[发明专利]氧化物薄膜晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及氧化物薄膜晶体管（TFT）及其制造方法，更具体地，涉及具有非晶氧化锌半导体作为有源层的氧化物TFT及其制造方法。

背景技术

随着消费者对信息显示器的兴趣的增长以及对于便携式（移动）信息设备的需求的增加，对代替常规显示设备阴极射线管（CRT）的轻且薄的平板显示器（FPD）的研究和商品化已经增加。在FPD中，液晶显示器（LCD）是利用液晶的光学各向异性来显示图像的设备。LCD设备呈现优良的分辨率、色彩显示、以及画面质量，因此其通常用于笔记本电脑或台式机监视器等。

LCD包括滤色器基板、阵列基板、以及形成在滤色器基板和阵列基板之间的液晶层。

通常用于LCD的有源矩阵（AM）驱动方法是通过利用非晶硅薄膜晶体管（a-SiTFT）作为开关元件来驱动像素部分中的液晶分子的方法。

现在将参照图1详细描述相关技术的LCD。

图1是示出相关技术的LCD设备的结构的分解透视图。

如图1所示，LCD包括滤色器基板5、阵列基板10、以及形成在滤色器基板5和阵列基板10之间的液晶层30。

滤色器基板5包括：包括实现红色、绿色和蓝色的多个子滤色器7的滤色器（C），用于划分子滤色器7并阻挡光透射通过液晶层30的黑底6，以及用于向液晶层30施加电压的透明公共电极8。

阵列基板10包括垂直和水平设置以限定多个像素区域（P）的选通线16和数据线17、在选通线16和数据线17的各个交叉处形成的开关元件TFT（T）、以及在像素区域（P）上形成的像素电极18。

滤色器基板5和阵列基板10通过在图像显示区域的边缘处形成的密封剂（未示出）以相面对的方式附接，以形成液晶面板，滤色器基板5和阵列基板10的附接是通过在滤色器基板5或阵列基板10上形成的附接键（attachment key）来进行的。

如上所述的LCD轻便并且具有低功耗，因此，LCD受到很多关注，但LCD是光接收设备，而不是光发射设备，其在亮度、对比度、视角等方面具有技术局限性。因此，正在积极开发能够克服这些缺点的新型显示设备。

有机发光二极管（OLED），作为新型平板显示设备之一，是自发光的，并且与LCD相比，其具有良好的视角和对比度，且因为其不需要背光，其能够形成得更轻和更薄。而且，OLED在功耗上具有优势。此外，OLED能够用低DC电压驱动，并具有快的响应速度，并且OLED尤其在制造成本上具有优势。

最近，对于增加OLED显示设备的尺寸的研究在积极进行，为了实现这种大型OLED显示设备，需要开发一种能够确保恒定的电流特性以确保稳定操作和耐用性的晶体管作为OLED的驱动晶体管。

用于如上所述的LCD的非晶硅薄膜晶体管（TFT）可在低温工艺中制造，但是具有非常低的迁移率，并且不能满足恒定电流偏置条件。同时，多晶硅TFT具有高迁移率，并且满足恒定电流偏置条件，但是不能确保均匀特性，使得难以具有大的面积，并且需要高温工艺。

因此，正在开发包括由氧化物半导体形成的有源层的氧化物TFT。这里，当氧化物半导体应用到传统的底栅型TFT时，在蚀刻源极和漏极期间，该氧化物半导体被损害。这可使氧化物半导体变性（denature）。

图2是示意地示出相关技术的氧化物薄膜晶体管（TFT）的结构的截面图。

如图2所示，相关技术的氧化物TFT包括形成在基板10上的栅极21和栅绝缘层15、以及形成在栅绝缘层15上且由氧化物半导体材料制成的有源层24。

之后，源极22和漏极23形成在有源层24上。这里，当对源极22和漏极23进行沉积和蚀刻时，下部的有源层24（特别是，A部分的背沟道（back channel）区）可能被损害从而变性。这可能会导致设备的可靠性的问题。

也就是说，由于由氧化物半导体材料制成的有源层在源极和漏极蚀刻期间相对于湿法蚀刻不具有选择性，所以通常采用干法蚀刻。近来，正在尝试具有改进的选择性的湿法蚀刻，但由于部分蚀刻而引起器件特性的劣化，这是由于低的均匀性造成的。

当采用湿法蚀刻时，由于氧化物半导体易受蚀刻剂损害的属性，造成有源层的损耗或损害。即使当采用干法蚀刻形成源极和漏极时，由于氧化物半导体的后溅射（back-sputtering）和缺氧（oxygen deficiency），使得有源层变性。

具体地，考虑到与氧化物半导体的接触电阻，当应用钼（Mo）基金属形成源极和漏极时，难以开发相对于易于受酸损害的氧化物半导体具有选择性的蚀刻剂。