[发明专利]薄膜晶体管、用于制造该薄膜晶体管的方法、以及显示设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2011年9月27日提交的在先日本专利申请No.2011-211657并且要求其优先权；该申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本文中所描述的实施例一般涉及薄膜晶体管、用于制造该薄膜晶体管的方法、以及显示设备。

背景技术

TFT（薄膜晶体管）已广泛地用于液晶显示设备、有机EL（电致发光）显示设备等。

虽然用于大液晶显示器的非晶硅TFT因其场效应迁移率（迁移率）约为1cm²/V·s而存在长期驱动的可靠性问题，但是TFT可在大区域上、以低成本且均匀地形成，因为其可用适于在大区域上形成膜的等离子体CVD（化学气相沉积）形成。

另外，虽然用于小尺寸和中等尺寸的液晶显示器的低温多晶硅TFT存在成本降低和均匀性的问题，但是TFT因其迁移率约为100cm²/V·s而具有长期驱动的高可靠性。

近年来，已期望显示设备在尺寸、高清晰度和成本降低方面有进一步的改进。除此以外，已在国内外研究和开发了使用当前驱动器的有源矩阵型有机EL显示设备，并且已期望可低成本地形成、且具有高均匀性、高可靠性和高迁移率的新半导体材料。

因此，近年来，氧化物半导体作为TFT的半导体膜材料已引起了关注。具体而言，使用非晶氧化物半导体（诸如IGZO（氧化铟镓锌））的TFT已引起了关注。由于氧化物半导体膜在室温下通过溅射法在大区域上均匀地形成，并且在可见光区域中是透明的，因此有可能甚至在具有低热阻的塑料膜衬底上也形成柔性和透明的TFT。

此外，由于氧化物半导体的迁移率比非晶硅的迁移率高大约10倍，因此高迁移率特性可通过使用氧化物半导体来获得。另外，对于BTS（偏置温度应力）测试，高可靠性可通过在300至400℃的高温下对氧化物半导体施加后退火来获得。此类特征已使该氧化物半导体成为领先者，作为用于显示设备的下一代背板设备的半导体材料。

发明内容

根据一个实施例，薄膜晶体管包括衬底、栅电极、第一绝缘膜、氧化物半导体膜、第二绝缘膜、源电极、以及漏电极。栅电极设置在衬底的一部分上。第一绝缘膜覆盖栅电极。氧化物半导体膜经由第一绝缘膜设置在栅电极上。第二绝缘膜设置在氧化物半导体膜的一部分上。源电极连接到氧化物半导体膜的第一部分。第一部分未用第二绝缘膜覆盖。漏电极连接到氧化物半导体膜的第二部分。第二部分未用第二绝缘膜覆盖。氧化物半导体膜包括含有铟、镓和锌中的至少一种元素的氧化物半导体。第一绝缘膜中的含氢浓度不小于5×10²⁰原子/cm^-3，而第二绝缘膜中的含氢浓度不大于10¹⁹原子/cm^-3。

根据一个实施例，显示设备包括薄膜晶体管、第一电极、第二电极、以及显示层。薄膜晶体管包括衬底、栅电极、第一绝缘膜、氧化物半导体膜、第二绝缘膜、源电极、以及漏电极。栅电极设置在衬底的一部分上。第一绝缘膜覆盖栅电极。氧化物半导体膜经由第一绝缘膜设置在栅电极上。第二绝缘膜设置在氧化物半导体膜的一部分上。源电极连接到氧化物半导体膜的第一部分。第一部分未用第二绝缘膜覆盖。漏电极连接到氧化物半导体膜的第二部分。第二部分未用第二绝缘膜覆盖。氧化物半导体膜包括含有铟、镓和锌中的至少一种元素的氧化物半导体。第一绝缘膜中的含氢浓度不小于5×10²⁰原子/cm^-3，而第二绝缘膜中的含氢浓度不大于10¹⁹原子/cm^-3。第一电极连接到薄膜晶体管的源电极或漏电极。第二电极面向第一电极。显示层设置在第一电极和第二电极之间。

根据一个实施例，公开了一种用于制造薄膜晶体管的方法。该方法可包括在衬底的一部分上形成栅电极。该方法可包括形成覆盖栅电极且含氢浓度不小于5×10²⁰原子/cm^-3的第一绝缘膜。该方法可包括通过使用含有铟、镓和锌中的至少一种元素的氧化物半导体在第一绝缘膜上形成氧化物半导体膜以面向栅电极。该方法可包括在氧化物半导体膜的一部分上形成第二绝缘膜，该第二绝缘膜的含氢浓度不大于10¹⁹原子/cm^-3。另外，该方法可包括形成源电极和漏电极。源电极连接到氧化物半导体膜的第一部分。第一部分未用第二绝缘膜覆盖。漏电极连接到氧化物半导体膜的第二部分。源电极未用第二绝缘膜覆盖。