CN104795448A - 薄膜晶体管、其制造方法和具有薄膜晶体管的平板显示器 - Google Patents

薄膜晶体管、其制造方法和具有薄膜晶体管的平板显示器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种薄膜晶体管、其制造方法和具有薄膜晶体管的平板显示器。在一个方面中,该TFT包括基板和形成在基板上的有源层,其中,有源层由氧化物半导体形成,并且其中,有源层包括两个相对侧。TFT还包括形成在有源层的相对侧处的源极区和漏极区、形成在有源层上的第一绝缘层、形成在有源层上的栅电极、形成为覆盖第一绝缘层和栅电极的第二绝缘层、以及形成在源极区和漏极区上并且接触第二绝缘层的第一导电层。

Description

薄膜晶体管、其制造方法和具有薄膜晶体管的平板显示器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年1月20日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2014-0006534号的优先权和权益,其全部内容通过引用结合于此。
技术领域
所描述的技术总体上涉及薄膜晶体管(TFT)、制造TFT的方法、以及具有TFT的平板显示装置。
背景技术
薄膜晶体管(TFT)被用于包括平板显示器(FPD)等的各种电子装置中。例如,TFT可被用作包括液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、电泳显示器等的平板显示装置中的开关元件或驱动元件。
TFT包括耦接至用于提供扫描信号的栅极线的栅电极、耦接至用于提供信号以应用于像素电极的数据线的源电极、与源电极相对的漏电极、以及电耦接至源电极和漏电极的半导体层。
发明内容
一个发明方面是可以改善TFT的特性的薄膜晶体管(TFT)、制造该TFT的方法、以及具有该TFT的平板显示装置。
另一方面是一种TFT,包括:基板;氧化物半导体,位于基板上;源电极和漏电极,耦接至氧化物半导体,源电极和漏电极在氧化物半导体的两侧处关于氧化物半导体彼此相对;第一绝缘层,位于氧化物半导体上;栅电极,位于第一绝缘层上,栅电极与氧化物半导体重叠;第二绝缘层,位于栅电极上;第一导电层,耦接至第二绝缘层,第一导电层分别放置在源电极和漏电极上;以及第二导电层,位于第一导电层上,第二导电层包括暴露第二绝缘层的开口。
氧化物半导体可包括氧化铟镓锌(IGZO)。
第一导电层可包括铝(Al)。
第二绝缘层可包括铝氧化物(AlOx)层。
另一方面是一种制造TFT的方法,该方法包括:提供基板;在基板上形成包括氧化物半导体材料的半导体图案;形成与半导体图案的中间部分重叠的第一绝缘层和栅电极;通过在不与第一绝缘层重叠的半导体图案上进行还原处理形成在栅电极之下形成的有源层并且源电极和漏电极关于有源层彼此相对;在源电极和漏电极上形成第一导电层;形成在第一导电层上形成的第二导电层以暴露与栅电极重叠的第一导电层的部分;以及形成暴露的第一导电层作为包括绝缘材料的第二绝缘层。
第一绝缘层和栅电极的形成可包括:在半导体图案上形成包括绝缘材料的绝缘材料层;在绝缘材料层上形成栅电极;通过使用栅电极作为蚀刻掩模将绝缘材料层图案化,并且暴露半导体图案的一部分形成第一绝缘层;并且将离子掺杂到暴露的半导体图案中以具有导电性。
第二绝缘层的形成可包括:在其上形成有第一导电层的基板上形成包括导电材料的导电层;通过将导电层图案化形成暴露与栅电极重叠的第一导电层的那部分的第二导电层;在第二导电层上形成光敏层图案;以及在其上形成光敏层图案的基板上进行等离子处理使得暴露的第一导电层包括绝缘材料。
第二绝缘层的形成可包括:在其上形成第一导电层的基板上形成包括导电材料的导电层;通过将导电层图案化形成暴露与栅电极重叠的第一导电层的那部分的第二导电层;在第二导电层上形成光敏层图案;以及在其上形成光敏层图案的基板上进行退火处理使得暴露的第一导电层包括绝缘材料。
氧化物半导体材料可包括氧化铟镓锌(IGZO)。
第一导电层可包括Al。
第二绝缘层可包括铝氧化物(AlOx)层。
另一方面是一种平板显示装置,包括:第一基板,有机发光二极管和TFT形成在其上,其中有机发光二极管包括第一电极、有机发光层、和第二电极,并且TFT控制有机发光二极管的操作;以及与第一基板相对的第二基板,其中TFT包括:氧化物半导体,放置在第一基板上;源电极和漏电极,耦接至氧化物半导体,源电极和漏电极在氧化物半导体的两侧处关于氧化物半导体彼此相对;第一绝缘层,放置在氧化物半导体上;栅电极,放置在第一绝缘层上,栅电极与氧化物半导体重叠;第二绝缘层,放置在栅电极上;第一导电层,耦接至第二绝缘层,第一导电层分别放置在源电极和漏电极上;以及第二导电层,放置在第一导电层上,第二导电层包括暴露第二绝缘层的开口。
氧化物半导体可包括氧化铟镓锌(IGZO)。
第一导电层可包括Al。
第二绝缘层可包括AlOx层。
另一方面是一种平板显示装置,包括:第一基板,在其上形成由多个栅极线和多个数据线限定的多个像素以及TFT和像素电极,其中TFT控制提供给每个像素的信号,并且像素电极耦接至TFT;第二基板,与所述第一基板相对;以及液晶层,形成在第一基板和第二基板之间,其中TFT包括:氧化物半导体,放置在第一基板上;源电极和漏电极,耦接至氧化物半导体,源电极和漏电极在氧化物半导体的两侧处关于氧化物半导体彼此相对;第一绝缘层,放置在氧化物半导体上;栅电极,放置在第一绝缘层上,栅电极与氧化物半导体重叠;第二绝缘层,放置在栅电极上;第一导电层,耦接至第二绝缘层,第一导电层分别放置在源电极和漏电极上;以及第二导电层,放置在第一导电层上,第二导电层包括暴露第二绝缘层的开口。
氧化物半导体可包括氧化铟镓锌(IGZO)。
第一导电层可包括Al。
第二绝缘层可包括AlOx层。
另一方面是一种用于显示装置的薄膜晶体管(TFT),该TFT包括:基板;氧化物半导体,形成在基板上;源电极和漏电极,在氧化物半导体的两侧处电连接至氧化物半导体;第一绝缘层,形成在氧化物半导体上;栅电极,形成在第一绝缘层上并且至少部分地与氧化物半导体重叠;第二绝缘层,形成在栅电极上;第一导电层,形成在源电极和漏电极上并且连接至第二绝缘层;以及第二导电层,形成在第一导电层上。
在上述TFT中,氧化物半导体包括氧化铟镓锌(IGZO)。
在上述TFT中,第一导电层由铝(Al)形成。
在上述TFT中,第二绝缘层包括铝氧化物(AlOx)层。
另一方面是一种制造TFT的方法,该方法包括:提供基板;在基板上形成由氧化物半导体材料形成的半导体图案;形成至少部分地与半导体图案的中间部分重叠的第一绝缘层和栅电极;通过在半导体图案上进行还原处理形成包括两个相对侧的有源层使得在有源层的相对侧处形成源电极和漏电极;在源电极和漏电极上形成第一导电层;形成在第一导电层上形成的第二导电层使得暴露第一导电层的至少部分地与栅电极重叠的部分;以及在暴露的部分上形成第二绝缘层。
在上述方法中,第一绝缘层和栅电极的形成包括:在半导体图案上形成绝缘材料层;在绝缘材料层上形成栅电极;使用栅电极作为蚀刻掩模将绝缘材料层图案化从而形成第一绝缘层;以及暴露半导体图案的部分,并且将离子掺杂到暴露的半导体图案中。
在上述方法中,第二绝缘层的形成包括:在基板上形成导电层;将导电层图案化从而形成暴露部分;在第二导电层上形成光敏层图案;以及在基板上进行等离子处理。
在上述方法中,第二绝缘层的形成包括:在基板上形成导电层;将导电层图案化从而形成暴露部分;在第二导电层上形成光敏层图案;以及在基板上进行退火处理。
在上述方法中,氧化物半导体材料包括IGZO。
在上述方法中,第一导电层由Al形成。
在上述方法中,第二绝缘层包括铝氧化物(AlOx)层。
另一方面是一种平板显示装置,包括第一基板和与第一基板相对的第二基板。第一基板包括多个有机发光二极管(OLED)和多个薄膜晶体管(TFT),其中TFT被配置为驱动OLED。TFT包括:氧化物半导体,形成在第一基板上;源电极和漏电极,在氧化物半导体的两侧处电连接至氧化物半导体;第一绝缘层,形成在氧化物半导体上;栅电极,形成在第一绝缘层上并且至少部分地与氧化物半导体重叠;第二绝缘层,形成在栅电极上;第一导电层,形成在源电极和漏电极上并且连接至第二绝缘层;以及第二导电层,形成在第一导电层上。
在上述平板显示装置中,氧化物半导体包括IGZO。
在上述平板显示装置中,第一导电层由铝(Al)形成。
在上述平板显示装置中,第二绝缘层包括铝氧化物(AlOx)层。
另一方面是一种平板显示装置,包括第一基板、与第一基板相对的第二基板、以及形成在第一基板和第二基板之间的液晶层。第一基板包括多个像素、多个栅极线、多个数据线、多个薄膜晶体管(TFT)、以及多个像素电极。每个TFT被配置为控制提供给每个对应的像素的信号。像素电极电连接至TFT。TFT包括:氧化物半导体,形成在第一基板上;源电极和漏电极,在氧化物半导体的两侧处电连接至氧化物半导体;第一绝缘层,形成在氧化物半导体上;栅电极,形成在第一绝缘层上并且至少部分地与氧化物半导体重叠;第二绝缘层,形成在栅电极上;第一导电层,形成在源电极和漏电极上并且连接至第二绝缘层;以及第二导电层,形成在第一导电层上。
在上述平板显示装置中,氧化物半导体包括IGZO。
在上述平板显示装置中,第一导电层由Al形成。
在上述平板显示装置中,第二绝缘层包括铝氧化物(AlOx)层。
另一方面是一种用于显示装置的薄膜晶体管(TFT),该TFT包括:基板和形成在基板上的有源层,其中有源层由氧化物半导体形成,并且其中有源层包括两个相对侧。TFT还包括:形成在有源层的相对侧处的源极区和漏极区,形成在有源层上的第一绝缘层,形成在有源层上的栅电极,覆盖第一绝缘层和栅电极形成的第二绝缘层,以及形成在源极区和漏极区上并接触第二绝缘层的第一导电层。
附图说明
图1A是示意性地示出根据实施方式的包括薄膜晶体管(TFT)的阵列基板的截面图。图1B是图1A的阵列基板的平面图。
图2至图8是顺次示出根据实施方式的制造图1A的阵列基板的方法的截面图。
图9是示意性地示出根据另一实施方式的包括TFT的阵列基板的截面图。
图10是示意性地示出根据实施方式的包括TFT的有机发光二极管(OLED)显示器的截面图。
图11是示意性地示出根据实施方式的包括TFT的液晶显示器(LCD)的截面图。
具体实施方式
半导体层是确定TFT的特性的重要因素。硅(Si)最常用作半导体层。使用的硅被分成非晶硅和多晶体硅。非晶硅具有简单的制造过程但具有低的电子迁移率。因此,在利用非晶硅制造的TFT中存在局限性。多晶体硅具有高电子迁移率但需要使硅结晶的处理。因此,利用多晶体硅的TFT的制造成本和处理是复杂的。
为了填补非晶硅和多晶体硅的缺点,研究已致力于开发一种使用与非晶硅相比具有高电子迁移率和导通/截止比并且与多晶体硅相比具有廉价的单位成本和高均匀性的氧化物半导体的TFT。
在下文中,将参照附图描述根据所描述的技术的某些示例性实施方式。在此,当第一元件被描述为耦接至第二元件时,第一元件不仅可以直接耦接至第二元件,而且也可以通过第三元件间接耦接至第二元件。此外,为了清楚省去对完全理解所描述的技术不是必要的一些元件。同样,相同的参考标号通篇指代相同的元件。
在附图中,为了清楚起见,夸大了层、膜、和区域的厚度。应当理解的是,当如层、膜、区域或者基板的元件被称为“在另一元件上”时,其可以直接位于另一元件上,或者还可以存在中间元件。相反,当称元件“直接”在另一元件“上”时,则不存在中间元件。
在本公开中,术语“基本”包括完全、几乎完全、或到根据本领域技术人员在一些应用下的任何有效程度的含义。
图1A是示意性地示出了包括根据实施方式的薄膜晶体管(TFT)的阵列基板的截面图。图1B是图1A的阵列基板的平面图。
参照图1A和图1B,包括根据这个实施方式的TFT的阵列基板100包括:基板110、形成在基板110上的缓冲层120、形成在缓冲层120上的氧化物半导体层130、源电极140a和漏电极140b。在图1A和图1B中,阵列基板100还包括:第一绝缘层150,形成在氧化物半导体层130上;栅电极160,形成在第一绝缘层150上;以及第二绝缘层190,形成在栅电极160上。
阵列基板100还包括:第一导电层170,形成在源电极140a和漏电极140b上;以及第二导电层180a和180b,在除第二绝缘层190之外的第一导电层170上被图案化。
基板110可以由用于形成元件的具有优良机械强度或尺寸稳定性的的材料形成。基板110的材料的实例可以是玻璃、金属、陶瓷、塑料(聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、环氧树脂、硅树脂、含氟树脂等)等,但该材料不限于此。
缓冲层120可以由诸如硅氧化物(SiOx)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化铪(HfO3)或氧化钇(Y2O3)的绝缘氧化物形成。缓冲层120可防止杂质从基板110扩散到可以随后被层压的氧化物半导体层130中,以保护氧化物半导体层130并改善界面特性。根据基板110的材料可省去缓冲层120。
氧化物半导体层130可包括氧化物半导体材料。氧化物半导体材料是金属氧化物半导体,并且可以包括如锌(Zn)、铟(In)、镓(Ga)、锡(Sn)或钛(Ti)的金属的氧化物,或者如Zn、In、Ga、Sn、或Ti的金属及其氧化物的组合。例如,氧化物半导体材料可包括氧化锌(ZnO)、氧化锌锡(ZTO)、氧化锌铟(ZIO)、氧化铟(InO)、氧化钛(TiO)、氧化铟镓锌(IGZO)、以及氧化铟锌锡(IZTO)中的至少一种。
在这个实施方式中,氧化物半导体材料包括氧化铟镓锌(IGZO)。
源电极140a和漏电极140b形成在氧化物半导体层130的两侧处并且以预定距离彼此分开。此外,源电极140a和漏电极140b耦接至氧化物半导体层130。
源电极140a和漏电极140b具有导电性,并且可以由与氧化物半导体材料相同的材料和还原半导体材料形成。
第一绝缘层150,例如,可以是由二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)或其组合形成的单个层或堆叠层。
第一绝缘层150可以改善氧化物半导体层130的界面特性并防止杂质扩散到氧化物半导体层130中。
栅电极160可以形成在与氧化物半导体层130重叠的第一绝缘层150上。在一些实施方式中,栅电极160的侧面部分的边界和第一绝缘层150的侧面部分的边界基本上对齐以彼此对应。
在一些实施方式中,氧化物半导体层130被顺次形成的第一绝缘层150和栅电极160覆盖。
在图1A中,栅电极160由诸如铝(Al)、银(Ag)、铜(Cu)、钼(Mo)、铬(Cr)、钽(Ta)、钛(Ti)的金属以及它们的合金等形成。栅电极160可以具有单层结构或多层结构。
在一些实施方式中,源电极140a和漏电极140b基本上不与栅电极160重叠。因此,可以降低栅电极160和源电极140a之间的寄生电容或栅电极160和漏电极140b之间的寄生电容。
第一导电层170可以形成于在其上形成有栅电极160的基板110上。导电层170可以直接地形成在源电极140a和漏电极140b上。在这种情况下,第一导电层170可以由诸如银(Ag)、镁(Mg)、铝(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)、金(Au)、镍(Ni)、钕(Nd)、铱(Ir)、铬(Cr)、锂(Li)、钙(Ca)的具有低功函数的金属或其组合形成。
在这个实施方式中,第一导电层170由铝(Al)形成。
在一些实施方式中,第一导电层170可降低源电极140a和漏电极140b的接触电阻,由此改善TFT的电流特性。
第二导电层180a和180b可以形成在第一导电层170上,并且可以由透明导电材料形成。透明导电材料可包括如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、或In2O3的基于氧化物的透明导电层。第二导电层180a和180b可以被图案化以分别形成在源电极140a和漏电极140b上。
在一些实施方式中,第二导电层180a和180b分别在源电极140a和漏电极140b上被图案化,除了暴露对应于栅电极160的第一导电层170的部分之外的地方。
氧等离子处理或退火处理可以在第一导电层170的暴露部分上进行,由此形成包括绝缘材料的铝氧化物(AlOx)层。铝氧化物(AlOx)层可以是第二绝缘层190。第二绝缘层190可以形成在与第一导电层170相同的层中,并且可以耦接至第一导电层170。
第二绝缘层190可以在围绕栅电极160的侧面的同时,保护栅电极160免于外部影响。
在一些实施方式中,第二导电层180a和180b可防止在进行氧等离子处理或退火处理时形成在其下面的第一导电层170与氧起反应。
第二导电层180a和180b可以是电耦接至第一导电层170并且分别电耦接至源电极140a和漏电极140b的像素电极。
在一些实施方式中,因为第二绝缘层190保护栅电极160,可以省去在栅电极160上形成单独的保护层的过程。
在一些实施方式中,因为第二导电层180b电耦接至漏电极140b,可以省去通过将保护层图案化形成接触孔以允许漏电极和像素电极彼此接触的过程。
如上所述,在根据一些实施方式的阵列基板100中,源电极140a和漏电极140b由氧化物半导体形成。由铝(Al)形成的第一导电层170形成在源电极140a和漏电极140b上从而可以通过减少接触电阻而具有较高的驱动电流,由此改善TFT的特性。
在根据一些实施方式的阵列基板100中,第一导电层170的部分与第二绝缘层190一起形成。在一些实施方式中,漏电极140b和第二导电层180b电耦接至彼此从而可以省去形成接触孔的过程,由此简化制造过程。
在下文中,将详细描述包括根据实施方式的TFT的阵列基板的制造方法。
图2至图8是顺次示出制造根据实施方式的图1A的阵列基板的方法的截面图。
首先,参考图2,由包括如硅氧化物(SiOx)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化铪(HfO3)或氧化钇(Y2O3)的氧化物的绝缘材料形成的缓冲层120形成在可以由玻璃、塑料等形成的基板110上。随后,氧化物半导体材料130'形成在基板110的顶面上。在一些实施方式中,氧化物半导体材料130'可以是氧化铟镓锌(IGZO),并且氧化物半导体材料130'可以被退火使得具有半导体特性。
光致抗蚀剂被涂敷在氧化物半导体材料130'上并且然后被曝光,由此形成第一光敏层图案135。第一光致抗蚀剂层图案135可比氧化物半导体材料130'厚。
下面,参考图3,氧化物半导体材料130'使用第一光敏层图案135作为掩模进行蚀刻,由此形成半导体图案130″。在基板110上形成绝缘材料层150'。绝缘材料层150'可以覆盖半导体图案130″。
绝缘材料层150'可以是由诸如硅氧化物(SiOx)的绝缘氧化物形成的单层,或者是具有由如硅氧化物(SiOx)的绝缘材料形成的下层和由绝缘材料形成的上层的多层。
接下来,参考图4,在基板110上层压并图案化诸如金属的导电材料,由此形成栅电极160。在一些实施方式中,栅电极160被图案化为与半导体图案130″的中间部分重叠。
接下来,参考图5,使用栅电极160作为蚀刻掩模将绝缘材料层150'图案化,由此形成第一绝缘层150。栅电极160和第一绝缘层150在其接触处可以基本上具有相同的宽度。栅电极160可以包括顶面和底面,其中顶面比底面短。通过这样的过程,不与栅电极160重叠的半导体图案130″的两侧部分暴露于外部。
在一些实施方式中,干蚀刻方法可用作绝缘材料层150'的图案化方法,并且缓冲层120通过控制蚀刻气体和蚀刻时间的量没有被蚀刻。
随后,暴露于外部的半导体图案130″的两个部分与离子掺杂,由此形成源电极140a和漏电极140b。与栅电极160重叠的半导体图案130″的部分成为保持半导体特性并执行源电极140a和漏电极140b之间的沟道的功能的氧化物半导体层130。氧化物半导体层130的宽度可以小于第一绝缘层150的宽度。
接着,参考图6,在基板110的顶面上形成由金属形成的第一导电层170。第一导电层170由具有低功函数的铝(Al)形成。第一导电层170形成在源电极140a和漏电极140b上,从而可以减少接触电阻,由此改善TFT的电流特性。第一导电层170可以比栅电极160薄。
接下来,参考图7,在第一导电层170上顺次涂敷诸如金属的导电材料和诸如光致抗蚀剂的光敏层,并且然后形成第二光敏层图案185。第二光致抗蚀剂层图案185不与栅电极160重叠。使用第二光敏层图案185作为掩模将导电材料图案化,由此形成具有的第二导电层180a和180b,从所述开口中将对应于栅电极160的第一导电层170的部分暴露于外部。在一些实施方式中,暴露部分可以成为栅电极160。
接下来,参考图8,移除第二光敏层图案185,并且暴露于外部的第一导电层170通过使用如氧的气体等离子的等离子处理或者退火处理而与氧起反应,由此形成由绝缘材料形成的第二绝缘层190。在一些实施方式中,第二绝缘层190可以由铝氧化物(AlOx)层形成,并且围绕栅电极160的侧面,由此保护栅电极160和第一绝缘层150。第二绝缘层190的厚度可以基本上是均匀的。
在一些实施方式中,形成在对应于源电极140a和漏电极140b的部分处的第一导电层170不与氧起反应,因为形成在第一导电层170上的第二导电层180a和180b被用作掩模。因此,保持了金属性能。
在根据一些实施方式的TFT中,源电极140a和漏电极140b使用氧化物半导体形成,并且第一导电层170形成在源电极140a和漏电极140b上,由此允许高驱动电流。
在根据一些实施方式的TFT中,第二绝缘层190和第一导电层170基本同时形成。同样,漏电极140b和第二导电层180b电耦接至彼此。因此,可以省去形成保护层的过程和形成接触孔的过程,由此简化TFT的制造过程。
图9是示意性地示出根据另一实施方式包括TFT的阵列基板的截面图。在此,与上述实施方式的部件相同的部件由相同的参考标号标明,并且将省去他们的详细说明。将主要描述该实施方式和上述实施方式之间的差异。
参考图9,根据这个实施方式包括TFT的阵列基板200包括形成在基板110上的缓冲层120。阵列基板200还包括形成在缓冲层120上的氧化物半导体层130、形成在缓冲层120上的源电极140a和漏电极140b。此外,阵列基板包括形成在氧化物半导体层130上的第一绝缘层150,形成在第一绝缘层150上的栅电极160,以及形成在栅电极160上的第二绝缘层190。
根据这个实施方式的阵列基板200还包括形成在源电极140a和漏电极140b上的第一导电层170,形成在第一导电层170上的第二导电层275a和275b,以及分别形成在第二导电层275a和275b上的第三导电层280a和280b。
第一导电层170可以由在具有低功函数的金属中的铝(Al)形成。第一导电层170可以降低由具有导电性的氧化物半导体形成的源电极140a和漏电极140b的接触电阻,由此改善TFT的电流特性。
第三导电层280a和280b分别形成在第二导电层275a和275b上,并且可以由透明导电材料形成。透明导电材料可以包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、或In2O3。第三导电层280a和280b在第一导电层170上被图案化以分别与源电极140a和漏电极140b对应。
当第三导电层280a和280b形成在由具有低功函数的铝(Al)形成的第一导电层170上时,具有绝缘性能的铝氧化物(AlOx)层通过铝(Al)和氧(O2)(沉积过程中的反应气体)之间的反应形成。因此,铝氧化物(AlOx)层可以防止第一导电层170和第三导电层280a和280b之间的电接触。
因此,为了防止这样的问题,在一些实施方式中,由具有与氧(O2)的弱结合力的金属材料形成的第二导电层275a和275b形成在第一导电层170与各个第三导电层280a和280b之间。
第二导电层275a和275b可以由包括钛(Ti)或锌(Zn)的氧化物的金属材料形成。第二导电层275a和275b可以具有在不降低第二导电层275a和275b的透明度的范围中的约的厚度。
与第三导电层280a和280b相同,第二导电层275a和275b可以在第一导电层170上被图案化以分别与源电极140a和漏电极140b对应。
在根据一些实施方式的TFT中,源电极140a和漏电极140b由氧化物半导体材料形成,并且第一导电层170形成在源电极140a和漏电极140b上,由此允许高驱动电流。
在根据一些实施方式的TFT中,第二导电层275a和275b形成在第一导电层170与各个第三导电层280a和280b之间,从而防止第一导电层170与第三导电层280a和280b之间的接触电阻。
在下文中,将描述应用如上所述的TFT的平板显示装置的应用例。
图10是示意性地示出包括根据实施方式的TFT的有机发光二极管(OLED)显示器的截面图。
参考图10,根据这个实施方式的OLED显示器包括形成在第一基板310上的缓冲层320。OLED显示器还包括形成在缓冲层320上的氧化物半导体层330、源电极340a和漏电极340b。此外,OLED显示器包括与氧化物半导体层330重叠的第一绝缘层350、形成在第一绝缘层350上的栅电极360、形成在栅电极360上的第二绝缘层390、形成在源电极340a和漏电极340b上的第一导电层370、以及在第一导电层370上被图案化以对应于除第二绝缘层390之外的区域的第二导电层380。
根据这个实施方式的OLED显示器还包括具有从中在第一基板310上暴露第二导电层380的一个区域的开口的像素限定层375。OLED显示器还包括形成在像素限定层375上的有机发光层385,以及形成在包括有机发光层385的像素限定层375上的共用电极395。
在一些实施方式中,第二导电层380成为像素电极,并且第二导电层380、共用电极395、和形成于其间的有机发光层385构成OLED。
可以使用密封装置(未示出)通过可基本密封第一基板310的第二基板400来阻止外部氧和水分扩散到OLED中。
氧化物半导体层330可以由诸如氧化铟镓锌(IGZO)的氧化物半导体材料形成。
源电极340a和漏电极340b分别形成在氧化物半导体层330的两侧处。源电极340a和漏电极340b以预定的间隔彼此隔开。源电极340a和漏电极340b耦接至氧化物半导体层330。
源电极340a和漏电极340b可以由与组成氧化物半导体层330的氧化物半导体材料相同的材料和还原半导体材料形成。
栅电极360可以形成在第一绝缘层350上以与氧化物半导体层330重叠。
第一导电层370可以形成在第一基板310的顶面上。在一些实施方式中,第一导电层370直接形成在源电极340a和漏电极340b上。
由铝(Al)形成的第一导电层370可以降低源电极340a和漏电极340b的接触电阻,由此改善TFT的电流特性。
氧化物半导体层330、源电极340a和漏电极340b以及栅电极360在OLED显示器中可以是顶栅型结构的TFT。
第二导电层380可以形成在第一导电层370上,并且可以由透明导电材料形成。透明导电材料可以包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、或In2O3。第二导电层380可以是电耦接至第一导电层370并且电耦接至源电极340a和漏电极340b的像素电极。
在一些实施方式中,第一导电层370的部分通过将第二导电层380图案化暴露于外部。在该实施方式中,在暴露的第一导电层370上进行氧等离子处理或退火处理,由此形成包括绝缘材料的铝氧化物(AlOx)层。铝氧化物(AlOx)层成为第二绝缘层390。第二绝缘层390形成在与第一导电层370相同的层中,并且可以耦接至第一导电层370。
第二绝缘层390可以保护栅电极360免受外部影响。
有机发光层385和共用电极395形成在电耦接至漏电极380b的第二导电层380上,由此形成OLED。因此,OLED可以发出具有对应于从TFT提供的驱动电流的亮度的光。
图11是示意性地示出根据实施方式的包括TFT的液晶显示器(LCD)的截面图。
参考图11,根据这个实施方式的包括TFT的LCD包括TFT基板510、滤色片基板600、和形成在两个基板510和600之间的液晶层700。
TFT基板510包括缓冲层520。TFT基板510还包括形成在缓冲层520上的氧化物半导体层530、源电极540a和漏电极540b。此外,TFT基板510包括与氧化物半导体层530重叠的第一绝缘层550、形成在第一绝缘层550上的栅电极560,形成在栅电极560上的第二绝缘层590、形成在源电极540a和漏电极540b上的第一导电层570、以及在第一导电层570上被图案化以与第二绝缘层590之外的区域对应的第二导电层580。
氧化物半导体层530由诸如氧化铟镓锌(IGZO)的氧化物半导体材料形成。
源电极540a和漏电极540b分别形成在氧化物半导体层530的两侧处。源电极540a和漏电极540b以预定的间隔彼此隔开。源电极540a和漏电极540b具有导电性,并且可以由与组成氧化物半导体层530的氧化物半导体材料相同的材料和还原半导体材料形成。
第一导电层570可以由铝(Al)形成,并且直接形成在源电极540a和漏电极540b上。
在一些实施方式中,由铝(Al)形成的第一导电层570可减小源电极540a和漏电极540b的接触电阻,由此改善TFT的电流特性。
氧化物半导体层530、源电极540a和漏电极540b以及栅电极560在LCD中可以是顶栅型结构的TFT。
第二导电层580形成在第一导电层570上,并且可以由透明导电材料形成。透明导电材料可以包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、或In2O3。第二导电层580可以是电耦接至第一导电层570并且电耦接至源电极540a和漏电极540b的像素电极。
在一些实施方式中,第一导电层570的一部分通过将第二导电层580图案化被暴露于外部。在这个实施方式中,在暴露的第一导电层570上进行氧等离子处理或退火处理,由此形成由绝缘材料形成的铝氧化物(AlOx)层。铝氧化物(AlOx)层成为第二绝缘层590。第二绝缘层590形成在与第一导电层570相同的层中,并且可以耦接至第一导电层570。
第二绝缘层590执行保护栅电极560免受外部影响的保护层的功能。
滤色片基板600包括顺次形成的黑底610、滤色片620、平坦化层630、和共用电极640。
第二导电层580可以是像素电极并且对从TFT的漏电极540b提供的像素信号进行充电,由此在第二导电层580和共用电极640之间产生电位差。两个基板510和600之间形成的液晶层700可以通过由电位差所引起的介电各向异性旋转,并且允许通过控制光量将从光源(未示出)入射的光向着滤色片基板600传输。
在顶栅型结构的TFT中,使用形成具有氧化锌作为主要成分的氧化物半导体的一部分作为具有低电阻的源电极和漏电极的方法保证了高驱动电流能力。
为了使用氧化物半导体形成源电极和漏电极,允许氧化物半导体通过掺杂足够多的离子或提取铟(In)颗粒而具有导电性是重要的。
在这个过程中,因为氧化物半导体的导电程度增加超出接触电阻的预定水平,所以氧化物半导体不能执行源电极和漏电极的功能,并且因此,TFT的特性降低。
在氧化物半导体中,膜质量由于氧的分离、氢的混合等而容易降低。因此,TFT中的导通电压变成负值,并且电流-电压特性等也下降。因此,TFT的特性可劣化。
根据一些实施方式,源电极和漏电极使用氧化物半导体形成,从而减小接触电阻,由此改善TFT的特性。
此外,像素电极直接形成在漏电极上,由此简化制造过程。
在本文中已公开了示例实施方式,并且尽管利用了具体术语,但这些术语仅以一般性和描述性的意义而被使用及解释,而不是出于限制性目的。在某些情况下,对本领域技术人员显而易见的是,除非另有明确指示,否则,当提交本申请时,可单独使用与具体实施方式相关描述的特性、特征和/或元件,或与其他实施方式相关描述的特性、特征和/或元件结合使用。因此,本领域技术人员应当理解的是,在不背离所附权利要求中给出的发明技术的精神和范围的情况下,可做出各种形式和细节上的变化。

Claims (20)

1.一种用于显示装置的薄膜晶体管,所述薄膜晶体管包括:
基板;
氧化物半导体,形成在所述基板之上;
源电极和漏电极,在所述氧化物半导体的两侧电连接至所述氧化物半导体;
第一绝缘层,形成在所述氧化物半导体之上;
栅电极,形成在所述第一绝缘层之上并且至少部分地与所述氧化物半导体重叠;
第二绝缘层,形成在所述栅电极之上;
第一导电层,形成在所述源电极和所述漏电极之上并且连接至所述第二绝缘层;以及
第二导电层,形成在所述第一导电层之上。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管,其中,所述氧化物半导体包括氧化铟镓锌。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管,其中,所述第一导电层由铝形成。
4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管,其中,所述第二绝缘层包括铝氧化物层。
5.一种制造薄膜晶体管的方法,所述方法包括:
提供基板;
在所述基板之上形成由氧化物半导体材料形成的半导体图案;
形成至少部分地与所述半导体图案的中间部分重叠的第一绝缘层和栅电极;
通过在所述半导体图案上进行还原处理来形成包括两个相对侧的有源层以在所述有源层的所述相对侧处形成源电极和漏电极;
在所述源电极和所述漏电极之上形成第一导电层;
形成在所述第一导电层之上形成的第二导电层以暴露所述第一导电层的至少部分地与所述栅电极重叠的部分;以及
在暴露的所述部分之上形成第二绝缘层。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第一绝缘层和所述栅电极的形成包括:
在所述半导体图案上形成绝缘材料层;
在所述绝缘材料层上形成所述栅电极;
使用所述栅电极作为蚀刻掩模将所述绝缘材料层图案化以形成所述第一绝缘层,并且暴露所述半导体图案的一部分;以及
将离子掺杂到暴露的所述半导体图案中。
7.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第二绝缘层的形成包括:
在所述基板上形成导电层;
将所述导电层图案化以形成暴露的所述部分;
在所述第二导电层上形成光敏层图案;以及
在所述基板上进行等离子处理。
8.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第二绝缘层的形成包括:
在所述基板上形成导电层;
将所述导电层图案化以形成暴露的所述部分;
在所述第二导电层上形成光敏层图案;以及
在所述基板上进行退火处理。
9.根据权利要求5所述的方法,其中,所述氧化物半导体材料包括氧化铟镓锌。
10.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第一导电层由铝形成。
11.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第二绝缘层包括铝氧化物层。
12.一种平板显示装置,包括:
第一基板,包括多个有机发光二极管和多个薄膜晶体管,其中,所述薄膜晶体管被配置为驱动所述有机发光二极管;以及
第二基板,与所述第一基板相对,
其中,所述薄膜晶体管包括:
氧化物半导体,形成在所述第一基板之上;
源电极和漏电极,在所述氧化物半导体的两侧处电连接至所述氧化物半导体;
第一绝缘层,形成在所述氧化物半导体之上;
栅电极,形成在所述第一绝缘层之上并且至少部分地与所述氧化物半导体重叠;
第二绝缘层,形成在所述栅电极之上;
第一导电层,形成在所述源电极和所述漏电极之上并且连接至所述第二绝缘层;以及
第二导电层,形成在所述第一导电层之上。
13.根据权利要求12所述的平板显示装置,其中,所述氧化物半导体包括氧化铟镓锌。
14.根据权利要求12所述的平板显示装置,其中,所述第一导电层由铝形成。
15.根据权利要求12所述的平板显示装置,其中,所述第二绝缘层包括铝氧化物层。
16.一种平板显示装置,包括:
第一基板,所述第一基板包括:
多个像素;
多个栅极线;
多个数据线;
多个薄膜晶体管;以及
多个像素电极,
其中,每个所述薄膜晶体管被配置为控制被提供给每个相应像素的信号,并且
其中,所述像素电极电连接至所述薄膜晶体管;
第二基板,与所述第一基板相对;以及
液晶层,形成在所述第一基板与所述第二基板之间,
其中,所述薄膜晶体管包括:
氧化物半导体,形成在所述第一基板之上;
源电极和漏电极,在所述氧化物半导体的两侧处电连接至所述氧化物半导体;
第一绝缘层,形成在所述氧化物半导体之上;
栅电极,形成在所述第一绝缘层之上并且至少部分地与所述氧化物半导体重叠;
第二绝缘层,形成在所述栅电极之上;
第一导电层,形成在所述源电极和所述漏电极之上并且连接至所述第二绝缘层;以及
第二导电层,形成在所述第一导电层之上。
17.根据权利要求16所述的平板显示装置,其中,所述氧化物半导体包括氧化铟镓锌。
18.根据权利要求16所述的平板显示装置,其中,所述第一导电层由铝形成。
19.根据权利要求16所述的平板显示装置,其中,所述第二绝缘层包括铝氧化物层。
20.一种用于显示装置的薄膜晶体管,所述薄膜晶体管包括:
基板;
有源层,形成在所述基板之上,其中,所述有源层由氧化物半导体形成,并且其中,所述有源层包括两个相对侧;
源极区和漏极区,形成在所述有源层的所述相对侧处;
第一绝缘层,形成在所述有源层之上;
栅电极,形成在所述有源层之上;
第二绝缘层,覆盖所述第一绝缘层和所述栅电极而形成;
第一导电层,形成在所述源极区和所述漏极区上并接触所述第二绝缘层;以及
第二导电层,形成在所述第一导电层之上。
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