[实用新型]一种薄膜晶体管及显示器面板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金属氧化物薄膜晶体管结构，尤其是用于显示器面板中的薄膜晶体管结构。

背景技术

传统的金属氧化物薄膜晶体管通过在有源层上淀积金属来作为电极。在电极和有源层的接触界面处通常会形成肖特基势垒，使得接触界面的电阻值很高，进而增大了薄膜晶体管的寄生接触电阻，同时本征态的金属氧化物半导体通常是高电阻率的，这会带来高电阻率的源漏电阻的问题。现有的解决办法是通过对源区、漏区进行掺杂来降低源区、漏区的电阻率，但这通常以牺牲工艺稳定性和增加制备成本为代价。例如，源漏区域通过等离子处理将氢离子掺杂到源区、漏区中，但整个过程并不稳定。其他掺杂物，例如硼和磷，则需要极为昂贵的离子注入设备以及额外的激活过程。为此，在薄膜晶体管制造行业急需要一种成本低廉、制造工艺简单的方法来降低金属氧化物源漏区域的电阻率。

另一方面，背沟道刻蚀(back-channel etched BCE)结构和刻蚀阻挡层 (etch-stop ES)结构是背栅金属氧化物薄膜晶体管的两种主流结构。在传统背沟道刻蚀结构的薄膜晶体管中，暴露的沟道上界面会在刻蚀电极的时候受到损害，进而影响到器件的性能。虽然通过在沟道区上添加一层刻蚀阻挡层能避免这样的损害，但是这样不仅会增加一步额外的光刻过程、从而增加制备成本，更重要的是刻蚀阻挡层器件结构需要延长沟道长度和栅极电极的长度，这样会扩大薄膜晶体管的面积、进而极大地限制显示器的分辨率的进一步提升，背离了显示器的高分辨率发展趋势。归纳而言，背沟道刻蚀的器件结构的优势在于提供了简单的工艺过程、较低的制备成本和较小的器件尺寸，而刻蚀阻挡层的器件结构提供了更优的器件性能和改善的器件稳定性，但扩大了器件的面积，增加了制造成本。为此，金属氧化物薄膜晶体管制造业急需一种新型的薄膜晶体管结构，能够同时满足低成本、高性能、小尺寸等多重要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，首先提供一种源漏区域电阻率小，但制造成本低廉的高性能金属氧化物薄膜晶体管结构。

本实用新型提供的一种薄膜晶体管，包括：衬底和设置在所述衬底上的由金属氧化物构成的有源层；所述有源层与栅极叠层相毗邻，所述有源层部分区域上覆盖有电极，所述电极的厚度大于含氧元素的物质在所述电极中的扩散长度，所述电极与所述有源层之间还包括绝缘层，所述绝缘层在非所述电极覆盖下的部分为第一绝缘层，所述第一绝缘层的厚度小于所述含氧元素的物质在所述第一绝缘层中的扩散长度；所述有源层在所述电极覆盖下的区域分别形成源区和漏区，非所述电极覆盖下的区域形成沟道区；所述源区、所述漏区与所述沟道区相互连接，且分别位于所述沟道区的两端，所述沟道区与所述栅极叠层相毗邻，所述源区、所述漏区与所述沟道区之间的连接面自对准于所述电极在所述有源层投影面积之内的边界的铅垂面；所述源区、所述漏区的电阻率小于所述沟道区的电阻率。

所述源区、所述漏区与所述沟道区之间是通过退火形成的所述连接面，该连接面与所述电极在所述有源层投影面积之内的边界的铅垂面的间距小于所述有源层厚度的100倍。

所述沟道区与所述源区、所述漏区的电阻率比值大于1000倍。

所述电极的厚度为所述含氧元素的物质在所述电极中扩散长度的2至100 倍之间。

所述有源层的不同区域上方分别覆盖有第二绝缘层和所述第一绝缘层，所述第一绝缘层的厚度为10至3000纳米；所述第二绝缘层为氧化硅或氮氧化硅形成的绝缘层，所述第二绝缘层的厚度为10至3000纳米；所述电极是由钼、铝、铜或钛形成的电极，所述电极的厚度为10至3000纳米。

所述栅极叠层设置在所述有源层与所述衬底之间；

或者，所述有源层设置在所述栅极叠层和所述衬底之间。进一步地，所述栅极叠层包括栅极电极和栅极绝缘层，所述栅极电极的厚度小于所述含氧元素的物质在所述栅极电极中的扩散长度，所述栅极绝缘层的厚度小于所述含氧元素的物质在所述栅极绝缘层中的扩散长度。所述栅极电极是由氧化铟锡、氧化铝锌或氧化铟锌形成的电极，所述栅极电极的厚度为10至3000纳米；所述栅极绝缘层是由氧化硅或氮氧化硅形成的绝缘层，所述栅极绝缘层的厚度为10 至3000纳米。

所述源区、漏区的电阻率小于10欧姆厘米，所述沟道区的电阻率大于10 欧姆厘米。

本实用新型还提供了一种显示器面板，包括多组显示模块，所述显示模块包含上述所述的薄膜晶体管。