[发明专利]薄膜晶体管、其制造方法和使用薄膜晶体管的显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管、其制造方法和使用薄膜晶体管的显示装置，特别是涉及TFT间的特性分散(dispersion)改进的薄膜晶体管、其制造方法和使用所述薄膜晶体管的显示装置。 

背景技术

近年来，对于使用透明氧化物半导体作为活性层(active layer)的TFT持续进行开发。 

US2006/108636A1公开了关于使用包含In、Ga、Zn和O的非晶透明氧化物半导体膜(IGZO膜)作为活性层的TFT的技术。 

由于该膜是透明的并且可在低温下形成，并且透明的TFT可以在诸如塑料之类的具有柔性的基板上形成，因此上述的薄膜晶体管受到关注。 

US2007/052025A1公开了通过在具有非晶IGZO膜作为活性层的TFT上设置保护膜来增强环境稳定性的技术。 

发明内容

已知，氧化物半导体通过吸收环境气氛中的水分改变其半导体特性。 

对于该问题，US2007/052025A1公开了用保护层覆盖半导体层以抑制由于环境气氛的变化导致的不稳定操作的尝试。这种技术可在一定程度上抑制由于环境气氛的变化导致的不稳定操作。 

但是，已经发现，底栅型TFT有时在同时制造的多个TFT之间产生特性分散，而这在形成保护层之前的阶段没有被观察到。 

另外，当有源矩阵型(active matrix type)的显示装置采用产生 这种特性分散的TFT时，装置导致显示的图像不均匀。本发明的发明人对该现象的机制的理解如下。 

底栅型TFT具有在半导体层的正上方形成的保护层。当用溅射技术等形成保护层时，与保护层接触的半导体层的区域(部分的层)有时会在形成保护层的步骤中受损。在本说明书中，与上述的保护层接触的TFT半导体层的部分的层以下被称为背沟道层。 

另一方面，已知当由于产生载流子而使得在氧化物半导体中缺氧时，氧化物半导体的电阻减小。 

在使用氧化物半导体的TFT的情况下，由于由这种缺氧导致的损伤，在半导体层的背沟道层中可能存在根据位置而深度不均并且具有低电阻的受损层。这种具有不均匀的深度(厚度)的受损层被视为TFT之间的特性分散的因素。 

因此，本发明的一个目的是，改进由于当用溅射技术形成保护层时半导体层所受到的损伤的不均匀性导致的TFT之间的特性分散，并且提高采用改进的TFT的有源矩阵型显示装置中的图像的均匀性。 

为了解决上述的问题，本发明提供一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管包含栅电极、栅绝缘层、由非晶氧化物形成的半导体层、源电极、漏电极和保护层，其特征在于，保护层以与半导体层接触的方式被设置在半导体层上，并且，半导体层包含至少用作沟道层的第一层和具有比第一层的电阻高的电阻的第二层，该第二层被设置在半导体层的保护层侧。 

本发明还提供一种用于制造薄膜晶体管的方法，该薄膜晶体管包含栅电极、栅绝缘层、由非晶氧化物形成的半导体层、源电极、漏电极和保护层，其特征在于，该方法包括以下步骤：形成栅电极；形成栅绝缘层；形成半导体层；形成源电极和漏电极；和形成保护层；其中，保护层以与半导体层接触的方式被设置在半导体层上，形成半导体层的步骤包含形成至少用作沟道层的第一层的步骤和形成具有比第一层的电阻高的电阻的第二层的步骤，并且，所述保护层在氧化性气氛中形成。 

本发明还提供一种用于制造薄膜晶体管的方法，该薄膜晶体管包含栅电极、栅绝缘层、由非晶氧化物形成的半导体层、源电极、漏电极和保护层，其特征在于，该方法包括以下步骤：形成栅电极；形成栅绝缘层；形成半导体层；形成源电极和漏电极；形成保护层；和在形成保护层之后，在氧化性气氛中实施热处理，其中，保护层以与半导体层接触的方式被设置在半导体层上，并且，实施热处理的步骤包含在半导体层中形成与栅绝缘层接触并且至少用作沟道层的第一层以及形成与保护层接触并且具有比第一层的电阻高的电阻的第二层的步骤。 

根据本发明的制造方法包括将半导体层的背沟道层一直氧化到比当形成保护层时在其中形成的受损层更深的位置。由此，该方法氧化受损层以使受损层钝化，并且可有效抑制对于薄膜晶体管的沟道区域中的导电特性施加的不利影响。即，本发明可改进由于当用溅射法形成保护层时半导体层受到的损伤的不均匀性导致的TFT之间的特性分散，并且提高使用改进的TFT的活性矩阵型显示装置中的图像的均匀性。 

结果，该方法可抑制多个TFT之间的特性分散。