[发明专利]薄膜场效应晶体管和使用该薄膜场效应晶体管的显示器

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜场效应晶体管和使用该薄膜场效应晶体管的显示 器。具体而言，本发明涉及一种在有源层中使用非晶氧化物半导体的薄膜 场效应晶体管及使用该薄膜场效应晶体管的显示器。

背景技术

近年来，由于液晶和电致发光（EL）技术等的进步，平板显示器（FPD） 已经投入实际使用。具体而言，由于可以利用通过施加电流而受激并发光 的薄膜材料的有机电致发光器件（在下文中有时也称为“有机EL器件”） 由低电压获得高亮度光发射，所以在包括便携式电话显示器、个人数字助 理（PDA）、计算机显示器、汽车的信息显示器、电视监视器和一般照明的 很宽的领域中，都预计会有诸如器件厚度、重量和尺寸减小、节省能量等 效果。

这些FPD是由场效应薄膜晶体管（在下文中有时称为薄膜晶体管或TFT） 的有源矩阵电路驱动的，所述场效应薄膜晶体管在设置于玻璃衬底上的有 源层中使用了非晶硅薄膜或多晶硅薄膜。

另一方面，还曾经尝试使用重量轻的柔性树脂代替玻璃衬底，以便实 现更大的厚度减少、重量减轻以及这些FPD的击穿电阻的改善。

然而，利用硅薄膜制造以上晶体管需要温度相对较高的热工艺，一般 难以在热阻低的树脂衬底上直接形成薄膜。

因此，一直在积极开发使用能够在低温下成膜的非晶氧化物，例如 In-Ga-Zn-O系列非晶氧化物作为半导体薄膜的TFT（例如，参考日本专利 申请公开（JP-A）No.2006-165529和IDW/AD’05pp.845-846（2005年12 月6日））。

使用非晶氧化物半导体的TFT能够在室温下成膜且可以形成于膜上， 因此，最近其作为膜（柔性）TFT的有源层材料而受到关注。具体而言，Tokyo Institute of Technology的Hosono等人曾经报道过，即使在PEN衬底上， 使用a-IGZO的TFT也具有大约10cm²/Vs的场效应迁移率，这高于玻璃衬底 上的a-Si系列的TFT的场效应迁移率（例如参考NATURE，Vol432， pp.488-492（2004年11月25日）），并且这种TFT尤其是作为膜TFT受到 了关注。

然而，非晶氧化物半导体层容易导致氧缺陷，并具有如下问题，例如 层随着成膜时的气氛而波动，由于成膜时的等离子体辐照等导致半导体特 性变化，或在制造后的储藏期间性能波动。此外，存在非晶氧化物半导体 层易于被构图用的酸性蚀刻剂腐蚀的问题，并且不能使用光刻构图工艺， 因此高度精细的构图是困难的。

作为解决这些问题的方法，据报道，可以通过例如提供非晶氧化物绝 缘层作为保护层、在淀积工艺中严格控制氧浓度，进行控制以包括3.8×10¹⁹件/cm³或更多解吸气体作为热解吸频谱技术观察到氧气（例如参考JP-A No.2008-166716），从而抑制氧缺陷。还报道过，可以通过包括在具有 1×10^-3Pa或更低的引入氧分压的气氛中形成半导体层的第一工艺，以及在 第一工艺之后在氧化气氛中进行热处理（在150°C到450°C下）的第二工 艺来抑制氧缺陷，第二工艺是为了恢复在半导体层形成工艺中出现的氧缺 陷（例如参考JP-A No.2008-53356）。然而，由于这两种方法都需要严格控 制氧缺陷控制中的工艺条件，工艺复杂且设备尺寸大，且不能将强烈热处 理应用于使用膜（柔性）衬底的TFT。此外，构图工艺中的蚀刻剂阻力和制 造之后半导体膜的存储稳定性问题仍然未得到解决。

发明内容

鉴于以上情况做出了本发明，且本发明提供了一种薄膜场效应晶体管 和使用该薄膜场效应晶体管的显示器。

本发明的第一方面提供了一种薄膜场效应晶体管，包括其上至少有栅 电极、栅极绝缘膜、有源层、源电极和漏电极的衬底，其中所述有源层为 氧化物半导体层，在所述有源层和源电极或漏电极中至少一个之间提供电 导率低于所述有源层电导率的电阻层，并在所述有源层和所述电阻层之间 提供包括氧化物的中间层以覆盖所述有源层的在设置所述源电极和所述漏 电极一侧的整个表面，所述氧化物中的元素与氧的结合力强于所述有源层 中氧化物半导体中的元素与氧的结合力。

附图说明

将基于以下附图详细描述本发明的示范性实施例，其中：

图1是示出了本发明中的TFT器件结构实施例的图案图；