[发明专利]氧化物半导体薄膜晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及氧化物半导体器件，更具体地，涉及使用非晶氧化物半导体的薄膜晶体管(TFT)。

背景技术

近年来，正在进行对将透明氧化物半导体用于活性层(activelayer)的TFT的开发。

美国专利申请公布第US 2006-108636A1号公开了一种使用非晶透明氧化物半导体膜(IGZO膜)的TFT技术，所述非晶透明氧化物半导体膜包含In、Ga、Zn和O作为活性层。所述TFT是透明的并且能够在低温下形成，由于该TFT使得能够在例如塑料的柔性基板上形成透明TFT，因此得到关注。

图2示出使用氧化物半导体的典型的底栅型TFT的结构。通过在基板1上沉积栅电极2、栅绝缘层3、半导体层4、源漏电极5和保护层6，形成所述典型的底栅型TFT。

在电压被施加到栅电极时，在位于栅电极上方的半导体层的内部处的半导体区域的一部分中形成沟道。然而，在位于源漏电极下方的半导体区域的大部分中不形成沟道，这些部分充当一种电阻器(也被称为“寄生电阻”)。因此，为了提高电流驱动能力，有必要降低源漏电极下方的半导体层的电阻，以便在形成有源漏电极的区域和相应的半导体区域之间提供改善的电气匹配。

本发明的一个目的是提供一种氧化物半导体TFT，所述氧化物半导体TFT在源漏电极和半导体层之间提供优异的电气匹配。

发明内容

为了实现上述目的，关注于底栅型TFT中的源漏电极下方的半导体区域，本发明的发明人研究了半导体区域与从使用电子显微镜进行的形态观察和分析的观点的特性之间的相关性，并且找到了提供低电阻的配置。

作为本发明的发明人基于上述知识的努力研究的结果，完成了本发明，本发明的基本特征是提供一种晶体管，所述晶体管包含：栅电极、栅绝缘层、包含非晶氧化物的半导体层、源漏电极、以及保护层，其特征在于：所述半导体层包含与形成有所述源漏电极的区域相对应的第一区域和不与形成有所述源漏电极的区域相对应的第二区域；以及，至少所述第一区域包含组分(composition)与第二区域中的非晶氧化物的组分不同的结晶成分。

根据本发明的TFT能够被用于降低紧接在源漏电极下方的半导体层的电阻，从而可以降低寄生电阻，并且可以在源漏电极和相应的半导体区域之间提供改善的电气匹配。

参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其他特征将变得清晰。

附图说明

图1是根据本发明的在半导体层中含有晶粒(crystal grain)的底栅型TFT的截面图。

图2是典型的底栅型TFT的截面图。

图3是示出根据示例1的TFT中紧接在源漏电极下方的半导体层中所含有的晶粒的截面TEM照片。

图4是半导体层中所含有的晶粒经受借助STEM-EDX的线分析的特征X射线强度分布图。

图5A和5B分别示出从晶粒获得的电子衍射图案(实验数据)以及基于金属In在[010]上入射的假设而计算出的衍射图案。

图6是用于测量半导体层的面内方向(in-plane direction)上的电导率的四端子测量元件的截面图。

图7是用于测量电极下方的半导体层的膜厚方向上的电导率的元件的截面图。

图8是作为本发明的实施例的显示器件的示例的截面图。

具体实施方式

此后，将参照图1描述根据本发明的底栅型TFT的配置。

如图1中的截面图中所示的那样，通过在基板1上沉积栅电极2、栅绝缘层3、半导体层4、源漏电极5和保护层6，形成根据本发明的底栅型TFT。半导体层4包含与源漏电极5相对应的第一区域41和不与源漏电极相对应的第二区域42。

在本发明中，“与形成有电极的区域相对应(或者不与形成有电极的区域相对应)的区域”指的是与形成在半导体层上的电极相接触(或不相接触)的区域以及从该区域在层厚方向上延伸的半导体层的区域，即，存在于形成有电极的区域下方(紧接在形成有电极的区域下方)的整个半导体区域。

将玻璃板用于基板1。也可将例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate，PEN)的塑料膜用于基板1。