[发明专利]薄膜晶体管

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年12月31日递交的韩国专利申请第10-2009-0135447号的优先权，将其在此以引用的方式引入，就如同其在本文中进行了完整陈述。

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管，更具体而言，本发明涉及用于增大沟道区域的电导率并抑制背沟道区域的漏电流的薄膜晶体管。

背景技术

随着对供信息依赖性用户使用的各种形式的显示装置的需求的增加，大量对诸如液晶显示器(LCD)、等离子体显示板(PDP)、电致发光显示器(ELD)、场发射显示器(FED)和真空荧光显示器(VFD)等平板显示装置的研究正在积极地进行。

薄膜晶体管(TFT)广泛用作构成LCD等显示装置的各像素的开关装置，所述薄膜晶体管具有设置在半导体层上的沟道区域，所述半导体层布置在具有绝缘表面的基板上。

通常用于显示装置的薄膜晶体管的电流电压性质受到诸如薄膜晶体管中的半导体层和栅极绝缘膜的特性、栅极绝缘膜与半导体层之间的界面性质、薄膜晶体管中的半导体层与源极-漏极之间的欧姆接触性质以及场效应电子迁移率等因素的影响。

当将不低于阈值电压的电压施加至薄膜晶体管的栅极时，活动载流子(自由电子)通过场效应被诱导至半导体层中，并因源极和漏极之间形成的偏压所致而移动，由此电流流经薄膜晶体管，后者随之进入导通态。

薄膜晶体管的半导体层通常由非晶硅或多晶硅等半导体材料制成。半导体层由非晶硅制成时，实现电路在高速下运行将由于低迁移率而变得困难，这是不利的。由多晶硅制成的半导体层具有较高的迁移率，但由于不均一的阈值电压所致需要额外的补偿电路，这是不利的。

使用低温多晶硅(LTPS)制造薄膜晶体管的常用方法不适于大型基板，因为激光热处理等过程昂贵，且难以控制薄膜晶体管的特性。为解决这些问题，目前正在进行将氧化物用于半导体层的研究。

与硅半导体层相比，氧化物半导体层通常显示出优异的迁移率和较高的I开/I关比。不过，当半导体层全部由氧化物制成时，其沟道区域的电导率增大，同时其背沟道区域的电导率也增大。也就是说，当使用氧化物形成全部半导体层时，所述半导体层的沟道区域和背沟道区域由相同组分制成。鉴于此，在沟道区域的电导率增大时，处于断开状态的背沟道区域中产生的通过泄露通道的漏电流增大。另一方面，如果降低电导率以抑制背沟道区域中的漏电流，则沟道区域中的电导率也降低，由此造成薄膜晶体管的性质劣化。

如此，当半导体层完全由氧化物等相同材料制成时，由此使得沟道区域和背沟道区域之间顾此失彼，这限制了具有该半导体层的薄膜晶体管的工作性质的改善。

发明内容

因此，本发明涉及薄膜晶体管，所述薄膜晶体管基本上避免了由于现有技术的局限和缺点所带来的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管能够增大沟道区域的电导率并防止背沟道区域的漏电流。

本发明的另一个目的是提供诸如具有多个薄膜晶体管的液晶显示器装置等的显示装置，其改善了所述显示装置的特性。

为实现这些目的和其他优点并根据本发明的目的，正如本文中具体体现和概括描述的，提供了根据一个实施方式的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括：布置在装置基板上的栅极；在所述基板上相互隔开的源极和漏极；使所述栅极与所述源极和漏极绝缘的栅极绝缘膜；和通过所述栅极绝缘膜与所述栅极绝缘的半导体层，所述半导体层包括沟道区域和背沟道区域，所述半导体层由(In₂O₃)_x(Ga₂O₃)_y(ZnO)_z(0≤x≤5，0≤y≤5，0≤2≤5)制成，其中在所述半导体层的所述沟道区域中X或Z大于Y，和在所述半导体层的所述背沟道区域中Y大于X和Z。根据一个实施方式，X、Y和Z可以为任何值，例如，整数、有理数等。

所述栅极可具有下栅极结构，其中沟道区域布置在半导体层之下，背沟道区域布置在半导体层之上。所述栅极还可具有上栅极结构，其中背沟道区域布置在半导体层之下，沟道区域布置在半导体层之上。此外，在半导体层的沟道区域中X可大于Z，或者在半导体层的沟道区域中X可等于Z。

根据一个实施方式，栅极布置在装置基板上，栅极绝缘膜布置在设置有栅极的装置基板上，源极和漏极布置在栅极绝缘膜上以致源极和漏极与栅极部分交叠，半导体层布置在栅极绝缘膜上以致半导体层覆盖源极和漏极。