薄膜晶體管及其制造方法和包括該薄膜晶體管的顯示裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2012年12月12日提交的韓國專利申請No. 10-2012-0144970的優(yōu) 先權(quán)和權(quán)益，該韓國專利申請的公開通過引用方式全部被并入本文。本申請還要求于2013 年8月5日提交的韓國專利申請No. 10-2013-0092414的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該韓國專利申請的 公開通過引用方式全部被并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及使得能夠提高使用氧化物半導(dǎo)體的具有共面結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的元 件特性的薄膜晶體管、制造該薄膜晶體管的方法以及包括該薄膜晶體管的顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0004] 由于近來已經(jīng)將許多注意力集中在信息顯示器并且針對便攜式電子裝置的需求 日益增加，關(guān)于輕重量和薄膜型顯示裝置以及大尺寸高分辨率顯示裝置的研宄和商業(yè)化被 廣泛地進(jìn)行。特別是，在這些各種顯示裝置當(dāng)中，關(guān)于液晶顯示器（IXD)和有機(jī)發(fā)光顯示器 (OLED)的研宄被廣泛地進(jìn)行。
[0005] 在LCD和OLED中，薄膜晶體管（TFT)被用作開關(guān)元件和/或驅(qū)動元件。取決于被 用作有源層的材料，薄膜晶體管被分類為使用非晶硅的薄膜晶體管、使用多晶硅的薄膜晶 體管或者使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管。在使用多晶硅的薄膜晶體管的情況下，注入離 子的工藝被執(zhí)行以調(diào)節(jié)有源層的電阻。用于限定離子注入?yún)^(qū)的附加掩模可以被使用，并且 增加了離子注入工藝，由此導(dǎo)致工藝方面的缺點。另一方面，在使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶 體管的情況下，電子迀移率與使用非晶硅的薄膜晶體管的電子迀移率相比增加，泄漏電流 的量顯著地低于使用非晶硅的薄膜晶體管和使用多晶硅的薄膜晶體管的泄漏電流的量，并 且高可靠性測試條件被滿足。此外，與使用多晶硅的薄膜晶體管相比，使用氧化物半導(dǎo)體的 薄膜晶體管能夠有利地確保閾值電壓的分布均勻。
[0006] 取決于有源層、柵極、源極和漏極的位置，使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管可以被 分類為具有反向交疊（inverted-staggered)結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管或者具有共面結(jié)構(gòu)的薄膜 晶體管。由于具有反向交疊結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管在柵極與源極和漏極之間具有高的寄生電 容，因此難以將具有反向交疊結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管應(yīng)用到高分辨率顯示器。
[0007] 本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到由于在有源層與源極和漏極彼此接觸的部分與具有 共面結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管中的有源層的溝道區(qū)之間的數(shù)個微米的間隔而出現(xiàn)高電阻。為了解 決該問題，本發(fā)明人已經(jīng)制成具有改進(jìn)的共面結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 因此，本公開的一方面涉及一種改進(jìn)的薄膜晶體管（TFT)，該TFT被構(gòu)造有用于減 小該TFT的氧化物半導(dǎo)體層的溝道區(qū)與電極（例如，源極和漏極）之間的電阻的一個或更 多個導(dǎo)電構(gòu)件。
[0009] 在一個實施方式中，TFT包括以共面構(gòu)造形成在基板上的氧化物半導(dǎo)體層、柵極、 源極和漏極。所述TFT還包括第一導(dǎo)電構(gòu)件和第二導(dǎo)電構(gòu)件，所述第一導(dǎo)電構(gòu)件和所述第 二導(dǎo)電構(gòu)件與所述氧化物半導(dǎo)體層直接接觸。所述第一導(dǎo)電構(gòu)件在所述氧化物半導(dǎo)體層的 源區(qū)上與所述源極直接接觸，而所述第二導(dǎo)電構(gòu)件在所述氧化物半導(dǎo)體層的漏區(qū)上與所述 漏極直接接觸。所述第一導(dǎo)電構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件被布置為減小所述氧化物半導(dǎo)體層 的溝道區(qū)與所述源極和所述漏極之間的電阻。
[0010] 在一個實施方式中，絕緣構(gòu)件可以形成在所述氧化物半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)上以 及所述第一導(dǎo)電構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件之間。在該構(gòu)造中，所述第一導(dǎo)電構(gòu)件、所述絕緣 構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件形成設(shè)置在所述氧化物半導(dǎo)體層上的單層。在一個實施方式中， 所述氧化物半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)的表面特性與所述氧化物半導(dǎo)體層的所述源區(qū)和所述 漏區(qū)的表面特性不同。另外，在一個實施方式中，所述單層由可氧化（OXidizable)導(dǎo)電材 料形成，并且所述單層的一部分被氧化，使得被氧化的部分形成所述絕緣構(gòu)件。所述第一導(dǎo) 電構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件是所述單層的位于所述被氧化部分的相對端部處的未被氧化 部分。所述單層中的所述絕緣構(gòu)件的長度可以改變。在一個實施方式中，所述絕緣構(gòu)件的 橫截面長度等于或大于所述柵極的橫截面長度。因此，所述絕緣構(gòu)件可以延伸超過交疊柵 極，使得所述柵極被布置為不與所述第一導(dǎo)電構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件交疊。
[0011] 在一個實施方式中，所述源極在第一接觸區(qū)處與所述第一導(dǎo)電構(gòu)件接觸，并且所 述第一導(dǎo)電構(gòu)件朝著所述柵極遠(yuǎn)離所述第一接觸區(qū)延伸。所述漏極在第二接觸區(qū)處與所述 第二導(dǎo)電構(gòu)件接觸，并且第二導(dǎo)電層朝著所述柵極遠(yuǎn)離所述第二接觸構(gòu)件延伸。在一個實 施方式中，所述第一導(dǎo)電構(gòu)件的最靠近所述柵極的端部與所述氧化物半導(dǎo)體層的所述溝道 區(qū)分隔開。類似地，所述第二導(dǎo)電構(gòu)件的最靠近所述柵極的端部與所述氧化物半導(dǎo)體層的 所述溝道區(qū)分隔開。在一個實施方式中，所述氧化物半導(dǎo)體層在所述溝道區(qū)中的厚度小于 或等于所述氧化物半導(dǎo)體層在所述源區(qū)和所述漏區(qū)中的厚度。在該構(gòu)造中，所述第一導(dǎo)電 構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件到所述氧化物半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)之間的空間可以由所述源 區(qū)和所述漏區(qū)到所述氧化物半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)的高度的差來形成。在一個實施方式 中，所述第一導(dǎo)電構(gòu)件的最靠近所述柵極的端部與所述溝道區(qū)的第一端部垂直地對齊，而 所述第二導(dǎo)電構(gòu)件的最靠近所述柵極的端部與所述氧化物半導(dǎo)體層的所述溝道區(qū)的相對 端部垂直地對齊。在一個實施方式中，所述第一導(dǎo)電構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件之間的距離 等于或大于所述柵極的長度。
[0012] 在另一實施方式中，所述第一導(dǎo)電構(gòu)件與所述氧化物半導(dǎo)體層的一個端部側(cè)表面 接觸，并且所述第二導(dǎo)電構(gòu)件與所述氧化物半導(dǎo)體層的相對端部側(cè)表面接觸。所述第一導(dǎo) 電構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件被設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體的相對端部處，使得所述第一導(dǎo)電構(gòu) 件、所述氧化物半導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件被設(shè)置在相同的平面中。在一個實施方式中，所 述第一導(dǎo)電構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件具有與所述氧化物半導(dǎo)體層的厚度相同的厚度。在其 它實施方式中，取決于所述柵極和所述導(dǎo)電構(gòu)件之間的期望距離，所述第一導(dǎo)電構(gòu)件和所 述第二導(dǎo)電構(gòu)件的厚度可以小于所述氧化物半導(dǎo)體層的厚度。另外，在一個實施方式中，所 述第一導(dǎo)電構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件之間的距離可以等于或大于所述柵極的長度，使得所 述第一導(dǎo)電構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件的朝著所述氧化物半導(dǎo)體的各個端部與所述柵極的 相對端部垂直地對齊。
[0013] 本公開的另一方面涉及一種具有輔助構(gòu)件的基于氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管，所 述輔助構(gòu)件被設(shè)置在所述氧化物半導(dǎo)體層上，以減小所述TFT的所述氧化物半導(dǎo)體層的溝 道區(qū)與電極（例如，源極和漏極）之間的電阻。
[0014] 在一個實施方式中，TFT包括以共面晶體管構(gòu)造形成在基板上的氧化物半導(dǎo)體層、 柵極、源極和漏極。所述TFT還包括直接設(shè)置在所述氧化物半導(dǎo)體層上的輔助構(gòu)件。所述 輔助構(gòu)件包括在至少第一導(dǎo)電部分和第二導(dǎo)電部分之間的被氧化部分。所述第一導(dǎo)電部分 與所述源極接觸，而所述第二導(dǎo)電部分與所述漏極接觸。設(shè)置在所述第一導(dǎo)電部分和所述 第二導(dǎo)電部分之間的所述被氧化部分具有比所述第一導(dǎo)電部分和所述第二導(dǎo)電部分的導(dǎo) 電率低的導(dǎo)電率。在一個實施方式中，所述輔助構(gòu)件的所述被氧化部分的至少一些部分被 構(gòu)造成與所述柵極交疊。在一個實施方式中，所述輔助構(gòu)件中的所述被氧化部分的長度等 于或大于所述柵極的長度。所述輔助構(gòu)件的厚度可以為大約30人至大約100人。
[0015] 本公開的一方面還涉及一種使用被構(gòu)造有一個或更多個導(dǎo)電構(gòu)件的共面薄膜晶 體管的顯示裝置，該一個或更多個導(dǎo)電構(gòu)件用于減小TFT的氧化物半導(dǎo)體層的溝道區(qū)與電 極（例如，源極和漏極）之間的電阻。
[0016] 在一個實施方式中，一種顯示裝置包括基板、共面薄膜晶體管和顯示元件。所述共 面薄膜晶體管包括以共面晶體管構(gòu)造形成在所述基板上的氧化物半導(dǎo)體層、柵極、源極和 漏極。第一導(dǎo)電構(gòu)件與所述氧化物半導(dǎo)體層以及所述源極直接接觸，用作所述源極的延伸。 類似地，所述第二導(dǎo)電構(gòu)件與所述氧化物半導(dǎo)體層以及所述漏極直接接觸，由此用作所述 漏極的延伸。還包括在所述顯示裝置中的是顯示元件，所述顯示元件在操作上連接到所述 共面薄膜晶體管。在一個實施方式中，所述顯示元件是具有陽極、陰極以及插置在所述陽極 和所述陰極之間的有機(jī)發(fā)光層的有機(jī)發(fā)光元件。所述陽極電連接到所述共面薄膜晶體管。 在另一實施方式中，所述顯示元件是包括像素電極、公共電極和液晶層的液晶顯示器。在本 實施方式中，所述像素電極電連接到所述共面薄膜晶體管。在另一實施方式中，所述顯示元 件包括第一電極、第二電極以及插置在所述第一電極和所述第二電極之間的光學(xué)介質(zhì)層。 所述光學(xué)介質(zhì)層包括流體以及分散在所述流體中的帶電顆粒。所述帶電顆?？梢跃哂懈鞣N 顏色和光學(xué)特性（例如，吸收、反射、散射等）。所述第一電極和所述第二電極中的至少一個 電連接到所述共面薄膜晶體管，以控制所述帶電顆粒的運動。
[0017] 然而，本公開的又一方面涉及一種制造具有用于減小TFT的氧化物半導(dǎo)體層的溝 道區(qū)與電極（例如，源極和漏極）之間的電阻的一個或更多個導(dǎo)電構(gòu)件的薄膜晶體管的方 法。
[0018] 在一個實施方式中，所述方法包括以下步驟：在基板上形成氧化物半導(dǎo)體層；形 成第一導(dǎo)電構(gòu)件和第二導(dǎo)電構(gòu)件，所述第一導(dǎo)電構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件與所述氧化物半 導(dǎo)體層接觸；以及關(guān)于所述氧化物半導(dǎo)體層以共面晶體管構(gòu)造形成柵極、源極和漏極。所述 源極被形成為與所述第一導(dǎo)電構(gòu)件直接接觸，并且所述漏極被形成為與所述第二導(dǎo)電構(gòu)件 直接接觸。
[0019] 在一個實施方式中，所述第一導(dǎo)電構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件通過使形成在所述氧 化物半導(dǎo)體層上的可氧化導(dǎo)電層的一部分氧化而形成。通過使所述可氧化導(dǎo)電層的一部分 氧化，絕緣構(gòu)件被形成在所述氧化物半導(dǎo)體層的溝道區(qū)上，并且所述絕緣構(gòu)件使所述氧化 物半導(dǎo)體層的源區(qū)上的所述第一導(dǎo)電構(gòu)件與漏區(qū)上的所述第二導(dǎo)電構(gòu)件分離。
[0020] 在一個實施方式中，所述第一導(dǎo)電構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件通過蝕刻導(dǎo)電層的一 部分而形成，使得所述氧化物半導(dǎo)體層的源區(qū)上的所述第一導(dǎo)電構(gòu)件和漏區(qū)上的所述第二 導(dǎo)電構(gòu)件彼此分隔開。
[0021] 在一個實施方式中，所述第一導(dǎo)電構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件通過形成與所述氧化 物半導(dǎo)體層的一個端部側(cè)表面接觸的所述第一導(dǎo)電構(gòu)件以及形成與所述氧化物半導(dǎo)體層 的相對端部側(cè)表面接觸的所述第二導(dǎo)電構(gòu)件而形成。
[0022] 本發(fā)明的附加特征將在以下描述中進(jìn)行闡述，并且部分地將從所述描述而顯而易 見，或者可以通過本發(fā)明的實踐而得知。
[0023] 要理解的是，本發(fā)明的以上簡要描述和以下詳細(xì)描述二者是示例性和說明性的， 并且旨在提供對要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0024] 通過參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實施方式，本發(fā)明的以上和其它目的、 特征和優(yōu)點對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將變得更加顯而易見，附圖中：
[0025] 圖Ia是例示了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的薄膜晶體管的平面圖；
[0026] 圖Ib是沿著圖Ia的線Ib-Ib'截取的例示了薄膜晶體管的橫截面圖；
[0027] 圖2a是例示了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的薄膜晶體管的平面圖；
[0028] 圖2b是沿著圖2a的線Ilb-IIb'截取的例示了薄膜晶體管的橫截面圖；
[0029] 圖3a是例示了根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式的薄膜晶體管的平面圖；
[0030]圖3b是沿著圖3a的線Illb-IIIb'截取的例示了薄膜晶體管的橫截面圖；
[0031] 圖4a至圖4c是例示了根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式的薄膜晶體管的橫截面圖；
[0032] 圖5是例示了可以根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式被應(yīng)用有薄膜晶體管的顯示裝置 的不意圖；
[0033] 圖6是例示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的制造薄膜晶體管的方法的流程圖；
[0034] 圖7a至圖7f是例示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的制造薄膜晶體管的方法的相 應(yīng)工藝的橫截面圖；
[0035] 圖8a至圖Sg是例示了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的制造薄膜晶體管的方法的相 應(yīng)工藝的橫截面圖；
[0036] 圖9a至圖9d是例示了根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式的制造薄膜晶體管的方法的相 應(yīng)工藝的橫截面圖；以及
[0037] 圖10是例示了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的制造薄膜晶體管的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0038] 以下將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實施方式。盡管本發(fā)明與其示例性實 施方式結(jié)合地被示出并描述，然而對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見的是，可以在不脫 離本發(fā)明的范圍的情況下做出各種修改。
[0039] 形成在另一元件或?qū)?上"的元件或?qū)影ㄔ恢苯拥匦纬稍诹硪辉系那?況以及元件利用形成于其間的附加元件或?qū)佣纬稍诹硪辉系那闆r。
[0040] 盡管術(shù)語第一、第二等可以被用于描述各種元件，然而應(yīng)當(dāng)理解的是