薄膜晶體管及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了薄膜晶體管及其制造方法。該薄膜晶體管包括：基板；氧化物半導體層，設(shè)置在基板上；源電極和漏電極，每個連接到氧化物半導體層并關(guān)于氧化物半導體層彼此面對；絕緣層，設(shè)置在氧化物半導體層上；以及柵電極，設(shè)置在絕緣層上。絕緣層包括第一層、第二層和第三層，其中第一層包括硅氧化物(SiOx)，第二層是氫阻擋層，第三層包括硅氮化物(SiNx)。第一層、第二層和第三層被順序地堆疊。
【專利說明】薄膜晶體管及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及一種薄膜晶體管W及制造該薄膜晶體管的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 平板顯示器諸如例如液晶顯示器（LCD)、有機發(fā)光二極管顯示器（0L邸顯示器）W 及電泳顯示器W及等離子體顯示器一般地包括多對場產(chǎn)生電極W及插設(shè)在其間的電光有 源層。液晶顯示器包括液晶層作為電光有源層，有機發(fā)光二極管顯示器包括有機發(fā)射層作 為電光有源層。一對場產(chǎn)生電極中的一個場產(chǎn)生電極通常連接到開關(guān)元件W接收電信號， 電光有源層將電信號轉(zhuǎn)換成光信號W顯示圖像。
[0003] 平板顯示器可W包括其上形成薄膜晶體管的顯示面板。薄膜晶體管顯示面板被圖 案化有幾個層的電極、半導體等，圖案化工藝通常使用掩模。
[0004] 半導體在確定薄膜晶體管的特性上是重要的因素。作為半導體，已經(jīng)主要地使用 非晶娃，但是非晶娃具有低的電荷遷移率，因此在制造高性能的薄膜晶體管上具有限制。此 夕F，在利用多晶娃的情形下，電荷遷移率增加，因此容易地制造高性能的薄膜晶體管，但是 多晶娃是昂貴的并具有低均一性，因此在制造大的薄膜晶體管顯示面板上具有限制。
[0005] 在本背景部分公開的W上信息僅用于增強對本發(fā)明的背景的理解，因此，它可W 包含不形成該國中為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知曉的現(xiàn)有技術(shù)的信息。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本公開致力于提供具有改善的可靠性的薄膜晶體管W及制造該薄膜晶體管的方 法。
[0007] -個實施例提供一種薄膜晶體管，包括；基板；氧化物半導體層，設(shè)置在基板上； 源電極和漏電極，每個連接到氧化物半導體層并關(guān)于氧化物半導體層彼此面對；絕緣層，設(shè) 置在氧化物半導體層上，絕緣層包括順序地堆疊的第一層、第二層和第H層，其中第一層包 括娃氧化物（SiOx)，第二層是氨阻擋層，第H層包括娃氮化物（Si化）；w及柵電極，設(shè)置在 絕緣層上。
[0008] 第二層可W包括鉛氧化物（AlOx)。
[0009] 第H層可W比第一層厚。
[0010] 絕緣層和柵電極之間的邊緣邊界可W彼此對準。
[0011] 柵電極和氧化物半導體層之間的邊緣邊界可W彼此對準。
[0012] 源電極和漏電極可W每個包括通過還原形成氧化物半導體層的材料而獲得的材 料。
[0013] 氧化物半導體層、源電極和漏電極可W設(shè)置在相同的層。
[0014] 薄膜晶體管還可W包括；層間絕緣層，設(shè)置在柵電極上，其中源電極和漏電極可W 設(shè)置在層間絕緣層上，源電極和漏電極的每個可W通過形成在層間絕緣層上的各個接觸孔 連接到氧化物半導體層。
[0015] 源電極和漏電極的每個的邊緣部分可W交疊柵電極。
[0016] 薄膜晶體管還可W包括：緩沖層，設(shè)置在基板和氧化物半導體層之間。
[0017] 另一個實施例提供一種制造薄膜晶體管的方法，包括：在基板上形成氧化物半導 體層；通過在氧化物半導體層上順序地堆疊第一層、第二層和第H層而形成絕緣層，其中第 一層通過化學氣相沉積形成，第二層通過姍射或原子層沉積形成，第H層通過化學氣相沉 積形成；在絕緣層上形成柵電極；W及形成連接到氧化物半導體層并關(guān)于氧化物半導體層 彼此面對的源電極和漏電極。
[0018] 第一層可W包括娃氧化物（SiOx)，第H層可W包括娃氮化物（Si化）；第二層可W 形成為氨阻擋層。
[0019] 第二層可W包括鉛氧化物（AlOx)。
[0020] 第H層可W形成為比第一層厚。
[0021] 制造薄膜晶體管的方法還可W包括對氧化物半導體層進行光照射或熱處理中的 至少一個。
[0022] 形成絕緣層和柵電極可W包括；在氧化物半導體層上形成包括絕緣材料的絕緣材 料層；在絕緣材料層上形成柵電極；W及通過利用柵電極作為蝕刻掩模圖案化絕緣材料層 并暴露氧化物半導體層的一部分而形成絕緣層。
[0023] 氧化物半導體層的暴露部分可W經(jīng)受還原處理W形成用柵電極覆蓋的氧化物半 導體W及基于氧化物半導體層而彼此面對的源電極和漏電極。
[0024] 制造薄膜晶體管的方法還可W包括；在柵電極上形成層間絕緣層，其中源電極和 漏電極可W設(shè)置在層間絕緣層上，并且源電極和漏電極的每個可W通過形成在層間絕緣層 上的相應的接觸孔而連接到氧化物半導體層。
[0025] 形成絕緣層和柵電極可W包括；在氧化物半導體層上形成絕緣材料層；在絕緣材 料層上形成柵電極；W及通過利用柵電極作為掩模圖案化絕緣材料層而形成絕緣層。
[0026] 源電極和漏電極的每個的側(cè)部的邊緣部分可W形成為交疊柵電極。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，可W通過在柵絕緣層中形成氨阻擋層而改善薄膜晶體管的 可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1A和1B是包括根據(jù)實施例的薄膜晶體管的薄膜晶體管顯示面板的截面圖和平 面圖。
[0029] 圖2至圖9是順序地示出根據(jù)用于制造圖1中示出的薄膜晶體管顯示面板的實施 例的制造方法的截面圖。
[0030] 圖10是示出根據(jù)實施例的薄膜晶體管的截面圖。
[0031] 圖11至圖16是示出根據(jù)實施例的制造薄膜晶體管的方法的截面圖。
[0032] 圖17是示出根據(jù)比較例的薄膜晶體管的氨分布的圖形。
[0033] 圖18是示出根據(jù)實施例的薄膜晶體管的氨分布的圖形。
[0034] 圖19是示出根據(jù)比較例的柵極電壓-漏極電流的圖形。
[0035] 圖20是示出在根據(jù)實施例的薄膜晶體管中的柵極電壓-漏極電流的圖形。

【具體實施方式】
[0036] 在下文，將參照附圖詳細描述某些實施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到的，所述的 實施例可各種方式修改，而不背離本發(fā)明的精神或范圍。該里介紹的實施例被提供W 使公開的內(nèi)容徹底和完整并將本發(fā)明的精神充分地傳達給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0037] 在附圖中，為了清晰，層、膜、面板、區(qū)域等的厚度可W被夸大。將理解，當一層被稱 為在另一個層或基板"上"時，它能夠直接在另一個層或基板上，或還可W存在插入其間的 層。同樣的附圖標記通常在說明書始終指代同樣的元件。
[0038] 已經(jīng)進行了利用氧化物半導體的薄膜晶體管的研究，氧化物半導體具有比非晶娃 高的電子遷移率和電流開關(guān)比并且比多晶娃更便宜和具有更高的均一性。
[0039] 包括娃氧化物（SiOx)和娃氮化物（Si化）的絕緣層可W通過化學氣相沉積（CVD) 形成在氧化物半導體上。在該種情況下，作為娃源，娃焼（SiH4)已經(jīng)被主要地使用。在該 種情況下，隨著導電溝道由于響應于氨慘雜的載流子濃度的增加而形成，薄膜晶體管的可 靠性惡化。
[0040] 將參照圖1描述根據(jù)實施例的薄膜晶體管W及包括薄膜晶體管的薄膜晶體管顯 示面板。
[0041] 圖1A和1B是包括根據(jù)實施例的薄膜晶體管的薄膜晶體管顯示面板的截面圖和平 面圖。
[0042] 參照圖1A，光阻擋層70可W設(shè)置在絕緣襯底110上，絕緣襯底110可W由玻璃、塑 料等制成。光阻擋層70阻擋光到達（隨后將要堆疊的）氧化物半導體層W防止氧化物半 導體的半導體特性消失。因此，光阻擋層70可W由不透射在要被阻擋的波長帶中的光的材 料制成從而防止光到達氧化物半導體。光阻擋層70可W由有機絕緣材料、無機絕緣材料、 導電材料諸如例如金屬等制成，并可W由單層或多層形成。
[0043] 光阻擋層70可W根據(jù)條件而被省略。在光不從絕緣襯底110下面照射的情形下， 例如，當根據(jù)本發(fā)明實施例的薄膜晶體管用于有機發(fā)光二極管顯示器等時，可W省略光阻 擋層70。
[0044] 緩沖層120設(shè)置在光阻擋層70上。緩沖層120可W包括絕緣材料，諸如例如娃氧 化物（Si化）、娃氮化物（Si化）和娃氮氧化物。
[0045] 緩沖層120防止雜質(zhì)從絕緣襯底110流入（隨后堆疊的）半導體W能夠保護半導 體并改善半導體的界面特性。
[0046] 半導體層134、源電極133和漏電極135設(shè)置在緩沖層120上。
[0047] 半導體層134可W是氧化物半導體層134。形成氧化物半導體層134的材料可 W是金屬氧化物半導體并可W由金屬氧化物諸如例如W下材料的氧化物制成：鋒狂n)、鋼 (In)、嫁（Ga)、錫（Sn)或鐵（Ti)或者該些金屬的組合。例如，氧化物半導體材料可W包括 鋒氧化物狂nO)、鋒錫氧化物狂TO)、鋒鋼氧化物狂10)、鋼氧化物（InO)、鐵氧化物（TiO)、鋼 嫁鋒氧化物（IGZ0)或鋼鋒錫氧化物（IZT0)中的至少一個。
[0048] 當存在光阻擋層70時，氧化物半導體層134可W被光阻擋層70覆蓋。
[0049] 參照圖1A和1B，源電極133和漏電極135每個設(shè)置在根據(jù)氧化物半導體層134的 兩側(cè)并彼此分離。此外，源電極133和漏電極135連接到半導體層134。
[0050] 源電極133和漏電極135具有導電性并可W包括與形成氧化物半導體層134的半 導體材料和還原的半導體材料相同的材料。包括在半導體材料中的金屬諸如鋼（In)可W 在源電極133和漏電極135的表面上析出。
[0051] 絕緣層142設(shè)置在氧化物半導體層134上。絕緣層142可W覆蓋氧化物半導體層 134。此外，絕緣層142可W基本上不交疊源電極133或漏電極135。
[0052] 根據(jù)實施例，絕緣層142包括第一層142a、第二層14化和第H層142c。第一層 142a形成與氧化物半導體層134的界面并可W由娃氧化物（SiOx)制成W最小化界面處的 陷阱密度。鉛氧化物（Al2〇3)可W用作W下將要描述的第二層14化的材料，其中鉛氧化物 與娃氧化物（Si〇2)相比具有離子鍵合特性。因此，當?shù)诙?4化直接形成在氧化物半導體 層134上而沒有第一層142a時，形成氧化物半導體層134的材料的鍵合能可W被改變。相 反地，具有共價鍵合特性的娃氧化物（Si化）較少地影響氧化物半導體層134,從而形成穩(wěn)定 的界面。第一層142a可W具有從約100A至約1000A的厚度。當?shù)谝粚拥暮穸刃纬蔀樾?于lOoA時，層的均一'I"生會在大面積上降低。
[0053] 第二層14化設(shè)置在第一層142a上并形成為氨阻擋層。第二層14化防止載流子 濃度由于在（隨后形成的）第H層142c的沉積工藝期間產(chǎn)生的氨擴散和慘雜到氧化物半 導體層134而增加。當載流子濃度由于氧化物半導體層134慘雜有氨而增加時，導電溝道 被形成從而降低了薄膜晶體管的可靠性。
[0054] 為了第二層14化用作氨阻擋層，第二層14化可W由鉛氧化物（AlOx)制成。第二 層14化可W具有從約100A至約1000A的厚度，諸如，例如在IGGA至3GGA之間。
[00巧]第H層142c設(shè)置在第二層14化上并形成得比第一層142a厚。第H層142c可W 由娃氮化物（Si化）制成并被制作得足夠厚W保證物理厚度從而用作絕緣層。第H層142c 具有該厚度W防止由于絕緣層142而發(fā)生電短路。第H層142c可W具有從約lOOA至約 4000A的厚度。
[0056] 當?shù)谝粚?42a在高溫沉積在氧化物半導體層134上時，氧化物半導體層134會被 損傷。然而，根據(jù)實施例，由于第H層142c根據(jù)絕緣層142的短路防止而形成為具有足夠 的厚度，所W第一層142a可W形成得相對薄。因此，由于第一層142a具有減小的厚度，所 W盡管工藝溫度上升，第一層142a也可W在短的時間段內(nèi)沉積，從而最小化氧化物半導體 層134的損傷。
[0057] 柵電極154設(shè)置在絕緣層142上。柵電極154的邊緣邊界和絕緣層142的邊緣邊 界可W被對準W基本上彼此匹配。
[0058] 參照圖1A和1B，柵電極154包括交疊氧化物半導體層134的一部分，氧化物半導 體層134被柵電極154覆蓋。源電極133和漏電極135根據(jù)柵電極154而設(shè)置在氧化物半 導體層134的兩側(cè)，源電極133和漏電極135可W基本上不交疊柵電極154。因此，可W降 低柵電極154和源電極133之間的寄生電容或柵電極154和漏電極135之間的寄生電容。
[0059] 柵電極154可W由至少一種金屬制成，諸如例如鉛（A1)、銀（Ag)、銅（化）、鋼 (Mo)、鉛（&)、粗（Ta)和鐵（Ti)或它們的合金等。柵電極154可W具有單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié) 構(gòu)。多層的示例可W包括由諸如鐵（Ti)、粗（Ta)、鋼（Mo)和IT0的下層和諸如銅（Cu)的 上層形成的雙層、鋼（Mo)-鉛（A1)-鋼（Mo)的H層等。然而，柵電極154可W由除上述材 料之外的各種金屬或?qū)w制成。
[0060] 根據(jù)實施例，氧化物半導體層134和源電極133之間的邊界或氧化物半導體層134 和漏電極135之間的邊界可W基本上與柵電極154和絕緣層142的邊緣邊界對準從而彼此 匹配。然而，氧化物半導體層134和源電極133或漏電極135之間的邊界可W設(shè)置得比柵 電極154和絕緣層142之間的邊緣邊界略微更向內(nèi)。
[0061] 柵電極154、源電極133和漏電極135與氧化物半導體層134-起形成薄膜晶體管 (TFT) Q，薄膜晶體管的溝道形成在氧化物半導體層134上。
[0062] 純化層160設(shè)置在柵電極154、源電極133、漏電極135和緩沖層120上。純化層 160可W由無機絕緣材料諸如娃氮化物和娃氧化物、有機絕緣材料等制成。純化層160可W 包括暴露源電極133的接觸孔163和暴露漏電極135的接觸孔165。
[0063] 數(shù)據(jù)輸入電極173和數(shù)據(jù)輸出電極175可W設(shè)置在純化層160上。數(shù)據(jù)輸入電極 173可W通過純化層160的接觸孔163電連接到薄膜晶體管Q的源電極133,數(shù)據(jù)輸出電極 175可W通過純化層160的接觸孔165電連接到薄膜晶體管Q的漏電極135。
[0064] 濾色器（未示出）或由有機材料制成的有機層（未示出）可W進一步設(shè)置在純化 層160上，數(shù)據(jù)輸入電極173和數(shù)據(jù)輸出電極175也可W設(shè)置在其上。
[0065] 接下來，將參照圖2至圖9與上面描述的圖1 一起來描述根據(jù)用于制造圖1所示 的薄膜晶體管顯示面板的實施例的制造方法。
[0066] 圖2至圖9是順序地示出根據(jù)用于制造圖1中示出的薄膜晶體管顯示面板的實施 例的制造方法的截面圖。
[0067] 首先參照圖2,由有機絕緣材料、無機絕緣材料和諸如例如金屬的導電材料制成的 光阻擋層70形成在絕緣襯底110上，絕緣襯底110可W由例如玻璃、塑料等制成。形成光 阻擋層70的步驟可W取決于條件而省略。
[006引接下來，參照圖3,由絕緣材料諸如例如娃氧化物（Si02)、娃氮化物（SiNx)和娃氮 氧化物制成的緩沖層120通過化學氣相沉積（CVD)等形成在光阻擋層70上。
[0069] 接下來，參照圖4,半導體材料層130被施加在緩沖層120上，半導體材料層130 可W由氧化物半導體材料制成，諸如例如鋒氧化物狂nO)、鋒錫氧化物狂TO)、鋒鋼氧化物 狂10)、鋼氧化物（InO)、鐵氧化物（TiO)、鋼嫁鋒氧化物（IGZ0) W及鋼鋒錫氧化物（IZT0)。
[0070] 接下來，感光層諸如光致抗蝕劑被施加在半導體材料層130上然后被曝光，從而 形成感光層圖案50。感光層圖案50可W交疊光阻擋層70的至少一部分。
[0071] 接下來，參照圖5,半導體材料層130通過使用感光層圖案50作為掩模而蝕刻，從 而形成半導體圖案132。
[0072] 接下來，絕緣材料層140形成在半導體圖案132和緩沖層120上。絕緣材料層140 通過順序地堆疊第一絕緣材料層140a、在第一絕緣材料層140a上的第二絕緣材料層14化 W及在第二絕緣材料層14化上的第H絕緣材料層140c而形成。例如，第一絕緣材料層140a 可W由娃氧化物（SiOx)制成，第二絕緣材料層14化可W由鉛氧化物（AlOx)制成，第H絕 緣材料層140c可W由娃氮化物（Si化）制成。
[0073] 根據(jù)實施例，第一絕緣材料層140a可W通過使用化學氣相沉積（CVD)在從約 lOCrC至約40(TC的工藝溫度范圍內(nèi)沉積在半導體圖案132上。第二絕緣材料層14化可W 通過姍射或原子層沉積（ALD)沉積在第一絕緣材料層140a上。當?shù)诙^緣材料層14化通 過原子層沉積形成時，由于工藝時間長，工藝是昂貴的，批量生產(chǎn)是差的，因此第二絕緣材 料層14化可W通過使用姍射而沉積。
[0074] 第H絕緣材料層140c可W通過使用化學氣相沉積（CVD)在從約locrc至約40(TC 的工藝溫度范圍內(nèi)沉積在第二絕緣材料層14化上。
[00巧]接下來，半導體圖案132可W被光照射或熱處理。半導體圖案132的缺陷通過光 照射或熱處理工藝而減少，從而改善可靠性。
[0076] 接下來，參照圖6,導電材料例如示例金屬堆疊在絕緣材料層140上然后被圖案化 W形成柵電極154。柵電極154形成為交叉并穿過半導體圖案132的中間部分，使得半導體 圖案132的設(shè)置在柵電極154和半導體圖案132的交疊部分的兩側(cè)處的兩個部分沒有被柵 電極154覆蓋。
[0077] 接下來，參照圖7,絕緣材料層140使用柵電極154作為蝕刻掩模被圖案化W形成 絕緣層142。絕緣層142具有其中第一絕緣層142a、第二絕緣層14化和第H絕緣層142c 順序地堆疊的結(jié)構(gòu)。
[0078] 因此，柵電極154和絕緣層142可W具有基本上相同的平面形狀。此外，半導體圖 案132的兩側(cè)的沒有用柵電極154覆蓋的兩個部分被暴露。
[0079] 干蝕刻法可W被用作絕緣材料層140的圖案化方法，緩沖層120可W通過控制蝕 刻氣體或蝕刻時間而不被蝕刻。
[0080] 接下來，參照圖8,半導體圖案132的暴露的兩個部分經(jīng)受還原處理W形成具有導 電性的源電極133和漏電極135。此外，被絕緣層142覆蓋而沒有被還原的半導體圖案132 變成氧化物半導體層134。因此，柵電極154、源電極133和漏電極135與氧化物半導體層 134-起形成薄膜晶體管Q。
[0081] 作為暴露的半導體圖案132的還原處理方法，熱處理方法也可W用于還原氣氛 中，使用氣體等離子體諸如氨化）、氮Ole)、磯化氨牌3)、氨（畑3)、娃焼（Si&)、甲焼畑4)、 己快咕&)、己測焼炬2&)、二氧化碳（C〇2)、錯焼佑細4)、砸化氨化Se)、硫化氨化巧、氮 (Ar)、氮飾）、氮氧化物飾0)和H氣甲焼（CHFs)的等離子體處理方法也可W被使用。至少 半導體材料的形成被還原處理且暴露的半導體圖案132的一部分被還原，因此僅金屬鍵合 可W保留。因此，被還原的半導體圖案132具有導電性。
[0082] 在半導體圖案132的還原處理時，半導體材料的金屬成分諸如例如鋼（In)等可W 在半導體圖案132的上部的表面上析出。析出的金屬層的厚度可W為約200nm或更小。
[0083] 根據(jù)實施例，半導體層134和源電極133之間的邊界或半導體層134和漏電極135 之間的邊界可W基本上與柵電極154和絕緣層142的邊緣邊界對準從而彼此匹配。然而， 在半導體圖案132的還原處理時，在絕緣層142的邊緣部分之下的半導體圖案132可W被 一定程度地還原，使得半導體層134和源電極133或漏電極135之間的邊界可W比柵電極 154和絕緣層142之間的邊緣邊界更向內(nèi)地沉積。
[0084] 接下來，參照圖9,絕緣材料被施加在柵電極154、源電極133、漏電極135和緩沖 層120上W形成純化層160。接下來，純化層160被圖案化W形成暴露源電極133的接觸孔 163和暴露漏電極135的接觸孔165。
[0085] 接下來，如圖1所示，數(shù)據(jù)輸入電極173和數(shù)據(jù)輸出電極175可W形成在純化層 160 上。
[0086] 在根據(jù)實施例的薄膜晶體管Q中，由于柵電極154和源電極133或漏電極135基 本上不彼此交疊，所W柵電極154和源電極133之間的寄生電容或柵電極154和漏電極135 之間的寄生電容可W非常小。因此，可W改善薄膜晶體管的作為開關(guān)元件的開關(guān)特性。
[0087] 圖10是示出根據(jù)實施例的薄膜晶體管的截面圖。
[0088] 參照圖10,緩沖層220設(shè)置在絕緣襯底210上，絕緣襯底210可W由例如玻璃、塑 料等制成。緩沖層220可W包括絕緣材料，諸如例如娃氧化物（Si化)、娃氮化物（Si化）和 娃氮氧化物。
[0089] 圖10示出緩沖層220由單層形成，但是緩沖層220可W形成為多層。緩沖層220 防止雜質(zhì)從絕緣襯底210流入（隨后堆疊的）半導體W能夠保護半導體并改善半導體的界 面特性。
[0090] 氧化物半導體層230設(shè)置在緩沖層220上。氧化物半導體層230可W由金屬氧化 物半導體制成并可W由金屬氧化物諸如例如W下材料的氧化物制成：鋒狂n)、鋼（In)、嫁 (Ga)、錫（Sn)或鐵（Ti)或者該些金屬的組合。例如，氧化物半導體材料可W包括鋒氧化物 狂nO)、鋒錫氧化物狂TO)、鋒鋼氧化物狂10)、鋼氧化物（InO)、鐵氧化物（TiO)、鋼嫁鋒氧化 物（IGZ0)和鋼鋒錫氧化物（IZT0)中的至少一個。
[0091] 絕緣層242設(shè)置在氧化物半導體層230上。根據(jù)實施例，絕緣層242包括第一層 242a、第二層24化和第H層242c。第一層242a形成與氧化物半導體層230的界面并可W 由例如娃氧化物（SiOx)制成。第一層242a可W具有從約lOOA至約lOOOA的厚度。當?shù)?一層的厚度形成得小于約100A時，該層的均一性會在大面積上降低。
[0092] 第二層24化設(shè)置在第一層242a上并形成為氨阻擋層。第二層24化防止載流子 濃度由于在（隨后形成的）第H層242c的沉積工藝期間產(chǎn)生的氨擴散和慘雜到氧化物半 導體層230而增加。當載流子濃度由于氧化物半導體層230慘雜有氨而增加時，導電通道 被形成從而降低了薄膜晶體管的可靠性。
[0093] 為了第二層24化用作氨阻擋層，第二層24化可W由鉛氧化物（AlOx)制成。第二 層24化可W具有從約100 A至約1 oooA的厚度，諸如例如從約1 ooA至約300A。
[0094] 第H層242c設(shè)置在第二層24化上并形成得比第一層242a厚。第H層242c可W 由娃氮化物（Si化）制成并需要足夠厚W保證一物理厚度從而用作絕緣層。第H層242c具 有該厚度W防止由于絕緣層242發(fā)生電短路。第H層242c可W具有從約100A至約4000A 的厚度。
[0095] 柵電極250設(shè)置在絕緣層242上。柵電極250的邊緣邊界和絕緣層242的邊緣邊 界可W被對準W基本上彼此匹配。
[0096] 柵電極250包括交疊氧化物半導體層230的一部分并且氧化物半導體層230被柵 電極250覆蓋。
[0097] 柵電極250可W由金屬制成，諸如例如鉛（A1)、銀（Ag)、銅（化）、鋼（Mo)、鉛Kr)、 粗（Ta)和鐵們）或它們的合金等。柵電極154可W具有單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。多層的示 例可W包括由諸如鐵（Ti)、粗（Ta)、鋼（Mo)和IT0的下層W及諸如銅（化）的上層形成的 雙層、鋼（Mo)-鉛（A1)-鋼（Mo)的H層等。然而，柵電極250可W由除上述材料之外的各 種金屬或?qū)w制成。
[0098] 層間絕緣層260設(shè)置在柵電極250、氧化物半導體層230和緩沖層220上。層間絕 緣層260可W由無機絕緣材料諸如娃氮化物和娃氧化物、有機絕緣材料等制成。層間絕緣 層260提供有接觸孔263和265,接觸孔263和265暴露源電極273和漏電極275的每個。
[0099] 源電極273和漏電極275設(shè)置在層間絕緣層260上同時彼此間隔開。源電極273 和漏電極275每個可W通過形成在層間絕緣層260上的接觸孔263和265電連接到氧化物 半導體層230。
[0100] 如圖10所示，源電極273的一側(cè)的邊緣部分可W交疊柵電極250,漏電極275的一 側(cè)的邊緣部分可W交疊柵電極250。然而，實施例不必限于此，源電極273和漏電極275可 W形成得基本上不交疊柵電極250。
[0101] 柵電極250、源電極273和漏電極275與氧化物半導體層230 -起形成薄膜晶體管 (TFT)，薄膜晶體管的溝道形成在氧化物半導體層230上。
[0102] 接下來，將參照圖11至16與上面描述的圖10 -起來描述根據(jù)用于制造圖10所 示的薄膜晶體管的實施例的制造方法。圖11至16是示出根據(jù)實施例的制造薄膜晶體管的 方法的截面圖。
[0103] 首先參照圖11，由絕緣材料諸如例如娃氧化物（Si〇2)、娃氮化物（Si化）和娃氮氧 化物制成的緩沖層220通過化學氣相沉積（CVD)等形成在由玻璃、塑料等制成的絕緣襯底 210 上。
[0104] 氧化物半導體材料層23化通過使用姍射等被施加在緩沖層220上，氧化物半導體 材料層23化可W由氧化物半導體材料諸如例如鋒氧化物狂nO)、鋒錫氧化物狂TO)、鋒鋼 氧化物狂10)、鋼氧化物（InO)、鐵氧化物（TiO)、鋼嫁鋒氧化物（IGZ0) W及鋼鋒錫氧化物 (IZT0)制成。在該種情況下，氧化物半導體材料層23化可W處于非晶態(tài)。
[0105] 參照圖12,氧化物半導體材料層23化使用感光層圖案（未示出）作為掩模蝕刻W 形成氧化物半導體層230。
[0106] 參照圖13,絕緣材料層240形成為覆蓋氧化物半導體層230。絕緣材料層240通 過順序地堆疊第一絕緣材料層240a、在第一絕緣材料層240a上的第二絕緣材料層24化W 及在第二絕緣材料層24化上的第H絕緣材料層240c而形成。第一絕緣材料層240a可W 由娃氧化物（SiOx)制成，第二絕緣材料層24化可W由鉛氧化物（AlOx)制成，第H絕緣材 料層240c可W由娃氮化物（Si化）制成。
[0107] 根據(jù)實施例，第一絕緣材料層240a可W通過使用化學氣相沉積（CVD)在從約 10(TC至約40(TC的工藝溫度范圍內(nèi)沉積在氧化物半導體層230上。第二絕緣材料層24化 可W通過姍射或原子層沉積（ALD)而沉積在第一絕緣材料層240a上。當?shù)诙^緣材料層 24化通過原子層沉積形成時，由于工藝時間長，耗費成本，批量生產(chǎn)是差的，第二絕緣材料 層24化可W通過使用姍射沉積。
[0108] 第H絕緣材料層240c可W通過使用化學氣相沉積（CVD)在從約lOCrC至約40(TC 的工藝溫度范圍內(nèi)沉積在第二絕緣材料層24化上。
[0109] 如圖13中的箭頭所示，激光朝向氧化物半導體層230照射W減少氧化物半導體層 230的缺陷，從而改善可靠性。代替激光福照方法，氧化物半導體層230可W替代地被熱處 理。
[0110] 參照圖14,柵電極材料層25化被施加在絕緣材料層240上。柵電極材料層25化 可W由導電材料諸如例如金屬制成。
[0111] 參照圖15,柵電極250可w通過圖案化柵電極材料層25化而形成，絕緣層242可 W通過使用柵電極250作為蝕刻掩模圖案化絕緣材料層240而形成。在該種情況下，絕緣 層242和柵電極250具有相同的平面圖案，柵電極250的邊緣邊界和絕緣層242的邊緣邊 界可W對準W基本上彼此匹配。
[0112] 柵電極250的寬度可W小于氧化物半導體層230的寬度。
[0113] 參照圖16,層間絕緣層260設(shè)置在柵電極250、氧化物半導體層230和緩沖層220 上。層間絕緣層260可W由無機絕緣材料諸如例如娃氮化物和娃氧化物、有機絕緣材料等 制成。接下來，暴露氧化物半導體層230的一部分的接觸孔263和265通過圖案化層間絕 緣層260而形成。
[0114] 接下來，根據(jù)圖10中示出的實施例的薄膜晶體管可W通過在層間絕緣層260上形 成源電極273和漏電極275而形成。在該種情況下，源電極273和漏電極275每個形成為 通過接觸孔263和265電連接到氧化物半導體層230。
[0115] 圖17是示出根據(jù)比較例的薄膜晶體管的氨分布的圖形，圖18是示出根據(jù)實施例 的薄膜晶體管的氨分布的圖形。
[0116] W下的表1是示出根據(jù)比較例和實施例的二次離子質(zhì)譜（SIM巧的結(jié)果W測試如 圖17和18所示的氨阻擋效果。比較例示出通過測量在其中由娃氧化物制成的層和由娃氮 化物制成的層順序地堆疊在鋼嫁鋒氧化物層（IGZ0)上的層結(jié)構(gòu)中的氨分布而獲得的一個 結(jié)果，實施例示出通過測量在其中由鉛氧化物制成的層和由娃氮化物制成的層順序地堆疊 在鋼嫁鋒氧化物層（IGZ0)上的層結(jié)構(gòu)中的氨分布而獲得的一個結(jié)果。
[0117] 參照圖17和表1的比較例的列，在所有的元素當中，3. 09 %的氨存在于IGZ0層和 由娃氧化物制成的層之間的界面處，而參照圖18和表1的實施例的列，1. 04%的氨存在于 IGZ0層和由鉛氧化物制成的層之間的界面處。也就是，相比于比較例，氧化物半導體層的界 面的氨的量在根據(jù)實施例的薄膜晶體管中被顯著地降低。
[011引 表1
[0119]

【權(quán)利要求】
1. 一種薄膜晶體管，包括： 基板； 氧化物半導體層，設(shè)置在所述基板上； 源電極和漏電極，每個連接到所述氧化物半導體層并關(guān)于所述氧化物半導體層彼此面 對； 絕緣層，設(shè)置在所述氧化物半導體層上，所述絕緣層包括順序地堆疊的第一層、第二層 和第H層，其中所述第一層包括娃氧化物（SiOx)，所述第二層是氨阻擋層，所述第H層包括 娃氮化物（Si化）；W及 柵電極，設(shè)置在所述絕緣層上。
2. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其中： 所述第二層包括鉛氧化物（AlOx)。
3. 如權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管，其中： 所述第H層比所述第一層厚。
4. 如權(quán)利要求3所述的薄膜晶體管，其中： 所述絕緣層和所述柵電極之間的邊緣邊界彼此對準。
5. 如權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管，其中： 所述柵電極和所述氧化物半導體層之間的邊緣邊界彼此對準。
6. 如權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管，其中： 所述源電極和所述漏電極每個包括通過還原形成所述氧化物半導體層的材料而獲得 的材料。
7. 如權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管，其中： 所述氧化物半導體層、所述源電極和所述漏電極設(shè)置在相同的層。
8. 如權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管，還包括： 層間絕緣層，設(shè)置在所述柵電極上，其中所述源電極和所述漏電極設(shè)置在所述層間絕 緣層上，所述源電極和所述漏電極的每個通過形成在所述層間絕緣層上的各個接觸孔而連 接到所述氧化物半導體層。
9. 如權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管，其中： 所述源電極和所述漏電極的每個的邊緣部分交疊所述柵電極。
10. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，還包括： 緩沖層，設(shè)置在所述基板和所述氧化物半導體層之間。
11. 一種制造薄膜晶體管的方法，包括： 在基板上形成氧化物半導體層； 通過在所述氧化物半導體層上順序地堆疊第一層、第二層和第H層而形成絕緣層，其 中所述第一層通過化學氣相沉積形成，所述第二層通過姍射或原子層沉積形成，所述第H 層通過化學氣相沉積形成； 在所述絕緣層上形成柵電極；W及 形成連接到所述氧化物半導體層并關(guān)于所述氧化物半導體層彼此面對的源電極和漏 電極。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中： 所述第一層包括娃氧化物（SiOx)，所述第H層包括娃氮化物（Si化），所述第二層形成 為氨阻擋層。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中： 所述第二層包括鉛氧化物（AlOx)。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中： 所述第H層形成為比所述第一層厚。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，還包括： 對所述氧化物半導體層進行光照射或熱處理中的至少一個。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中： 形成所述絕緣層和所述柵電極包括： 在所述氧化物半導體層上形成包括絕緣材料的絕緣材料層； 在所述絕緣材料層上形成所述柵電極；W及 通過利用所述柵電極作為蝕刻掩模圖案化所述絕緣材料層并暴露所述氧化物半導體 層的一部分而形成所述絕緣層。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中： 所述氧化物半導體層的暴露部分經(jīng)受還原處理W形成用所述柵電極覆蓋的氧化物半 導體W及基于所述氧化物半導體層而彼此面對的所述源電極和所述漏電極。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括： 在所述柵電極上形成層間絕緣層，其中所述源電極和所述漏電極設(shè)置在所述層間絕緣 層上，并且所述源電極和所述漏電極的每個通過形成在所述層間絕緣層上的相應的接觸孔 而連接到所述氧化物半導體層。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中： 形成所述絕緣層和所述柵電極包括： 在所述氧化物半導體層上形成絕緣材料層； 在所述絕緣材料層上形成所述柵電極；W及 通過利用所述柵電極作為掩模圖案化所述絕緣材料層而形成所述絕緣層。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中： 所述源電極和所述漏電極的每個的側(cè)部的邊緣部分形成為交疊所述柵電極。
【文檔編號】H01L29/786GK104465783SQ201410487992
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】金東朝, 李知嬗, 池得明, 姜閏浩, 金暻鍱, 金柄范, 樸俊龍 申請人:三星顯示有限公司