專利名稱：氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管與顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管與顯示
>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管TFT是透明非晶氧化物半導(dǎo)體TFT(TAOS-TFT)的代表，被視為新一代顯示器用薄膜晶體管(TFT)最有希望的候補(bǔ)技術(shù)。近來將其應(yīng)用于柔性顯示器的開發(fā)成果接連不斷。 一般制備TFT驅(qū)動(dòng)基板的透明金屬氧化物材料為IGZ0(indium gallium zincoxide)為銦鎵鋅氧化物。IGZO制備的TFT基板在空氣中穩(wěn)定性較差，對(duì)氧氣和水蒸氣比較敏感。主要是因?yàn)檠鯕夂退魵饪梢酝高^IGZO上面的保護(hù)層，使非晶金屬氧化物IGZO性能惡化，因此，需要在IGZO上制備高質(zhì)量的保護(hù)膜，以提高TFT基板的穩(wěn)定性。另外，IGZO薄膜晶體管TFT具有較好的彎曲性能，并且工藝溫度低，可以用來制作柔性基板，同時(shí)具有良好的電學(xué)性能和穩(wěn)定性，在未來的柔性顯示市場(chǎng)具有良好的發(fā)展前景。目前，比較流行的IGZO薄膜晶體管基板的結(jié)構(gòu)為刻蝕阻擋型，在金屬氧化物IGZO上加工一層刻蝕阻擋層，用來制作刻蝕阻擋層的材料一般是SiNx或者SiOx，可以在制備源漏電極時(shí)保護(hù)IGZO層不被破壞，從而提高TFT基板的性能。如圖I所示，為現(xiàn)有技術(shù)的IGZO薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖，包括形成在基板上的柵金屬層11，在柵金屬層11上形成的柵絕緣層12 ;形成在柵絕緣層12上的氧化物半導(dǎo)體層13，形成在氧化物半導(dǎo)體層13上的阻擋層14 ;形成在阻擋層14、氧化物半導(dǎo)體層13、柵絕緣層12上的源漏金屬層15 ;形成在源漏金屬層15、柵絕緣層12及部分阻擋層14上的鈍化層16，以及形成在鈍化層16上的像素電極層17。其中，像素電極17只有在制作陣列基板等顯示器件時(shí)才需要制作，本身其實(shí)并不屬于薄膜晶體管的一部分。但是現(xiàn)有技術(shù)中還存在以下問題氧化物半導(dǎo)體IGZO薄膜層與柵絕緣層以及阻擋層SiOx的界面特性較差，晶格匹配也不好，因此IGZO薄膜晶體管器件的穩(wěn)定性也比較差。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種可以提高IGZO薄膜晶體管器件的穩(wěn)定性，并且改善氧化物半導(dǎo)體層與SiOx的界面特性，使得晶格匹配更好的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管與液晶顯示器。本實(shí)用新型提供的一種氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，該氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管包括形成于基板上的柵金屬層；形成在所述柵金屬層上的柵絕緣層；形成在所述柵絕緣層上的第一過渡層；[0012]形成在所述第一過渡層上的氧化物半導(dǎo)體層，所述第一過渡層的含氧量高于所述氧化物半導(dǎo)體層；以及形成在所述氧化物半導(dǎo)體層上的阻擋層；形成在所述阻擋層、所述氧化物半導(dǎo)體層、所述柵絕緣層上的源漏金屬層；形成在所述源漏金屬層、所述柵絕緣層及部分所述阻擋層上的鈍化層。還包括形成在所述第一過渡層與所述氧化物半導(dǎo)體層的第三過渡層，所述第三過渡層的含氧量高于所述氧化物半導(dǎo)體層并低于所述第一過渡層。還包括形成在所述阻擋層與所述氧化物半導(dǎo)體層之間的第二過渡層，所述第二 過渡層的含氧量高于所述氧化物半導(dǎo)體層。還包括形成在所述第二過渡層與所述氧化物半導(dǎo)體層之間的第四過渡層，所述第四過渡層含氧量高于所述氧化物半導(dǎo)體層并低于所述第二過渡層。所述氧化物半導(dǎo)體層、所述第一過渡層、所述第二過渡層、所述第三過渡層與所述第四過渡層均包含銦、鎵、鋅。所述第二過渡層和所述第四過渡層在沿溝道方向的長(zhǎng)度均小于所述氧化物半導(dǎo)體層的長(zhǎng)度。所述氧化物半導(dǎo)體層的沉積時(shí)氧氣成分占?xì)怏w百分比為10% 30%。所述第一過渡層的沉積時(shí)氧氣成分占?xì)怏w百分比為30% 100%。所述第二過渡層的沉積時(shí)氧氣成分占?xì)怏w百分比為30% 100%，第二過渡層沉積時(shí)氧氣成分占?xì)怏w百分比比第一過渡層低。所述第三過渡層和所述第四過渡層與所述第一過渡層、所述第二過渡層氣體比例采用相同的設(shè)定。所述阻擋層采用SiOx結(jié)構(gòu)。一種顯示裝置，包括所述的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管。本實(shí)用新型的有益效果如下本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管與顯示裝置，氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的柵絕緣層通產(chǎn)采用SiOx或SiN的結(jié)構(gòu)，阻擋層結(jié)構(gòu)也是采用SiOx材料，本實(shí)用新型中在柵絕緣層與氧化物半導(dǎo)體層之間設(shè)置了一層第一過渡層，為了優(yōu)化氧化物半導(dǎo)體層與SiOx的界面特性，且晶格匹配更好，從提高氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的器件特性。該薄膜晶體管晶格匹配較好，具有較好的器件穩(wěn)定性；用于制作陣列基板等顯示器件時(shí)，提高了刷屏頻率，并且保證了圖像的質(zhì)量不受影響。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)中氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖3為本實(shí)用新型氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖4為本實(shí)用新型氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種可以提高IGZO薄膜晶體管器件的穩(wěn)定性，并且改善氧化物半導(dǎo)體層與SiOx的界面特性，使得晶格匹配更好的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管與液晶顯示器。
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型方案進(jìn)行詳細(xì)描述如圖2所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例一氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)剖面示意圖，包括形成于基板上的柵金屬層21 ;形成在柵金屬層21上的柵絕緣層22 ;形成在柵絕緣層22上的第一過渡層23 ;形成在第一過渡層23上的氧化物半導(dǎo)體層24，第一過渡層23的含氧量高于氧化物半導(dǎo)體層24 ；以及形成在氧化物半導(dǎo)體層24上的阻擋層25 ;形成在阻擋層25、氧化物半導(dǎo)體層24、柵絕緣層22上的源漏金屬層26 ;形成在源漏金屬層26、柵絕緣層22及部分阻擋層25上的鈍化層27，以及形成在鈍化層上的像素電極層28。其中，像素電極28只有在制作陣列基板等顯示器件時(shí)才需要制作，本身其實(shí)并不屬于薄膜晶體管的一部分。 本實(shí)用新型實(shí)施例中，以氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管中含有第一過渡層時(shí)為例，將第一過渡層23設(shè)置于柵絕緣層22與氧化物半導(dǎo)體層24之間，的含氧量高于氧化物半導(dǎo)體層24的含氧量，并且第一過渡層與氧化物半導(dǎo)體均含有銦、鎘以及鋅，即第一過渡層23與氧化物半導(dǎo)體層24使用相同的材料，但是含有量不同，由于IGZO作為一種氧化物半導(dǎo)體材料，它的特性受到薄膜工藝的影響，尤其是與氧含量的高低相關(guān)，當(dāng)沉積時(shí)氧含量比較低時(shí)，IGZO薄膜沉積后氧含量比較低時(shí)，IGZO薄膜呈現(xiàn)導(dǎo)電特性，當(dāng)沉積時(shí)氧含量比較高時(shí)，IGZO薄膜沉積后氧含量比較高，IGZO薄膜呈現(xiàn)絕緣特性。通過采用射頻磁控濺射沉積氧化物半導(dǎo)體層，所用濺射氣體含有O2，含有O2的氣體濃度為大于30%，當(dāng)沉積第一過渡層時(shí)，調(diào)節(jié)濺射氣體中O2的濃度，使其濃度高于沉積氧化物半導(dǎo)體層時(shí)的濃度，具體的，所述氧化物半導(dǎo)體層的沉積時(shí)氧氣成分占?xì)怏w百分比為10% 30%，進(jìn)一步，所述第一過渡層的沉積時(shí)氧氣成分占?xì)怏w百分比為30% 100% ;所述第二過渡層的沉積時(shí)氧氣成分占?xì)怏w百分比為30% 100%，第二過渡層沉積時(shí)氧氣成 分占?xì)怏w百分比比第一過渡層低。采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改善了氧化物半導(dǎo)體層IGZO與柵絕緣層SiOx的界面特性，提高了穩(wěn)定性以及使得晶格的匹配性更好。如圖3所示，為本實(shí)用新型氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)剖面示意圖，包括形成于基板上的柵金屬層21 ;形成在柵金屬層21上的柵絕緣層22 ;形成在柵絕緣層22上的第一過渡層23 ;形成在第一過渡層23上的氧化物半導(dǎo)體層24，第一過渡層23的含氧量高于氧化物半導(dǎo)體層24 ;形成在第一過渡層23與氧化物半導(dǎo)體層24的第三過渡層31，第三過渡層31的含氧量高于氧化物半導(dǎo)體層24并低于第一過渡層23 ;以及形成在氧化物半導(dǎo)體層24上的阻擋層25 ;形成在阻擋層25、氧化物半導(dǎo)體層24、柵絕緣層22上的源漏金屬層26 ;形成在源漏金屬層26、柵絕緣層22及部分阻擋層25上的鈍化層27，以及形成在鈍化層上的像素電極層28。較佳的，采用進(jìn)一步的第三過渡層31，使其含氧量高于氧化物半導(dǎo)體層24并低于第一過渡層23，具體的，所述第三過渡層和所述第四過渡層與所述第一過渡層、所述第二過渡層氣體比例采用相同的設(shè)定。進(jìn)一步的改善了氧化物半導(dǎo)體層IGZO與柵絕緣層SiOx的界面特性，提高了穩(wěn)定性以及使得晶格的匹配性更好，從而使TFT的電學(xué)特性有顯著的提聞。[0040]如圖4所示，為本實(shí)用新型氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)剖面示意圖，包括形成于基板上的柵金屬層21 ;形成在柵金屬層21上的柵絕緣層22 ;形成在柵絕緣層22上的第一過渡層23 ;形成在第一過渡層23上的氧化物半導(dǎo)體層24，第一過渡層23的含氧量高于氧化物半導(dǎo)體層24 ；以及形成在氧化物半導(dǎo)體層24上的阻擋層25 ;形成在阻擋層25、氧化物半導(dǎo)體層24、柵絕緣層22上的源漏金屬層26 ;形成在源漏金屬層26、柵絕緣層22及部分阻擋層25上的鈍化層27，以及形成在鈍化層上的像素電極層28 ；還包括形成在阻擋層25與氧化物半導(dǎo)體層24之間的第二過渡層41，第二過渡層41的含氧量高于氧化物半導(dǎo)體層24 ；進(jìn)一步還包括形成在第二過渡層41與氧化物半導(dǎo)體層24之間的第四過渡層42，第四過渡層42含氧量高于氧化物半導(dǎo)體層24并低于第二過渡層41 ；其中氧化物半導(dǎo)體層24、第二過渡層41、第四過渡層42均包含銦、鎵、鋅。優(yōu)選地，第二過渡層41、第四過渡層42在沿溝道方向的長(zhǎng)度均小于氧化物半導(dǎo)體層24的長(zhǎng)度(如圖4所示)；此時(shí)可以使薄膜晶體管的源漏電極與氧化物半導(dǎo)體層24實(shí)現(xiàn)更好的電接觸。通過采用射頻磁控濺射沉積氧化物半導(dǎo)體層24，所用濺射氣體含有O2，含有O2的氣體濃度為大于30%，當(dāng)沉積第二過渡層41時(shí)，調(diào)節(jié)濺射氣體中O2的濃度，使其濃度高于沉積氧化物半導(dǎo)體層24時(shí)的濃度，且第四過渡層42沉積的含氧量高于沉積氧化物半導(dǎo)體層24而低于第二過渡層41。通過本實(shí)用新型在氧化物半導(dǎo)體層與柵絕緣層之間設(shè)置的第一過過渡層以及在氧化物半導(dǎo)體層與阻擋層之間設(shè)置的第二過渡層，改善了柵絕緣層SiOx與氧化物半導(dǎo)體IGZO薄膜層的界面特性，使得晶格的匹配性更好，從而提高了 TFT的電學(xué)特性。本實(shí)用新型還提供一種顯示裝置，包括上述的薄膜晶體管。所述顯示裝置可以為陣列基板、液晶面板、電子紙、OLED面板、液晶電視、液晶顯示器、數(shù)碼相框、手機(jī)、平板電腦等任何具有顯示功能的產(chǎn)品或部件。本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)采用本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管與顯示裝置，因?yàn)樵谘趸锇雽?dǎo)體IGZO層與柵絕緣層SiOx之間設(shè)置了一層過渡層，改善了氧化物半導(dǎo)體層IGZO與柵絕緣層SiOx的界面特性，提高了穩(wěn)定性以及使得晶格的匹配性更好，從而提高了 TFT的電學(xué)特性和可靠性，由于TFT的電學(xué)特性直接影響了顯示畫面的品質(zhì)，也就是從而提高顯示畫面的品質(zhì)。當(dāng)然，本實(shí)用新型的薄膜晶體管，還可用于除顯示領(lǐng)域之外的其他領(lǐng)域，如應(yīng)用于集成電路制造領(lǐng)域等，仍可以具有上述有益效果。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于，該氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管包括 形成于基板上的柵金屬層； 形成在所述柵金屬層上的柵絕緣層； 形成在所述柵絕緣層上的第一過渡層； 形成在所述第一過渡層上的氧化物半導(dǎo)體層，所述第一過渡層的含氧量高于所述氧化物半導(dǎo)體層；以及 形成在所述氧化物半導(dǎo)體層上的阻擋層； 形成在所述阻擋層、所述氧化物半導(dǎo)體層、所述柵絕緣層上的源漏金屬層；形成在所述源漏金屬層、所述柵絕緣層及部分所述阻擋層上的鈍化層。
2.如權(quán)利要求I所述的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于，還包括形成在所述阻擋層與所述氧化物半導(dǎo)體層之間的第二過渡層，所述第二過渡層的含氧量高于所述氧化物半導(dǎo)體層。
3.如權(quán)利要求2所述的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于，還包括形成在所述第一過渡層與所述氧化物半導(dǎo)體層的第三過渡層，所述第三過渡層的含氧量高于所述氧化物半導(dǎo)體層并低于所述第一過渡層。
4.如權(quán)利要求3所述的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于，還包括形成在所述第二過渡層與所述氧化物半導(dǎo)體層之間的第四過渡層，所述第四過渡層含氧量高于所述氧化物半導(dǎo)體層并低于所述第二過渡層。
5.如權(quán)利要求4所述的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體層、所述第一過渡層、所述第二過渡層、所述第三過渡層與所述第四過渡層均包含銦、鎵、鋅。
6.如權(quán)利要求5所述的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于，所述第二過渡層和所述第四過渡層在沿溝道方向的長(zhǎng)度均小于所述氧化物半導(dǎo)體層的長(zhǎng)度。
7.如權(quán)利要求I所述的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體層的沉積時(shí)氧氣成分占?xì)怏w百分比為10% 30%。
8.如權(quán)利要求I所述的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于，所述第一過渡層的沉積時(shí)氧氣成分占?xì)怏w百分比為30% 100%。
9.如權(quán)利要求3所述的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于，所述第二過渡層的沉積時(shí)氧氣成分占?xì)怏w百分比為30% 100%，第二過渡層沉積時(shí)氧氣成分占?xì)怏w百分比比第一過渡層低。
10.如權(quán)利要求5或6所述的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管，其特征在于，所述阻擋層采用SiOx結(jié)構(gòu)。
11.一種顯示裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求I 10任一所述的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管與顯示裝置，該氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管包括形成于基板上的柵金屬層；形成在所述柵金屬層上的柵絕緣層；形成在所述柵絕緣層上的第一過渡層；形成在所述第一過渡層上的氧化物半導(dǎo)體層，所述第一過渡層的含氧量高于所述氧化物半導(dǎo)體層；以及形成在所述氧化物半導(dǎo)體層上的阻擋層；形成在所述阻擋層、所述氧化物半導(dǎo)體層、所述柵絕緣層上的源漏金屬層；形成在所述源漏金屬層、所述柵絕緣層及部分所述阻擋層上的鈍化層。本實(shí)用新型的薄膜晶體管晶格匹配較好，具有較好的器件穩(wěn)定性；用于制作顯示器件時(shí)，提高了刷屏頻率，并且保證了圖像的質(zhì)量不受影響。
文檔編號(hào)H01L29/786GK202443973SQ20122006985
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者徐少穎, 李田生, 謝振宇, 閻長(zhǎng)江 申請(qǐng)人:北京京東方光電科技有限公司