晶體管和包括該晶體管的顯示裝置制造方法
【專利摘要】提供了晶體管和包括該晶體管的顯示裝置。該晶體管可以包括具有多層結(jié)構(gòu)的溝道層。溝道層可包括第一層和第二層，該第一層和第二層包括具有各自濃度的多個元素中的至少一個，該第一層可以比第二層更靠近柵極設(shè)置。由于元素和元素各自的濃度的組合，所以第二層可具有比第一層的電阻高的電阻。第一層和第二層中的至少一個可包括包含鋅、氧和氮的半導(dǎo)體材料。替代地，第一層和第二層中的至少一個可包括包含鋅氟氮化物的半導(dǎo)體材料。第二層的氧含量可以高于第一層的氧含量。第二層的氟含量可以高于第一層的氟含量。
【專利說明】晶體管和包括該晶體管的顯示裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及晶體管、其制造方法和/或包括該晶體管的電子設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 晶體管被廣泛用作電子設(shè)備中的開關(guān)器件或驅(qū)動器件。具體地，由于薄膜晶體管 (TFT)可以被制造在玻璃基板或塑料基板上，所以TFT用于諸如有機發(fā)光顯示裝置或液晶 顯示裝置的顯示裝置中。TFT的性能可主要取決于溝道層（半導(dǎo)體層）的性能。
[0003] 大多數(shù)市場能買到的顯示裝置使用包括由非晶硅形成的溝道層的TFT(在下文， 被稱為非晶硅TFT)或包括由多晶硅形成的溝道層的TFT(在下文，被稱為多晶硅TFT)。非 晶硅TFT-般表現(xiàn)出缺點在于TFT的電荷遷移率為大約0. 5cm2/Vs左右（其是低的電荷遷 移率），難以增大顯示裝置的操作速度。多晶硅TFT也表現(xiàn)出缺點在于需要結(jié)晶、雜質(zhì)摻雜 和激活過程，制造工藝更復(fù)雜且制造成本高于非晶硅TFT的制造成本。此外，多晶硅TFT表 現(xiàn)出缺點還在于難以確保多晶硅層的均勻性，當(dāng)多晶硅層用作大型顯示裝置的溝道層時圖 像質(zhì)量降低。
[0004] 為了實現(xiàn)下一代高性能/高分辨率/大尺寸顯示裝置，具有優(yōu)異性能的TFT會是 優(yōu)選的。在這點上，已經(jīng)開展了對于使用具有高載流子遷移率的氧化物半導(dǎo)體作為溝道層 材料的氧化物TFT的研究。然而，制造出確保優(yōu)異的開關(guān)特性（0N/0FF特性）和高可靠性 以及具有高遷移率的晶體管（TFT)是困難的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)至少一個示例實施例，提供了包括具有多層結(jié)構(gòu)的溝道的晶體管。
[0006] 根據(jù)至少一個示例實施例，提供了具有高遷移率和優(yōu)秀的開關(guān)特性的晶體管。
[0007] 根據(jù)至少一個示例實施例，提供了具有低的截止（OFF)電流水平的晶體管。
[0008] 根據(jù)至少一個示例實施例，提供了具有調(diào)節(jié)的閾值電壓的晶體管。
[0009] 根據(jù)至少一個示例實施例，提供了通過減少（或，替代地，抑制）溝道層的退化來 改進(jìn)可靠性的晶體管。
[0010] 根據(jù)至少一個示例實施例，提供了制造晶體管的方法。
[0011] 根據(jù)至少一個示例實施例，提供了包括晶體管的電子設(shè)備（例如，顯示裝置）。
[0012] 附加的示例實施例將在隨后的描述中部分地闡述，并且部分地由該描述而明顯， 或可以由實踐本實施例而習(xí)之。
[0013] 根據(jù)示例實施例，一種晶體管包括：溝道層，具有多層結(jié)構(gòu)；源極和漏極，分別接 觸溝道層的第一區(qū)和第二區(qū)；柵極，與溝道層相應(yīng)；和柵絕緣層，設(shè)置在溝道層和柵極之 間，其中溝道層包括第一層和第二層，其中第一層比第二層更靠近柵極設(shè)置，其中第一層和 第二層包括包含鋅、氧和氮的半導(dǎo)體材料；其中第二層具有比第一層的電阻高的電阻。
[0014] 第二層的氧含量可以高于第一層的氧含量。
[0015] 第二層還可以包括氟。
[0016] 第一層可以不包括氟。
[0017] 第一層和第二層可以還包括氟，并且第二層的氟含量可以高于第一層的氟含量。
[0018]第一層和第二層的至少一個可以還包括額外元素X，額外元素X可以包括：硼（B)、 鋁（Al)、鎵（Ga)、銦（In)、錫（Sn)、鈦（Ti)、鋯（Zr)、鉿（Hf)和硅（Si)之中的至少一個陽 離子；氟（F)、氯（Cl)、溴（Br)、碘（I)、硫⑶和硒（Se)之中的至少一個陰離子；或其組合。
[0019] 第一層的額外元素X的含量和第二層的額外元素X的含量可以彼此不同。
[0020] 包括在第一層中的額外元素X和包括在第二層中的額外元素X可以相同。
[0021] 包括在第一層中的額外元素X和包括在第二層中的額外元素X可以彼此不同。
[0022] 第二層可以配置為減小晶體管的截止電流。
[0023] 第二層可以配置為在正（+)方向上增大晶體管的閾值電壓。
[0024] 柵極可以設(shè)置在溝道層下面。
[0025] 晶體管可以還包括設(shè)置在溝道層上的蝕刻停止層。
[0026] 柵極可以設(shè)置在溝道層上方。
[0027] 根據(jù)另一示例實施例，一種顯示裝置包括該晶體管。
[0028] 顯示裝置可以是有機發(fā)光顯示裝置或液晶顯示裝置。
[0029] 晶體管可以用作開關(guān)器件或驅(qū)動器件。
[0030] 根據(jù)另一示例實施例，一種晶體管包括：溝道層，具有多層結(jié)構(gòu)；源極和漏極，分 別接觸溝道層的第一區(qū)和第二區(qū)；柵極，與溝道層相應(yīng)；和柵絕緣層，設(shè)置在溝道層和柵極 之間，其中溝道層包括第一層和第二層，其中第一層比第二層更靠近柵極設(shè)置，其中第一層 和第二層中的至少一個由包括鋅氟氮化物的半導(dǎo)體材料形成，和其中第二層具有比第一層 的電阻高的電阻。
[0031] 第一層可以包括鋅氟氮化物，和第二層可以包括鋅氧化物、鋅氮氧化物和鋅氟氮 氧化物之一。
[0032] 第一層和第二層兩者都可以包括鋅氟氮化物，其中第二層的氟含量高于第一層的 氟含量。
[0033] 第二層的氧含量可以高于第一層的氧含量。
[0034] 第一層和第二層的至少一個可以還包括額外元素X，其中額外元素X可以包括：硼 (B)、鋁（Al)、鎵（Ga)、銦（In)、錫（Sn)、鈦（Ti)、鋯（Zr)、鉿（Hf)和硅（Si)之中的至少一 個陽離子；氟（F)、氯（Cl)、溴（Br)、碘（I)、硫（S)和硒（Se)之中的至少一個陰離子；或其 組合。
[0035] 第一層的額外元素X的含量和第二層的額外元素X的含量可以彼此不同。
[0036] 包括在第一層中的額外元素X與包括在第二層中的額外元素X可以相同。
[0037] 包括在第一層中的額外元素X和包括在第二層中的額外元素X可以彼此不同。
[0038] 第二層可以配置為減小晶體管的OFF電流。
[0039] 第二層可以配置為在正（+)方向上增大晶體管的閾值電壓。
[0040] 柵極可以設(shè)置在溝道層下面。
[0041]當(dāng)柵極設(shè)置在溝道層下面時，晶體管可以還包括設(shè)置在溝道層上的蝕刻停止層。
[0042] 柵極可以設(shè)置在溝道層上方。
[0043] 根據(jù)另一示例實施例，一種顯示裝置包括該晶體管。
[0044] 顯示裝置可以是有機發(fā)光顯示裝置或液晶顯示裝置。
[0045] 晶體管可以用作開關(guān)器件或驅(qū)動器件。
[0046] 根據(jù)至少一個示例實施例，晶體管包括：設(shè)置在基板上的柵極；設(shè)置在柵極上的 柵絕緣層；設(shè)置在柵絕緣層上的溝道層，溝道層至少包括第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層，第 一和第二半導(dǎo)體層包括具有各自濃度的多個元素中的至少一個；源極和漏極，分別接觸溝 道層的第一區(qū)和第二區(qū)。根據(jù)至少一個示例實施例，元素和元素的各自濃度的組合導(dǎo)致第 二半導(dǎo)體層的電阻大于第一半導(dǎo)體層的電阻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0047] 通過下文結(jié)合附圖對示例實施例的描述，這些和/或其他示例實施例將變得明顯 且更易于理解，附圖中：
[0048] 圖1是示出根據(jù)示例實施例的晶體管的截面圖；
[0049] 圖2是示出根據(jù)另一示例實施例的晶體管的截面圖；
[0050] 圖3是示出根據(jù)另一示例實施例的晶體管的截面圖；
[0051] 圖4是示出根據(jù)另一示例實施例的晶體管的截面圖；
[0052] 圖5是示出根據(jù)另一示例實施例的晶體管的截面圖；
[0053] 圖6是示出根據(jù)另一示例實施例的晶體管的截面圖；
[0054] 圖7A至7D是用于解釋根據(jù)示例實施例的晶體管的制造方法的截面圖；
[0055] 圖8A至8E是用于解釋根據(jù)另一示例實施例的晶體管的制造方法的截面圖；
[0056] 圖9是曲線圖，示出根據(jù)示例實施例的包括具有多層結(jié)構(gòu)的溝道層的晶體管的傳 輸特性；和
[0057] 圖10是示出包括根據(jù)示例實施例的晶體管的電子設(shè)備的截面圖。

【具體實施方式】
[0058] 現(xiàn)在將參考其中示出示例實施例的附圖更充分地描述不同的示例實施例。
[0059] 應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)元件被稱為"連接到"或"耦接到"另一元件時，它能夠直接連接 或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱為"直接連接到"或"直接耦 接到"另一元件時，不存在中間元件。這里使用的術(shù)語"和/或"包括相關(guān)列舉項目中的一 個或更多的任何和所有組合。當(dāng)諸如中的至少一個"的表述在一列元件之前時，其修 飾整列的元件而不修飾該列元件中的單個元件。
[0060] 可以理解雖然術(shù)語"第一"、"第二"等可以用于此來描述各種元件、部件、區(qū)域、層 和/或部分，但這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分應(yīng)不受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語只用于 區(qū)分一個元件、部件、區(qū)域、層或部分與其他元件、部件、區(qū)域、層或部分。因此，以下討論的 第一元件、部件、區(qū)域、層或部分可以被稱為第二元件、部件、區(qū)域、層或部分，而不背離示例 實施例的教導(dǎo)。
[0061] 在這里為了描述的方便，可以使用空間相對術(shù)語，諸如"下面"、"下方"、"下"、"上 方"、"上"等，來描述一個元件或特征和其他元件或特征如圖中所示的關(guān)系?？梢岳斫饪臻g 相對術(shù)語旨在包含除了在圖中所繪的方向之外的裝置在使用或操作中的不同方向。例如， 如果在圖中的裝置被翻轉(zhuǎn)，被描述為在其他元件或特征的"下方"或"下面"的元件則應(yīng)取 向在所述其他元件或特征的"上方"。因此，示范性術(shù)語"下方"可以包含下方和上方兩個方 向。裝置也可以有其它取向（旋轉(zhuǎn)90度或其它取向）且相應(yīng)地解釋這里所使用的空間相 對描述語。
[0062] 這里所使用的術(shù)語是只為了描述具體的實施例的目的且不旨在限制示例實施例。 如這里所用，單數(shù)形式"一"和"該"也旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非內(nèi)容清楚地指示另外的意思。 可以進(jìn)一步理解當(dāng)在此說明書中使用時，術(shù)語"包括"和/或"包含"說明所述特征、整體、 步驟、操作、元件和/或組分的存在，但是不排除存在或添加一個或更多其他特征、整體、步 驟、操作、元件、組分和/或其組。
[0063] 參考橫截面圖示在這里描述了示例實施例，該圖示是示例實施例的理想實施例 (和中間結(jié)構(gòu)）的示意圖。因此，可以預(yù)期由于例如制造技術(shù)和/或公差引起的圖示的形 狀的變化。因此，示例實施例不應(yīng)解釋為限于這里所示的特別的區(qū)域形狀，而是包括由于 例如由制造引起的形狀的偏離。例如，被示為矩形的注入?yún)^(qū)將通常具有修圓或彎曲的特征 和/或在其邊緣具有注入濃度的梯度而不是從注入?yún)^(qū)到非注入?yún)^(qū)的二元變化。相似地，由 注入形成的埋入?yún)^(qū)可以引起埋入?yún)^(qū)和通過其進(jìn)行注入的表面之間的區(qū)域中的某些注入。因 此，圖中示出的區(qū)域本質(zhì)上是示意性的且它們的形狀不旨在示出區(qū)域的實際的形狀且不旨 在限制示例實施例的范圍。
[0064] 除非另有界定，這里使用的所有術(shù)語（包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語）具有本發(fā)明所屬領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員共同理解的相同的意思。還可以理解諸如那些在共同使用的字典中定義 的術(shù)語應(yīng)解釋為一種與在相關(guān)技術(shù)中的它們的涵義一致的涵義，而不應(yīng)解釋為理想化或過 度正式的意義，除非在這里明確地如此界定。
[0065] 現(xiàn)將具體參考實施例，該實施例的示例在附圖中示出。在附圖中，為了清晰夸大了 層或區(qū)域的寬度和厚度。通篇相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。
[0066] 圖1是示出根據(jù)示例實施例的晶體管的截面圖。圖1的晶體管是具有底柵極的薄 膜晶體管（TFT)，其中柵電極GlO設(shè)置在溝道層ClO下面（以下）。
[0067] 參考圖1，根據(jù)示例實施例，柵電極GlO可設(shè)置在基板SUBlO上。基板SUBlO可以 是玻璃基板，或者是用于普通半導(dǎo)體器件工藝的各種基板中的任意一個，諸如塑料基板或 娃基板。柵電極GlO可由一般電極材料（例如，金屬、合金、導(dǎo)電金屬氧化物、導(dǎo)電金屬氮化 物等）形成。柵電極GlO可具有單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。覆蓋柵電極GlO的柵絕緣層GIlO 可設(shè)置在基板SUBlO上。柵絕緣層GIlO可包括硅氧化物層、硅氮氧化物層或硅氮化物層， 或可包括另一材料層，例如，高k材料層，其介電常數(shù)高于硅氮化物層的介電常數(shù)。柵絕緣 層GIlO可具有其中硅氧化物層、硅氮氧化物層、硅氮化物層和高k材料層中的至少兩個層 疊的結(jié)構(gòu)。詳細(xì)地，柵絕緣層GIlO可具有例如其中硅氮化物層和硅氧化物層層疊的結(jié)構(gòu)。 在此情況下，硅氮化物層和硅氧化物層可順序設(shè)置在柵電極GlO上。
[0068] 根據(jù)示例實施例，溝道層ClO可設(shè)置在柵絕緣層GIlO上。溝道層ClO可設(shè)置在柵 電極GlO上方以面對柵電極GlO。溝道層ClO在X軸方向上的寬度可大于柵電極GlO在X 軸方向上的寬度。然而，有時候，溝道層ClO的寬度可類似或小于柵電極GlO的寬度。溝道 層ClO可具有包括至少兩個半導(dǎo)體層的多層結(jié)構(gòu)。例如，溝道層ClO可具有雙層結(jié)構(gòu)，包括 第一半導(dǎo)體層（在下文，被稱為第一層）10和第二半導(dǎo)體層（在下文，被稱為第二層）20。 第一層10比第二層20更靠近柵電極GlO設(shè)置，其可用作主溝道。第二層20比第一層10 更遠(yuǎn)離柵電極GlO設(shè)置，其可用作副溝道。第一層10可被稱為前溝道，第二層20可被稱為 后溝道。第一層10和第二層20的材料和性能將在后面詳細(xì)解釋。晶體管的特性、性能和 可靠性可由于溝道層ClO而得到提高，這將在后面詳細(xì)解釋。
[0069] 根據(jù)示例實施例，分別接觸溝道層ClO的第一區(qū)和第二區(qū)（例如，兩端）的源電極 SlO和漏電極DlO可設(shè)置在柵絕緣層GI10上。源電極SlO和漏電極DlO中的每個可具有單 層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。源電極SlO和漏電極DlO中的每個可由金屬、合金、導(dǎo)電金屬氧化物、 導(dǎo)電金屬氮化物等形成。源電極SlO和漏電極DlO中的每個的材料可以與柵電極GlO的材 料相同或類似。源電極SlO和漏電極DlO中的每個可由與柵電極GlO相同的材料或不同于 柵電極GlO的材料形成。源電極SlO和漏電極DlO的形狀和位置可改變。
[0070] 根據(jù)示例實施例，覆蓋溝道層C10、源電極SlO和漏電極DlO的鈍化層PlO可設(shè)置 在柵絕緣層GIlO上。鈍化層PlO可以是硅氧化物層、硅氮氧化物層、硅氮化物層或有機層， 或者可具有其中硅氧化物層、硅氮氧化物層、硅氮化物層和有機層中的至少兩個層疊的結(jié) 構(gòu)。例如，鈍化層PlO可具有由硅氧化物或硅氮化物形成的單層結(jié)構(gòu)，或者包括硅氧化物層 和設(shè)置在硅氧化物層上的硅氮化物層的多層結(jié)構(gòu)。此外，鈍化層PlO可具有包括三個或更 多層的多層結(jié)構(gòu)。在此情況下，鈍化層PlO可包括順序?qū)盈B的硅氧化物層、硅氮氧化物層和 硅氮化物層。鈍化層Pio的構(gòu)造可以以不同的方式改變。柵電極G10、柵絕緣層GI10、源電 極S10、漏電極DlO和鈍化層PlO的厚度可分別在從大約50nm至大約300nm、從大約50nm 至大約400nm、從大約IOnm至大約200nm、從大約IOnm至大約200nm、以及從大約50nm至大 約1200nm的范圍。然而，必要時，可以改變厚度范圍。
[0071] 溝道層ClO的第一層10和第二層20的材料和性能將在后面詳細(xì)說明。
[0072] 根據(jù)示例實施例，第一層10可以由包括鋅（Zn)、氧（0)和氮（N)的第一半導(dǎo)體材 料形成，第二層20可以由包括鋅、氧和氮的第二半導(dǎo)體材料形成。第二層20的電阻可以高 于第一層10的電阻。例如，第一層10可包括鋅氮氧化物（ZnON)基半導(dǎo)體材料，第二層20 也可包括ZnON基半導(dǎo)體材料。在此情況下，第二層20的氧含量可以高于第一層10的氧含 量。由于在氧含量上的這種差異，第二層20可具有比第一層10高的電阻。
[0073] 根據(jù)示例實施例，當(dāng)?shù)谝粚?0和第二層20的每個包括ZnON基半導(dǎo)體時，第一層 10和第二層20中的至少一個可還包括氟（F)。例如，第二層20可還包括氟，第一層10可 以不包括氟。在此情況下，第二層20可包括鋅氟氮氧化物（ZnONF)基半導(dǎo)體，第一層10可 包括ZnON基半導(dǎo)體。這樣，當(dāng)?shù)谝粚?0和第二層20當(dāng)中的僅第二層20包括氟時，由于氟 導(dǎo)致第二層20的電阻可以增加到比第一層10的電阻高。替代地，第一層10和第二層20 兩者可包括氟。即，第一層10和第二層20兩者可包括ZnONF基半導(dǎo)體。在此情況下，第二 層20的氟含量可以高于第一層10的氟含量。由于在氟含量上的這種差異，第二層20可具 有比第一層10高的電阻。
[0074] 根據(jù)示例實施例，當(dāng)?shù)谝粚?0和第二層20的每個包括ZnON基半導(dǎo)體時，第一層 10和第二層20中的至少一個可還包括額外元素X。額外元素X可包括：硼（B)、鋁（Al)、鎵 (Ga)、銦（In)、錫（Sn)、鈦（Ti)、鋯（Zr)、鉿（Hf)和硅（Si)之中的至少一個陽離子；氟（F)、 氯（Cl)、溴（Br)、碘（I)、硫⑶和硒（Se)之中的至少一個陰離子；或者該至少一個陽離子 和該至少一個陰離子的組合。第一層10的額外元素X的含量（含量比）和第二層20的額 外元素X的含量（含量比）可以彼此不同。第一層10和第二層20的電阻可以通過額外元 素X的含量（含量比）來控制。例如，隨著第二層20的鋁含量增大，第二層20的電阻可增 大。因此，通過選擇性地僅在第二層20中添加鋁或者通過將第二層20的鋁含量增大到高 于第一層10的鋁含量，第二層20的電阻可以增加到比第一層10的電阻高。此外，當(dāng)?shù)谝?層10和第二層20兩者都包括額外元素X時，第一層10的額外元素X和第二層20的額外 元素X可以相同或彼此不同。即，第一層10和第二層20可包括相同的額外元素X或不同 的額外元素X。第一層10和第二層20的電阻可以通過額外元素X的類型以及額外元素X 的含量（含量比）來控制。
[0075] 替代地，根據(jù)示例實施例，第一層10和第二層20的至少一個可以由包括鋅氟氮化 物（ZnNF)的半導(dǎo)體材料形成。在此，第二層20可具有比第一層10高的電阻。例如，第一 層10可包括ZnNF，第二層20可包括鋅氧化物（ZnO)、ZnON和ZnONF中的任意一個。在此 情況下，第二層20可以由包括氧的材料（化合物）形成，第一層10可以不包括氧或者可包 括很少的氧。因此，第二層20的氧含量可以高于第一層10的氧含量。在這點上，第二層20 的電阻可以高于第一層10的電阻。替代地，第一層10和第二層20兩者可以由包括ZnNF 的半導(dǎo)體材料形成。在此情況下，第二層20的氟含量可以高于第一層10的氟含量。由于 在氟含量上的這種差異，第二層20可具有比第一層10高的電阻。
[0076] 根據(jù)示例實施例，當(dāng)?shù)谝粚?0和第二層20中的至少一個由包括ZnNF的半導(dǎo)體材 料形成時，第一層10和第二層20中的至少一個可還包括額外元素X。額外元素X可包括： 8、八1、6&、111、511、11、21'、!^和5丨之中的至少一個陽離子疋、(：1、&'、1、5和56之中的至少 一個陰離子；或至少一個陽離子和至少一個陰離子的組合。然而，當(dāng)?shù)谝粚?0和/或第二 層20已經(jīng)包括氟時，氟可以從額外元素X的示例中排除。第一層10的額外元素X的含量 (含量比）和第二層20的額外元素X的含量（含量比）可以彼此不同。第一層10和第二 層20的電阻可以通過額外元素X的含量（含量比）來控制。例如，隨著第二層20的鋁含 量（含量比）增大，第二層20的電阻可增大。此外，當(dāng)?shù)谝粚?0和第二層20兩者都包括額 外元素X時，第一層10的額外元素X和第二層20的額外元素X可以相同或彼此不同。第 一層10和第二層20的電阻可以通過額外元素X的類型以及額外元素X的含量（含量比） 來控制。
[0077] 如上所述，根據(jù)示例實施例，第二層20的電阻可以高于第一層10的電阻。換句話 說，第二層20的電導(dǎo)率可以低于第一層10的電導(dǎo)率。此外，第二層20的載流子密度可以低 于第一層10的載流子密度。第二層20的霍爾遷移率可以低于第一層10的霍爾遷移率。通 過增大遠(yuǎn)離柵電極GlO設(shè)置的第二層20的電阻可以減?。ɑ?，替代地，抑制）在截止（OFF) 狀態(tài)下的漏電流，由此晶體管的截止（OFF)電流水平可以減小。換句話說，當(dāng)作為后溝道區(qū) 的第二層20具有相對高的電阻時，穿過后溝道區(qū)的OFF電流可以減小，或者，替代地，可以 被抑制（防止）。如果晶體管的OFF電流水平減小，可以獲得各種效應(yīng)。假定制造了使用具 有高OFF電流的晶體管的顯示裝置，當(dāng)面板被驅(qū)動時，可能由于漏電流而難以表現(xiàn)灰度級， 且可能難以保持節(jié)點電勢。然而，根據(jù)本示例實施例，由于晶體管的OFF電流水平可以減 小，所以當(dāng)晶體管應(yīng)用于顯示裝置時，可以有效地表現(xiàn)灰度級并且可以提高開關(guān)特性。
[0078] 根據(jù)示例實施例，晶體管的閾值電壓由于具有相對高的電阻的第二層20而可在 正（+)方向上偏移。當(dāng)晶體管的閾值電壓具有在負(fù)（_)方向上的高數(shù)值（即，高的負(fù)值） 時，輸入信號的電壓（絕對值）會增大，由此會增大功耗。然而，根據(jù)本示例實施例，因為晶 體管的閾值電壓由于第二層20而在正（+)方向上增大，所以可以容易地操作晶體管并且可 以減小功耗。
[0079] 此外，在本示例實施例中，作為主溝道的第一溝道10可以被第二層20保護。當(dāng)制 造晶體管時，溝道層ClO會在等離子體工藝或濕法工藝期間被暴露，由此溝道層ClO的特性 會改變或退化。具體地，當(dāng)使用ZnON或ZnNF基半導(dǎo)體時，在等離子體工藝或濕法工藝期間 特性會容易地退化，由此減小包括半導(dǎo)體的晶體管的可靠性。然而，根據(jù)本示例實施例，由 于具有相對高的電阻且具有對于等離子體或濕法工藝的高的耐受性的第二層20設(shè)置在第 一層10上，可防止作為主溝道層的第一層10退化，由此提高晶體管的可靠性。此外，當(dāng)?shù)?二層20設(shè)置在第一層10上時，可制造晶體管而不形成用于保護溝道層ClO的蝕刻停止層。 在此情況下，可簡化工藝。
[0080] 根據(jù)示例實施例，晶體管關(guān)于負(fù)偏壓應(yīng)力的可靠性由于第二層20而可以得到提 高。隨著溝道層的空穴濃度增大，晶體管對于負(fù)偏壓應(yīng)力的可靠性會減小。然而，在本示例 實施例中，由于第二層20的空穴濃度由于氧或氟而減小，所以第二層20的空穴濃度可以低 于第一層10的空穴濃度。因此，晶體管關(guān)于負(fù)偏壓應(yīng)力的可靠性由于第二層20而可以得 到提1?。
[0081] 根據(jù)示例實施例，由于具有相對低的電阻和高霍爾遷移率的第一層10,使得本示 例實施例的晶體管可具有商的場效應(yīng)遷移率。因此，晶體管可具有商遷移率（商的場效應(yīng) 遷移率）、低的OFF電流和高可靠性。
[0082] 根據(jù)示例實施例，包括具有單層結(jié)構(gòu)的氮氧化物（例如，ZnON)溝道層的TFT可具 有的問題在于：〇FF電流相對高，閾值電壓具有高的負(fù)值和溝道層的特性容易退化。此外， 由于氮氧化物溝道層具有高的空穴濃度，所有包括具有單層結(jié)構(gòu)的氮氧化物溝道層的TFT 可具有關(guān)于負(fù)偏壓的低的可靠性。然而，根據(jù)本示例實施例，由于使用了具有包括兩個或更 多層的多層結(jié)構(gòu)的溝道層C10,所以晶體管可避免前述的問題并且具有優(yōu)秀的性能和高可 靠性。
[0083] 根據(jù)示例實施例，溝道層ClO的半導(dǎo)體材料可包括非晶相、結(jié)晶相或其組合。此 夕卜，半導(dǎo)體材料可具有在非晶基體中的多個納米晶體（納米晶相）。溝道層ClO的厚度可 在大約5nm至大約300nm的范圍，例如從大約IOnm至大約200nm的范圍。作為主溝道的第 一層10的厚度可在大約5nm至大約IOOnm的范圍。作為副溝道的第二層20的厚度可在大 約5nm至大約IOOnm的范圍。然而，第一層10和第二層20的厚度范圍以及溝道層ClO的 總厚度可以改變。
[0084] 另外，在此處使用的ZnON、ZnONF和ZnNF的每個中，僅列出了元素，而忽略元素的 成分比例。例如，此處使用的術(shù)語"ZnON"表示由各種可能的相對成分的鋅、氧和氮組成的 材料（化合物）。相同的原則應(yīng)用于ZnONF和ZnNF。此外，由于ZnON、ZnONF或ZnNF可以 是"化合物"或"包括化合物的材料"，所以Zn0N、Zn0NF或ZnNF可以被稱為化合物半導(dǎo)體材 料或包括化合物的半導(dǎo)體材料。因此，此處使用的術(shù)語"化合物半導(dǎo)體材料"和"包括化合 物的半導(dǎo)體材料"將被寬泛地解釋。
[0085] 替代地，圖1的晶體管可還包括設(shè)置在溝道層ClO上的蝕刻停止層ES10,如圖2所 /Jn〇
[0086] 參考圖2,根據(jù)示例實施例，蝕刻停止層ESlO可以進(jìn)一步設(shè)置在溝道層ClO上。蝕 刻停止層ESlO在X軸方向上的寬度可以小于溝道層ClO的寬度。溝道層ClO的兩端可以不 被蝕刻停止層ESlO覆蓋。源電極S10'可覆蓋溝道層ClO和蝕刻停止層ESlO的每個的一 端，漏電極D10'可覆蓋溝道層ClO和蝕刻停止層ESlO的每個的另一端。蝕刻停止層ESlO 可防止溝道層ClO在用于形成源電極S10'和漏電極D10'的蝕刻工藝中被損傷。蝕刻停止 層ESlO可包括例如硅氧化物、硅氮氧化物、硅氮化物或有機絕緣材料。是否使用蝕刻停止 層ESlO可以根據(jù)溝道層ClO的材料和源電極SlO'及漏電極DlO'的材料來確定。替代地， 是否使用蝕刻停止層ESlO可以根據(jù)用于形成源電極S10'和漏電極D10'的蝕刻工藝來確 定。除了源/漏電極S10'和D10'的形狀和蝕刻停止層ESlO之外，圖2的晶體管的結(jié)構(gòu)可 以與圖1的晶體管的結(jié)構(gòu)相同或類似。
[0087] 圖3是示出根據(jù)另一示例實施例的晶體管的截面圖。圖3的晶體管是具有頂柵結(jié) 構(gòu)的TFT，其中柵電極G20設(shè)置在溝道層C20上方（之上）。
[0088] 參考圖3,溝道層C20可以設(shè)置在基板SUB20上。溝道層C20可具有通過使圖1的 溝道層ClO顛倒獲得的倒置結(jié)構(gòu)或類似于倒置結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。即，圖3的溝道層C20可具有 這樣的結(jié)構(gòu)，其中相當(dāng)于圖1的第二層20的第二層22和相當(dāng)于圖1的第一層10的第一層 11順序?qū)盈B在基板SUB20上。即，溝道層C20可具有其中第二層22和第一層11從底部順 序地層疊的結(jié)構(gòu)。第一層11和第二層22的材料、構(gòu)造和特性可以與圖1的第一層10和第 二層20的材料、構(gòu)造和特性相同，由此將不會給出對其的詳細(xì)說明。分別接觸溝道層C20的 第一區(qū)和第二區(qū)（例如，兩端）的源電極S20和漏電極D20可以設(shè)置在基板SUB20上。覆 蓋溝道層C20、源電極S20和漏電極D20的柵絕緣層GI20可以設(shè)置在基板SUB20上。柵電 極G20可以設(shè)置在柵絕緣層GI20上。柵電極G20可以設(shè)置在溝道層C20上方（之上）。覆 蓋柵電極G20的鈍化層P20可以設(shè)置在柵絕緣層GI20上。圖3的基板SUB20、源電極S20、 漏電極D20、柵絕緣層GI20、柵電極G20和鈍化層P20的材料、結(jié)構(gòu)和厚度可以與圖1的基 板SUB10、源電極S10、漏電極D10、柵絕緣層GI10、柵電極GlO和鈍化層PlO的材料、結(jié)構(gòu)和 厚度相同或類似。
[0089] 根據(jù)示例實施例，圖3中的溝道層C20以及源電極S20和漏電極D20的位置可以 改變，如圖4所示。
[0090] 參考圖4,彼此間隔開的源電極和漏電極D20'可以設(shè)置在基板SUB20上。接觸源 電極S20'和漏電極D20'的溝道層C20'可以設(shè)置在源電極S20'和漏電極D20'之間的基 板SUB20上。因此，源電極S20'和漏電極D20'可接觸溝道層C20'的底表面的兩端。溝道 層C20'可具有其中第二層22'和第一層11'層疊的結(jié)構(gòu)。第一層11'和第二層22'可以分 別由與圖3的第一層11和第二層22的材料相同的材料形成。除溝道層C20'、源電極S20' 和漏電極D20'的位置和形狀之外，圖4的晶體管的結(jié)構(gòu)可以與圖3的晶體管的結(jié)構(gòu)相同。
[0091] 圖5是示出根據(jù)另一示例實施例的晶體管的截面圖。圖5的晶體管是具有頂柵結(jié) 構(gòu)的TFT，其中柵電極G30設(shè)置在溝道區(qū)C30上方。
[0092] 參考圖5,根據(jù)示例實施例，有源層A30可以設(shè)置在基板SUB30上?；錝UB30可 以是玻璃基板，或者用于普通半導(dǎo)體器件工藝的各種基板中的任意一個，諸如塑料基板或 硅基板。有源層A30可以由半導(dǎo)體材料形成，并且可具有包括兩個或更多層的多層結(jié)構(gòu)。 例如，有源層A30可包括第一半導(dǎo)體層（在下文，被稱為第一層）13和第二半導(dǎo)體層（在下 文，被稱為第二層）23。第一層13可以設(shè)置在第二層23上。有源層A30可在其中心部處或 在中心部周圍具有溝道區(qū)C30。在溝道區(qū)C30中，第一層13和第二層23的材料和性能可以 與圖1的第一層10和第二層20的材料和性能相同或類似。換句話說，在溝道區(qū)C30中，第 一層13的材料和性能可以與圖1的第一層10的材料和性能相同或類似，第二層23的材料 和性能可以與圖1的第二層20的材料和性能相同或類似。
[0093] 根據(jù)示例實施例，其中柵絕緣層GI30和柵電極G30順序?qū)盈B的層疊結(jié)構(gòu)SS30可 以設(shè)置在有源層A30的溝道區(qū)C30上。源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30可以設(shè)置在層疊結(jié)構(gòu)SS30 兩側(cè)的有源層A30中。源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30的每個可具有比溝道區(qū)C30高的電導(dǎo)率。 源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30可以是導(dǎo)電區(qū)。源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30可以是用等離子體處理 (加工）的區(qū)域。例如，源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30可以是用包括氫（H)的等離子體處理（加 工）的區(qū)域。當(dāng)層疊結(jié)構(gòu)SS30兩側(cè)的有源層A30用包括氫的氣體的等離子體處理（加工） 時，可以形成具有導(dǎo)電性能的源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30。在此情況下，包括氫的氣體可以是 NH3、H2、SiH4等等。當(dāng)有源層A30的兩端部分用包括氫的氣體的等離子體處理（加工）時， 氫通過進(jìn)入有源層A30可用作載流子。此外，氫的等離子體可去除有源層A30的陰離子（氧 等），由此可以增大等離子體處理的區(qū)域的電導(dǎo)率。由此，源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30每個可 包括陰離子（氧等）濃度相對低的區(qū)域。換句話說，源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30每個可包括 陽離子濃度相對高的區(qū)域，例如，富鋅區(qū)。
[0094] 根據(jù)示例實施例，覆蓋柵電極G30、源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30的中間絕緣層ILD30 可以設(shè)置在基板SUB30上。分別電連接到源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30的第一電極E31和第二 電極E32可以設(shè)置在中間絕緣層ILD30上。源極區(qū)S30和第一電極E31可以通過第一導(dǎo)電 插塞PG31彼此連接，漏極區(qū)D30和第二電極E32可以通過第二導(dǎo)電插塞PG32彼此連接。第 一電極E31和第二電極E32可以分別被稱為源電極和漏電極。替代地，源極區(qū)S30和漏極 區(qū)D30自身可以被稱為源電極和漏電極。覆蓋第一電極E31和第二電極E32的鈍化層（未 示出）可以進(jìn)一步設(shè)置在中間絕緣層ILD30上。
[0095] 根據(jù)示例實施例，圖5的晶體管可具有自對準(zhǔn)頂柵結(jié)構(gòu)，其中在柵電極G30兩側(cè)的 源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30的位置通過柵電極G30的位置來確定（例如，自動確定）。在此情 況下，源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30可以不與柵電極G30交疊。自對準(zhǔn)的頂柵結(jié)構(gòu)可以在按比 例縮小器件（晶體管）和增大操作速度方面有利。具體地，由于可以減小寄生電容，所以可 以減?。ɑ?，替代地，抑制）電阻-電容（RC)延遲，由此可以增大操作速度。
[0096] 圖6是示出根據(jù)另一示例實施例的晶體管的截面圖。圖6是圖5的變型，變型之 處在于：絕緣間隔物SP30設(shè)置在層疊結(jié)構(gòu)SS30的兩個側(cè)壁上，并且提供了改變的源/漏極 區(qū)S30' 和D30'。
[0097] 參考圖6,根據(jù)示例實施例，絕緣間隔物SP30可以設(shè)置在層疊結(jié)構(gòu)SS30的兩個側(cè) 壁上。源極區(qū)S30'和漏極區(qū)D30'可以設(shè)置在層疊結(jié)構(gòu)SS30兩側(cè)的有源層A30中。源極 區(qū)S30'和漏極區(qū)D30'的每個可包括具有不同電導(dǎo)率的兩個區(qū)（在下文，被稱為第一導(dǎo)電 區(qū)和第二導(dǎo)電區(qū)）dl和d2。第一導(dǎo)電區(qū)dl可以鄰近于溝道區(qū)C30設(shè)置，S卩，在每個絕緣間 隔物SP30下面。第一導(dǎo)電區(qū)dl的電導(dǎo)率可以低于第二導(dǎo)電區(qū)d2的電導(dǎo)率。第一導(dǎo)電區(qū) dl可以是類似于輕摻雜漏極（LDD)區(qū)的區(qū)域。源極區(qū)S30'和漏極區(qū)D30'可以是用等離子 體處理的區(qū)域。第一導(dǎo)電區(qū)dl的等離子體處理時間或等離子體數(shù)量可以小于第二導(dǎo)電區(qū) d2的等離子體處理時間或等離子體數(shù)量。
[0098] 現(xiàn)在將在下面解釋根據(jù)示例實施例制造晶體管的方法。
[0099] 圖7A至7D是用于解釋根據(jù)本發(fā)明示例實施例的晶體管的制造方法的截面圖。圖 7A至7D的方法是制造具有底柵結(jié)構(gòu)的TFT的方法。
[0100] 參考圖7A，根據(jù)示例實施例，柵電極GlO可以形成在基板SUBlO上，可以形成覆蓋 柵電極GlO的柵絕緣層GI10?；錝UBlO可以是玻璃基板，或者用于普通半導(dǎo)體器件工藝 的各種基板中的任意一個，諸如塑料基板或娃基板。柵電極GlO可由一般電極材料（例如， 金屬、合金、導(dǎo)電金屬氧化物、導(dǎo)電金屬氮化物等）形成。柵電極GlO可以形成為具有單層 結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。柵絕緣層GIlO可以由硅氧化物、硅氮氧化物、或硅氮化物形成，或者可以 由另一材料，例如，具有比硅氮化物的介電常數(shù)高的介電常數(shù)的高k材料形成。柵絕緣層 GI10可以形成為具有其中硅氧化物層、硅氮氧化物層、硅氮化物層和高k材料層中的至少 兩個層疊的結(jié)構(gòu)。詳細(xì)地，柵絕緣層GIlO可以形成為具有例如其中硅氮化物層和硅氧化物 層層疊的結(jié)構(gòu)。在此情況下，柵絕緣層GI10可以通過在柵電極GlO上順序?qū)盈B硅氮化物層 和硅氧化物層而形成。
[0101] 參考圖7B，根據(jù)示例實施例，溝道層ClO可以形成在柵絕緣層GI10上。溝道層ClO 可以由半導(dǎo)體形成，可以形成為具有包括兩個或更多層的多層結(jié)構(gòu)。例如，溝道層ClO可形 成為具有雙層結(jié)構(gòu)，該雙層結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體層（在下文，被稱為第一層）10和第二半導(dǎo) 體層（在下文，被稱為第二層）20。第一層10和第二層20的材料和性能可以與圖1的第一 層10和第二層20的材料和性能相同。溝道層ClO的厚度可在大約5nm至大約300nm的范 圍，例如從大約IOnm至大約200nm的范圍。第一層10的厚度可在大約5nm至大約IOOnm 的范圍，第二層20的厚度可在大約5nm至大約IOOnm的范圍。然而，第一層10和第二層20 的厚度范圍以及溝道層ClO的總厚度可以改變。
[0102] 根據(jù)示例實施例，溝道層ClO可以通過利用物理氣相沉積（PVD)諸如濺射而沉積。 濺射可以是反應(yīng)濺射。此外，濺射可以通過使用單個靶或多個靶而執(zhí)行。多個靶中的至少 一個或單個靶可包括鋅。此外，多個靶中的至少一個和/或單個靶可進(jìn)一步包括另一元素， 例如，氟、鋁、鎵等。在濺射期間，氮氣（N2)和氧氣（O2)可以用作活性氣體，另外，可以進(jìn)一 步使用氬（Ar)氣。當(dāng)形成第一層10和第二層20時，使用的靶或活性氣體的成分可以彼此 不同。例如，氧氣的流速可以不同，用于包括氟的靶的濺射功率可以不同。由于在工藝條件 上的這種改變，第一層10和第二層20的材料和性能可以彼此不同。
[0103] 形成溝道層ClO的示例方法可以以各種示例方式來改變。例如，溝道層ClO可以 通過使用除了濺射之外的方法來形成，例如，金屬有機化學(xué)氣相沉積法（MOCVD)。替代地，溝 道層ClO可以通過使用另一方法諸如化學(xué)氣相沉積法（CVD)、原子層沉積（ALD)或蒸發(fā)形 成。
[0104] 參考圖7C，根據(jù)示例實施例，分別接觸溝道層ClO的第一區(qū)和第二區(qū)（例如，兩 端）的源電極SlO和漏電極DlO可以形成在柵絕緣層GIlO上。源電極SlO可具有接觸第一 區(qū)（一端）并且在柵絕緣層GIlO的鄰近于第一區(qū)的一部分上延伸的結(jié)構(gòu)。漏極區(qū)DlO可 具有接觸第二區(qū)（另一端）并且在柵絕緣層GIlO的鄰近于第二區(qū)的一部分上延伸的結(jié)構(gòu)。 覆蓋溝道層ClO的導(dǎo)電膜可以形成在柵絕緣層GIlO上，然后，源電極SlO和漏電極DlO可 以通過圖案化（蝕刻）該導(dǎo)電膜而形成。源電極SlO和漏電極DlO的每個可以是與柵電極 GlO相同的材料層或可以是不同于柵電極GlO的材料層。源電極SlO和漏電極DlO中的每 個可以形成為具有單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。
[0105] 參考圖7D，根據(jù)示例實施例，覆蓋溝道層C10、源電極SlO和漏電極DlO的鈍化層 Pio可以形成在柵絕緣層GIlO上。鈍化層PlO可以由例如硅氧化物層、硅氮氧化物層、硅 氮化物層或有機絕緣層形成，或者可形成為具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中硅氧化物層、硅氮氧化物 層、硅氮化物層和有機絕緣層中的至少兩個層疊。在形成鈍化層PlO之前或之后可以執(zhí)行 給定的退火工藝。
[0106] 圖7A至7D的示例方法是制造圖1的晶體管的示例方法。圖2至4的晶體管的 每個可以通過使用圖7A至7D的方法的變型來制造。例如，在圖7C的操作中，蝕刻停止層 ESlO(見圖2)可以形成在溝道層ClO上，然后可以形成源電極SlO和漏電極D10。在此情 況下，可以制造圖2的晶體管。是否使用蝕刻停止層ESlO可以根據(jù)溝道層ClO的材料和源 電極SlO及漏電極DlO的材料來確定。替代地，是否使用蝕刻停止層ESlO可以根據(jù)用于形 成源電極SlO和漏電極DlO的蝕刻工藝來確定。此外，通過顛倒溝道層的層疊結(jié)構(gòu)并且在 溝道層上方形成柵電極可以制造具有如圖3或4所示的頂柵結(jié)構(gòu)的晶體管。此外，圖7A至 7D的方法可以以各種方式改變。
[0107] 圖8A至8E是用于解釋根據(jù)另一示例實施例的晶體管的制造方法的截面圖。圖8A 至8E的方法是制造具有頂柵結(jié)構(gòu)的TFT的方法。
[0108] 參考圖8A，根據(jù)示例實施例，有源層A30可以形成在基板SUB30上。有源層A30可 以由半導(dǎo)體形成，可以形成為具有包括兩個或更多層的多層結(jié)構(gòu)。形成有源層A30的方法 可以與參考圖7B描述的形成溝道層ClO的方法相同。然而，有源層A30可形成為具有通過 使溝道層ClO顛倒獲得的倒置結(jié)構(gòu)或類似于倒置結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。即，有源層A30可具有其中 第二層23和第一層13從底部順序地層疊的結(jié)構(gòu)。第一層13和第二層23的材料和性能可 以與圖7B的第一層10和第二層20的材料和性能相同或類似。
[0109] 參考圖8B，根據(jù)示例實施例，覆蓋有源層A30的絕緣材料層IM30可以形成在基板 SUB30上。絕緣材料層M30可以由硅氧化物、硅氮氧化物、或硅氮化物形成，或者可以由另 一材料，例如，具有比硅氮化物的介電常數(shù)高的介電常數(shù)的高k材料形成。絕緣材料層IM30 可以形成為具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中硅氧化物層、硅氮氧化物層、硅氮化物層和高k材料層中 的至少兩個層疊。詳細(xì)地，絕緣材料層IM30可以由硅氧化物層形成，或者可以形成為例如 具有其中硅氧化物層和硅氮化物層順序地層疊的結(jié)構(gòu)。然后，電極材料層EM30可以形成在 絕緣材料層頂30上。
[0110] 然后，如圖8C所示，根據(jù)示例實施例，通過順序地蝕刻電極材料層HM30和絕緣材 料層IM30,層疊結(jié)構(gòu)SS30可以形成在有源層A30的中心部處或在該中心部周圍。設(shè)置在層 疊結(jié)構(gòu)SS30下面的一部分有源層A30可以是溝道區(qū)C30。在圖8C中，參考數(shù)字GI30表示 蝕刻絕緣材料層（在下文，被稱為柵絕緣層），G30表示蝕刻電極材料層（在下文，被稱為柵 電極）。
[0111] 參考圖8D，根據(jù)示例實施例，通過用等離子體處理（加工）在層疊結(jié)構(gòu)SS30兩側(cè) 的有源層A30,源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30可以形成在層疊結(jié)構(gòu)SS30兩側(cè)的有源層A30中。 等離子體可以是例如包括氫（H)的氣體的等離子體。包括氫（H)的氣體可以是NH3、H2、SiH4 等。當(dāng)有源層A30的兩個端部用包括氫的氣體的等離子體處理（加工）時，氫通過進(jìn)入有 源層A30可用作載流子。此外，氫的等離子體可去除有源層A30的陰離子（氧等），由此可 以增大等離子體處理的區(qū)域的電導(dǎo)率。由此，源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30每個可包括陰離子 (氧等）濃度相對低的區(qū)域。換句話說，源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30每個可包括陽離子濃度相 對高的區(qū)域，例如，富鋅區(qū)。形成源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30的方法是示例，并且可以以各種 方式改變。
[0112] 參考圖8E，根據(jù)示例實施例，覆蓋層疊結(jié)構(gòu)SS30、源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30的中間 絕緣層ILD30可以形成在基板SUB30上。通過蝕刻中間絕緣層ILD30可以形成第一接觸孔 H31和第二接觸孔H32,源極區(qū)S30和漏極區(qū)D30通過該第一接觸孔H31和第二接觸孔H32 被暴露，第一導(dǎo)電插塞PG31和第二導(dǎo)電插塞PG32可以分別形成在第一接觸孔H31和第二 接觸孔H32中。然后，接觸第一導(dǎo)電插塞PG31的第一電極E31和接觸第二導(dǎo)電插塞PG32 的第二電極E32可以形成在中間絕緣層ILD30上。然后，雖然圖8E未示出，覆蓋第一電極 E31和第二電極E32的鈍化層可以進(jìn)一步形成在中間絕緣層ILD30上。為了提高晶體管的 特性，可以在形成鈍化層之前或之后進(jìn)一步執(zhí)行在期望的（或，替代地，預(yù)定）溫度下的退 火（即，執(zhí)行熱處理）基板SUB30。
[0113] 圖8A至8E的示例方法是制造圖5的晶體管的示例方法。通過使用圖8A至8E的 方法的變型可以制造圖6的晶體管。例如，通過在圖8D的操作中在層疊結(jié)構(gòu)SS30兩側(cè)的 有源層A30上執(zhí)行第一等離子體處理、在層疊結(jié)構(gòu)SS30的兩個側(cè)壁上形成絕緣間隔物、和 在層疊結(jié)構(gòu)SS30的兩側(cè)的有源層A30以及絕緣間隔物上執(zhí)行第二等離子體處理，可以形成 圖6的源極區(qū)S30' /漏極區(qū)D30'。然后，通過執(zhí)行后續(xù)工藝可以制造如圖6所示的晶體管。 另外，圖8A至8E的方法可以以多種方式改變。
[0114] 圖9是曲線圖，示出根據(jù)示例實施例的包括具有多層結(jié)構(gòu)的溝道層的晶體管的傳 輸特性。傳輸特性對應(yīng)于漏電流1：?與柵電壓Ves之間的關(guān)系。圖9示出了圖1的晶體管的 傳輸特性。在此情況下，溝道層ClO的第一層10是ZnNF層，第二層20是ZnONF層。
[0115] 參考圖9,能夠發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)通（ON)電流大于10_5A，截止（OFF)電流小于KTwA, 0N/0FF 電流比為大約1〇6,是相對高的。因此，能夠發(fā)現(xiàn)，圖9的晶體管具有低的OFF電流、高的ON/ OFF電流比、以及優(yōu)秀的特性。此外，通過測量能夠發(fā)現(xiàn)，晶體管的閾值電壓為大約6. 49V， 其是相對高的。此外，通過測量能夠發(fā)現(xiàn)，晶體管的場效應(yīng)遷移率為大約25cm2/Vs。考慮到 當(dāng)晶體管的遷移率，即，場效應(yīng)遷移率等于或大于大約20cm2/Vs時，晶體管可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用 于高速和高分辨率的顯示裝置，圖9的晶體管可以容易地應(yīng)用于高速和高性能的電子裝置 (顯示裝置）。此外，通過適當(dāng)?shù)馗淖兌鄬訙系赖牟牧?，晶體管的場效應(yīng)遷移率可以增加到 等于或大于大約30cm2/Vs或大約50cm2/Vs。因此，本示例實施例的晶體管可以有效地用于 實現(xiàn)高速和高分辨率的顯示裝置。
[0116] 表1示出了根據(jù)示例實施例的晶體管和比較晶體管的性能。根據(jù)示例實施例的晶 體管與圖9的晶體管相同。即，根據(jù)示例實施例的晶體管具有圖1的晶體管的結(jié)構(gòu)，采用 ZnNF層作為溝道層ClO的第一層10和采用ZnONF層作為溝道層ClO的第二層20。比較晶 體管使用具有由ZnNF形成的單層結(jié)構(gòu)的溝道層。
[0117]表 1
[0118]

【權(quán)利要求】
1. 一種晶體管，包括： 溝道層，具有多層結(jié)構(gòu)； 源極和漏極，分別接觸所述溝道層的第一區(qū)和第二區(qū)； 柵極，與所述溝道層相應(yīng)；和 柵絕緣層，設(shè)置在所述溝道層和所述柵極之間， 其中所述溝道層包括第一層和第二層， 其中所述第一層比所述第二層更靠近所述柵極設(shè)置， 其中所述第一層和所述第二層包括包含鋅、氧和氮的半導(dǎo)體材料；和 其中所述第二層具有比所述第一層的電阻高的電阻。
2. 如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述第二層的氧含量高于所述第一層的氧含量。
3. 如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述第二層還包括氟，所述第一層不包括氟。
4. 如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中 所述第一層和所述第二層還包括氟，和 所述第二層的氟含量高于所述第一層的氟含量。
5. 如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中 所述第一層和所述第二層中的至少一個還包括額外元素 X，和 所述額外元素 X包括：硼（B)、鋁（A1)、鎵（Ga)、銦（In)、錫（Sn)、鈦（Ti)、鋯（Zr)、鉿 (Hf)和硅（Si)之中的至少一個陽離子；氟（F)、氯（C1)、溴（Br)、碘（I)、硫⑶和硒（Se) 之中的至少一個陰離子；或者所述至少一個陽離子和所述至少一個陰離子的組合。
6. 如權(quán)利要求5所述的晶體管，其中所述第一層的所述額外元素 X的含量和所述第二 層的所述額外元素 X的含量彼此不同。
7. 如權(quán)利要求5所述的晶體管，其中包括在所述第一層中的所述額外元素 X與包括在 所述第二層中的所述額外元素 X相同。
8. 如權(quán)利要求5所述的晶體管，其中包括在所述第一層中的所述額外元素 X和包括在 所述第二層中的所述額外元素 X彼此不同。
9. 如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述第二層配置為以下中的至少一個：減小所述 晶體管的截止電流、和在正（+)方向上增大所述晶體管的閾值電壓。
10. 如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述柵極設(shè)置在所述溝道層下面。
11. 如權(quán)利要求10所述的晶體管，其中所述晶體管還包括設(shè)置在所述溝道層上的蝕刻 停止層。
12. 如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述柵極設(shè)置在所述溝道層上方。
13. -種顯示裝置，包括權(quán)利要求1所述的晶體管。
14. 一種晶體管，包括： 溝道層，具有多層結(jié)構(gòu)； 源極和漏極，分別接觸所述溝道層的第一區(qū)和第二區(qū)； 柵極，與所述溝道層相應(yīng)；和 柵絕緣層，設(shè)置在所述溝道層和所述柵極之間， 其中所述溝道層包括第一層和第二層， 其中所述第一層比所述第二層更靠近所述柵極設(shè)置， 其中所述第一層和所述第二層中的至少一個由包括鋅氟氮化物的半導(dǎo)體材料形成，和 其中所述第二層具有比所述第一層的電阻高的電阻。
15. 如權(quán)利要求14所述的晶體管，其中 所述第一層包括鋅氟氮化物，和 所述第二層包括鋅氧化物、鋅氮氧化物和鋅氟氮氧化物之一。
16. 如權(quán)利要求14所述的晶體管，其中 所述第一層和所述第二層兩者都包括鋅氟氮化物，和 所述第二層的氟含量高于所述第一層的氟含量。
17. 如權(quán)利要求14所述的晶體管，其中所述第二層的氧含量高于所述第一層的氧含 量。
18. 如權(quán)利要求14所述的晶體管，其中 所述第一層和所述第二層中的至少一個還包括額外元素 X，和 所述額外元素 X包括：硼（B)、鋁（A1)、鎵（Ga)、銦（In)、錫（Sn)、鈦（Ti)、鋯（Zr)、鉿 (Hf)和硅（Si)之中的至少一個陽離子；氟（F)、氯（C1)、溴（Br)、碘（I)、硫⑶和硒（Se) 之中的至少一個陰離子；或者所述至少一個陽離子和所述至少一個陰離子的組合。
19. 如權(quán)利要求18所述的晶體管，其中所述第一層的所述額外元素 X的含量和所述第 二層的所述額外元素 X的含量彼此不同。
20. 如權(quán)利要求18所述的晶體管，其中包括在所述第一層中的所述額外元素 X與包括 在所述第二層中的所述額外元素 X相同。
21. 如權(quán)利要求18所述的晶體管，其中包括在所述第一層中的所述額外元素 X和包括 在所述第二層中的所述額外元素 X彼此不同。
22. 如權(quán)利要求14所述的晶體管，其中所述第二層配置為以下中的至少一個：減小所 述晶體管的截止電流、和在正（+)方向上增大所述晶體管的閾值電壓。
23. 如權(quán)利要求14所述的晶體管，其中所述柵極設(shè)置在所述溝道層下面。
24. 如權(quán)利要求23所述的晶體管，其中所述晶體管還包括設(shè)置在所述溝道層上的蝕刻 停止層。
25. 如權(quán)利要求14所述的晶體管，其中所述柵極設(shè)置在所述溝道層上方。
26. -種顯示裝置，包括權(quán)利要求14所述的晶體管。
【文檔編號】H01L29/78GK104425611SQ201410182596
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】金善載, 金兌相, 柳明官, 樸晙皙, 徐錫俊, 孫暻錫, 趙成豪 申請人:三星電子株式會社