[发明专利]用以制造高效能金属氧化物和金属氮氧化物薄膜晶体管的栅极介电层处理

说明书

本发明实施例大体上包括薄膜晶体管(TFT)和其制造方法。TFT的栅极介电层会影响TFT的临界电压。经由在沉积主动通道材料前处理栅极介电层，可改进临界电压。处理栅极介电层的一方法涉及使栅极介电层暴露于N₂O气体。处理栅极介电层的另一方法涉及使栅极介电层暴露于N₂O等离子体。氧化硅虽未实际应用到硅基TFT的栅极介电层，但其用于金属氧化物TFT时，也可改进临界电压。经由处理栅极介电层及/或使用氧化硅，可改进TFT的临界电压。

本申请是国际申请号为PCT/US2009/049084、国际申请日为2009年6月29日的PCT申请于2010年12月30进入国家阶段后的申请号为200980125888.9的申请的分案申请。

技术领域

本发明的实施例大体上是关于制造薄膜晶体管(TFT)的方法。

背景技术

因TFT阵列可用在常用于计算机和电视平面面板的液晶主动矩阵显示器(LCD)，故现时对这些装置特别感兴趣。LCD还设有发光二极管(LED)做为背光。另外，有机发光二极管(OLED)已用于主动矩阵显示器，且这些OLED需要TFT来处理显示器的动作。

以非晶硅制作的TFT已成为平面面板显示器产业的关键组件。可惜非晶硅有其限制，例如低迁移率。OLED所需的迁移率至少是非晶硅所能达到的十倍以上。此外，OLED显示器为电流驱动组件，故易受V_th漂移影响。高电流或高偏压电压下引起非晶硅TFT的V_th漂移乃急待解决的问题。另一方面，多晶硅的迁移率比非晶硅高。多晶硅为结晶体，其会造成局部沉积不均匀。制造多晶硅膜需进行复杂的退火工艺，因此使用多晶硅来制造大面积显示器比起非晶硅更困难、也更昂贵。由于非晶硅的限制，导致OLED发展渐缓。

近年来已开发透明TFT，其中氧化锌当作主动通道层。氧化锌为化合物半导体，其可在相当低的沉积温度下长成结晶材料至如玻璃和塑料等各种基板上。

故此技艺需要具非晶主动通道且迁移率高的TFT。

发明内容

本发明大体上包括薄膜晶体管(TFT)和其制造方法。TFT的栅极介电层会影响TFT的临界电压。经由在沉积主动通道材料前处理栅极介电层，可改进临界电压。处理栅极介电层的一方法涉及使栅极介电层暴露于一氧化二氮(N₂O)气体。处理栅极介电层的另一方法涉及使栅极介电层暴露于N₂O等离子体。氧化硅虽未实际应用到硅基TFT的栅极介电层，但其用于金属氧化物TFT时，也可改进临界电压。经由处理栅极介电层及/或使用氧化硅，可改进TFT的次临界斜率和临界电压。

在一实施例中，揭露一种TFT制造方法。方法包括沉积栅极介电层至栅极电极和基板上、使栅极介电层暴露于N₂O等离子体或其它等离子体而进行处理、沉积半导体层至栅极介电层上、沉积导电层至半导体层上、以及蚀刻导电层和半导体层而界定源极与漏极和主动通道。半导体层包括氧、及一或多个选自由锌、镓、铟、镉、锡和其组合构成群组的元素，或者半导体层包括氮、氧、及一或多个选自由锌、铟、锡、镓、镉和其组合构成群组的元素。主动通道为半导体层的一部分。

在另一实施例中，揭露一种TFT制造方法。方法包括沉积氮化硅层至栅极电极和基板上、沉积氧化硅层至氮化硅层上、沉积半导体层至氧化硅层上、沉积导电层至半导体层上、以及蚀刻导电层而界定源极与漏极和主动通道。半导体层包括氧、及一或多个选自由锌、镓、铟、镉、锡和其组合构成群组的元素，或者半导体层包括氮、氧、及一或多个选自由锌、铟、锡、镓、镉和其组合构成群组的元素。主动通道为半导体层的一部分。