[发明专利]使用多有源沟道层的薄膜晶体管

说明书

本申请是2009年6月19日递交的名称为“Thin Film Transistors Using Multiple Active Channel Layers”、国际申请号为PCT/US2009/047966、申请号为200980125524.0的专利申请的分案申请。

技术领域

本文揭示的实施例大致上关于薄膜晶体管(TFT)以及制造TFT的方法。

背景技术

目前对于TFT阵列的兴趣是很高的，这是因为这些器件可以用在常用于电脑及电视纯平面板此种类型的有源矩阵液晶显示器(LCD)。LCD也可以包含用于背光源的发光二极管(LED)。再者，有机发光二极管(OLED)已经用于有源矩阵显示器，并且这些OLED需要TFT以解决显示器的有源性(activity)。

以非晶硅制造的TFT已经变成纯平面板显示器工业的主要部件。不幸地，非晶硅具有其限制，例如低迁移率(mobility)。OLED所需要的迁移率是非晶硅所能达成的至少10倍。此外，因为OLED显示器是电流驱动的装置，所以OLED显示器对于阈值电压偏移（V_th Shift)是更敏感的。在高电流或高偏压下，非晶硅TFT的阈值电压偏移是待解决的问题。另一方面，多晶硅具有比非晶硅更高的迁移率。多晶硅是结晶的，这导致不佳的局部非均匀性。由于制造多晶硅膜需要复杂的退火工艺，使用多晶硅相对于使用非晶硅来制造大面积显示器是更困难且更昂贵的。由于非晶硅的限制，OLED的发展是缓慢的。

近些年来，已经制造透明TFT，其中使用氧化锌作为有源沟道层。氧化锌是可以在非常低沉积温度下在各种基板(例如玻璃与塑料)上生长成结晶材料的化合物半导体。

所以，此技术领域亟需具有高迁移率的非晶或非结晶有源沟道的TFT。

发明内容

本文揭示的实施例大致上关于TFT以及制造TFT的方法。在TFT中，有源沟道层携送电流于源极电极与漏极电极之间。通过调适(tailor)有源沟道的组成，可以控制电流。有源沟道可以包含三层，即栅极控制层、体层及背沟道界面控制层。栅极控制层是最靠近有源沟道与栅极介电层之间界面的层或一组的层。背沟道界面控制层是最靠近有源沟道与钝化或蚀刻终止层之间界面的层或一组的层。体层是介于栅极控制层与背沟道界面控制层之间的层或一组的层。所述个别的层可以具有不同的组成。此外，栅极控制层、体层及背沟道界面控制层的各者可以包含多个层，所述多个层具有不同组成。有源沟道的各层的组成包含氧、氮、以及选自由锌、铟、镉、锡、镓及上述元素的组合所组成群组的一或多个元素。通过改变所述层之间的组成，可以控制各层的迁移率、载流子浓度及导电率，以制造具有所希望性质的TFT。此外，通过改变所述层之间的组成，可以控制所述层之间的能带隙或电场以及所述层之间以及所述层与栅极介电层及钝化层或帽盖层的界面，以制造具有所希望性质的TFT。

在一个实施例中，一种TFT包含：栅极介电层，设置在栅极电极与基板上方；以及有源沟道，耦接到所述栅极介电层而与所述基板相对。所述有源沟道包含一或多个栅极控制层，所述一或多个栅极控制层包含氧、氮、以及选自由锌、铟、锡、镉与镓所组成群组的一或多个元素。所述一或多个栅极控制层具有第一组成。所述一或多个栅极控制层中的至少一者与所述栅极介电层接触。所述有源沟道还包含一或多个体层，所述一或多个体层与所述一或多个栅极控制层中的至少一者接触。所述一或多个体层包含氧、氮、以及选自由锌、铟、锡、镉与镓所组成群组的一或多个元素。所述一或多个体层具有第二组成，所述第二组成不同于所述第一组成。所述有源沟道还包含一或多个背沟道界面控制层，所述一或多个背沟道界面控制层与所述一或多个体层中的至少一者接触。所述一或多个背沟道界面控制层包含氧、氮、以及选自由锌、铟、锡、镉与镓所组成群组的一或多个元素。所述一或多个背沟道界面控制层具有第三组成，所述第三组成不同于所述第一组成与所述第二组成中的一者或多者。所述TFT还包含源极电极与漏极电极，所述源极电极与漏极电极耦接到所述一或多个背沟道界面控制层中的至少一者。