[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法以及包括薄膜晶体管的显示设备

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2012年12月27日提交的韩国专利申请No.10-2012-0155587的优先权和益处，其公开通过参考完全结合于此。本申请还要求于2013年11月28日提交的韩国专利申请No.10-2013-0146139的优先权和益处，其公开通过参考完全结合于此。

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管(TFT)、制造薄膜晶体管的方法、以及包括薄膜晶体管的显示设备，并且更特别地，涉及改进光学可靠性及其特性的具有共面结构的薄膜晶体管、制造该薄膜晶体管的方法、以及包括该薄膜晶体管的显示设备。

背景技术

随着最近对信息显示的兴趣增加以及对便携式电子设备的需求增加，轻量级薄平板显示设备被广泛地研究和商业化。在平板显示设备中，特别是液晶显示(LCD)设备和有机发光显示(OLED)设备被特别广泛地研究。LCD设备和有机发光显示设备使用薄膜晶体管作为开关器件和/或驱动器件。

使用氧化物半导体的薄膜晶体管根据有源层、栅电极、源电极和漏电极的位置，被分类为具有共面结构的薄膜晶体管和具有反交叠结构的薄膜晶体管。具有反交叠结构的薄膜晶体管中的栅电极和有源层之间的寄生电容非常高。因为这样的高寄生电容，很难将具有反交叠结构的薄膜晶体管应用到大型显示设备。从而，在大型显示设备中采用共面型薄膜晶体管。

薄膜晶体管的有源层可以由非晶硅、多晶硅或氧化物半导体形成。当制造使用多晶硅的薄膜晶体管时，另外执行注入离子以调节有源层的电阻的处理。从而，不利地添加了使用用于限定离子注入区的附加掩膜的离子注入处理。

另一方面，使用氧化物半导体的薄膜晶体管比使用非晶硅的薄膜晶体管具有更高电子迁移率，并且比使用非晶硅或多晶硅的薄膜晶体管呈现更低的泄漏电流，并且满足高可靠性测试条件。而且，当与使用多晶硅的薄膜晶体管相比时，使用氧化物半导体的薄膜晶体管有利地具有阈值电压的均匀分布。

虽然具有这样出色的电和光学特性，但是基于氧化物半导体的TFT具有一些缺点。例如，基于氧化物半导体的TFT(特别是反交叠型的)在栅电极和有源层之间呈现高寄生电容，其使得很难在大显示面板中采用该TFT。另外，当氧化物半导体材料在操作期间被暴露至入射光时，基于氧化物半导体的TFT可能呈现滞后(即，阈值电压移位)。

从而，仍然需要一种可以增强TFT的性能和操作稳定性的氧化物半导体技术。

发明内容

一方面，提供一种具有改进的共面结构的薄膜晶体管。

在一个实施方式中，共面薄膜晶体管包括在基板上形成的氧化物半导体层。栅电极形成在氧化物半导体层上。氧化物半导体层具有面对栅电极的第一表面。源电极和漏电极分别电连接至氧化物半导体层，并且源电极和漏电极中的至少一个的一部分覆盖氧化物半导体层的一侧。多个缓冲层的堆叠设置在基板和与第一表面相反的氧化物层的第三表面之间。缓冲层的堆叠包括相互邻近并且具有不同折射率的至少两个缓冲层。两个邻近缓冲层之间的折射率的差值限定用于使外部光折射的临界角。共面薄膜晶体管进一步包括光屏蔽层。光屏蔽层设置在缓冲层的堆叠之间。多个缓冲层内的光屏蔽层被布置成覆盖氧化物半导体层的沟道区，使得整个沟道区由光屏蔽层重叠。

在一个实施方式中，薄膜晶体管包括氧化物半导体层、栅电极、源电极、以及漏电极，它们以共面晶体管构造布置。栅电极形成在氧化物半导体层上，使得氧化物半导体层的第一表面面对栅电极。源电极和漏电极分别电连接到氧化物半导体层。薄膜晶体管进一步包括光阻挡元件，光阻挡元件被布置成使氧化物半导体层的第二表面(例如，底面或侧面)免遭受外部光。

光阻挡元件可以是设置在在柔性基板和氧化物半导体层的第二表面之间设置的至少一个缓冲层内的光屏蔽层(例如，金属)。在一些实施方式中，至少一个缓冲层内的光屏蔽层可以被布置成覆盖氧化物半导体层的沟道区，使得整个沟道区由光屏蔽层重叠。在一些其他实施方式中，至少一个缓冲层内的光屏蔽层可以与整个氧化物半导体层重叠。