[发明专利]晶体管及显示设备

说明书

本分案申请是基于申请号为201080041232.1，申请日为2010年8月26日，发明名称 为“晶体管及显示设备”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及使用氧化物半导体形成的晶体管以及包括晶体管的显示设备。

背景技术

近年来，使用形成于具有绝缘表面的基板之上的半导体薄膜(具有大约几纳米到 几百纳米的厚度)来形成晶体管的技术已经引起了人们的注意。晶体管广泛应用于诸如IC 之类的电子器件及光电器件，并且特别地被人们预期将快速发展成为图像显示设备的开关 元件。各种金属氧化物被用于各种应用中。氧化铟是众所周知的材料，并且被用作液晶显示 器等所需的透光电极材料。

某些金属氧化物具有半导体特性。此类具有半导体特性的金属氧化物的实例包括 氧化钨、氧化锡、氧化铟及氧化锌。各自使用此类具有半导体特性的金属氧化物形成沟道形 成区的晶体管是已知的(专利文献1和2)。

在非结晶晶体管当中，其中应用了氧化物半导体的晶体管具有相对较高的场效应 迁移率。因此，显示设备等的驱动电路同样能够使用晶体管来形成。

[参考]

[专利文献1]日本公开专利申请No.2007-123861

[专利文献2]日本公开专利申请No.2007-096055

发明内容

在将像素部分(也称为像素电路)和驱动电路部分形成于显示设备等中的一个基 板之上的情形中，诸如高通断比之类的卓越的开关特性为用于像素部分的晶体管所需，而 高操作速度为用于驱动电路的晶体管所需。

特别地，用于驱动电路的晶体管优选地以高速操作，因为显示图像的写入时间随 着显示设备的像素密度的增加而减少。

本说明书所公开的本发明的实施例涉及达成以上目标的晶体管和显示设备。

本说明书所公开的本发明的实施例是一种晶体管，在该晶体管中用于形成沟道区 的氧化物半导体层是非晶的或者由非晶质和微晶的混合物形成，其中除了包括由微晶层形 成的结晶区的浅表部分之外，非晶区以微晶体来点缀或者由微晶群形成。此外，本说明书所 公开的本发明的实施例是通过将由此类晶体管所构成的驱动电路部分和像素部分形成于 一个基板之上而获得的显示设备。

本说明书所公开的本发明的实施例是一种晶体管，包括栅极电极层、在栅极电极 层之上的栅极绝缘层、在栅极绝缘层之上的氧化物半导体层、在栅极绝缘层之上与部分氧 化物半导体层重叠的源极电极层和漏极电极层、以及与氧化物半导体层接触的氧化物绝缘 层。氧化物半导体层包括浅表部分的第一区和其余部分的第二区。

注意，本说明书中诸如“第一”和“第二”之类的序数词是出于简便而使用的，而并 不表示步骤顺序和各层的堆叠顺序。另外，本说明书中的序数词不表示指定本发明的特定 名称。

本说明书所公开的本发明的实施例是一种晶体管，包括栅极电极层、在栅极电极 层之上的绝缘层栅极、在栅极绝缘层之上的源极电极层和漏极电极层、在栅极绝缘层之上 与源极电极层和漏极电极层的一部分重叠的氧化物半导体层、以及与氧化物半导体层接触 的氧化物绝缘层。氧化物半导体层包括浅表部分的第一区和其余部分的第二区。

氧化物半导体层的第一区由沿垂直于该层表面的方向的c轴取向的微晶形成。

氧化物半导体层的第二区是非晶的或者由非晶质和微晶的混合物形成，其中非晶 区以微晶体来点缀或者由微晶形成。

作为氧化物半导体层，使用以RTA法等在高温下对其执行短时间的脱水或脱氢的 那一种。通过该加热步骤，氧化物半导体层的浅表部分成为包括由微晶形成的结晶区，而其 余部分成为非晶的或者由非晶质和微晶的混合物形成，其中非晶区以微晶来点缀或者由微 晶群形成。

通过使用具有该结构的氧化物半导体层，能够防止由归因于湿气进入浅表部分或 者氧自浅表部分排除的转变为n型所致的电特性降低。此外，由于氧化物半导体层的浅表部 分位于背沟道侧并且具有包括微晶的结晶区，因而能够抑制寄生沟道的产生。而且，在沟道 蚀刻结构中，能够降低在其处电导由于结晶区的存在而增加的浅表部分与源极和漏极电极 之间的接触电阻。

此外，通过使用根据本发明的实施例的晶体管而将驱动电路部分和像素部分形成 于一个基板之上，并且使用液晶元件、发光元件或电泳元件等，能够制造出显示设备。