[发明专利]半导体器件和薄膜晶体管

说明书

技术领域

本发明的公开涉及一种薄膜晶体管(TFT)、一种薄膜晶体管阵列(TFT阵列)面板和包括该薄膜晶体管阵列面板的显示装置以及制造薄膜晶体管的方法，具体地，本发明的公开涉及一种包括半导体氧化物的薄膜晶体管、一种薄膜晶体管阵列面板和包括该薄膜晶体管阵列面板的显示装置以及薄膜晶体管的制造方法。

背景技术

诸如电阻器、电容器、二极管和薄膜晶体管(TFT)的电子元件用在各种领域中。在这些电子元件中，特别是薄膜晶体管(TFT)经常用于在诸如液晶显示器(LCD)、有机发光装置(有机发光二极管(OLED)显示器)和电泳显示器的平板显示设备中定义开关元件和驱动元件。

在TFT的结构中，TFT的半导体部分是确定TFT的行为特性的重要部分。当前，硅(Si)被广泛用作TFT和需要半导体部分的其它电子元件中的半导体。根据半导体材料的晶体微观结构，使用的硅可以为非晶硅或多晶型或单晶。单晶硅倾向于最难批量生产，而非晶硅类型具有比较简单的制造工艺。然而，非晶硅类型具有相对并且不期望的低的电荷-载流子迁移率，从而限制了将非晶硅用于制造高性能(例如，高开关速度)的薄膜晶体管。在非晶硅类型的相对差的性能和单晶硅类型的相对优异的性能之间，存在电荷-载流子迁移率高于非晶硅的多晶硅。然而，将非晶硅晶化以将非晶硅转换为多晶形式的工艺消耗时间和能量，并且具有相对高的制造成本。另外，由于晶化步骤增加了工艺复杂性，所以在采用这种晶化步骤的批量生产过程中，更多的事情可能出错。

考虑到这一点，使用具有半导体性质的金属氧化物的半导体氧化物变得受欢迎。与多晶硅相比，所述半导体氧化物具有较低的成本和较高的均匀性，与非晶硅相比，所述半导体氧化物具有电流的较高的电荷-载流子迁移率和相对高的ON/OFF比。

半导体氧化物型薄膜晶体管的电学特性会明显受半导体氧化物材料的微观结构和均匀性影响，后者可以为用来制造半导体氧化物材料的工艺的函数。因此，已经进行了对使用半导体氧化物材料形成薄膜晶体管的微观结构和工艺的研究。

应该理解的是，该背景技术部分意图对这里公开的技术的理解提供有用的背景，这样，该背景技术部分可能包含在这里公开的主体的相应发明日期之前不构成所属技术领域的技术人员所知晓或理解的思想、概念或认识。

发明内容

本发明的公开通过提供包括与单个半导体氧化物晶体管(在下文中也称作“sso-TFT”，其中，“sso”表示单个半导体氧化物组分)相反的多个半导体氧化物(在下文中也称作“sos-TFT”，其中，“sos”表示多个半导体氧化物)的薄膜晶体管提供了改进的电学特性。本发明的公开也提供了用于这种半导体晶体管(sos-TFTs)的容易的制造工艺。

更具体地讲，根据本公开的半导体氧化物TFT(sos-TFT)包括：栅极；栅极绝缘层，位于栅极上或位于栅极下方；第一半导体氧化物层和第二半导体氧化物层，它们都与栅极叠置，栅极绝缘层位于第一半导体氧化物层和第二半导体氧化物层与栅极之间。第一半导体氧化物层和第二半导体氧化物层彼此接触。源极连接到第二半导体氧化物层，也与漏极分开。第二半导体氧化物层包含第一半导体氧化物中不含有的至少一种添加元素。至少一种添加元素选择与由镓(Ga)、硅(Si)、铌(Nb)、铪(Hf)和锗(Ge)组成的组，第一半导体氧化物包含铟(In)-锌(Zn)-锡(Sn)氧化物(IZTO)，第二半导体氧化物包含锌(Zn)-锡(Sn)氧化物(ZTO)。

根据本公开的薄膜晶体管阵列面板包括形成为矩阵的多个半导体氧化物TFTs(sos-TFTs)，并且操作地结合到对应的交叉的栅极线和数据线，其中，sos-TFTs均结合到对应的像素单元(例如，LCD像素电极)。

第二半导体氧化物中添加组分的含量可以在大约1at.％至大约30at.％的范围内。

第一半导体氧化物和第二半导体氧化物均可以能够通过预定的湿蚀刻剂蚀刻，其中，当通过预定蚀刻剂湿蚀刻时，第一半导体氧化物和第二半导体氧化物的各自的蚀刻速率之间的差等于或小于大约

第二半导体氧化物中锡(Sn)的含量与第一半导体氧化物中锡(Sn)的含量之间的差可以等于或小于大约15at.％。

第一半导体氧化物层和第二半导体氧化物层中的每个的厚度可以在从大约至大约的范围内。

第二半导体氧化物可以包含铟(In)。

根据本公开的示例性实施例，与仅具有一个相同的半导体氧化物的半导体氧化物TFT相比，可以改进包括多个半导体氧化物的半导体氧化物TFT(sos-TFT)的电学特性。

附图说明