氧化物半导体薄膜晶体管设备及其制造方法技术

本发明专利技术涉及氧化物半导体薄膜晶体管设备及其制造方法。该氧化物半导体薄膜晶体管设备包括基板和在基板上的第一氧化物半导体薄膜晶体管。第一氧化物半导体薄膜晶体管包括第一氧化物半导体层、第一顶栅电极、和第一源极/漏极电极。第一氧化物半导体层包括与第一顶栅电极重叠的第一沟道区域、和夹置第一沟道区域的两个第一低电阻区域。第一源极/漏极电极位于第一顶栅电极上方，并延伸穿过与两个第一低电阻区域中的一个第一低电阻区域重叠的绝缘区域，以与两个第一低电阻区域中的所述一个第一低电阻区域接触。两个第一低电阻区域和第一沟道区域中的每一者都包括下非晶层和上结晶层，上结晶层的组成与下非晶层的组成相同。上结晶层的组成与下非晶层的组成相同。上结晶层的组成与下非晶层的组成相同。

【技术实现步骤摘要】
氧化物半导体薄膜晶体管设备及其制造方法


[0001]本专利技术涉及氧化物半导体薄膜晶体管设备及制造氧化物半导体薄膜晶体管设备的方法。

技术介绍

[0002]有机发光二极管(OLED)元件在显示设备领域的应用正在扩大。OLED元件是电流驱动的发光元件，因此不需要背光源。此外，OLED元件具有实现低功耗、宽视角和高对比度的优点。
[0003]有源矩阵OLED显示设备包括像素电路，每个像素电路包括用于选择像素(子像素)的开关薄膜晶体管(TFT)和用于向像素的OLED元件供应电流的驱动TFT。非晶硅TFT、多晶硅TFT或氧化物半导体TFT可用于像素电路。
[0004]氧化物半导体TFT由于其诸如低漏电流和相对高的电子迁移率的特性，已经越来越多地用于显示设备的像素电路。氧化物半导体TFT也应用于除显示设备之外的各种领域。

技术实现思路

[0005]电路中的氧化物半导体TFT需要具有不同的特性以满足其功能。例如，在用于控制电流驱动的发光元件的电路中，要求用于选择发光元件的开关TFT具有漏极电流相对于栅极电压呈现出急剧上升的特性(低S值)。相反，要求驱动TFT具有呈现出平缓上升的特性(高S值)。
[0006]一种氧化物半导体薄膜晶体管设备，包括：基板和设置在所述基板上方的一个或多个氧化物半导体薄膜晶体管。所述一个或多个氧化物半导体薄膜晶体管包括第一氧化物半导体薄膜晶体管。所述第一氧化物半导体薄膜晶体管包括第一氧化物半导体层、设置在所述第一氧化物半导体层上方的第一顶栅电极、和第一源极/漏极电极。所述第一氧化物半导体层包括：在平面图中与所述第一顶栅电极重叠的第一沟道区域、和夹置所述第一沟道区域的两个第一低电阻区域。所述第一源极/漏极电极位于所述第一顶栅电极上方，并延伸穿过在平面图中与所述两个第一低电阻区域中的一个第一低电阻区域重叠的绝缘区域，以与所述两个第一低电阻区域中的所述一个第一低电阻区域接触。所述两个第一低电阻区域和所述第一沟道区域中的每一者都包括下非晶层和上结晶层，所述上结晶层的组成与所述下非晶层的组成相同。
[0007]一种制造氧化物半导体薄膜晶体管设备的方法，包括：形成氧化物半导体层；在所述氧化物半导体层上方形成栅极绝缘层；在所述栅极绝缘层上方形成顶栅电极；以及通过使用所述顶栅电极作为掩模的电阻降低工艺在所述氧化物半导体层中形成低电阻区域。形成所述氧化物半导体层包括形成下非晶层，以及在形成所述下非晶层之后形成上结晶层。
[0008]本专利技术的一个方面有助于在电路中包括具有期望特性的氧化物半导体TFT。
[0009]应当理解，前面的概述和以下详细描述都是示例性和解释性的，并且不限制本专利技术。
附图说明
[0010]图1示意性地示出了OLED显示设备的配置示例；
[0011]图2A示出了像素电路的配置示例；
[0012]图2B示出了像素电路的另一配置示例；
[0013]图2C示出了像素电路的又一配置示例；
[0014]图3示意性地示出了本说明书的一个实施方式中的氧化物半导体TFT的配置示例；
[0015]图4是示意性示出图3所示的氧化物半导体TFT的顶面的结构的平面图；
[0016]图5示意性地示出了本说明书的另一实施方式中的氧化物半导体TFT的配置示例；
[0017]图6提供了具有图3所示配置的氧化物半导体TFT的顶栅特性和底栅特性的测量结果；
[0018]图7A示出了制造图3所示的氧化物半导体TFT的方法的示例的一些步骤；
[0019]图7B示出了制造图3所示的氧化物半导体TFT的方法的示例的一个步骤；
[0020]图7C示出了制造图3所示的氧化物半导体TFT的方法的示例的一个步骤；
[0021]图7D示出了制造图3所示的氧化物半导体TFT的方法的示例的一些步骤；
[0022]图8A示出了制造图5所示的氧化物半导体TFT的方法的示例的一些步骤；
[0023]图8B示出了制造图5所示的氧化物半导体TFT的方法的示例的一个步骤；
[0024]图8C示出了制造图5所示的氧化物半导体TFT的方法的示例的一个步骤；
[0025]图8D示出了制造图5所示的氧化物半导体TFT的方法的示例的一些步骤；
[0026]图9A示出了上结晶层的(111)面上的衍射点的方位分布；
[0027]图9B示出了下非晶层的(111)面上的衍射点的方位分布；
[0028]图9C提供了上结晶层的TEM图像及其傅里叶变换图像；
[0029]图9D提供了下非晶层的TEM图像及其傅里叶变换图像；
[0030]图10A示出了在沟道区域的(111)面上的衍射点的方位分布；
[0031]图10B示出了源极/漏极区域的(111)面上的衍射点的方位分布；
[0032]图11示出了包括具有不同S值的开关氧化物半导体TFT和驱动氧化物半导体TFT的像素电路的结构示例；
[0033]图12示出了包括具有不同S值的开关氧化物半导体TFT和驱动氧化物半导体TFT的像素电路的另一结构示例；
[0034]图13示出了包括两个TFT的电路的结构示例；以及
[0035]图14示出了包括两个TFT的电路的另一结构示例。
具体实施方式
[0036]在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施方式。应注意，实施方式仅为实施本专利技术的构思的示例，并不限制本专利技术的技术范围。附图中相同的元件由相同的附图标记表示，并且附图中的每个元件可以在尺寸和/或形状上被夸大以清楚地理解描述。
[0037]概述
[0038]以下描述采用有机发光二极管(Organic Light
‑
Emitting Diode，OLED)显示设备作为氧化物半导体薄膜晶体管(TFT)设备的示例。本专利技术中的OLED显示设备包括例如像素电路中的氧化物半导体薄膜晶体管(TFT)。氧化物半导体TFT的氧化物半导体层(有源层)包
括下非晶层和上结晶层。氧化物半导体TFT的这种结构使得容易在电路中包括具有期望特性的氧化物半导体TFT。在本说明书中，远离基板的一侧被定义为上侧，而靠近基板的一侧被定义为下侧。
[0039]此外，可选的底栅电极可以被包括在氧化物半导体层下方。然后，可以选择性地制造使用下非晶层作为沟道的底栅TFT和使用上结晶层作为沟道的顶栅TFT，以提供利用其不同TFT特性的电路。本文公开的包括氧化物半导体TFT的电路的特征配置可应用于显示设备中的像素电路或驱动器电路或不同于显示设备的设备中的电路。
[0040]显示设备的配置
[0041]图1示意性地示出了OLED显示设备1的配置示例。OLED显示设备1包括薄膜晶体管(TFT)基板10、封装基板20、和粘合剂30(玻璃料密封件)，薄膜晶体管基板10上制造有有机发光元件(OLED元件)，封装基板20用于封装该OLED元件，粘合剂30用于将TFT基板10与封装基板20接合。TFT基板10和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化物半导体薄膜晶体管设备，包括：基板；和设置在所述基板上方的一个或多个氧化物半导体薄膜晶体管，其中，所述一个或多个氧化物半导体薄膜晶体管包括第一氧化物半导体薄膜晶体管，其中，所述第一氧化物半导体薄膜晶体管包括：第一氧化物半导体层；设置在所述第一氧化物半导体层上方的第一顶栅电极；和第一源极/漏极电极，其中，所述第一氧化物半导体层包括：在平面图中与所述第一顶栅电极重叠的第一沟道区域；和夹置所述第一沟道区域的两个第一低电阻区域，其中，所述第一源极/漏极电极位于所述第一顶栅电极上方，并延伸穿过在平面图中与所述两个第一低电阻区域中的一个第一低电阻区域重叠的绝缘区域，以与所述两个第一低电阻区域中的所述一个第一低电阻区域接触，以及其中，所述两个第一低电阻区域和所述第一沟道区域中的每一者都包括下非晶层和上结晶层，所述上结晶层的组成与所述下非晶层的组成相同。2.根据权利要求1所述的氧化物半导体薄膜晶体管设备，其中，所述上结晶层在电子衍射强度的方位分布中呈现出强度峰值，以及其中，所述下非晶层在电子衍射强度的方位分布中未呈现出强度峰值。3.根据权利要求1所述的氧化物半导体薄膜晶体管设备，其中，所述两个第一低电阻区域的上结晶层具有比所述第一沟道区域的上结晶层更低的取向度。4.根据权利要求3所述的氧化物半导体薄膜晶体管设备，其中，所述上结晶层的取向度由电子衍射强度的方位分布中的强度峰值的大小表示。5.根据权利要求1所述的氧化物半导体薄膜晶体管设备，其中，所述一个或多个氧化物半导体薄膜晶体管还包括第二氧化物半导体薄膜晶体管，其中，所述第二氧化物半导体薄膜晶体管包括：第二氧化物半导体层；设置在所述第二氧化物半导体层上方的第二顶栅电极；设置在所述第二氧化物半导体层下方的底栅电极；和两个第二源极/漏极电极，其中，所述第二氧化物半导体层包括：第二沟道区域，所述第二沟道区域在平面图中与所述第二顶栅电极和所述底栅电极重叠；和两个第二低电阻区域，所述两个第二低电阻区域夹置所述第二沟道区域，其中，所述两个第二源极/漏极电极位于所述第二顶栅电极上方，并且延伸穿过在平面图中与所述两个第二低电阻区域重叠的绝缘区域，以分别与所述两个第二低电阻区域接触，其中，所述两个第二低电阻区域和所述第二沟道区域中的每一者都包括下非晶层和上结晶层，所述上结晶层的组成与所述下非晶层的组成相同，
其中，所述第一氧化物半导体薄膜晶体管被配置为根据供应给所述第一顶栅电极的控制信号而导通/截止，以及其中，所述第二氧化物半导体薄膜晶体管被配置为根据供应给所述底栅电极的控制信号来控制流过所述第二沟道区域的电流量。6.根据权利要求5所述的氧化物半导体薄膜晶体管设备，其中，所述两个第二低电阻区域的上结晶层具有比所述第二沟道区域的上结晶层更低的取向度。7.根据权利要求5所述的氧化物半导体薄膜晶体管设备，其中，所述第一源极/漏极电极连接到所述第二氧化物半导体薄膜晶体管的所述底栅电极。8.根据权利要求5所述的氧化物半导体薄膜晶体管设备，其中，所述第二氧化物半导体薄膜晶体管的所述第二顶栅电极被配置为被供应恒定电位或处于浮动状态。9....

【专利技术属性】
技术研发人员：竹知和重，
申请(专利权)人：厦门天马显示科技有限公司，
类型：发明
国别省市：