[发明专利]薄膜晶体管、显示单元和制造薄膜晶体管的方法

说明书

本申请是2009年12月3日提交的发明名称为“薄膜晶体管、显示单元和制造薄膜晶体管的方法”的中国专利申请200910253625.8的分案申请。

技术领域

本发明涉及包含氧化物半导体薄膜层的薄膜晶体管(TFT)、制造该薄膜晶体管的方法以及包含这样的薄膜晶体管的显示单元。

背景技术

已知由锌、铟、镓、锡或它们的混合物构成的氧化物(氧化物半导体)显示了卓越的半导体特性。因此，近年来一直在积极地研究将氧化物半导体应用于TFT作为有源矩阵显示器的驱动元件。

在包含氧化物半导体的TFT中，表现出比包含非晶硅的现有TFT高10倍或更多的电子迁移率，还表现出良好的截止特性。因此，包含氧化物半导体的TFT被普遍预期将适用于大屏幕、高清晰度、高帧率的液晶显示器和有机EL显示器。

同时，在氧化物半导体中，耐热性是不够的。因此，由于在TFT制造过程中的热处理或等离子体处理，氧被分离并且形成晶格缺陷。晶格缺陷导致形成电气上浅的杂质水平，并导致氧化物半导体的低电阻。因此，在氧化物半导体被用于TFT的活性层的情况下，缺陷水平增大，阈值电压降低，泄漏电流增大，结果导致衰弱型操作，其中即使不施加栅极电流，漏极电流也会流动。如果缺陷水平充分增大，则晶体管操作停止，转向半导体操作。

此外，除了上述晶格缺陷外，据报告氢也是形成电气上浅的杂质水平的元素。因此，除了晶格缺陷外，在TFT的制造步骤中引入的诸如氢的元素已被视为影响包含氧化物半导体的TFT的特性的重要因素。

因此，为了解决以上问题，已经提出了多种TFT，例如在“Improved Amorphous In-Ga-Zn-O TFTs”，Ryo Hayashi等人，SID2008会刊，2008，第621-624页中公开的TFT；在日本未审查专利申请公开No.2007-115808中公开的TFT。

发明内容

在上述“Improved Amorphous In-Ga-Zn-O TFTs”中，由氧化硅膜形成沟道保护层，由氮化硅膜形成钝化膜。在该技术中，为了在形成活性层后防止氧分离，在形成活性层后立即用氧化硅形成沟道保护层，然后形成并图案化源/漏电极。利用氮化硅膜形成钝化膜作为氧很难穿过的薄膜。

然而，在这样的技术中，由于形成两个保护膜(沟道保护层和钝化膜)，所以必需进行两次光刻步骤。此外，在形成钝化膜前，要执行至少三次高温加热步骤(形成沟道保护层、形成源/漏电极层、以及形成钝化膜)。因此，存在以下不足。即，不管是否从氧化物半导体薄膜层产生氧分离，在形成钝化膜后，由于存在氧很难穿过的钝化膜，所以很难将氧输送到氧化物半导体薄膜层。

同时，在上述日本未审查专利申请公开No.2007-115808中，不形成沟道保护层。在这样的TFT结构中，由氧化硅膜制成的第一钝化膜和由氮化硅膜制成的第二钝化膜能够在形成钝化的步骤中防止氧被分离出去，并且步骤能够被简化。

然而，在这样的技术中，不足之处在于在形成源/漏电极的步骤中产生氧分离等，因而无法获得良好的晶体管特性。也就是说，为了恢复良好的晶体管特性，必须在形成源/漏电极后重新供氧。

如上所述，在现有技术中，难以减少氧化物半导体薄膜层中的氧分离，也难以利用简单的结构提高可靠性。

考虑到以上缺点，在本发明中希望提供一种薄膜晶体管及其制造方法以及包含这样的薄膜晶体管的显示单元，所述薄膜晶体管包含氧化物半导体薄膜层并且能够在使用简单结构的情况下提高可靠性。

根据本发明的一个实施例，提供了一种薄膜晶体管，包括：栅电极；形成在栅电极上的栅绝缘膜；氧化物半导体薄膜层，该氧化物半导体薄膜层在栅绝缘膜上形成对应于栅电极的沟道区；沟道保护层，该沟道保护层被形成在栅绝缘膜和氧化物半导体薄膜层上至少与所述沟道区相对应的区域中，并且包括下层侧的第一沟道保护层和上层侧的第二沟道保护层；和源/漏电极，该源/漏电极被形成在沟道保护层上并且电连接至氧化物半导体薄膜层。第一沟道保护层由氧化物绝缘材料制成，并且第一沟道保护层和第二沟道保护层中的一者或两者由低氧渗透性材料制成。

根据本发明的一个实施例，提供了一种显示单元，包括显示器件和用于驱动该显示器件的薄膜晶体管。