TWI427796B - 薄膜電晶體及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於薄膜電晶體及其製造方法。更具體而言，關於對可見光是透明的底部閘極型薄膜電晶體及其製造方法。
近年來，針對液晶顯示器及有機電致發光顯示器的像素電路的應用，努力地研發具有薄膜電晶體之對可見光是透明的半導體元件，其在主動層中使用透明半導體氧化物。
目前一般使用的薄膜電晶體元件如圖1之剖面圖所示。首先，於絕緣基底1上形成閘極金屬，接著，以所需形狀將其圖型化以形成閘極電極2。在此閘極電極上，依序形成閘極絕緣層3、半導體膜4、源極電極5及汲極電極6，如此，完成薄膜電晶體元件。在圖1所示中，為了保護薄膜電晶體元件而進一步形成保護層7。
在此薄膜電晶體元件中，有些不同點應注意以取得良好的電晶體特徵。舉例而言，日本專利申請公開號H06-045605揭示閘極絕緣層與半導體層之間的介面的任何不平整會造成電子遷移率下降之問題。閘極絕緣層與半導體層之間的介面的任何不平整也被視為增加介面阱階、增加有效通道長度、半導體層的層厚度的不平整、半導體層的步階切割、等等。亦即，閘極絕緣層與半導體層之間的介面
如何保持平滑是重點之一以防止電子遷移率降低，以增進薄膜電晶體的特徵。
在對透明光透明的薄膜電晶體中，通常使用氧化銦與氧化錫(此後稱為ITO)的固溶體作為透明電極。取決於形成條件而以多晶矽或非晶形式取得ITO薄膜。相較於多晶矽ITO薄膜，非晶ITO薄膜具有更佳的表面平滑度且在蝕刻的精密處理中具有更優的容易度。另一方面，非晶ITO薄膜具有較差的導電率，因此，通常以多晶ITO薄膜用於電極。
但是，假使在ITO薄膜在其完成形成時成為具有多晶形式的條件下，形成ITO膜，則反應晶粒的晶體習性之大的不平整會發生於所取得的薄膜的表面上。然後，在覆蓋於薄膜上的閘極絕緣層是非晶時，閘極絕緣層會受下方的閘極電極影響而成為具有大的不平整表面之層。
如上所述，假使半導體層形成於此具有大的表面不平整度的閘極絕緣層上，則在閘極絕緣層與半導層之間的介面變成大幅不平整而不可避免地造成薄膜電晶體特徵劣化。如此，在閘極絕緣層、半導體層、源極電極/汲極電極和保護層依序形成於閘極電極上的底部閘極型薄膜電晶體中，會有使用多晶ITO薄膜作為閘極電極時無法取得任何足夠的特徵之問題。
本發明已考量上述問題。因此，其目的在於提供對可
見光透明的薄膜電晶體，其製成具有儘可能少的閘極電極表面不平整，閘極電極表面不平整是特徵劣化的原因，以及，提供薄膜電晶體的製造方法。
本發明是底部閘極型薄膜電晶體，至少包括基底、閘極電極、閘極絕緣層、半導體層、源極電極和汲極電極，特徵在於：在閘極電極與閘極絕緣層之間的介面，介面在垂直方向的不平整的峰頂與谷底之間的差為30 nm或更低。薄膜電晶體特徵也在於閘極電極由氧化銦與氧化錫的固溶體或是氧化銦與氧化鋅的固溶體製成。薄膜電晶體特徵又在於半導體層是非晶半導體氧化物膜。
此外，本發明是底部閘極型薄膜電晶體的製造方法，至少包括下述步驟：第一步驟，在基底上形成閘極電極；第二步驟，在閘極電極上形成閘極絕緣層；第三步驟，在閘極絕緣層上形成半導體層；及第四步驟，在半導體層上形源極電極和汲極電極，方法特徵在於：在第一步驟中，形成於基底上的閘極電極是非晶透明電極，以及，在第二步驟之後，非晶透明電極藉由接受熱處理而晶化。方法特徵也在於：在形成源極電極與汲極電極的第四步驟之後執行熱處理，以及，構成薄膜電晶體的所有層保持非晶直到執行熱處理為止。方法特徵又在於構成薄膜電晶體的所有層是在250℃或更低的溫度形成。
在本發明中，在閘極電極與閘極絕緣層之間的介面，介面垂直方向上的不平整之峰頂與谷底之間的差被控制在特定數值範圍內以致於產生所要的效果。具體而言，介面
垂直方向上的不平整之峰頂與谷底之間的差被控制在30 nm或更低，較佳地為3.0 nm或更低，更佳地為1.0 nm或更低。使介面具有滿足上述數值範圍的平整度或平滑度可以提供薄膜電晶體，其免於因閘極絕緣層與半導體層之間的介面的不平整度所造成之薄膜電晶體特徵劣化。根據本發明的薄膜電晶體製造方法，閘極電極與閘極絕緣層之間的介面的不平整度可以受控，因而可以使薄膜電晶體免於特徵劣化。
將參考附圖，於下詳細地說明本發明的實施例。
圖1剖面地顯示根據本實施例之底部閘極型薄膜電晶體。此薄膜電晶體構造成閘極電極2、閘極絕緣層3、半導體層4、源極電極5/汲極電極6、及保護層7依序形成於基底1上。在本實施例中，所有構成薄膜電晶體的構件由對可見光透明的材料製成。在本發明中，類似於此，構成薄膜電晶體的所有構件可以由對可見光透明的材料製成。由於當使用電晶體作為發光裝置或類似者的驅動器時，可以有效地使用光，所以，這是較佳的。
基底1是絕緣基底。舉例而言，可以使用玻璃基底。關於基底，也可以使用有機材料或聚合材料，例如聚對苯二甲酸二乙酯(PET)。這能夠使用可撓基底來製造薄膜電晶體。
閘極電極2、源極電極5及汲極電極6是透明電極，它
們利用例如氧化銦與氧化錫(ITO)的固溶體及氧化銦及氧化鋅(此後稱為IZO)的固溶體等透明導電氧化物。
在閘極絕緣層3中，較佳的是使用SiO2
。取代地，也較佳的是在閘極絕緣層中使用至少含有SiO2
、Y2
O3
、Al2
O3
、Ta2
O5
、ZrO2
、HfO2
及TiO2
中至少之一的材料。
然後，在本實施例中，在閘極電極2與閘極絕緣層3之間的介面特徵在於具有的平整度為介面的垂直方向上的不平整度的峰頂與谷底之間的差是30 nm或更低，較佳的是3.0 nm或更少，更佳的是1.0 nm或更低。以此方式控制不平整度的峰頂與谷底之間的差可以在半導體層4疊加於閘極絕緣層3上時使閘極絕緣層3的任何不平整對於半導體層4的不利影響較少。
在本發明中，介面垂直方向上的不平整度的峰頂與谷底之間的差意指閘極電極2與閘極絕緣層3之間的介面的粗糙度。難以真正地測量介面的粗糙度，因此，在本發明中，以下述方式指定介面的粗糙度。亦即，為了知道閘極電極2與形成於其上的閘極絕緣層3之間的介面的粗糙度，在以原子力顯微鏡測量閘極絕緣層3的表面粗糙度之狀態下，僅有閘極絕緣層3形成於閘極電極2上，以及，此表面粗糙度被視為閘極電極2與閘極絕緣層3之間的介面的粗糙度，並在原子力顯微鏡上被測量成為Rmax的值。
在半導體層4中所使用的半導體是非晶半導體氧化物。具體而言，較佳的是主要以ZnO作為構成元素而構成的氧化物、主要以In2
O3
作為構成元素而構成的氧化物、
主要以Ga2
O3
作為構成元素而構成的氧化物、或是主要含有二或更多這些複合氧化物作為構成元素而構成的氧化物。特別地，較佳的是含有以分子比例而言總容量至少為全部的一半之In2
O3
及ZnO的氧化物。此外，也可以包含例如SnO2
或TiOx
等半導體氧化物。也可以使用包含其它半導體氧化物的材料。
關於保護層7，可以使用含有至少一金屬元素的金屬氧化物膜。較佳的是使用含有下述金屬氧化物中至少之一的膜作為保護層：SnO2
、Al2
O3
、Ga2
O3
、In2
O3
、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、Nb2
O5
、Ta2
O5
、TiO2
、ZrO2
、HfO2
、CeO2
、Li2
O、Na2
O、K2
O、Rb2
O、Sc2
O3
、Y2
O3
、La2
O3
、Nd2
O3
、Sm2
O3
、Gd2
O3
、Dy2
O3
、Er2
O3
、及Yb2
O3
除此之外，也可以使用金屬氮化物(MNX
，其中，M是金屬元素)。又除了這些之外，也可以使用金屬氮氧化物(MOx
Ny
，其中，M是金屬元素)。
關於在薄膜電晶體上形成上述金屬氧化物、金屬氮化物或金屬氮氧化物之方式，可以使用汽相法，例如濺射、脈衝雷射沈積或電子束沈積。膜形成法絕對未侷限於這些方法。
接著，說明如何製造本實施例的底部閘極型薄膜電晶體。
首先，關於第一步驟，藉由沈積以在基底上形成非晶透明導體膜。然後，將形成的非晶透明導電膜圖型化以形成透明閘極電極。
接著，關於第二步驟，在閘極電極上形成閘極絕緣層。關於用於閘極絕緣層的膜形成法，較佳地使用汽相法，例如濺射、脈衝雷射沈積或電子束沈積。膜形成法絕對未侷限於這些方法。
接著，關於第三步驟，在閘極絕緣層上形成半導體層。
根據發明人所得到的發現，當半導體層的厚度在30 nm±15 nm的範圍中時，半導體層顯示良好的特徵。參考圖13中所示的實驗資料，顯示此點。
圖13顯示薄膜電晶體的特徵，薄膜電晶體係藉由下述步驟製成：藉由在矽基底上生長熱氧化物膜作為閘極絕緣層的熱氧化物膜以作為閘極電極、藉由沈積以在其上形成厚度不同的半導層、以及依序形鈦層、黃金層及鈦層以形成源極電極和汲極電極。
在圖13中，橫軸表示半導體層厚度，縱軸表示遷移率。所使用的半導體層均藉由使用原子成份比為1:1:1的In、Ga及Zn構成的靶材而在室溫下濺射來形成。
此處，使用具有2至4nm的表面粗糙度之熱氧化物膜作為閘極絕緣層，因此，呈現在半導體層與閘極絕緣層之間的介面的不平整度是2至4 nm或更少。此介面具有理想的平滑度。
如同圖13清楚可見，當半導體的層厚度約20 nm時遷移率顯示最大值。根據發明人取得的另一發現，當半導體層的厚度在30 nm±15nm的範圍內時，也在例如S值、臨
界值及開啟電流等相關特徵上取得良好的值。
如此，在第三步驟中的半導體的層厚較佳地在30 nm±15nm。
此外，由於先前所述的困難出現，所以，半導體層與閘極絕緣層之間的介面的不平整度(也稱為粗糙度)需要小。根據發明人的又另一發現，為了取得良好的特徵，在閘極絕緣層與半導體層之間的介面在垂直方向上的不平整度的峰頂與谷底之間的差較佳地設定為不大於半導體層的層厚。
接著，關於第四步驟，在半導體層上形成源極電極與汲極電極。關於半導體層的膜形成方法，可以使用汽相法，例如濺射、脈衝雷射沈積或電子束沈積。膜形成法絕對未侷限於這些方法。
根據發明人取得的發現，重要的是，在閘極電極上形成閘極絕緣層的步驟之後，閘極電極接受熱處理以晶化。藉由如此執行，閘極電極與閘極絕緣層之間的介面在垂直方向上的不平整度的峰頂與谷底之間的差可以控制為30 nm或更低，較佳地為3.0 nm或更低，以及，更佳地為1 nm或更低。熱處理可以在任何階段執，只要比在閘極電極上形成閘極絕緣層的第二步驟更晚即可。
於下，將以舉例方式，更詳細地說明本發明。本發明絕非侷限於下述實施例。
本實施例是製造圖1中所示的底部閘極型薄膜電晶體。在圖1中所示的薄膜電晶體中，複數個層依序地形成於基底1上。更具體而言，閘極電極2、閘極絕緣層3、半導體層4、源極電極5/汲極電極6及保護層7依序地形成於基底1上。
使用玻璃基底(1737，可從康寧玻璃製品公司(Corning Glass Works)作為基底1。玻璃基底厚度為0.5 mm。
首先，在基底1上形成非晶導電氧化物層。在本實施例中，在氬氣與氧氣的混合氣體氛圍中，以RF磁控管濺射形成非晶ITO薄膜。In:Sn的比例是91:9。在本實施例中，使用尺寸為3吋的多晶燒結體作為靶材(材料源)，以及，施加的RF功率為100 W。膜形成時的氛圍具有2 Pa的總壓力，其中，以1 sccm饋送氬氣。以約2.8 nm/分鐘的速率形成膜，以及，形成170 nm厚。基底溫度為25℃。
以原子力顯微鏡(此後稱為AFM)觀測上述條件下取得的非晶ITO薄膜的表面輪廓，而取得圖2中所示的結果。發現其最大高度(此後稱為Rmax)及某線平均粗糙度(此後稱為Ra)分別為3.8 nm及0.4 nm。
接著，以微影術及濕蝕刻精密地處理藉由沈積而如此形成的非晶ITO薄膜以形成閘極電極2。此處，關於濕蝕刻時的蝕刻劑，可以使用例如草酸的含水溶液等弱酸。
接著，在閘極電極2上形成厚度200 nm的SiO2
薄膜。在10 sccm的Ar氣及0.1 Pa的氛圍中，將基底溫度設定在
室溫以及將施加的RF功率設定在400 W，以RF磁控管濺射形成作為閘極絕緣層3的SiO2
薄膜。
接著，以微影術及乾蝕刻精密地處理藉由沈積而如此形成的SiO2
薄膜以形成閘極絕緣層3。此處，關於乾蝕刻時的蝕刻氣體，使用CF4
氣體。
在AFM上觀測如此形成的SiO2
閘極絕緣層的表面輪廓而取得圖3所示的結果。發現Rmax及Ra分別為3.0 nm和0.3 nm，顯示形成SiO2
閘極絕緣層的結果造成表面粗糙度些微增益。
此外，在大氣氛圍中及保持在300℃的加熱板上，使藉由在非晶ITO閘極電極上形成SiO2
閘極絕緣層而取得的樣本接受熱處理20分鐘。結果，如圖4所示，以X光繞射(此後稱為XRD)確認ITO薄膜被晶化。以AFM測量此狀態下的膜的表面粗糙度(圖5)而發現Rmax及Ra分別為2.4 nm及0.2 nm，顯示ITO薄膜的晶化結果使得SiO2
薄膜的表面粗糙度些微增益。
執行上述方法，顯示藉由在非晶狀態中形成ITO薄膜及在以SiO2
薄膜遮蔽ITO薄膜之後執行熱處理以晶化，可以取得具有平滑表面的樣品。在本實施例中之真正處理中，可以在任何階段執行熱處理，只要是在閘極電極上形成閘極絕緣層的步驟之後即可。取代地，構成薄膜電晶體的所有層可以一直保持非晶直到形成源極電極與汲極電極的步驟為止，以及，在該步驟之後執行熱處理。
在閘極絕緣層3上形成半導體層4。在本實施例中，關於
半導體層4，以RF磁控管濺射，形成厚度40 nm的半導體氧化物In-Ga-Zn-O薄膜。In-Ga-Zn-O呈現非晶且In-Ga-Zn-O的成份比為1:1:1:4。在25 sccm的含5%的O2
之Ar氣體及0.5 Pa的氛圍中，將基底溫度設定在室溫以及將施加的RF功率設定在200 W，以RF磁控管濺射形成此In-Ga-Zn-O薄膜。
接著，以微影術及濕蝕刻精密地處理藉由沈積而如此形成的In-Ga-Zn-O薄膜，以形成半導體層4。
在半導體層4上形成源極電極5與汲極電極6。在本實施例中，以RF磁控管濺射形成厚度100 nm的IZO薄膜。在50 sccm的Ar氣體及0.3 Pa的氛圍中，將基底溫度設定在室溫以及將施加的RF功率設定在100 W，以RF磁控管濺射形成用於源極電極5與汲極電極6的IZO薄膜。
接著，以微影術及濕蝕刻精密地處理藉由沈積而如此形成的IZO薄膜，以形成源極電極5和汲極電極6。
在5 sccm的Ar氣體和5 sccm的O2
氣體及0.5 Pa的氛圍中，將基底溫度設定在室溫以及將施加的RF功率設定在200 W，以RF磁控管濺射形成SiO2
薄膜作為保護層7。
接著，以微影術及乾蝕刻精密地處理藉由沈積而如此形成的SiO2
薄膜以形成保護層7。關於用於乾蝕刻的蝕刻氣體，使用CF4
氣體。
在上述步驟中，在室溫下形成構成薄膜電晶體的所有層，但是，可以在基底溫度保持在高溫的狀態下形成這些層。考慮在玻璃基底或塑膠膜上形成薄膜電晶體的複數層
之事實，可以較佳地在250℃或更低的溫度下形成所有層。
接著，使如此取得的薄膜電晶體在大氣氛圍中接受250℃的熱處理30分鐘，以晶化非晶ITO構成的閘極電極。
經由上述步驟製成的薄膜電晶體在閘極電極與閘極絕緣層之間的介面處具有垂直方向上的不均勻度在峰頂與谷底之間的差為3.8nm。因此，可以使其免於因局部電場集中而增加漏電流。
此外，經由上述步驟製造的薄膜電晶體在閘極絕緣層與半導體層之間的介面處垂直方向上的不均勻度之峰頂與谷底之間的差為2.4nm。因此，可以使導因於存在於介面處的介面能階之電荷捕捉所造成的汲極電流/閘極電壓特徵上任何臨界值的偏移更小。
從上述結果可知在非晶狀態下形成閘極電極以及在以閘極絕緣層遮蔽閘極電極之後執行熱處理以晶化將使下述賦能。亦即，相較於使用其膜形成時為多晶的閘極電極，在構成薄膜電晶體的每一構成層中可以大幅地防止表面不均勻度。
本實施例是製造圖1中所示的底部閘極型薄膜電晶體之實施例。在圖1中所示的薄膜電晶體中，在基底1上依序形成複數個層。更具體而言，在基底1上依序地形成閘極
電極2、閘極絕緣層3、半導體層4、源極電極5/汲極電極6及保護層7。使用玻璃基底(1737，可從康寧玻璃製品公司(Corning Glass Works)作為基底1。玻璃基底厚度為0.5 mm。
首先，在基底1上形成多晶ITO薄膜。在本實施例中，在氬氣與氧氣的混合氣體的氛圍中，以RF磁控管濺射，形成多晶ITO膜。
以XRD觀察如此形成的ITO薄膜以取得圖6中所示的結果。觀看顯示結晶狀態的清楚繞射尖峰，發現取得多晶形式的ITO薄膜。
由於所取得的多晶矽ITO薄膜為多晶形式，所以，假使其原狀地保留則在其表面上具有大的不平整度，但是，假使使其接受後置處理，則其可以具有小的不平整度。舉例而言，可以以叢集離子束照射之氬離子束或類似者來照射ITO薄膜的表面。在AFM上觀察ITO薄膜上方的表面輪廓以取得圖7中所示的結果。發現其Rmax及Ra分別為27.7 nm及2.1 nm。
接著，以微影術和濕蝕刻精密地處理藉由沈積如此形成的ITO薄膜以形成閘極電極2。
接著，在閘極電極2上形成厚度200 nm的SiO2
薄膜。在10 sccm的Ar氣體及0.1 Pa的氛圍中，將基底溫度設定在室溫以及將施加的RF功率設定在400 W，以RF磁控管濺射形成作為閘極絕緣層3的SiO2
薄膜。
接著，以微影術和乾蝕刻精密地處理藉由沈積如此形
成的SiO2
薄膜以形成閘極絕緣層3。此處，關於乾蝕刻時的蝕刻氣體，可以使用CF4
氣體。
在AFM上觀察如此形成的SiO2
閘極絕緣層的表面輪廓以取得圖8中所示的結果。發現其Rmax及Ra分別為26.4 nm及0.9 nm，反應閘極電極2的表面輪廓。
半導體層4形成於閘極絕緣層3上。在本實施例中，關於半導體層4，以RF磁控管濺射，形成厚度40 nm的半導體氧化物In-Ga-Zn-O薄膜。In-Ga-Zn-O呈現非晶且In-Ga-Zn-O的成份比為1:1:1:4。在25 sccm的含5%的O2
之Ar氣體及0.5 Pa的氛圍中，將基底溫度設定在室溫以及將施加的RF功率設定在200 W，以RF磁控管濺射形成此In-Ga-Zn-O薄膜。
接著，以微影術及濕蝕刻精密地處理藉由沈積而如此形成的In-Ga-Zn-O薄膜，以形成半導體層4。
在半導體層4上形成源極電極5與汲極電極6。在本實施例中，以RF磁控管濺射形成厚度100 nm的IZO薄膜。在50 sccm的Ar氣體及0.3 Pa的氛圍中，將基底溫度設定在室溫以及將施加的RF功率設定在100 W，以RF磁控管濺射形成用於源極電極5與汲極電極6的IZO薄膜。
在源極電極5和汲極電極6上形成保護層7。保護層7由SiO2
構成。在5 sccm的Ar氣體和5 sccm的O2
氣體及0.1 Pa的氛圍中，將基底溫度設定在室溫以及將施加的RF功率設定在200 W，以RF磁控管濺射形成SiO2
薄膜作為保護層7。
接著，以微影術及乾蝕刻精密地處理藉由沈積而如此形成的SiO2
薄膜以形成保護層7。關於用於乾蝕刻的蝕刻氣體，使用CF4
氣體。
經由上述步驟製成的薄膜電晶體在閘極電極與閘極絕緣層之間的介面處具有垂直方向上的不均勻度在峰頂與谷底之間的差為27.7nm。因此，可以使其免於因局部電場集中而增加漏電流。
此外，經由上述步驟製造的薄膜電晶體在閘極絕緣層與半導體層之間的介面處垂直方向上的不均勻度之峰頂與谷底之間的差為26.4nm。因此，可以使導因於存在於該介面處的介面能階之電荷捕捉所造成的汲極電流/閘極電壓特徵上任何臨界值的偏移更小。
在下述中，為了比較，將參考附圖，說明閘極電極中所使用的具有大表面粗糙度之ITO薄膜。
如圖9所示，此比較實施例是沈積的膜、多晶ITO薄膜8及SiO2
薄膜9形成於玻璃基底1上的實施例。顯示於圖9中的沈積膜形成於基底1上。更具體而言，在基底1上形成多晶ITO薄膜8及SiO2
薄膜9。
使用玻璃基底(1737，可從康寧玻璃製品公司(Corning Glass Works)作為基底1。玻璃基底厚度為0.5mm。
首先，在基底1上形成多晶ITO薄膜8。在本比較實施例中，在氬氣與氧氣的混合氣體氛圍中，以RF磁控管濺
射形成多晶ITO薄膜8。
以XRD觀察如此形成的ITO薄膜以取得圖10中所示的結果。觀看顯示結晶狀態的清楚繞射尖峰，發現取得多晶形式的ITO薄膜。
也以AFM觀測此ITO薄膜的表面輪廓，而取得圖11中所示的結果。發現其Rmax及Ra分別為68.1 nm及8.1 nm。
接著，在多晶ITO薄膜8上形成厚度200 nm的SiO2
薄膜9。在10 sccm的Ar氣體及0.1 Pa的氛圍中，將基底溫度設定在室溫以及將施加的RF功率設定在400 W，以RF磁控管濺射形成SiO2
薄膜9。
在AFM上觀察如此形成的SiO2
薄膜9的表面輪廓以取得圖12中所示的結果。發現其Rmax及Ra分別為94.0 nm及5.3 nm。可確定所造成的SiO2
薄膜9的表面也呈現顯著粗糙，反應多晶ITO薄膜8的表面粗糙度。
先前所述的實施例1中所形成的SiO2
薄膜的表面粗糙度具有3.0 nm及0.3 nm。如此，看見形成於多晶ITO薄膜上的非晶SiO2
膜具有大於形成在非晶ITO薄膜上的非晶SiO2
薄膜之表面積。
非晶SiO2
薄膜的表面積大導致SiO2
閘極絕緣層與半導體層之間的介面的表面積大，因此，其意指只要介面具有相同的介面缺陷密度，會造成介面缺陷能階的大絕對值。
因此，在上述底部閘極型薄膜電晶體中，使用完成形
成時會具有多晶形式的條件下形成的ITO膜作為閘極電極，下述可以說明。亦即，由於在閘極絕緣層與半導體層之間的介面具有大的不平整度，所以，相較於在該介面未具有大不平整度的薄膜電晶體，介面具有相當大的面積。如此，認為汲極電流/閘極電極特徵的臨界值偏移被視為主要導因於存在該介面的介面能階之電荷捕捉。
也認為由於經由上述方法製造的上述薄膜電晶體在閘極電極與閘極絕緣層之間的介面具有大的不平整度，所以，其會造成例如導因於局部電場集中的的漏電流增加。
雖然已參考舉例說明的實施例來說明本發明，但是，要瞭解本發明不限於所揭示的舉例說明的實施例。後附申請專利範圍的範圍應依最寬廣的解釋而涵蓋所有這些修改及均等結果和功能。
1‧‧‧基底
2‧‧‧閘極電極
3‧‧‧閘極絕緣層
4‧‧‧半導體層
5‧‧‧源極電極
6‧‧‧汲極電極
7‧‧‧保護層
8‧‧‧ITO薄膜
9‧‧‧SiO2
薄膜
圖1是視圖，顯示根據本發明的實施例之底部閘極型薄膜電晶體的結構；圖2是視圖，顯示根據本發明的實施例之形成於玻璃基底上的非晶ITO薄膜的原子力顯微鏡的觀察結果。
圖3是視圖，顯示根據本發明的實施例藉由沈積而於玻璃基底上形成非晶ITO薄膜與SiO2
薄膜而取得的樣品之原子力顯微鏡的觀察結果。
圖4是視圖，顯示根據本發明的實施例藉由沈積而於玻璃基底上形成非晶ITO薄膜與SiO2
薄膜後接著以250℃
的熱處理30分鐘而取得的樣品之X光繞射。
圖5是視圖，顯示根據本發明的實施例藉由沈積而於玻璃基底上形成非晶ITO薄膜與SiO2
薄膜後接著以250℃的熱處理30分鐘而取得的樣品之原子力顯微鏡觀察結果。
圖6是根據實施例2形成於玻璃基底上的多晶ITO薄膜的X光繞射。
圖7是根據實施例2形成於玻璃基底上的多晶ITO薄膜的原子力顯微鏡上的觀察結果。
圖8是視圖，顯示根據實施例2藉由沈積以在玻璃基底上形成多晶ITO薄膜及SiO2
薄膜而取得的樣品之原子力顯微鏡的觀察結果。
圖9是根據比較實施例1之疊層於基底上的膜的剖面視圖。
圖10顯示根據比較實施例1形成於玻璃基底上的多晶ITO薄膜的X光繞射。
圖11顯示根據比較實施例1形成於玻璃基底上的多晶ITO薄膜的原子力顯微鏡的觀察結果。
圖12顯示根據比較實施例1藉由沈積以在玻璃基底上形成多晶ITO薄膜與SiO2
薄膜而取得的樣品的原子力顯微鏡的觀察結果。
圖13顯示薄膜電晶體的遷移率與半導體層厚度之間的關係。
1‧‧‧基底
2‧‧‧閘極電極
3‧‧‧閘極絕緣層
4‧‧‧半導體層
5‧‧‧源極電極
6‧‧‧汲極電極
7‧‧‧保護層
Claims (6)
- 一種底部閘極型薄膜電晶體，包括：閘極電極，在基底之上；半導體層，在該閘極電極之上，且具有閘極絕緣層插置於該半導體層與該閘極電極之間；以及源極電極和汲極電極，係電連接至該半導體層，其中，該半導體層為In-Ga-Zn-O薄膜，其係非晶氧化物半導體膜，並且含有In2 O3 、ZnO和Ga2 O3 ，其中，在該閘極電極與該閘極絕緣層之間的介面處，該介面在垂直方向上的不平整度之峰頂與谷底之間的差為30nm或更少，並且其中，在該閘極絕緣層與該半導體層之間的介面處，在該垂直方向上的不平整度之峰頂與谷底之間的差不大於該半導體層的層厚度。
- 如申請專利範圍第1項之薄膜電晶體，其中，該半導體層的層厚度係在15nm至45nm的範圍之內。
- 如申請專利範圍第1項之薄膜電晶體，其中，該閘極電極包括氧化銦與氧化錫的固溶體或氧化銦與氧化鋅的固溶體。
- 一種底部閘極型薄膜電晶體的製造方法，包括：在基底上形成閘極電極的第一步驟；在該閘極電極上形成閘極絕緣層的第二步驟；在該閘極絕緣層上形成半導體層的第三步驟；及在該半導體層上形成源極電極和汲極電極的第四步 驟，其中，在該第一步驟中，形成於該基底上的該閘極電極係設置做為非晶透明電極，並且其中，在該第二步驟之後，該非晶透明電極藉由受到熱處理而被晶化。
- 如申請專利範圍第4項之底部閘極型薄膜電晶體的製造方法，其中，在形成該源極電極和該汲極電極的該第四步驟之後執行熱處理，並且其中，該薄膜電晶體中的所有層一直處於非晶狀態直到執行該熱處理為止。
- 如申請專利範圍第4項之底部閘極型薄膜電晶體的製造方法，其中，構成該薄膜電晶體的所有層係形成於250℃或更低的溫度。
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