包括氧化物半导体层的薄膜晶体管，其制造方法和包括其的显示设备技术

公开一种薄膜晶体管。所述薄膜晶体管包括：栅极电极，设置在基板上；氧化物半导体层，设置为在与所述栅极电极隔离的状态下，与所述栅极电极的至少一部分重叠；栅极绝缘膜，设置在所述栅极电极与所述氧化物半导体层之间；源极电极，连接至所述氧化物半导体层；和漏极电极，以与所述源极电极间隔开的状态连接至所述氧化物半导体层，其中所述氧化物半导体层包括铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、锡(Sn)和氧(O)，所述氧化物半导体层中的铟(In)含量大于镓(Ga)的含量，铟(In)的含量实质上等于锌(Zn)的含量，并且锡(Sn)与铟(In)的含量比(Sn/In)是0.1至0.25。

Thin film transistors including oxide semiconductor layers, their manufacturing methods and display devices thereof

A thin film transistor is disclosed. The thin film transistor comprises: a gate electrode, which is arranged on a substrate; an oxide semiconductor layer, which is arranged in isolation from the gate electrode and overlaps at least part of the gate electrode; a gate insulating film, which is arranged between the gate electrode and the oxide semiconductor layer; a source electrode, which is connected to the oxide semiconductor layer; and a drain electrode. The oxide semiconductor layer consists of indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn), tin (Sn) and oxygen (O), in which the content of indium (In) is greater than that of gallium (Ga), the content of indium (In) is substantially equal to that of zinc (Zn), and the content ratio of tin (Sn) to indium (In) is 0.1 to 0.25.

【技术实现步骤摘要】
包括氧化物半导体层的薄膜晶体管，其制造方法和包括其的显示设备
本专利技术涉及一种包括氧化物半导体层的薄膜晶体管，制造该薄膜晶体管的方法和包括该薄膜晶体管的显示设备。
技术介绍
在电子设备领域中，晶体管已被广泛用作开关装置或驱动装置。特别是，因为能够在玻璃基板或塑料基板上制造薄膜晶体管，所以薄膜晶体管作为诸如液晶显示设备或有机发光显示设备之类的显示设备的开关装置被广泛使用。基于构成有源层的材料，薄膜晶体管可以被分类为：将非晶硅用作有源层的非晶硅薄膜晶体管、将多晶硅用作有源层的多晶硅薄膜晶体管、或将氧化物半导体用作有源层的氧化物半导体薄膜晶体管。因为在短时间内沉积非晶硅以形成有源层，所以非晶硅薄膜晶体管(a-SiTFT)具有的优点在于制造时间短并且制造成本低。然而，非晶硅薄膜晶体管具有的缺点在于非晶硅薄膜晶体管具有低迁移率，例如霍尔迁移率，由此非晶硅薄膜晶体管的电流驱动能力不佳，并且非晶硅薄膜晶体管的阈值电压发生变化，由此在有源矩阵有机发光装置(AMOLED)中非晶硅薄膜晶体管的使用受到限制。多晶硅薄膜晶体管(poly-SiTFT)通过沉积并结晶非晶硅来制造。为了制造多晶硅薄膜晶体管，需要结晶非晶硅的处理，所以处理数量增加，结果制造成本增加。另外，因为结晶处理在高处理温度下进行，因此难以将多晶硅薄膜晶体管应用于大尺寸设备。此外，因为其多晶特性，难以确保多晶硅薄膜晶体管的均匀性。对于氧化物半导体薄膜晶体管(氧化物半导体TFT)，构成有源层的氧化物可以在相对低的温度下沉积，氧化物半导体薄膜晶体管的迁移率高，并且基于氧的含量，氧化物的电阻变化很大，由此容易获得氧化物半导体薄膜晶体管的期望的物理性质。另外，由于氧化物的性质，氧化物半导体是透明的，所以氧化物半导体薄膜晶体管在实现透明显示器方面是有利的。氧化物半导体由氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(InZnO)或氧化铟镓锌(InGaZnO4)制成。[现有技术文件][专利文件]专利文件0001：专利技术名称为“薄膜晶体管”的韩国专利申请公开No.10-2015-0027164专利文件0002：专利技术名称为“薄膜晶体管”的韩国专利申请公开No.10-2016-0098360
技术实现思路
考虑到上述问题而提出本专利技术，并且本专利技术的目的是提供一种包括氧化物半导体层的薄膜晶体管，所述氧化物半导体层包含锡(Sn)并展现出优异的迁移率和可靠性。本专利技术的另一个目的是提供一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括具有预定厚度并通过在预定温度下沉积和热处理形成的氧化物半导体层，由此该薄膜晶体管展现出优异的承受热和光的能力。本专利技术的再一个目的是提供一种制造上述薄膜晶体管的方法和包括上述薄膜晶体管的显示设备。根据本专利技术的一个方面，上述和其他目的可通过提供一种薄膜晶体管来实现，所述薄膜晶体管包括：栅极电极，所述栅极电极设置在基板上；氧化物半导体层，所述氧化物半导体层设置为在与所述栅极电极隔离的状态下，与所述栅极电极的至少一部分重叠；栅极绝缘膜，所述栅极绝缘膜设置在所述栅极电极与所述氧化物半导体层之间；源极电极，所述源极电极连接至所述氧化物半导体层；和漏极电极，所述漏极电极以与所述源极电极间隔开的状态连接至所述氧化物半导体层，其中所述氧化物半导体层包括铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、锡(Sn)和氧(O)，所述氧化物半导体层中的铟(In)的含量大于镓(Ga)的含量，铟(In)的含量实质上等于锌(Zn)的含量，并且锡(Sn)与铟(In)的含量比(Sn/In)是0.1至0.25。所述氧化物半导体层可具有20nm或更大的厚度。所述氧化物半导体层可具有C轴取向结晶度。所述氧化物半导体层可具有18cm2/V·s或更大的迁移率。所述氧化物半导体层可具有5×1017EA/cm3或更大的载流子浓度。所述氧化物半导体层可具有6.5g/cm3或更大的堆积密度。所述氧化物半导体层可具有2.0×1017spins/cm3或更小的自旋密度。所述氧化物半导体层可具有1.5×1017spins/cm3或更大的自旋密度。所述氧化物半导体层具有顺序堆叠的第一层和第二层，并且所述第二层的氧(O)含量大于所述第一层的氧(O)含量。所述第二层的厚度等于所述氧化物半导体层的厚度的5％至20％。所述第二层可具有等于所述第一层的氧含量的1.2倍至2.5倍的氧含量。所述第二层的不与所述源极电极和所述漏极电极重叠的区域的厚度大于所述第二层的与所述源极电极或所述漏极电极的至少一个重叠的区域的厚度。根据本专利技术的另一方面，提供一种制造薄膜晶体管的方法，包括以下步骤：在基板上形成栅极电极；形成氧化物半导体层，所述氧化物半导体层在与所述栅极电极隔离的状态下，与所述栅极电极的至少一部分重叠；形成用于将所述栅极电极和所述氧化物半导体层彼此隔离的栅极绝缘膜；和形成连接至所述氧化物半导体层的源极电极和漏极电极，所述源极电极和所述漏极电极设置为彼此间隔开，其中所述氧化物半导体层包括铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、锡(Sn)和氧(O)，所述氧化物半导体层中的铟(In)的含量大于镓(Ga)的含量，铟(In)的含量实质上等于锌(Zn)的含量，并且锡(Sn)与铟(In)的含量比(Sn/In)是0.1至0.25。所述氧化物半导体层可通过沉积形成，并且所述沉积在150℃或更高的温度下进行。所述氧化物半导体层具有20nm或更大的厚度。所述方法可进一步包括等离子体处理所述氧化物半导体层。在等离子体处理所述氧化物半导体层的步骤中，可使用N2O。在等离子体处理所述氧化物半导体层步骤中，施加范围从2.0至2.5kW/m2的能量。所述方法可进一步包括在执行形成所述氧化物半导体层的步骤之后，在300℃或更高的温度下热处理所述氧化物半导体层。所述栅极电极、所述栅极绝缘膜和所述氧化物半导体层可顺序地形成在所述基板上。所述氧化物半导体层、所述栅极绝缘膜和所述栅极电极可顺序地形成在所述基板上。根据本专利技术的再一方面，提供一种显示设备，所述显示设备包括：基板；薄膜晶体管，所述薄膜晶体管设置在所述基板上；和第一电极，所述第一电极连接至所述薄膜晶体管，其中所述薄膜晶体管包括：栅极电极，所述栅极电极设置在所述基板上；氧化物半导体层，所述氧化物半导体层设置为在与所述栅极电极隔离的状态下，与所述栅极电极的至少一部分重叠；栅极绝缘膜，所述栅极绝缘膜设置在所述栅极电极与所述氧化物半导体层之间；源极电极，所述源极电极连接至所述氧化物半导体层；和漏极电极，所述漏极电极以与所述源极电极间隔开的状态连接至所述氧化物半导体层，其中所述氧化物半导体层包括铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、锡(Sn)和氧(O)，所述氧化物半导体层中的铟(In)的含量大于镓(Ga)的含量，铟(In)的含量实质上等于锌(Zn)的含量，并且锡(Sn)与铟(In)的含量比(Sn/In)是0.1至0.25。所述显示设备可进一步包括设置在所述第一电极上的有机层以及设置在所述有机层上的第二电极，所述有机层包括有机发光层。所述显示设备可进一步包括设置在所述第一电极上的液晶层和设置在所述液晶层上的第二电极。附图说明通过结合附图的以下详细描述，将更清楚地理解本专利技术的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：图1是根据本专利技术实施方式的薄膜晶体管的截面图；图2A和2B是根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜晶体管，包括：氧化物半导体层，所述氧化物半导体层包括铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、锡(Sn)和氧(O)，其中所述氧化物半导体层中的铟(In)的含量大于镓(Ga)的含量，并且所述氧化物半导体层中的铟(In)的含量大于锡(Sn)的含量。

【技术特征摘要】
2017.06.27 KR 10-2017-0081022;2017.10.20 KR 10-2011.一种薄膜晶体管，包括：氧化物半导体层，所述氧化物半导体层包括铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、锡(Sn)和氧(O)，其中所述氧化物半导体层中的铟(In)的含量大于镓(Ga)的含量，并且所述氧化物半导体层中的铟(In)的含量大于锡(Sn)的含量。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中锡(Sn)与铟(In)的含量比(Sn/In)是0.1至0.25。3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中铟(In)的含量实质上等于锌(Zn)的含量。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具有20nm或更大的厚度。5.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具有18cm2/V·s或更大的迁移率。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具有5×1017EA/cm3或更大的载流子浓度。7.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具有6.5g/cm3或更大的堆积密度。8.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具有2.0×1017spins/cm3或更小的自旋密度。9.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具有顺序堆叠的第一层和第二层，并且所述第二层的氧(O)含量大于所述第一层的氧(O)含量。10.根据权利要求9所述的薄膜晶体管，进一步包括栅极电极，其中所述第一层设置为比所述第二层更靠近所述栅极电极。11.根据权利要求9所述的薄膜晶体管，其中铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)和锡(Sn)每一者基于铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)和锡(Sn)的总量的含量比在所述第一层和所述第二层中实质相同。12.根据权利要求9所述的薄膜晶体管，其中所述第二层的厚度等于所述氧化物半导体层的厚度的5％至20％。13.根据权利要求9所述的薄膜晶体管，进一步包括连接至所述氧化物半导体层的源极电极和漏极电极，所述源极...

【专利技术属性】
技术研发人员：李禧成，金圣起，金敏澈，金昇鎭，朴志皓，任曙延，
申请(专利权)人：乐金显示有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR