[发明专利]氧化物半导体薄膜晶体管及其制造方法

说明书

本申请要求于2009年12月15日在韩国知识产权局提交的第10-2009-0125032号韩国专利申请的权益，该申请的内容通过引用完全包含于此。

技术领域

这些示例性实施例涉及一种薄膜晶体管，更具体地讲，涉及一种包括作为沟道层的HfInZnO基氧化物半导体层的薄膜晶体管、该薄膜晶体管的制造方法和包括该薄膜晶体管的有机电致发光装置。

背景技术

薄膜晶体管(TFT)是一种通过在绝缘支撑基底上沉积半导体材料的薄膜而制成的特定类型的场效应晶体管。TFT基本上包括三个端子(例如栅极、漏极和源极)，并主要用作开关器件。

现在，商业上可获得的产品(例如笔记本计算机、PC监视器、TV、移动装置等)大部分包括非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)。非晶硅可以大面积沉积，并且可以在低温下容易地沉积到玻璃基底上，因此非晶硅在TFT中得以最广泛的使用。然而，随着对尺寸更大并且图像质量更高的显示装置的需求的增加，需要电子迁移率比a-Si TFT的电子迁移率(例如0.5cm²/Vs至1cm²/Vs)高的高性能薄膜晶体管和合适的制造技术。

多晶硅(多晶Si)TFT具有几十cm²/Vs至几百cm²/Vs的迁移率，因此更高的迁移率所需的数据驱动电路或外围电路可以嵌入在基底中。另外，这样的TFT的沟道可以被制造成短的，因此屏幕的开口率可以高。此外，多晶Si TFT可以具有高的分辨率，以低的驱动电压工作，具有低功耗，并且具有较少的特性劣化。然而，用于制造多晶Si TFT的结晶工艺复杂，因此会增加额外的制造成本。另外，由于技术问题(例如制造设备的限制或均一性缺陷)，直到最近还没有实现使用多晶Si TFT对大型基底的制造。

氧化物半导体装置不但具有a-Si TFT的优点，而且具有多晶Si TFT的优点。氧化物半导体装置可以在低温下制造，可以容易地制成大的尺寸，并且像多晶Si TFT一样具有高的迁移率和优异的电特性。因此，为了在TFT的沟道区中使用氧化物半导体层，当前正在进行研究。

然而，最近的报导已经披露了常用的InGaZnO氧化物半导体装置当暴露于等离子体或外部因素(例如湿气、氧等)时其特性劣化。此外，为了保护氧化物半导体层，将蚀刻停止层设置在氧化物半导体层上。然而，根据用于形成蚀刻停止层的条件，氧化物半导体装置的特性会严重劣化。另外，氧化物半导体装置的特性不发生劣化的条件范围是有限的，因此氧化物半导体装置需要根本性的改变。

发明内容

这些实施例提供了一种具有提高的电特性和稳定性的氧化物半导体薄膜晶体管、一种制造该氧化物半导体薄膜晶体管的方法和一种包括该氧化物半导体薄膜晶体管的有机电致发光装置。

根据这些实施例的一方面，提供了一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括：基底；栅电极，形成在基底上；栅极绝缘层，形成在基底的暴露部分和栅电极上；氧化物半导体层，形成在栅极绝缘层上以对应于栅电极，并包括HfInZnO基氧化物半导体，其中，氧化物半导体层具有Zn浓度梯度；源区和漏区，源区和漏区分别形成在氧化物半导体层的两边上，并且源区和漏区形成在栅极绝缘层上。

根据这些实施例的另一方面，提供了一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括：基底；栅电极，形成在基底上；栅极绝缘层，形成在基底的暴露部分和栅电极上；氧化物半导体层，形成在栅极绝缘层上以对应于栅电极，并包括形成在栅极绝缘层上的第一层和形成在第一层上的第二层，氧化物半导体层包括HfInZnO基氧化物半导体，其中，第二层中的Zn的浓度高于第一层中的Zn的浓度；源区和漏区，源区和漏区分别形成在氧化物半导体层的两边上，并且源区和漏区形成在栅极绝缘层上。

根据这些实施例的另一方面，提供了一种制造薄膜晶体管的方法，该方法包括以下步骤：在基底上形成栅电极；在基底的暴露部分和栅电极上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成具有Zn浓度梯度的HfInZnO基氧化物半导体层；形成源区和漏区，源区和漏区分别在氧化物半导体层的两边上延伸，并且源区和漏区在栅极绝缘层上延伸。