薄膜晶体管、显示单元、以及电子设备的制作方法
【专利摘要】本公开提供了一种薄膜晶体管，该膜晶体管包括：基底；在基底上形成的第一隔离膜；在第一隔离膜上的选择区中形成的第二隔离膜，具有针对氢的阻隔性质；氧化物半导体层，包括在第二隔离膜上形成的第一部分以及在第一隔离膜上形成的第二部分，其中第一部分作为活性层，以及第二部分具有比第一部分更低的电阻；栅电极，在氧化物半导体层的第一部分上形成并在栅电极与该第一部分之间具有栅极绝缘膜；以及源电极或者漏电极，电连接到氧化物半导体层的第二部分。第一隔离膜具有针对来自基底的杂质的阻隔性质，以及化学的减少氧化物半导体层的特性。
【专利说明】薄膜晶体管、显示单元、以及电子设备
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请已于2013年5月24日申请日本优先权专利申请JP2013-109773，其全部内容通过引用结合于此。
【技术领域】
[0003]本公开涉及一种薄膜晶体管(TFT)，例如，使用氧化物半导体的膜晶体管、以及使用TFT的显示单元和电子设备。
【背景技术】
[0004]本公开涉及一种膜晶体管(TFT)，例如使用氧化物半导体的膜晶体管、以及使用TFT的显示单元和电子设备。
[0005]氧化锌、包含氧和铟的氧化物、以及其它的氧化物展现优良半导体(活化层)特性。为了将这些氧化物应用到例如薄膜晶体管(TFT)、发光器件、以及透明导电膜的电子器件，因此加速了氧化物的研究和发展。已知当该氧化物被施加到TFT的活性层(沟道)时，与由非晶硅制成的TFT相比，所述TFT展现较大的电子迁移率以及优越的电特性。此外，SP使例如在大约为室温的低温条件下形成的时候，由氧化物制成的TFT具有较大的电子迁移率的潜能。
[0006]当半导体器件在例如由硅(Si)或者玻璃制成的基底上形成时，氮化硅膜或者氧化硅膜用作为阻挡来自基底的杂质(例如碱离子)对半导体器件的侵入的隔离膜。例如，日本未经审查专利申请公开第2012-164873描述的TFT，其中氧化物半导体在基底的表面形成，并在氧化物半导体与基地表面之间具有隔离膜。
【发明内容】
[0007]如上所述，由氧化物半导体制成的TFT被要求确保隔离性能并且展现优良的晶体管特性。
[0008]希望提供能够达到优良的晶体管特性的薄膜晶体管、显示单元、以及电子设备。
[0009]根据本公开的实施方式的薄膜晶体管包括:基底；在基底上形成的第一隔离膜；在第一隔离膜上的选择区中形成的第二隔离膜，其具有针对氢的不透气性；氧化物半导体层，包括在第二隔离膜上形成的第一部分以及在第一隔离膜上形成的第二部分，在其中，第一部分作为活性层，以及第二部分的电阻低于第一部分；栅电极，在氧化物半导体层的第一部分上形成，在栅电极与该第一部分之间具有栅极绝缘膜；以及源电极或者漏电极，电连接到氧化物半导体层的第二部分。第一隔离膜具有针对来自基底的杂质的阻隔性质，以及化学还原氧化物半导体层的特性。
[0010]根据本公开的实施方式配有多个像素的显示单元。每一个像素配有薄膜晶体管。每一个薄膜晶体管包括:基底；在所述基底上形成的第一隔离膜；在第一隔离膜上的选择区中形成的第二隔离膜，具有针对氢的阻隔性质；氧化物半导体层，包括在第二隔离膜上形成的第一部分以及在第一隔离膜上形成的第二部分，在其中，第一部分作为活性层以及第二部分具有比第一部分更低的电阻；栅电极，在氧化物半导体层的第一部分上形成，并且在栅电极与该第一部分之间具有栅极绝缘膜；以及源电极或者漏电极，电连接到氧化物半导体层的第二部分。第一隔离膜具有针对来自基底的杂质的阻隔性质，以及化学还原氧化物半导体层的特性。
[0011]根据本公开的实施方式的电子设备配有显示单元。所述显示单元配有多个像素，并且每一个像素具有薄膜晶体管。每一个薄膜晶体管包括:基底；在所述基底上形成的第一隔离膜；在第一隔离膜上的选择区中形成的第二隔离膜，该第二隔离膜具有针对氢的阻隔性质；氧化物半导体层，包括在第二隔离膜上形成的第一部分以及在第一隔离膜上形成的第二部分，在其中，第一部分作为活性层以及第二部分比第一部分的电阻小；栅电极，在氧化物半导体层的第一部分上形成，并且在栅电极与该第一部分之间具有栅极绝缘膜；以及源电极或者漏极，电连接到氧化物半导体层层的第二部分。第一隔离膜具有针对来自基底的杂质的阻隔性质，以及化学还原氧化物半导体层的特性。
[0012]根据以上描述的本公开的实施方式在薄膜晶体管、显示单元和电子设备中，第一隔离膜是在所述基底上形成，并且具有针对氢的阻隔性质的第二隔离膜在第一隔离膜与氧化物半导体层的第一部分之间形成。第一隔离膜使得整个氧化物半导体层不受杂质的恶化，并且选择性的减少氧化物半导体层的第二部分的电阻。此外，插入第二隔离抑制第一隔离膜中的氢漫射到氧化物半导体层的第一部分，从而减少由化学还原反应导致的第一部分的特性波动。
[0013]根据以上描述的本公开的实施方式的所述薄膜晶体管、显示单元和电子设备，各自具有在所述基底上形成的第一隔离膜，以及在第一隔离层与氧化半导体层的第一部分之间的第二隔离膜，该第二隔离膜具有针对氢的阻隔性质。第一隔离膜能够使得整个氧化物半导体层的膜质量免受杂质带来的恶化的影响，并且选择性的减少氧化物半导体层的第二部分的电阻。此外，插入第二隔离能够减少由来自第一隔离膜氢的扩散引起的氧化物半导体层第一部分的特性波动。因此能够确保隔离性能以减少氧化物半导体层期望区域的电阻，并且减少活性层的特性变动。因此，能够提供优良的晶体管特性。
[0014]应当理解上述概述及以下的详细说明都是示例性的，并且旨在提供权利要求中技术的进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]附图被包括进来以提供对所述公开的进一步理解并形成一体且构成本说明书的一部分。所述附图示出实施方式和所述规范，并且用于说明所述技术的原理。
[0016]图1是根据本公开的实施方式示出晶体管以及保持电容的截面配置的视图。
[0017]图2是示出晶体管第二隔离膜的厚度和晶体管阈值电压的移位量之间关系的特性曲线图。
[0018]图3A是示出按照处理顺序制造图1中示出的所述晶体管的方法的视图。
[0019]图3B是示出图3A中的处理之后的处理的视图。
[0020]图4A是示出图3B中的处理之后的处理的视图。
[0021]图4B是示出图4A中的处理之后的处理的视图。
[0022]图5A是示出图4B中的处理之后的处理的视图。
[0023]图5B是示出图5A中的处理之后的处理的视图。
[0024]图5C是示出图5B中的处理之后的处理的视图。
[0025]图是示出图5C中的处理之后的处理的视图。
[0026]图6是示出图中的处理之后的处理的视图。
[0027]图7是根据比较示例示出晶体管的电流-电压特性的特性曲线图。
[0028]图8是根据实施例示出晶体管的电流-电压特性的特性曲线图。
[0029]图9是根据本公开的实施方式示出显示单元总体构造并包括其外围电路的框图。
[0030]图10是示出在图9中示出的像素线路的框图。
[0031]图11是示出包括在图9示出的显示单元的模块的配置轮廓的平面图。
[0032]图12是示出应用示例I外观的立体图。
[0033]图13A是示出从前面来观察应用示例2的外观的立体图。
[0034]图13B是示出从后面来观察应用示例2的外观的立体图。
[0035]图14是示出应用示例3外观的立体图。
[0036]图15是示出应用示例4外观的立体图。
[0037]图16A示出了在闭合下的应用示例5的前表面、左侧表面、右侧表面、上表面、以及
。
[0038]图16B示出了在打开状态中的应用示例5的前表面和侧面。
[0039]图17A是示出应用示例6外观的立体图。
[0040]图17B是示出应用示例6另一个外观的立体图。
【具体实施方式】
[0041]在下文中，本公开的实施方式和应用示例将参考附图详细地描述。所述说明会按照以下顺序给出。
[0042]1.实施方式(在第一隔离膜(SiN)与氧化物半导体层的活性层之间具有第二隔离膜(S12)的示例性顶栅型薄膜晶体管)
[0043]2.应用示例(示例性显示单元和电子设备)
[0044][实施方式]
[0045](配置)
[0046]图1是根据本公开的实施方式示出薄膜晶体管(晶体管10A)和保持电容(capacity)(保持电容10B)的配置截面视图。所述晶体管1A具有所谓的顶栅结构，并且可被用作驱动有源矩阵类型有机场致发光(EL)显示单元、液晶显示单元等的元件。
[0047]例如所述晶体管1A可以通过第一隔离膜12A、第二隔离膜12B、氧化物半导体层
13、栅极绝缘膜14和基底11上的栅电极15这种顺序堆积而成。所述部分(如下描述的第二部分13b)氧化物半导体层13电连接至源电极/漏极17。
[0048]特别地，例如第一隔离膜12A被形成为覆盖基底10的表面；第二隔离膜12B在第一隔离膜12A上的选择区中形成。氧化物半导体层13具有分别在第二隔离膜12B和第一隔离膜12A上的第一部分13a和第二部分13b ;第一部分13a作为活性层(沟道)，以及第二部分13b具有比第一部分13a更低的电阻。换言之，紧接在氧化物半导体层13的第一部分13a下面的区域内，第一隔离膜12A和第二隔离膜12B以依次在基底11上堆积；在紧接第二部分13b下面的区域内，只有第一隔离膜12A在基底11上形成。如上所述，氧化物半导体层13的第二部分13b与第一隔离膜12A接触；第一部分13a在第一隔离膜12A上形成且第二隔离膜12B夹在其之间。
[0049]例如保持电容1B对应的保持电容元件(保持电容元件5C)会在下文中描述。保持电容1B在基底11上通过使用氧化物半导体层13的第二部分13b的一部分形成。更具体地说，保持电容1B由在第二部分13b上堆积电极层15-1和15-2以及栅极绝缘膜14介入其间而形成。栅极绝缘膜14与电极层15-1和15-2可以在相同的程序中被同时图案化，使得栅极绝缘膜14和电极层15-1和15-2(栅电极15)位于晶体管1A中。
[0050]例如基底11可由硅、玻璃、或者柔性材料制成。柔性材料的示例可以包括聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酩(PC)、液晶聚合物、及其他树脂材料。除以上树脂材料之外，柔性材料的示例可以进一步包括不锈钢(SUS)、铝(Al)、铜(Cu)、及其他柔性金属板，其中各个材料的表面要受到绝缘处理。例如所述基底11的厚度可为0.015mm至1mm。
[0051]所述第一隔离膜12A针对从基底11侵入的杂质(例如碱离子和湿气)具有一种阻隔性质以及化学还原氧化物半导体层13的特性。实现这些功能的材料的示例可以包括氮化硅(SiN)和氮氧化硅(S1N)。尽管第一隔离膜12A的化学还原性不存在限制，不过例如第一隔离膜12A优选地包含3X1021/cm3或更多的氢(H)原子。例如氢含量可以使用傅立叶变换型的红外光谱分析器(FT-1R)分析。例如第一隔离膜12A的厚度可为50nm至lOOOnm，更具体地说大约为200nm。
[0052]在第一隔离膜12A上形成的岛形第二隔离膜12B与氧化物半导体层13的第一部分13a和栅电极15相对。第二隔离膜12B具有针对氢的阻隔性质。更详细地，第二隔离膜12B的功能为通过抑制包含于第一隔离膜12A的氢进入所述氧化物半导体层13，来抑制氧化物半导体层13的化学还原。例如第二隔离膜12B可以为由氧化硅(Si02)、氮氧化硅、氧化铝(Al2O3)和二氧化钛(T12)中的一个或多个制成的单层膜，或者由以上的两个或更多材料制成的层叠型膜。
[0053]仅作为举例而不是限制，例如所述第二隔离膜12B的厚度可以等于或大于20nm。此外，第二隔离膜12B的厚度可以优选等于或者小于氧化物半导体层13的厚度，以确保氧化物半导体层13的覆盖能力，也就是以免氧化物半导体层13在处理步骤中被损失或者损害。可选地，第二隔离膜12B的厚度可以根据下面将描述的晶体管1A的阈电压的实验结果确定。图2表示第二隔离膜12B的厚度和阈电压的移位量(AVth)之间的关系。当第二隔离膜12B的厚度在20nm到200nm之间改变的时候，阈电压的移位量(AVth)被测量。当厚度在10nm以下时，随着厚度的减少，阈电压的移位量增加(产生所谓的“消耗转移”)。厚度在10nm或以上时，阈电压的移位量不会随着所述厚度的变化有较大的变化。实验显示第二隔离膜12B的厚度相对于晶体管1A的所述阈电压的移位量具有饱和点。
[0054]例如所述氧化物半导体层13由包含氧和至少一种铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、锡(Sn)等元素的化合物制成。更具体地说，非结晶氧化物半导体的示例可以包括氧化銦鎵鋅(IGZO)和氧化铟锡锌(ITZO)。结晶氧化物半导体的示例可以包括氧化锌(ZnO)、氧化铟锡(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化铟锡(ITO)和氧化铟(InO)。例如氧化物半导体层13的厚度优选为5nm至lOOnm，更具体地说，考虑到制造过程的退火过程中的供氧效率，该厚度大约为 50nmo
[0055]氧化物半导体层13形成岛形，以包含栅电极15和其相邻区域。如上所述，氧化物半导体层13包括第一部分13a作为晶体管1A的活性层，以及第二部分13b作为低电阻区域。第一部分13a通过施加预定的栅电压形成一个沟道，并且具有与第二隔离膜12B大体上相同的形状。栅极绝缘膜14和栅电极15都具有与第一部分13a大体上相同的形状以与第一部分13a相对。
[0056]第二部分13b被形成为邻接(包围)第一部分13a并且与第一隔离膜12A接触。以这种方式形成的第二部分13b作为源电极和漏极区；例如，所述源电极和漏极区其中一个电连接到源电极/漏极17，并且其中另一个电连接到保持电容1B(在这种情况下被配置为保持电容1B的一部分)。第二部分13b与第一隔离膜12A接触，并且其电阻藉此由于第一隔离膜12A的化学还原特性而减少(由于第一隔离膜12A的包含的氢的化学还原特性)。更具体地说，例如包含于第一隔离膜12A中的氢夺取包含于氧化物半导体层13 (第二部分13b)中的氧键。因此，第二部分13b中的电子密度增加所以其电阻减小。第二部分13b的电阻通过选择组成物质并调整氧化物半导体层13的厚度、第一隔离膜12A的化学还原特性(氢含量)、工艺条件等进行适当的设置。第一部分13a不与第一隔离膜12A产生直接接触(在第一隔离膜12A上形成并且第二隔离膜12B夹在其中间)。因此，第一部分13a不会(或轻微)受到第一隔离膜12A的化学还原特性影响，使得第一部分13a的电阻不会减小(或者阻止减小)。
[0057]氧化物半导体层13的第二部分13b与第一部分13a相邻。这使得在与源电极/漏电极17相对的同时，第二部分13b可以与源电极/漏电极17连接。因此可以形成不会彼此重叠的栅电极15和源电极/漏电极17，藉此减少晶体管1A中的寄生电容。
[0058]例如各个栅极绝缘膜14的厚度大约为300nm，并且可以是由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝等其中一种材料制成的单层膜，或者由以上两个或更多材料制成的层叠型膜。在上述材料中，尤其是首选氧化硅和氧化铝，因为氧化硅和氧化铝两个中没有一个能够容易地化学还原所氧化物半导体层13。
[0059]栅电极15施加栅电压到晶体管10A，并且通过使用该栅电压达到控制氧化物半导体层13 (第一部分13a)中电子密度的目的。例如栅电极15的厚度可为1nm至500nm,更具体地说大约为500nm。例如栅电极15由包括电极层15_1和15_2的层叠型膜构成。电极层15-1可通过在由铝(Al)、铜(Cu)等的金属层表面上形成由钛(Ti)、钥(Mo)等的势垒金属而配置。电极层15-2可通过由ΙΤΟ、IZO、IGZO等制成的氧化物半导体配置。因为需要减小栅电极15的电阻，电极层15-1优选地由低电阻金属例如如上所述的铝(Al)或者铜(Cu)制成。此外，通过在电极层15-1的铝(Al)、铜(Cu)等与电极层15-2 (ΙΤ0, IZO、IGZO等)之间布置例如钛(Ti)或者钥(Mo)的势垒金属，使得所述电极层15-1和15-2产生与彼此良好的联系。
[0060]层间绝缘膜16在基底11的表面(更具体地说是第一隔离膜12a的表面)上设置，以便覆盖氧化物半导体层13、栅极绝缘膜14和栅电极15。例如层间绝缘膜16的厚度大约为2 μ m，并且由丙烯酸、聚酰亚胺或者硅氧烷制成的有机绝缘膜，或者由氧化硅、氮化硅或者氧化铝制成的无机绝缘膜配置。可选地，层间绝缘膜16可以由以上有机和无机绝缘膜构成的层叠型膜配置。例如通过使用由氧化硅和氧化铝构成的层叠型膜，抑制了到氧化物半导体层13的湿气的进入或者扩散。这使得能够增强晶体管1A的电稳定性和可靠性。层间绝缘膜16配有接触孔H，通过该接触孔，源电极/漏电极17并电连接到氧化物半导体层13的第二部分13b。
[0061]如上所述，源电极/漏电极17电连接到氧化物半导体层13的第二部分13b。更具体地说，源电极/漏电极17相对于氧化物半导体层13的第二部分13b设置，并且通过层间绝缘膜16中的接触孔H被连接至第二部分13b。源电极/漏电极17作为晶体管1A的源电极或者漏极，并且由层叠型膜构成，例如通过在由铝、铜等金属制成的金属层的表面上形成由钥、钛等金属制成的势垒金属配置。在源电极/漏电极17中，与栅电极15相似，低电阻金属可由铝等金属制成，并且势垒金属可以由钛等金属制成。使用以上形成的层叠型膜能够减少连线延迟(wiring delay)。此外，包括钕(Nd)、ITO等的铝合金可以在源电极/漏电极17的表面上形成。这使得源电极/漏电极17可以被用作例如有机场致发光(EL)显示单元的阳极(像素电极)。最好是源电极/漏电极17可以被设置为绕过紧接在栅电极15上的区域，使得能够减少在栅电极15与源电极/漏电极17的交叉区域产生的寄生电容。寄生电容的减少使保持电容1B能够压缩规模，藉此增强总收益(yield)。
[0062](制造方法)
[0063]图3A至图6是用于描述晶体管1A的制造方法的截面图。所述晶体管1A可以下文中的方式制造。
[0064]如图3A中所示，首先由上述材料制成的第一隔离膜12A和第二隔离膜12B依次在基底11的整个表面以等离子化学气相沉积(CVD)或者溅射方法形成。在该程序中，第二隔离膜12B的厚度可以考虑到氧化物半导体层13的覆盖能力或者阈电压的移位量从而适当地设置。当采用等离子体CVD法时，包含硅烷(SiH4)、氨水(NH3)和氮的混合气体可被用作形成第一隔离膜12A (例如氮化硅)所利用的源气体(source gas)。例如包含硅烷和一氧化二氮(N20)的混合气体可被用作形成第二隔离膜12B (例如氧化硅)所利用的源气体。当采用溅射方法时，硅可被作为目标物，并且通过将例如氧、蒸气、氮等气体引入气体室的内部来生成等离子弧。
[0065]如图3B中所示，在第一隔离膜12A和第二隔离膜12B形成之后，只有第二隔离膜12B利用干法或湿法蚀刻，例如使用光刻法被图案化成期望的形状。在蚀刻中，只有第二隔离膜12B在获得第一隔离膜12A (例如氮化硅)和第二隔离膜12B (例如氧化硅)之间的蚀刻选择比(selectivity)的蚀刻条件下被有选择性地图案化在被图案化。
[0066]第二隔离膜12B的蚀刻之后，形成氧化物半导体层13。特别地如图4A中所示，由上述材料等制成的氧化物半导体层13在基底11的整个表面上形成，以便利用溅射方法覆盖第一隔离膜12A和第二隔离膜12B。当IGZO在本程序中作为氧化物半导体时，DC溅射以IGZO制成的陶瓷作为目标执行，并且等离子弧使用包含氩和氧的混合气体生成。在这种情况下，气体室抽空排气直至其中的真空度变成I X 1-4Pa或者更低，并且随后等离子弧通过氩和氧的混合气体传入到气体室内生成。当氧化锌被用作氧化物半导体时，RF溅射使用由氧化锌制成的陶瓷作为目标执行或者DC溅射使用由锌制成的陶瓷作为目标执行，并且随后等离子弧使用包含氩和氧的混合气体生成。在这种情况下，能够通过改变混合气体中氩和氧的流量比控制在作为沟道的氧化物半导体层13 (第一部分13a)中的载流子浓度。
[0067]如图4B中所示，在氧化物半导体层13形成之后，氧化物半导体层13利用例如使用光刻法的蚀刻被图案化为期望的形状。氧化物半导体通常使用湿蚀刻处理，因为氧化物半导体能够容易地在酸或者碱液中熔化；然而使用干法蚀刻处理氧化物半导体同样也是可能的。当氧化物半导体由包括例如氧化锌、铟、镓、锆和锡的晶体材料制成，并且铟和锡的比例高于其他构成元素时，氧化物半导体会受到退火结晶以便达到对蚀刻溶剂的抵抗力。
[0068]由于氧化物半导体层13的图案化，在与例如由氮化硅制成第一隔离膜12A接触的氧化物半导体层13的一部分中，其电阻由氢的化学还原而减小(形成第二部分13b)。在第二隔离膜12B上形成的氧化物半导体层13的另一个部分(第一部分13a)中，其由于包含于第二隔离膜12B的氢的影响造成的特性变动通过第二隔离膜12B的氢阻隔性质而得到抑制。
[0069]随后如图5A中所示，栅极绝缘膜14在基底11的整个表面上形成。为了形成栅极绝缘膜14，例如可以采用利用等离子体CVD法形成氮化硅、氧化硅等的堆叠膜的处理。可选地，可采用利用溅射法等其他类似方法形成氮化硅、氧化硅、氧化铝或者氮化铝的处理。
[0070]如图5B中所示，继栅极绝缘膜14形成之后，由上述材料制成的金属层15-1和15-2依次利用溅射方法在栅极绝缘膜14的整个表面上形成。
[0071]如图5C中所不,在金属层15-1和15-2形成之后，金属层15_1和15_2利用例如使用光刻法的蚀刻被图案化，使得栅电极15在与第一部分13a相对的区域形成。在该图案化过程中，电极层15-1和15-2层叠膜同样保留在与氧化物半导体层13的第二部分13b的一部分相对的区域中，使得保持电容1B形成。
[0072]如图中所示，继金属层15-1和15-2图案化之后，栅极绝缘膜14通过使用电极层15-1和15-2作为掩模而被蚀刻。栅极绝缘膜14藉此被图案化。当氧化物半导体层13由例如氧化锌、IZO或者IGO的结晶材料制成时，栅极绝缘膜14可以被包含氢氟酸或者相似的溶剂的化学溶液蚀刻。这增加了蚀刻的选择比并促进了刻蚀工艺。因此，栅极绝缘膜14和栅电极15依次在氧化物半导体层13的第一部分13a上以大体上相同的形状形成。
[0073]如图6中所示，在栅极绝缘膜14图案化之后，由上述材料制成的层间绝缘膜16利用等离子体CVD、溅射或者原子层沉积法等方法形成。更具体地说，当氮化硅或者氧化硅膜形成时，可以使用等离子体CVD法。可选地，当氧化铝膜或其他类似的膜形成时，可以使用DC溅射、AC溅射或者原子层沉积法。其次，接触孔H利用使用光刻法的蚀刻形成在层间绝缘膜16上。特别地，接触孔H在与氧化物半导体层13的第二部分13b相对的区域中形成。其次，由上述材料制成的源电极/漏极17，例如利用溅射法在层间绝缘膜16上形成，并且例如利用使用光刻法的蚀刻使其图案化。这使得源电极/漏极17被形成为电连接到氧化物半导体层13的第二部分13b。通过上述的处理，完成了图1中所示的晶体管1A和保持电容 1B0
[0074](功能和效果)
[0075]在本实施方式的晶体管1A中，第一隔离膜12A在基底11上形成，以及具有针对氢的阻隔性质的第二隔离膜12B在第一隔离膜12A和氧化物半导体层13的第一部分13a之间形成。利用第一隔离膜12A，抑制了整个氧化物半导体层13的膜特性由于杂质而退化，并且氧化物半导体层13的电阻有选择性的减小使得第二部分13b得以形成。特别地在这个实施方式中，第一隔离膜12A可以作为阻挡来自基底11的杂质进入的屏障，以及提供氢到氧化物半导体层13的预定区域(第二部分13b)的源电极。
[0076]图7示出了顶栅型晶体管的电流-电压特性，该顶栅型晶体管是本实施方式的比较例，该实施方式中在每一个在氮化硅膜上层叠氧化物半导体层(没有形成第二隔离膜12B)。这些比较示例展现恶化的电流-电压特性(恶化的开关(on-off)特征)，因为氮化硅膜与氧化物半导体层的沟道接触。因为例如采用CVD法形成氮化硅均包含许多氢的不饱和键，氢的化学还原性的影响可以轻易地引起氧化物半导体层的特性变动。
[0077]相反在本实施方式中，具有针对氢的阻隔性质的第二隔离膜12B在氧化物半导体层13的第一部分13a和第一隔离膜12A之间形成。如上，第二隔离膜12B的插入抑制了氢从第一隔离膜12A的扩散。这减少了第一部分13a由于氢所引起的化学还原的影响特性变动。因此，如图8中所示获得了优良的电流-电压特性或者优良的开关(on-off)特征。应注意，在图8中的特征的测量在拥有上述层叠结构的各个晶体管1A的基底11中的16个平面内点上获得。此时，各个第二隔离膜12B的厚度被设为大约20nm。这显示了将第二隔离膜12B的厚度为至少20nm的设置导致在晶体管元件中的足够的特性的获得和特性差异的减少。
[0078]例如在日本未经审查专利申请公开第2012-164873中描述的晶体管具有顶栅型层叠结构，其中减小氧化物半导体层的电阻的氮化硅膜在氧化物半导体层(提供氢)上形成，并独立于另一个作为杂质屏障的氮化硅膜。在该结构中，氮化硅膜通过两个不同的处理过程形成，可能会引起制造程序以及制造成本的增加。此外，当氮化硅膜利用CVD法在形成氧化物半导体层之后形成时，氧化物半导体可以被等离子弧和等离子弧激活的氢恶化。相反，在这个实施方式中第一隔离膜12A和第二隔离膜12B的上述层叠结构使第一隔离膜12A能够同时充当屏障和供氢源电极。例如，这成功的简化了制造过程、减少了制造成本并且抑制了当膜利用等离子CVD法形成时氧化物半导体的恶化。特别是在基底11由树脂材料制成时，基底11优选在低温(例如大约350°C )时通过CVD程序形成。然而在该程序中，许多氢的不饱和键倾向于在膜中生成。因此该实施方式变得更为有效，尤其是当基底由树脂材料制成时。
[0079]如上在本实施方式中，第一隔离膜12A在基底11上形成，以及具有针对氢的阻隔性质的第二隔离膜12B在第一隔离膜12A和氧化物半导体层13的第一部分13a之间形成。第一隔离膜12A能够抑制整个氧化物半导体层13的膜特性由于来自基底11的杂质而恶化，并且可以选择性的减小氧化物半导体层13的第二部分13b的电阻。此外，第二隔离膜12B的插入使得由第一隔离膜12A的化学的还原影响引起的氧化物半导体层13的第一部分13a的特性变动减少。因此可以保证阻隔性质，以便减小氧化物半导体层13的期望区域(第二部分13b)的电阻，并且能够抑制活性层(第一部分13a)的特性变动。作为结果，成功的实现了优良的晶体管特性。
[0080]如果上述的晶体管1A被应用到如下的主动驱动类型显示单元以及电子设备中，那么可以显示高质量的影像并且能够支持例如大屏幕、高分辨率、高帧率的设计。
[0081][应用实例]
[0082][显示单元]
[0083]下文中会给出采用在上述实施方式中的晶体管1A的显示单元的总体构造的说明，以及像素线路。图9示出了使用在有机场致发光显示器中的显示单元的总体构造并且包括其外围电路。如图9中所示，具有以矩阵方式排列的多个像素PXLC的显示区域50在基底11上形成，并且每一个像素PXLC包括一个有机EL元件。此外，水平选择器(HSEL) 51、写入扫描器(WSCN) 52和功率扫描器(DSCN) 53被设置在显示区域50附近，作为信号线驱动电路、扫描线驱动电路和电源线驱动电路。然而，晶体管1A的应用并不限于如下的有机EL显示器；晶体管1A适用于各种类型的设备，包括液晶显示器和电子纸。
[0084]在显示区域50中，多个(整数η个)信号线DTLl至DTLn是沿列方向排列；多个(整数m个)扫描线WSLl至WSLm和电源线DSL至DSLm是沿行方向设置。像素PXLC (每个对应R、G和B中的一个)被设置在信号线DTL和扫描线WSL的交叉点。信号线DTL被连接到水平选择器51，并且根据水平选择器51提供图像信号。扫描线WSL被连接到写入扫描仪52，并且根据写入扫描仪52提供扫描信号(选择脉冲)。电源线DSL被连接到功率扫描器53，并且根据功率扫描器53提供功率信号(控制脉冲)。
[0085]图10示出像素PXLC中的线路的特定示例。像素PXLC具有包括有机EL元件的像素电路60。像素电路60为有源型驱动电路，并且包括采样晶体管5A、驱动晶体管5B、保持电容元件5C和有机EL元件在上述实施方式中的这些部件之中，晶体管5A(或者晶体管5B)和保持电容元件1B分别对应于晶体管1A和保持电容元件5C。
[0086]采样晶体管5A具有:连接至对应的一个扫描线WSL的栅极；以及源电极和漏极，其中一个连接至对应的一个信号线DTL，并且其中的另一个被连接至驱动晶体管5B的栅极的。驱动晶体管5B具有连接至对应的一个电源线DSL的漏极、以及连接至有机EL元件的阳极的源极。有机EL元件的阴极被连接至地线5H。地线5H被连接至全部像素PXLC以便被其分享。保持电容元件5C设置在驱动晶体管5B的源极和栅极之间。
[0087]采样晶体管5A响应于从扫描线WSL提供的扫描信号(选择脉冲)导通电流，对由信号线DTL提供的图像信号的信号电位进行采样，以便在保持电容元件5C中保持样本信号电位。驱动晶体管5B接收来自电源线DSL的设为预设第一电位(未示出)的电流，并且根据保持电容元件5C中保留的信号电位提供驱动电流到有机EL元件从驱动晶体管5B提供的驱动电流使得有机EL元件能够根据图像信号的信号电位发出一定亮度的光。
[0088]在上述线路中，采样晶体管5A响应于扫描线WSL提供的扫描信号(选择脉冲)导通电流，对由信号线DTL提供的图像信号的信号电位进行采样以便在保持电容元件5C中保持采样信号电位。此外，驱动晶体管5B接收来自电源线DSL设为第一电位的电流，并且根据保留在保持电容元件5C中的信号电位提供驱动电流到有机EL元件5D(红色、绿色和蓝色中的一个的有机EL元件)。然后提供的驱动电流使得有机EL元件根据图像信号的信号电位发出一定亮度的光线。以这种方式，显示单元基于图像信号显示图像。
[0089][电子设备]
[0090]示例性的电子设备将会在下文中说明，每个示例电子设备配备有使用上述晶体管1A的显示单元。电子设备的示例可以包括电视设备、数字照相机、笔记本式个人计算机、便携式终端设备例如移动式电话和摄影机。简言之，显示单元是适用于各个领域中的电子设备，其中由外部接收或者内在生成的图像信号被显示为静止或者移动的图像。
[0091]如图11中示出的模块，显示单元可以合并在如下描述的应用示例I至6的电子设备中。例如，该模块具有在基底11的一侧设置的区域210以便暴露在密封基底21之外，并且具有连接至水平选择器51、写入扫描器52和功率扫描器53的线延伸至外接终端(未示出)形成在区域210内。该外接终端可以配置有输入/输出信号所通过的软性印刷电路220。
[0092](应用示例I)
[0093]图12示出电视设备的外观。该电视设备的示例性部件可为包括前面板310和滤光玻璃320的图像显示屏幕部分300。图像显示屏幕部分300对应于上述的显示单元。
[0094](应用示例2)
[0095]图13A和13B示出了数字照相机的外观。该数字照相机的示例性部件可为用于闪光的发光部分410、显示部分420、菜单开关430、快门按钮440。显示部分420对应于上述的显示单元。
[0096](应用示例3)
[0097]图14示出了笔记本式个人计算机的外观。该笔记本式个人计算机的示例性部件为机身510、操作输入字符、字母等的键盘520、以及显示图像的显示部分530。显示部分530对应于上述的显示单元。
[0098](应用示例4)
[0099]图15示出了摄影机的外观。该摄影机的示例性部件为机身部分610、用于摄影对象并在机身部分610的正面提供的透镜620、用于开始或停止摄影操作的启/停开关630、以及显示部分640。显示部分640对应于上述的显示单元。
[0100](应用示例5)
[0101]图16A和16B示出了移动式电话的外观。该移动式电话具有示例性结构，其中上部壳体710和下部壳体720通过接合部分(铰链部分)730接合在一起。移动式电话的示例性部件为显示器740、子显示器750、闪光灯760、以及摄像头770。在他们之中，显示器740和子显示器750的其中一个或者两者与上述显示单元对应。
[0102](应用示例6)
[0103]图17A和17B示出了智能手机的外观。该智能手机的示例性部件为显示部分810、非显示部分(外壳)820、以及操作部分830。操作部分830可在如图17A中所示的非显示部分820的前表面提供或者如图17B中所示的非显示部分820的上表面提供。
[0104]至此，已经描述了本公开的一系列实施方式；然而本公开并不限于上述的以及类似的实施方式，并且可以各种各样的方式被修改或者改变。例如，上述实施方式已经描述了每一个第一隔离膜12A和第二隔离膜12B是单层膜的情形；然而第一隔离膜12A和第二隔离膜12B之中的一个或者两者都可以是多层膜。
[0105]本公开的实施方式中晶体管的结构不限于上述实施方式中描述的层叠结构，并且在晶体管中可以形成任何附加层。同样，各个层的材料和厚度、其制造工艺等也不限于上文的内容。
[0106]此外，围绕部分或所有不同的实施方式的任何一种可能的组合方式的技术在此被描述以及合并。
[0107]根据上述本公开的示例性实施方式可以至少达到以下的配置。
[0108](I) 一种薄膜晶体管，包括:
[0109]基底；
[0110]第一隔离膜，在该基底上形成；
[0111]第二隔离膜，在第一隔离膜上的选择区中形成，并且具有针对氢的阻隔性质；
[0112]氧化物半导体层，包括在第二隔离膜上形成的第一部分以及在第一隔离膜上形成的第二部分，第一部分作为活性层，以及第二部分具有比第一部分较低的电阻。
[0113]栅电极，在氧化物半导体层的第一部分上形成，在栅电极与该第一部分之间具有栅极绝缘膜；以及
[0114]源电极或者漏电极，电连接到氧化物半导体层的第二部分，
[0115]第一隔离膜具有针对来自基底的杂质的阻隔性质，以及化学还原氧化物半导体层的特性。
[0116](2)根据⑴的薄膜晶体管，其中，
[0117]第一隔离膜包括氮化硅和氮氧化硅其中之一或者全部，以及
[0118]第二隔离膜为包括氧化硅、氮氧化硅、氧化铝和氧化钛中的一个或多个的单层膜或者层叠型膜。
[0119](3)根据⑴或⑵的薄膜晶体管，其中，基底由可挠性树脂材料制成。
[0120](4)根据(I)到(3)中的任一个的薄膜晶体管，其中，氧化物半导体层的第二部分形成为与第一隔离膜接触。
[0121](5)根据⑴到(4)中的任一个的薄膜晶体管，其中，栅电极和栅极绝缘膜被图案化为彼此相同的形状。
[0122](6)根据(I)到(5)中的任一个的薄膜晶体管，其中，氧化物半导体层的第二部分被利用以形成保持电容。
[0123](7)根据⑴到(6)中的任一个的薄膜晶体管，其中，源电极或者漏电极被提供为与氧化物半导体层的第二部分的一部分相对。
[0124](8) 一种显示单元设置有多个像素，每一个像素设置有薄膜晶体管，每一个薄膜晶体管包括:
[0125]基底；
[0126]第一隔离膜，在该基底上形成；
[0127]第二隔离膜，在第一隔离膜上的选择区中形成，并且具有针对氢的阻隔性质；
[0128]氧化物半导体层，包括在第二隔离膜上形成的第一部分以及在第一隔离膜上形成的第二部分，第一部分作为活性层，并且第二部分具有比第一部分更低的电阻。
[0129]栅电极，在氧化物半导体层的第一部分上形成，在在栅电极与该第一部分之间具有栅极绝缘膜；以及
[0130]源电极或者漏电极，电连接到氧化物半导体层的第二部分，
[0131]第一隔离膜，具有针对来自基底的杂质的阻隔性质，以及化学还原氧化物半导体层的特性。
[0132](9)根据(8)的显示单元，其中，显示单元为有机电致发光显示单元。
[0133](10) 一种设置有显示单元的电子设备，显示单元设置有多个像素，每一个像素设置有薄膜晶体管，每一个薄膜晶体管包括:
[0134]基底；
[0135]第一隔离膜，形成在基底上；
[0136]第二隔离膜，在第一隔离膜上的选择区中形成，并且具有针对氢的阻隔性质；
[0137]氧化物半导体层，包括在第二隔离膜上形成的第一部分以及在第一隔离膜上形成的第二部分，第一部分作为活性层，以及第二部分具有比第一部分更低的电阻；
[0138]栅电极，在氧化物半导体层的第一部分上形成，并在栅电极与第一部分之间具有栅极绝缘膜；以及
[0139]源电极或者漏电极，电连接到氧化物半导体层的第二部分，
[0140]第一隔离膜具有针对来自基底侧的杂质的阻隔性质，以及针对氧化物半导体层的还原特性。
[0141]本领域中的技术人员应当理解可以根据在所附权利要求或者其等同物的范围内的设计需求及其他因素而进行其不同的变形、组合、子组合和变更。
【权利要求】
1.一种薄膜晶体管，包括: 基底； 第一隔离膜，形成在所述基底上； 第二隔离膜，在所述第一隔离膜上的选择区中形成，并且具有针对氢的阻隔性质； 氧化物半导体层，包括在所述第二隔离膜上形成的第一部分以及在所述第一隔离膜上形成的第二部分，所述第一部分作为活性层，以及所述第二部分具有比所述第一部分低的电阻； 栅电极，在所述氧化物半导体层的所述第一部分上形成，并在所述栅电极与所述第一部分之间具有栅极绝缘膜；以及 源电极或者漏电极，电连接到所述氧化物半导体层的所述第二部分， 所述第一隔离膜具有针对来自所述基底侧的杂质的阻隔性质，以及针对所述氧化物半导体层的还原特性。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中， 所述第一隔离膜包括氮化硅和氮氧化硅中的一者或两者，以及所述第二隔离膜为包括氧化硅、氮氧化硅、氧化铝和氧化钛中的一个或多个的单层膜或者层叠膜。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述基底由可挠性树脂材料制成。
4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体层的所述第二部分形成为与所述第一隔离膜接触。
5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述栅电极和所述栅极绝缘膜被图案化为彼此相同的形状。
6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体层的所述第二部分被利用以形成保持电容。
7.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述源电极或者漏电极被提供为与所述氧化物半导体层的所述第二部分的一部分相对。
8.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述第一隔离膜是单层膜。
9.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述第一隔离膜是多层膜。
10.一种设置有多个像素的显示单元，每一个所述像素设置有薄膜晶体管，每一个所述薄膜晶体管包括: 基底； 第一隔离膜，形成在所述基底上； 第二隔离膜，在所述第一隔离膜上的选择区中形成，并且具有针对氢的阻隔性质； 氧化物半导体层，包括在所述第二隔离膜上形成的第一部分以及在所述第一隔离膜上形成的第二部分，所述第一部分作为活性层，以及第二部分具有比所述第一部分低的电阻； 栅电极，在所述氧化物半导体层的所述第一部分上形成，并在所述栅电极与所述第一部分之间具有栅极绝缘膜；以及 源电极或者漏电极，电连接到所述氧化物半导体层的所述第二部分， 所述第一隔离膜具有针对来自所述基底侧的杂质的阻隔性质，以及针对所述氧化物半导体层的还原特性。
11.根据权利要求8所述的显示单元，其中，所述显示单元为有机电致发光显示单元。
12.一种设置有显示单元的电子设备，所述显示单元设置有多个像素，每一个所述像素设置有薄膜晶体管，每一个所述薄膜晶体管包括: 基底； 第一隔离膜，形成在所述基底上； 第二隔离膜，在所述第一隔离膜上的选择区中形成，并且具有针对氢的阻隔性质； 氧化物半导体层，包括在所述第二隔离膜上形成的第一部分以及在所述第一隔离膜上形成的第二部分，所述第一部分作为活性层，以及所述第二部分具有比所述第一部分低的电阻； 栅电极，在所述氧化物半导体层的所述第一部分上形成，并在所述栅电极与所述第一部分之间具有栅极绝缘膜；以及 源电极或者漏电极，电连接到所述氧化物半导体层的所述第二部分， 所述第一隔离膜具有针对来自所述基底侧的杂质的阻隔性质，以及针对所述氧化物半导体层的还原特性。
【文档编号】H01L29/786GK104183647SQ201410209127
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2013年5月24日
【发明者】加藤祐一 申请人:索尼公司