金属氧化物结晶结构及具有此金属氧化物结晶结构的显示面板的电路结构及薄膜晶体管制造技术

本发明专利技术公开一种金属氧化物结晶结构及具有此金属氧化物结晶结构的显示面板的电路结构及薄膜晶体管。金属氧化物结晶结构包含铟、锡、镓及氧原子，其中铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，且金属氧化物结晶结构具有结晶单元为菱形六面体。本发明专利技术的金属氧化物结晶结构具有原子结构几何优化观点的结晶单元，具有高稳定性及高载子移动率适用于显示面板的薄膜晶体管。

Crystal structure of metal oxide and circuit structure of display panel with crystal structure of metal oxide and thin film transistor

The invention discloses a metal oxide crystal structure, a circuit structure of a display panel with the metal oxide crystal structure and a thin film transistor. The crystal structure of metal oxide includes indium, tin, gallium and oxygen atoms. The atomic ratio of indium, tin, gallium and oxygen is 2:1:1:6, and the crystal unit of metal oxide is rhombus hexahedron. The metal oxide crystal structure of the invention has a crystal unit with the view of atomic structure geometry optimization, and has high stability and high carrier mobility applicable to the thin film transistor of the display panel.

【技术实现步骤摘要】
金属氧化物结晶结构及具有此金属氧化物结晶结构的显示面板的电路结构及薄膜晶体管
本专利技术一般关于金属氧化物结晶结构及具有此金属氧化物结晶结构的显示面板的电路结构及薄膜晶体管，具体而言，本专利技术关于具有四元化合物晶体单元且可作为金属氧化物半导体层的金属氧化物结晶结构及具有此金属氧化物结晶结构的显示面板的电路结构及薄膜晶体管。
技术介绍
显示面板一般使用薄膜晶体管作为像素开关元件或电流驱动元件，使得像素可独立控制以达到显示作用。显示面板的薄膜晶体管通常使用低载子移动率的硅基主动层，使得操作速度较低又较不稳定。再者，具有硅基主动层的薄膜晶体管不适合应用于大尺寸面板的制造。再者，显示面板一般使用玻璃或塑料材料作为基板，因此受限于所用基板的熔点，显示面板的制造无法使用高温工艺，进而使得薄膜晶体管的主动层材料选用及制造受到极大的限制。因此，开发适合作为显示面板薄膜晶体管的主动层材料为重要的议题之一。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种金属氧化物结构，其具有原子结构几何优化的结晶单元，可作为适用于薄膜晶体管的金属氧化物半导体层。于一实施例，本专利技术提供一种金属氧化物结晶结构，其包含铟、锡、镓及氧原子，其中铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，且金属氧化物结晶结构具有结晶单元为菱形六面体。其中，该金属氧化物结晶结构包含多个该结晶单元斜方形往上堆叠。其中，该金属氧化物结晶结构包含多个该结晶单元斜方形排列。其中，该菱形六面体的三棱边a、b、c的长度分别为且该三棱边的三个夹角α、β、γ分别为89.9964±10％度、89.9986±10％度、72.6328±10％度。本专利技术的另一目的在于提供一种薄膜晶体管，其通过金属氧化物结晶结构形成的金属氧化物半导体层作为薄膜晶体管的主动层，可提供高载子移动率，适合窄边框的显示面板及传感器的应用。于另一实施例，本专利技术提供一种薄膜晶体管，其包含栅极层、栅极绝缘层、金属氧化物半导体层及源极/漏极层，其中栅极绝缘层位于栅极层上；金属氧化物半导体层位于栅极绝缘层上，金属氧化物半导体层具有金属氧化物结晶结构，金属氧化物结晶结构包含铟、锡、镓及氧原子，且铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，金属氧化物结晶结构具有结晶单元为菱形六面体；源极/漏极层位于金属氧化物半导体层上。于又一实施例，本专利技术提供一种薄膜晶体管，其包含金属氧化物半导体层、源极/漏极掺杂层、栅极绝缘层、栅极层、源极/漏极层，其中金属氧化物半导体层具有金属氧化物结晶结构，金属氧化物结晶结构包含铟、锡、镓及氧原子，且铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，金属氧化物结晶结构具有结晶单元为菱形六面体；源极/漏极掺杂层位于金属氧化物半导体层上；栅极绝缘层位于源极/漏极掺杂层上并部分连接金属氧化物半导体层；栅极层位于该栅极绝缘层上并对应该金属氧化物半导体层，源极/漏极层位于栅极绝缘层并电连接源极/漏极掺杂层。于另一实施例，本专利技术提供一种薄膜晶体管，其包含第一栅极层、第一栅极绝缘层、金属氧化物半导体层、源极/漏极掺杂层、第二栅极绝缘层、第二栅极层及源极/漏极层，其中第一栅极绝缘层位于第一栅极层上；金属氧化物半导体层位于第一栅极绝缘层上，金属氧化物半导体层具有金属氧化物结晶结构，金属氧化物结晶结构包含铟、锡、镓及氧原子，且铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，金属氧化物结晶结构具有结晶单元为菱形六面体；源极/漏极掺杂层位于金属氧化物半导体层上；第二栅极绝缘层位于源极/漏极掺杂层上并对应第一栅极层部分连接金属氧化物半导体层；第二栅极层位于第二栅极绝缘层上并对应第一栅极层；源极/漏极层通过第二栅极绝缘层并电连接源极/漏极掺杂层。本专利技术所述的薄膜晶体管，其中，该金属氧化物结晶结构包含多个该结晶单元斜方形往上堆叠。本专利技术所述的薄膜晶体管，其中，该金属氧化物结晶结构包含多个该结晶单元斜方形排列。本专利技术所述的薄膜晶体管，其中，该菱形六面体的三棱边a、b、c的长度分别为且该三棱边的三个夹角α、β、γ分别为89.9964±10％度、89.9986±10％度、72.6328±10％度。本专利技术所述的薄膜晶体管，其中，更包含一结晶铟镓锌氧化物半导体层，其中该结晶铟镓锌氧化物半导体层位于该栅极绝缘层及该源极/漏极层之间。本专利技术所述的薄膜晶体管，其中，该结晶铟镓锌氧化物半导体层位于该金属氧化物半导体层及该栅极绝缘层之间。于又一实施例，本专利技术提供一种显示面板的电路结构，其包含基板及多个薄膜晶体管，基板具有多个区域；多个薄膜晶体管分别设置于多个区域，且多个薄膜晶体管各具有金属氧化物半导体层，且金属氧化物半导体层选自结晶铟镓锌氧化物半导体层、结晶铟锡镓氧化物半导体层及其组合，其中结晶铟锡镓氧化物半导体层中铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，且结晶铟锡镓氧化物半导体层具有结晶单元为菱形六面体。于一实施例，该结晶铟锡镓氧化物半导体层包含多个结晶单元斜方形往上堆叠。于一实施例，该结晶铟锡镓氧化物半导体层包含多个结晶单元斜方形排列。于一实施例，菱形六面体的三棱边的长度a、b、c分别为且三棱边的三个夹角α、β、γ分别为89.9964±10％度、89.9986±10％度、72.6328±10％度。于一实施例，多个薄膜晶体管包含底栅极晶体管、顶栅极晶体管及双栅极晶体管至少其中之一。于一实施例，本专利技术的薄膜晶体管更包含结晶铟镓锌氧化物半导体层，其中结晶铟镓锌氧化物半导体层位于栅极绝缘层及源极/漏极层之间。于一实施例，结晶铟镓锌氧化物半导体层位于金属氧化物半导体层与门极绝缘层之间。相较于现有技术，本专利技术的金属氧化物结晶结构具有原子结构几何优化观点的结晶单元，具有高稳定性及高载子移动率适用于显示面板的薄膜晶体管，适合窄边框的显示面板，并可与其他金属氧化物层相互搭配，应于显示面板不同区域的电路，以利用不同金属氧化物的特性达成优化各元件功能所需，例如降低功率消耗、增加对水气阻挡的能力等。附图说明图1A为本专利技术一实施例的金属氧化物结晶结构的示意图。图1B为图1A的金属氧化物结晶结构的菱形六面体示意图。图2A及图2B显示形成本专利技术的金属氧化物结晶结构的不同实施例的示意图。图3A至图3C分别显示在不同能量的热处理后结晶金属氧化物层的化学成分示意图，其中图3A至图3C的热处理能量分别为160mJ/cm2、200mJ/cm2及240mJ/cm2。图4A及图4B分别显示非结晶铟锡镓氧化物半导体层的XRD及SAED图。图5A及图5B分别显示本专利技术的结晶铟锡镓氧化物半导体层的XRD及SAED图。图6为本专利技术的结晶铟锡镓氧化物半导体层的EDX图。图7显示本专利技术的结晶铟锡镓氧化物半导体层的截面HRTEM图。图8显示本专利技术的结晶铟锡镓氧化物半导体层的上视HRTEM图。图9A及图9B显示本专利技术的结晶铟锡镓氧化物结构的侧视示意图及上视示意图。图10A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属氧化物结晶结构，包含铟、锡、镓及氧原子，其特征在于：/n铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，且该金属氧化物结晶结构具有一结晶单元为菱形六面体。/n

【技术特征摘要】
20180824 TW 1071296881.一种金属氧化物结晶结构，包含铟、锡、镓及氧原子，其特征在于：
铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，且该金属氧化物结晶结构具有一结晶单元为菱形六面体。


2.如权利要求1所述的金属氧化物结晶结构，其特征在于，该金属氧化物结晶结构包含多个该结晶单元斜方形往上堆叠。


3.如权利要求1所述的金属氧化物结晶结构，其特征在于，该金属氧化物结晶结构包含多个该结晶单元斜方形排列。


4.如权利要求1至3任一项所述的金属氧化物结晶结构，其特征在于，该菱形六面体的三棱边a、b、c的长度分别为且该三棱边的三个夹角α、β、γ分别为89.9964±10％度、89.9986±10％度、72.6328±10％度。


5.一种薄膜晶体管，其特征在于，该薄膜晶体管包含：
一栅极层；
一栅极绝缘层，位于该栅极层上；
一金属氧化物半导体层，位于该栅极绝缘层上，该金属氧化物半导体层具有一金属氧化物结晶结构，其中该金属氧化物结晶结构包含铟、锡、镓及氧原子，且铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，该金属氧化物结晶结构具有一结晶单元为菱形六面体；以及
一源极/漏极层，位于该金属氧化物半导体层上。


6.一种薄膜晶体管，其特征在于，该薄膜晶体管包含：
一金属氧化物半导体层，该金属氧化物半导体层具有一金属氧化物结晶结构，其中该金属氧化物结晶结构包含铟、锡、镓及氧原子，且铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，该金属氧化物结晶结构具有一结晶单元为菱形六面体；
一源极/漏极掺杂层，位于该金属氧化物半导体层上；
一栅极绝缘层，位于该源极/漏极掺杂层上并部分连接该金属氧化物半导体层；
一栅极层，位于该栅极绝缘层上并对应该金属氧化物半导体层；以及
一源极/漏极层，位于该栅极绝缘层并电连接该源极/漏极掺杂层。


7.一种薄膜晶体管，其特征在于，该薄膜晶体管包含：
一第一栅极层；
一第一栅极绝缘层，位于该第一栅极层上；
一金属氧化物半导体层，位于该第一栅极绝缘层上，该金属氧化物半导体层具有一金属氧化物结晶结构，其中该金属氧化物结晶结构包含铟、锡、镓及氧原子，且铟：锡：镓：氧的原子比例为2：1：1：6，该金属氧化物结晶结构具有一结晶单元为菱形六面体；
一源极/漏极掺杂层，位于该金属氧化物半导体层上；
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄景亮，叶家宏，
申请(专利权)人：友达光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;TW