薄膜晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种薄膜晶体管及其制造方法。该薄膜晶体管可以包括栅极；沟道层；源极和漏极，该源极和漏极由金属形成；以及金属氧化物层，该金属氧化物层在该沟道层与该源极和该漏极之间形成。该金属氧化物层可以在该沟道层与该源极和该漏极之间具有渐变的金属含量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关器件及其制造方法，且更具体地，涉及薄膜晶体管及其 制造方法。
技术介绍
薄膜晶体管可以用作用于平板显示装置例如液晶显示器装置或有机发 光显示器装置的开关器件。薄膜晶体管的迁移率或泄漏电流可以根据薄膜晶体管沟道层的材料和 状态而明显变化。在常规液晶显示器装置中，大多数薄膜晶体管的沟道层是非晶硅层。如果薄膜晶体管的沟道层是非晶硅层，则电荷迁移率可以是约0.5cmVVs,这 是很低的，并且因此，难于增加常规液晶显示器装置的运行速度。因此，进行研究以找到使用ZnO基材料层例如Ga-In-Zn-O层作为薄膜 晶体管的沟道层的方法，该ZnO基材料层具有比非晶硅层更大的电荷迁移 率。Ga-In-Zn-O层的迁移率可以比非晶硅层的迁移率大几十倍，因此，其可 以明显增加液晶显示器装置的运行速度。
技术实现思路
示例实施例可以提供一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管由于薄膜晶体管的 源极和漏极之间改善的接触而具有改善的特性。示例实施例还可以提供制造该薄膜晶体管的方法。示例实施例可以提供一种薄膜晶体管(TFT)，其可以包括栅极；沟道 层；源极和漏极，源极和漏极由金属形成；以及金属氧化物层，该金属氧化 物层形成在沟道层与源极和漏极之间。金属氧化物层在沟道层与源极和漏极之间可以具有逐渐变化的金属含曰f 。金属氧化物层中的金属含量可以在朝向沟道层的方向上逐渐增加或减少。.金属氧化物层可以是化学计量的层或非化学计量的层。金属氧化物层可以包括过渡金属，该过渡金属具有高于或类似于ZnO 的氧化特性的氧化特性。源极和漏极可以是由金属形成的双层。 沟道层可以是氧化物半导体层。包含在金属氧化物层中的金属可以与源极和漏极的金属相同。 栅极可以形成在沟道层的上方或下方，或者掩埋在沟道层中。 过渡金属可以是选自由Al、 Ti、 Mo、 Cr或W构成的组中的一种。 源才及和漏才及可以由Ti、 Mo、 Cr、 W、 Zr、 Hf、 Nb、 Ta、 Ag、 Au、 Al、Cu、 Co、 Sb、 V、 Ru、 Pt、 Pd、 Zn和Mg组成的组中所选取的至少一种形成。氧化物半导体层可以是 a(In203》b(Ga203) 'c(Zn())或 a(ln203)'b(ZnO)'c(SnO)(这里a、 b和c分别是满足a^0， b^0和00的整数)。示例实施例可以提供一种制造薄膜晶体管(TFT)的方法，该方法可以 包括在衬底上形成栅极，在衬底上形成覆盖栅极的栅极绝缘层，在栅极绝 缘层上形成沟道层，并通过在沟道层和栅极绝缘层上依次堆叠金属氧化物层 和金属层来形成源极和漏极。在形成金属氧化物层和金属层之后，可以对得到的结构进行退火。 退火可以使用炉管、快速热退火(RTA)或激光在氮气氛中在250°C~ 450'C之间进行。根据至少一个示例实施例，沟道层可以首先形成在衬底上，且源极和漏 极可以通过在沟道层和衬底上依次堆叠金属氧化物层和金属层来形成，以及 栅极和栅极绝缘层可以在形成源极和漏极之后通过形成栅极绝缘层以覆盖 沟道层、金属氧化物层和金属层并在栅极绝缘层上形成栅极而形成。示例实施例可以提供一种制造薄膜晶体管(TFT)的方法，其可以包括 在衬底上形成栅极，在衬底上形成覆盖栅极的栅极绝缘层，在栅极绝缘层上 形成沟道层，在沟道层和栅极绝缘层上堆叠金属层，并在金属层和沟道层之 间形成金属氧化物层。金属氧化物层可以通过对包括金属层的得到的结构退火来形成。退火可以使用炉管、快速热退火(RTA)或激光来进行。 退火可以在包含氮或氧的气氛中在250°C 45(TC之间进行。 退火可以在氧气氛中在250°C 45(TC之间进行。根据至少一个示例实施例，沟道层可以首先形成在衬底上，且金属层可 以形成在沟道层和衬底上，且栅极绝缘层可以形成为覆盖金属层和沟道层， 以及金属氧化物层可以在在栅极绝缘层上形成栅极之后形成。另外，沟道层可以是首先形成在衬底上，且金属层可以形成在沟道层和 衬底上，然后可以形成金属氧化物层，以及栅极绝缘层可以形成以覆盖金属 层、金属氧化物层和沟道层，并且栅极可以形成在栅极绝缘层上。附图说明示例实施例的上述和其它特征及优点将通过参照附图详细描述示例实 施例而变得更加清晰。附图意在描绘示例实施例并且不应解释为限制权利要 求所意欲保护的范围。附图不应被认为按比例画出，除非清楚地说明。图1是根据至少一个示例实施例的薄膜晶体管(TFT)的平面图。图2是沿图1的线2-2，切取的截面图。图3至图8是展示根据示例实施例的第一、第二和第三TFT的电学特性 的曲线图。图9是展示根据至少一个示例实施例的第一 TFT的漏极电流(Id)-漏极 电压(Vd)的曲线图。图10是展示用在实验中的根据至少 一 个示例实施例的TFT的栅极电压-源极和漏极电流特性的曲线图。图11是展示用在实验中的TFT的漏极电流-漏极电压特性的曲线图。图12至15是根据至少一个示例实施例的制造TFT的方法的截面图。图16是展示根据至少一个示例实施例，基于制造TFT的方法的源极-漏极电流(Ids)对金属氧化物层的厚度的曲线图。 图17至19是根据至少一个示例实施例制造TFT的方法的截面图。图20和21是展示根据至少一个示例实施例，在制造TFT的方法中基于 退火温度的TFT的电学特性的曲线图。图22和23分别是当不退火和当在35(TC退火时依次堆叠的氧化硅层、 沟道层和金属层的照片图像。图24和25是展示沿图22和23的线l-l，的材料成分的曲线图。 图26是可以应用示例实施例的顶部栅极TFT的截面图。具体实施方式'这里公开详细的示例实施例。然而，这里公开的特定结构和功能细节仅 代表描述示例实施例的目的。但是，示例实施例可以以许多不同的形式体现 并不应该认为仅限于这里阐述的实施例。因此，尽管示例实施例能够有各种变体和不同形式，其实施例以在附图,!;丄/' 二 ？r,， 二'. 一;— _v ,3 二 、丄卉二^么m :+' 力；工 s ;t i审奋《AA 、:5*右音六；l容壬 卞口 'j、 i;/'j 口、j々》、/pL'J、7|仁^x工^r-w《W1^。 ,'、 w , /工议工王斤tTJ t^/又々J思仁，小例实施例限制于公开的具体形式，相反，示例实施例将覆盖落在示例实施例 的范围内的全部变体、等同物和更改。相同的附图标记在对附图的描述中都 指代相同的元件。应该理解的是，尽管术语第一、第二等可以用在这里以描述各种元件， 但这些元件不应该由这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件区别于另一 个元件。例如，第一元件可以称为第二元件，且类似地，第二元件可以称为 第一元件，而不偏离示例实施例的范围。如在这里使用的，术语和/或包 括一个或多个相关所列项目的任何和全部组合。应该理解的是，当元件被称为连接或耦接到另一元件时，其可 以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当元件被称 为直接连接或直接耦接到另一元件时，则不存在中间元件。用于描 述元件之间的关系的其它词语应以类似的方式解释(例如，之间相对于 直接之间，相邻相对于直接相邻等)。这里使用的术语仅为描述具体实施例的目的并不意在对示例实施例进行限制。如这里使用的，单数形式一 (a)、 一 (an)和该(the)也意 在包括复数形式，除非上下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，包括：　　　　栅极；　　　　沟道层；　　　　源极和漏极，该源极和该漏极由金属形成；以及　　　　金属氧化物层，该金属氧化物层形成在该沟道层与该源极之间和该沟道层与该漏极之间。

【技术特征摘要】
KR 2007-2-28 20528/071.一种薄膜晶体管，包括栅极；沟道层；源极和漏极，该源极和该漏极由金属形成；以及金属氧化物层，该金属氧化物层形成在该沟道层与该源极之间和该沟道层与该漏极之间。2. 如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中该金属氧化物层在该沟道层与 该源极之间和该沟道层与该漏极之间具有渐变的金属含量。3. 如权利要求2所述的薄膜晶体管，其中该金属氧化物层中的金属含量 在朝向该沟道层的方向上逐渐增加或逐渐减'J 、。4. 如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中该金属氧化物层是化学计量的 层或非化学计量的层。5. 如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中该金属氧化物层包括过渡金 属，该过渡金属具有高于或类似于ZnO的氧化特性的氧化特性。6. 如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中该源极和该漏极是由金属形成 的双层。7. 如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中该沟道层是氧化物半导体层。8. 如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中包含在该金属氧化物层中的金 属与该源极和该漏极的金属相同。9. 如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中该栅极形成在该沟道层之上或 之下，或者掩埋在该沟道层中。10. 如权利要求5所述的薄膜晶体管，其中该过渡金属是选自Ti、 Mo、 Cr或W组成的组中的一种。11. 如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中该源极和该漏极是由选自Ti、 Mo、 Cr、 W、 Zr、 Hf、 Nb、 Ta、 Ag、 Au、 Al、 Cu、 Co、 Sb、 V、 Ru、 Pt、 Pd、 Zn和Mg组成的组中的至少 一种形成。12. 如权利要求7所述的薄膜晶体管，其中该氧化物半导体层是 a(In203).b(Ga203) 'c(ZnO)或a(ln203) 'b(ZnO) 'c(SnO),其中a、 b和c分别是 满足a^0， bgO和cX)的整凄t。13. —种制造薄膜晶体管的方法，包括 在衬底上形成^极；在该衬底上形成覆盖该栅极的栅极绝缘层； 在该栅极绝缘层上形成沟道层；以及通过在该沟道层和该栅极绝缘层上依次堆叠金属氧化物层和金属层形 成源一及和漏才及。14. 如权利要求13所述的方法，其中该金属氧化物层包括过渡金属，该 过渡金属具有高于或类似于ZnO的氧化特性的氧化特性。15. 如权利要求14所述的方法，其中该过渡金属是选自Al、 Ti、 Mo、 Cr或W组成的组中的一种。16. 如权利要求13所述的方法，其中在形成该金属氧化物层和该金属层 后，对所得的结构进行退火。17. 如权利要求16所述的方法，其中该退火使用炉管、快速热退火或激 光在氮气氛中于250。C 450。C之间进行。18. 如权利要求13所述的方法，其中该金属层是双层。19. 如权利要求13所述的方法，其中该金属层是由选自Ti、 Mo、 Cr、 W、 Zr、 Hf、 Nb、 Ta、 Ag、 Au、 Al、 Cu、 Co、 Sb、 V、 Ru、 Pt、 Pd、 Zn和 Mg组成的组中的至少 一种形成。20. —种制造薄膜晶体管的方法，包括 在衬底上形成栅极；在该衬底上形成覆盖该栅极的栅极绝缘层； 在该栅极绝缘层上形成沟道层； 在该沟道层和该栅极绝缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜东勋，斯蒂法诺维奇金里克，宋利宪，朴永洙，金昌桢，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]