、氧化锌、氧化铟、ITO、IZO、GZO、IGO或AZO。例如，源极和漏极29可以是包含Cu或Mo的单金属层以及包括含Mo金属层、含Ti金属层和含Cr金属层的多层金属层中的任意一种。
图3A至图3D是顺序地示出根据实施例的薄膜晶体管的制造方法的剖视图。
参照图3A，在基底11上形成栅电极13。基底11可以是如Si、玻璃或塑料。
在基底11上形成导电层，并将导电层图案化，从而形成栅电极13，其中，导电层例如是金属或导电氧化物，所述金属例如为Ti、Pt、Ru、Cu、Au、Ag、Mo、Cr、Al、Ta、W或它们的合金，所述导电氧化物例如为氧化锡、氧化锌、氧化铟、ITO、IZO、GZO、IGO或AZO。可选择地，可以在基底11上形成缓冲层(未示出)，然后可以在缓冲层上形成栅电极13。
参照图3B，在其上形成有栅电极13的基底11上形成栅极绝缘层15，其中，栅极绝缘层15例如是诸如SiO2、SiNx、SiON、HfO2、Al2O3、Y2O3或Ta2O5之类的介电材料、高K介电材料或它们的混合物。
参照图3C，在栅极绝缘层15上形成HfInZnO基氧化物半导体层，然后将HfInZnO基氧化物半导体层图案化，从而形成氧化物半导体层17。关于此点，将氧化物半导体层17形成为具有按照如下方式的渐变的Hf浓度梯度：Hf的浓度从氧化物半导体层17的接触栅极绝缘层15的下部向氧化物半导体层17的上部增大。
可以通过分别向HfO2、In2O3和ZnO这三个靶施加电力而进行共溅射来形成HfInZnO基氧化物半导体层。HfInZnO基氧化物半导体可以是非晶的或结晶的。关于此点，按照这样的方式将氧化物半导体层17形成为具有渐变的Hf浓度梯度，即，通过根据溅射时间改变分别施加到三个靶的电力，Hf的浓度从氧化物半导体层17的下部向氧化物半导体层17的上部增大。关于此点，Hf的浓度可以为大约9at％至大约15at％。
可以将HfInZnO基氧化物半导体层形成为具有按照这样的方式的Zn浓度梯度，即，Zn的浓度从氧化物半导体层17的接触栅极绝缘层15的下部向氧化物半导体层17的上部增大。可以根据溅射时间改变施加到靶的电力来获得HfInZnO基氧化物半导体层的Zn浓度梯度。可选择地，Hf的浓度可以为大约9at％至大约15at％。
因为氧化物半导体层17具有这样的Zn浓度梯度，所以可以不形成蚀刻停止层，从而简化了薄膜晶体管的制造工艺。
可选择地，可以在氧化物半导体层17上形成蚀刻停止层(未示出)作为绝缘层。
参照图3D，在氧化物半导体层17和栅极绝缘层15上形成导电层，其中，导电层例如是金属或导电氧化物，所述金属例如为Ti、Pt、Ru、Cu、Au、Ag、Mo、Cr、Al、Ta、W或它们的合金，所述导电氧化物例如为氧化锡、氧化锌、氧化铟、ITO、IZO、GZO、IGO或AZO。将包括金属或导电氧化物的导电层图案化，从而形成分别在氧化物半导体层17的两边和栅极绝缘层15上延伸的源极和漏极19。
图4A至图4D是顺序地示出根据另一实施例的薄膜晶体管的制造方法的剖视图。除了在本实施例中氧化物半导体层是双层的之外，图4A至图4D的制造薄膜晶体管的方法与图3A至图3D的制造薄膜晶体管的方法相同。
参照图4A，在基底21上形成栅电极23。基底21可以是例如Si、玻璃或塑料。
在基底21上形成导电层，并将导电层图案化，从而形成栅电极23，其中，导电层包括例如金属或导电氧化物，所述金属例如为Ti、Pt、Ru、Cu、Au、Ag、Mo、Cr、Al、Ta、W或它们的合金，所述导电氧化物例如为氧化锡、氧化锌、氧化铟、ITO、IZO、GZO、IGO或AZO。可选择地，在基底21上形成缓冲层(未示出)，然后可以在缓冲层上形成栅电极23。
参照图4B，在其上形成有栅电极23的基底21上形成栅极绝缘层25。其中，例如栅极绝缘层25包括诸如SiO2、SiNx、SiON、HfO2、Al2O3、Y2O3或Ta2O5之类的介电材料、高K介电材料或它们的混合物。
参照图4C，在栅极绝缘层25上形成HfInZnO基氧化物半导体层，并将HfInZnO基氧化物半导体层图案化，从而形成氧化物半导体层27。关于此点，氧化物半导体层27包括形成在栅极绝缘层25上的第一氧化物半导体层27a和形成在第一氧化物半导体层27a上的第二氧化物半导体层27b。关于此点，第二氧化物半导体层27b中的Hf的浓度高于第一氧化物半导体层27a中的Hf的浓度。
可以使用具有不同组成的靶分别形成第一氧化物半导体层27a和第二氧化物半导体层27b。换言之，可以使用用于制造HfInZnO基氧化物半导体的靶(该靶中的Hf的浓度低)形成第一氧化物半导体层27a，可以使用用于制造HfInZnO基氧化物半导体的靶(该靶中的Hf的浓度高)形成第二氧化物半导体层27b。第一氧化物半导体层27a和第二氧化物半导体层27b中的每个氧化物半导体层可以是非晶的或结晶的。
由于第二氧化物半导体层27b，可以不形成蚀刻停止层，从而简化了薄膜晶体管的制造工艺。可选择地，可以在第二氧化物半导体层27b上形成蚀刻停止层(未示出)。
可选择地，可以利用Hf的浓度组成不同的三个靶使氧化物半导体层27成为三层。关于此点，在直接形成在栅极绝缘层25上的第一氧化物半导体层中，Hf的浓度可以是最低的；在形成在栅极绝缘层25最上面的第三氧化物半导体层中，Hf的浓度可以是最高的；并且在形成在第一氧化物半导体层和第三氧化物半导体层之间的第二氧化物半导体层中，Hf的浓度可以具有最高值和最低值之间的值。
还可以按照Zn在第二氧化物半导体层27b中的浓度高于在第一氧化物半导体层27a中的浓度的方式来形成第一氧化物半导体层27a和第二氧化物半导体层27b。关于此点，可以使用用于制造HfInZnO基氧化物半导体的靶(该靶中的Zn的浓度低)形成第一氧化物半导体层27a，可以使用用于制造HfInZnO基氧化物半导体的靶(该靶中的Zn的浓度高)形成第二氧化物半导体层27b。氧化物半导体层27也可以是三层的。关于此点，直接形成在栅极绝缘层25上的第一氧化物半导体层中的Zn的浓度可以是最低的，形成在栅极绝缘层25最上面的第三氧化物半导体层中的Zn的浓度可以是最高的。可选择地，第一氧化物半导体层27a和第二氧化物半导体层27b中的每层中的Hf的浓度可以在大约9at％至大约15at％。
参照图4D，在氧化物半导体层27和栅极绝缘层25上形成导电层，其中，导电层包括金属或导电氧化物，所述金属例如为Ti、Pt、Ru、Cu、Au、Ag、Mo、Cr、Al、Ta、W或它们的合金，所述导电氧化物例如为氧化锡、氧化锌、氧化铟、ITO、IZO、GZO、IGO或AZO。将包括金属或导电氧化物的导电层图案化，从而形成分别在氧化物半导体层27的两边和栅极绝缘层25上延伸的源极和漏极29。
图9是根据实施例的包括薄膜晶体管的有机电致发光装置300的剖视图。
参照图9，有机电致发光装置300包括阳极131、阴极137以及设置在阳极131和阴极137之间的有机薄膜层135。有机薄膜层135可以具有包括空穴传输层、有机发射层和电子传输层的堆叠结构。有机薄膜层135还可包括空穴注入层和电子注入层。
用于控制有机电致发光装置300工作的薄膜晶体管100具有如上所述的这样结构的HfInZnO基氧化物半导体薄膜晶体管。薄膜晶体管100包括：基底111；栅电极113，形成在基底111上；HfInZnO基氧化物半导体层117，形成在栅极绝缘层115上以对应于栅电极113；源极和漏极119，分别形成在HfInZnO基氧化物半导体层117的两边上。
Hf的浓度可以从HfInZnO基氧化物半导体层117的下部向HfInZnO基氧化物半导体层117的上部增大。可选择地，HfInZnO基氧化物半导体层117可以具有堆叠结构，在该堆叠结构中，HfInZnO基氧化物半导体层117的上层中的Hf的浓度高于HfInZnO基氧化物半导体层117的下层中的Hf的浓度。
可选择地，HfInZnO基氧化物半导体层117可具有如下方式的Zn浓度梯度：HfInZnO基氧化物半导体层117上部中的Zn的浓度比HfInZnO基氧化物半导体层117的下部中的Zn的浓度高；或者HfInZnO基氧化物半导体层117可具有堆叠的结构，在该堆叠结构中，HfInZnO基氧化物半导体层117上层中的Zn的浓度比HfInZnO基氧化物半导体层117的下层中的Zn的浓度高。
阳极131电连接到源极和漏极119中的任意一个。有机电致发光装置300还可以包括用于保持信号的电容器。
HfInZnO基氧化物半导体薄膜晶体管(TFT)的特性和稳定性的测量
在玻璃基底上形成厚
宽150nm、长1000nm的包含Mo的栅电极，在玻璃基底和栅电极上形成包括SiNx和SiOx的栅极绝缘层，SiNx的厚度为SiOx的厚度为
在栅极绝缘层上形成厚度为
至
的HfInZnO基氧化物半导体层。
通过分别向HfO2、In2O3和ZnO三个靶施加电力而在溅射室中进行共溅射来形成HfInZnO基氧化物半导体层，然后将HfInZnO基氧化物半导体层图案化。
接下来，在HfInZnO基氧化物半导体层上形成厚度为
的In2O3，并将In2O3图案化，从而形成分别在HfInZnO基氧化物半导体层的两边和基底上延伸的源极/漏极。
在HfInZnO基氧化物半导体层的形成过程中，通过调整分别施加到靶的电力来改变HfInZnO基氧化物半导体中的Zn与In的原子比以及Hf的浓度(at％)。测量包括有着不同的Zn与In的原子比以及Hf浓度组成不同的氧化物半导体层的薄膜晶体管的电特性。
图5是示出根据实施例的当Zn与In的原子比小于1(Zn/In＜1)时根据HfInZnO基氧化物半导体中Hf的浓度，漏电流相对于薄膜晶体管的栅电压的测量结果的曲线图。图6是示出根据实施例的当Zn与In的原子比等于1(Zn/In＝1)时根据HfInZnO基氧化物半导体中Hf的浓度，漏电流相对于薄膜晶体管的栅电压的测量结果的曲线图。
在图5中，当Zn/In＜1时，通过将Hf的浓度(原子百分比)改变为5.0at％、7.8at％、11.0at％和12.3at％来测量相对于栅电压(VGS)的漏电流(IDS)。参照图5，证实了随着HfInZnO基氧化物半导体中的Hf的浓度增加，栅电压(VGS)相对于同一漏电流(IDS)增加。推定HfInZnO基氧化物半导体的电子迁移率随着Hf的浓度增加而降低，使得同一漏电流(IDS)需要更高的栅电压(VGS)。
在图6中，当Zn/In＝1时，通过将Hf的浓度改变为5.0at％、6.8at％、9.8at％和10.0at％来测量相对于栅电压(VGS)的漏电流(IDS)。参照图6，如在图5的曲线图中示出的结果，证实了随着HfInZnO基氧化物半导体中的Hf的浓度增加，栅电压(VGS)相对于同一漏电流(IDS)增加。
下面的表1示出了当Zn/In＜1时HfInZnO基氧化物半导体TFT的特性和稳定性的测量结果，并且表1的HfInZnO基氧化物半导体TFT的特性和稳定性的测量结果示出为图7中的曲线图。
表1
在表1和图7中，Zn∶In表示HfInZnO基氧化物半导体中Zn与In的原子比，Hf(at％)表示HfInZnO基氧化物半导体中Hf的浓度(原子百分比)，VTH(阈值电压)表示用于在晶体管中形成沟道以使得电流流动的最小电压，迁移率表示HfInZnO基氧化物半导体中载流子(电子)的平均速度。此外，S因子(亚阈值摆动)表示在HfInZnO基氧化物半导体TFT用作开关装置的截面中图7的曲线的斜率的倒数，ΔV表示在HfInZnO基氧化物半导体处于DC应力下之前和之后阈值电压VTH的变化，DC应力表示当对HfInZnO基氧化物半导体施加±5V的栅极偏压达1小时时产生的应力。
参照表1和图7，随着HfInZnO基氧化物半导体中的Hf的浓度增大，阈值电压(VTH)增大，HfInZnO基氧化物半导体的迁移率减小，且S因子增大。从该结果来看，证实了随着HfInZnO基氧化物半导体中的Hf浓度增大，TFT的电特性劣化，另一方面，TFT的稳定性得到改善。
下面的表2示出了当Zn/In＝1时HfInZnO基氧化物半导体TFT的特性和稳定性的测量结果，并且表2的HfInZnO基氧化物半导体TFT的特性和稳定性的测量结果为图8中的曲线图。
表2
参照表2和图8，类似如上所述的当Zn∶In＜1时的情况，随着Hf的原子百分比增大，阈值电压(VTH)增大，迁移率降低并且S因子增大，从而使HfInZnO基氧化物半导体TFT的电特性劣化。另一方面，随着Hf的浓度增加，ΔV减小，从而改善了HfInZnO基氧化物半导体TFT的稳定性。
换言之，当Zn＜In以及Zn＝In时，随着Hf的浓度增大，阈值电压(VTH)增大，迁移率降低并且S因子增大，从而使HfInZnO基氧化物半导体TFT的电特性劣化，另一方面，ΔV减小，从而改善了HfInZnO基氧化物半导体TFT的稳定性。
将表1和图7与表2和图8进行比较，相对于相似的Hf浓度，当Zn＜In时的阈值电压(VTH)低于当Zn＝In时的阈值电压(VTH)，这表明阈值电压(VTH)依赖于Zn与In的原子比。另一方面，迁移率、S因子和ΔV对Hf的原子百分比的依赖程度比对Zn与In的原子比的依赖程度高。
在上述的实施例中，描述了底栅颠倒错置的TFT及其制造方法，但是这些实施例不限于此。例如，根据实施例的TFT可以是底栅共面型TFT。
如上所述，根据以上的一个或多个实施例，HfInZnO基氧化物半导体层具有Hf或Zn浓度梯度，从而提高了作为沟道层的HfInZnO基氧化物半导体层的电特性，并强化了HfInZnO基氧化物半导体层的被暴露于外部因素的一部分。因此，可以提高HfInZnO基氧化物半导体TFT的稳定性。
虽然已经参照这些实施例的示例性实施例具体地示出并描述了这些实施例，但是本领域普通技术人员应该理解的是，在不脱离这些实施例的由权利要求书限定的精神和范围的情况下，在此可以做出各种形式上和细节上的变化。
Claims (17)
1.一种薄膜晶体管，包括：
基底；
栅电极，形成在基底上；
栅极绝缘层，形成在基底的暴露部分和栅电极上；
氧化物半导体层，形成在栅极绝缘层上并包括HfInZnO基氧化物半导体；
源极区和漏极区，所述源极区和漏极区分别形成为在氧化物半导体层的两边上和栅极绝缘层上延伸，
其中，Hf的浓度从氧化物半导体层的下部向氧化物半导体层的上部逐渐增加。
2.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，基于按原子计100％的Hf、In和Zn的总浓度，氧化物半导体层中的Hf的浓度按原子计在9％至15％。
3.一种薄膜晶体管，包括：
基底；
栅电极，形成在基底上；
栅极绝缘层，形成在基底的暴露部分和栅电极上；
氧化物半导体层，形成在栅极绝缘层上并包括HfInZnO基氧化物半导体；
源极区和漏极区，所述源极区和漏极区分别形成为在氧化物半导体层的两边上和栅极绝缘层上延伸，
其中，所述氧化物半导体层包括形成在栅极绝缘层上的第一层和形成在所述第一层上的第二层，所述第二层中的Hf的浓度高于所述第一层中的Hf的浓度。
4.如权利要求3所述的薄膜晶体管，其中，所述第一层中的Hf的浓度按原子计为3％至15％，所述第二层中的Hf的浓度按原子计为4％至15％。
5.如权利要求1或3所述的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体层是非晶的。
6.如权利要求1或3所述的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体层是结晶的。
7.如权利要求1或3所述的薄膜晶体管，其中，所述基底包括硅、玻璃或塑料。
8.如权利要求1或3所述的薄膜晶体管，其中，所述栅电极包括金属或导电氧化物。
9.如权利要求8所述的薄膜晶体管，其中，所述金属是选自于由钛、铂、钌、铜、金、银、钼、铬、铝、钽、钨和它们的合金组成的组中的至少一种；导电氧化物是氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化镓锌、氧化铟镓和氧化铝锌中的至少一种。
10.如权利要求1或3所述的薄膜晶体管，其中，所述栅极绝缘层包括SiO2、SiNx、SiON、HfO2、Al2O3、Y2O3、Ta2O5和它们的混合物中的任一种。
11.如权利要求1或3所述的薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管还包括形成在基底和栅电极之间的缓冲层。
12.如权利要求1或3所述的薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管还包括形成在氧化物半导体层上的蚀刻停止层。
13.一种制造薄膜晶体管的方法，所述方法包括以下步骤：
在基底上形成栅电极；
在基底的暴露部分和栅电极上形成栅极绝缘层；
在栅极绝缘层上形成HfInZnO基氧化物半导体层；
形成源极区和漏极区，所述源极区和漏极区分别在氧化物半导体层的两边和栅极绝缘层上延伸，
其中，按照以下方式来执行形成氧化物半导体层的步骤：Hf的浓度从氧化物半导体层的下部向氧化物半导体层的上部增大。
14.如权利要求13所述的制造薄膜晶体管的方法，其中，按照以下方式来执行形成氧化物半导体层的步骤：基于按原子计100％的Hf、In和Zn的总浓度，氧化物半导体层中的Hf的浓度按原子计在9％至15％。
15.如权利要求13所述的制造薄膜晶体管的方法，其中，通过分别向HfO2、In2O3和ZnO三个靶施加电力而进行共溅射来执行形成氧化物半导体层的步骤。
16.一种制造薄膜晶体管的方法，所述方法包括以下步骤：
在基底上形成栅电极；
在基底的暴露部分和栅电极上形成栅极绝缘层；
在栅极绝缘层上形成HfInZnO基氧化物半导体层；
形成源极区和漏极区，所述源极区和漏极区分别在氧化物半导体层的两边和栅极绝缘层上延伸，
其中，所述氧化物半导体层包括形成在栅极绝缘层上的第一层和形成在所述第一层上的第二层，所述第二层中的Hf的浓度高于所述第一层中的Hf的浓度。
17.一种有机电致发光设备，所述有机电致发光设备包括有机电致发光装置和被构造成控制有机电致发光装置的薄膜晶体管，所述有机电致发光装置包括第一电极、有机薄膜层和第二电极，所述薄膜晶体管包括：
基底；
栅电极，形成在基底上；
栅极绝缘层，形成在基底的暴露部分和栅电极上；
氧化物半导体层，形成在栅极绝缘层上并包括HfInZnO基氧化物半导体，其中，基于按原子计100％的Hf、In和Zn的总浓度，氧化物半导体层中的Hf的浓度按原子计在9％至15％，并且Hf的浓度从氧化物半导体层的下部向氧化物半导体层的上部增加；
源极区和漏极区，所述源极区和漏极区分别形成为在氧化物半导体层的两边上以及栅极绝缘层上延伸。
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| JP6261125B2 (ja) * | 2014-01-31 | 2018-01-17 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 酸化物薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
| CN103840011A (zh) * | 2014-02-26 | 2014-06-04 | 华中科技大学 | 氧化锌基非晶氧化物半导体薄膜晶体管及其制造方法 |
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| KR102180014B1 (ko) * | 2018-06-01 | 2020-11-17 | 울산과학기술원 | Ta2O5/In2O3 적층구조의 제조방법 및 이에 따라 제조된 적층구조 |
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