发明名称 氧化铟为基础的薄膜电晶体及电路
摘要 在电子显示器或成像单元中,以电晶体阵列取得像素之控制。这些电晶体是薄膜形式且以二维配置,以形成切换电路、驱动电路或读出电路。在本发明中,提供具有氧化铟为基础的通道层之薄膜电晶体及电路。这些薄膜电晶体及电路可以在低温下制于不同基底上且具有高的电荷载子迁移率。除了传统的坚硬基底之外,根据本发明之薄膜电晶体可以制于可弯曲的及透明的基底上,以用于电子显示器及成像应用。本发明并提供具有氧化铟为基础的通道层之薄膜电晶体的制造方法。
申请公布号 TWI288429 申请公布日期 2007.10.11
申请号 TW094119519 申请日期 2005.06.13
申请人 石宇琦;邱星星 QIU, CINDY XING 加拿大;邱树农 QIU, CHUNONG 加拿大;石以瑄 SHIH, ISHIANG 加拿大 发明人 石宇琦;邱星星;邱树农;石以瑄
分类号 H01L21/00(2006.01) 主分类号 H01L21/00(2006.01)
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路2段125号7楼
主权项 1.一种氧化铟为基础的薄膜电晶体,包括: 第一基底; 第一导电闸极层; 第一闸极绝缘层,与该第一导电闸极层至少部份相 重叠; 源极电极,与该第一闸极绝缘层的第一部份重叠; 汲极电极,与该第一闸极绝缘层的第二部份重叠; 及 氧化铟为基础的通道层,与该第一闸极绝缘层的部 份、该源极电极的至少部份及该汲极电极的至少 部份相重叠。 2.如申请专利范围第1项之氧化铟为基础的薄膜电 晶体,其中,该第一基底系选自玻璃基底、二氧化 矽基底、塑胶片、具有介电涂层之金属片、陶瓷 基底及半导体基底所组成的族群。 3.如申请专利范围第1项之氧化铟为基础的薄膜电 晶体,其中,该氧化铟为基础的通道层之材料系选 自氧化铟、铟锡氧化物、铟锌氧化物和铟镓氧化 物以及其化合物所组成之族群。 4.如申请专利范围第1项之氧化铟为基础的薄膜电 晶体,又包括至少第一层间介电层,该第一层间介 电层会与该氧化铟为基础的通道层之至少部份、 该源极电极的部份及该汲极电极的部份相重叠,以 用于电隔离及钝化。 5.如申请专利范围第1项之氧化铟为基础的薄膜电 晶体,又包括薄膜基底介电层,该薄膜基底介电层 系被导入于该氧化铟为基础的通道层与该第一基 底之间,以使该氧化铟为基础的通道层与该第一基 底之间的元素相互扩散最小。 6.如申请专利范围第1项之氧化铟为基础的薄膜电 晶体,又包括第一遮光层及第二遮光层,该第一遮 光层沉积于该氧化铟为基础的通道层之下方,该第 二遮光层沉积于该氧化铟为基础的通道层之上方, 该第一遮光层及第二遮光层之材料系选自Al、Cu、 Ni、Ti、Ta、W、Cr、Mo、合金及组合所组成的族群, 紫外线及可见光实质上无法透射该第一遮光层及 第二遮光层,且该第一遮光层及第二遮光层可以使 导因于该氧化铟为基础的通道层之照射而产生的 电子电洞对最少。 7.如申请专利范围第1项之氧化铟为基础的薄膜电 晶体,又包括设在该源极电极与第一输出电极之间 的第一接触层以使该第一输出电极的接触电阻降 到最小,以及,设在该汲极电极与第二输出电极之 间的第二接触层以使该第二输出电极的接触电阻 降到最小。 8.如申请专利范围第1项之氧化铟为基础的薄膜电 晶体,又包括第二闸极绝缘层及第二导电闸极层, 以便于调节该氧化铟为基础的通道层之导电性。 9.如申请专利范围第1项之氧化铟为基础的薄膜电 晶体,又包括第二基底,该第二基底具有顶部电极, 该第二基底系安装于该第一基底之间以包围及保 护该切换阵列或该电路及发光元件或光切换元件 。 10.如申请专利范围第1项之氧化铟为基础的薄膜电 晶体,其中,该第一导电闸极层会与该第一闸极绝 缘层的至少部份、该源极电极的部份及该汲极电 极的部份相重叠,该第一闸极绝缘层会与该氧化铟 为基础的通道层之至少部份相重叠,形成具有氧化 铟为基础的通道层之顶部闸极型薄膜电晶体结构 。 11.如申请专利范围第1项之氧化铟为基础的薄膜电 晶体,其中,该氧化铟为基础的通道层沉积于该第 一闸极绝缘层上,该第一闸极绝缘层会与该第一导 电闸极层的至少部份、该源极电极的部份及该汲 极电极的部份相重叠,形成具有氧化铟为基础的通 道层之底部闸极型薄膜电晶体结构。 12.如申请专利范围第1项之氧化铟为基础的薄膜电 晶体,又包括像素电极,该像素电极形成光切换或 接收元件之一部份且与该汲极电极电连接,该像素 电极之材料系选自铟锡氧化物、氧化铟、氧化锌 及其化合物所组成之族群。 13.如申请专利范围第1项之氧化铟为基础的薄膜电 晶体,又包括资料线及闸极线,该资料线系电连接 至衆多该氧化铟为基础的薄膜电晶体之汲极电极, 而该闸极线系电连接至该氧化铟为基础的薄膜电 晶体之闸极电极以用于连接至该汲极电极的光切 换及接收元件的控制及定址。 14.一种具有氧化铟为基础的通道层之薄膜电晶体 的制造方法,包括下述步骤: 在第一基底上形成第一闸极电极; 在该第一闸极电极上及该第一基底上形成第一闸 极绝缘层; 在该第一闸极绝缘层的部份上形成第一源极电极 和第二汲极电极以及闸极线; 形成氧化铟为基础的半导体及将该氧化铟为基础 的半导体图形化成为通道层; 沉积及图型化第一层间介电层;以及 沉积及图型化至少第一输出电极源极资料线及第 二输出电极闸极线。 15.如申请专利范围第14项之方法,其中,该第一基底 系选自玻璃基底、二氧化矽基底、塑胶片、具有 介电涂层之金属片、陶瓷基底及半导体基底所组 成的族群。 16.如申请专利范围第14项之方法,其中,用于该通道 层之氧化铟为基础的半导体之材料系选自氧化铟 、铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟镓氧化物、及其 混合物所组成的族群。 17.如申请专利范围第14项之方法,又包括形成像素 电极之步骤,该像素电极系电连接至该薄膜电晶体 的该汲极电极,用于供应或接收电讯号,该像素电 极之材料系选自铟锡氧化物、氧化铟、氧化锌、 铟镓氧化物、及其合金所组成的族群。 18.如申请专利范围第14项之方法,又包括在该基底 上形成第一遮光层及薄膜基底绝缘层之步骤,对于 紫外线、可见光及红外线应用,该第一遮光层系被 选择成使得紫外线及可见光实质上无法透射以使 导因于该氧化铟为基础的半导体之照射而产生的 电子及电洞最少,对于X光应用,该第一遮光层进一 步被选成X光无法透射。 19.如申请专利范围第14项之方法,又包括一步骤,在 该第一层间介电层上形成第二遮光层,对于紫外线 、可见光及红外线应用,该第二遮光层系被选择成 使得紫外线及可见光实质上无法透射以使导因于 该氧化铟为基础的半导体之照射而产生的电子及 电洞最少,对于X光应用,该第二遮光层进一步被选 成X光实质上无法透射。 20.如申请专利范围第14项之方法,又包括一步骤,在 该基底上形成薄基底介电层以用于钝化,以使该基 底与该氧化铟为基础的半导体之间的元素相互扩 散最小。 21.如申请专利范围第14项之方法,又包括一步骤,在 该氧化铟为基础的半导体之沉积期间,加热该第一 基底以增进晶性及电荷载子迁移率。 22.如申请专利范围第14项之方法,又包括一步骤,在 形成该氧化铟为基础的半导体之后,加热该第一基 底以增进晶性及电荷载子迁移率,该加热系在含氧 的气氛中执行。 23.如申请专利范围第14项之方法,其中,藉由调节沉 积速率、基底温度及室内压力中氧的分压,以控制 该氧化铟为基础的半导体之电阻率。 24.一种具有氧化铟为基础的通道层之薄膜电晶体 的制造方法,包括下述步骤: 在第一基底上形成源极电极、汲极电极及闸极线; 形成氧化铟为基础的半导体及将该氧化铟为基础 的半导体图型化成为通道层,该氧化铟为基础的半 导体会与该源极电极的部份及该汲极电极的部份 相重叠; 在该氧化铟为基础的半导体上形成第一闸极绝缘 层; 在该第一闸极绝缘层上形成第一闸极电极; 沉积及图型化第一层间介电层;及 沉积及图型化至少第一输出电极源极资料线及至 少第二输出电极闸极线。 25.如申请专利范围第24项之方法,其中,该第一基底 系选自玻璃基底、塑胶片、具有介电涂层之金属 片、陶瓷基底及半导体基底所组成的族群。 26.如申请专利范围第24项之方法,其中,用于该通道 层之氧化铟为基础的半导体之材料系选自氧化铟 、铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟镓氧化物、及其 混合物所组成的族群。 27.如申请专利范围第24项之方法,又包括形成像素 电极之步骤,该像素电极系电连接至该汲极电极, 用于供应或接收电讯号,该像素电极之材料系选自 铟锡氧化物、氧化铟、氧化锌、铟镓氧化物、及 其合金所组成的族群。 28.如申请专利范围第24项之方法,又包括一步骤,在 该第一基底上形成第一遮光层及薄基底绝缘层,对 于紫外线、可见光及红外线应用,该第一遮光层系 被选择成使得紫外线及可见光实质上无法透射以 使导因于该氧化铟为基础的半导体之照射而产生 的电子及电洞最少,以及,对于X光应用,该第一遮光 层可以进一步被选成X光无法透射。 29.如申请专利范围第24项之方法,又包括一步骤,在 该第一层间介电层上形成第二遮光层,对于紫外线 、可见光及红外线应用,该第二遮光层系被选择成 使得紫外线及可见光实质上无法透射以使导因于 该氧化铟为基础的半导体之照射而产生的电子及 电洞最少,对于X光应用,该第二遮光层进一步被选 成X光实质上无法透射。 30.如申请专利范围第24项之方法,又包括一步骤,在 该第一基底上形成薄膜基底介电层以用于钝化,以 使该第一基底与该氧化铟为基础的半导体之间的 元素相互扩散最小。 31.如申请专利范围第24项之方法,又包括一步骤,在 该氧化铟为基础的半导体之沉积期间,加热该第一 基底以增进晶性及电荷载子迁移率。 32.如申请专利范围第24项之方法,又包括一步骤,在 形成该氧化铟为基础的半导体之后,加热该第一基 底以增进晶性及电荷载子迁移率,该加热系在含氧 的气氛中执行。 33.如申请专利范围第24项之方法,其中,藉由调节沉 积速率、基底温度及室内压力中氧的分压,以控制 该氧化铟为基础的半导体之电阻率。 图式简单说明: 图1系显示二维显示器或成像阵列之简图。 图2系显示LCD显示面板的局部,其中,TFT系以二维方 式配置以形成像素阵列。 图3系显示面板或成像单元中的TFT及像素的局部。 图4系显示根据本发明的实施例之具有底部闸极电 极配置的氧化铟为基础的TFT之剖面图。 图5系显示根据本发明之具有顶部闸极电极配置及 中间电极之氧化铟为基础的TFT之剖面图。 图6系显示根据本发明之具有顶部闸极电极配置及 第二闸极电极之氧化铟为基础的TFT之剖面图。 图7系显示根据本发明之具有顶部闸极电极配置及 无中间电极之氧化铟为基础的TFT之剖面图。 图8系显示根据本发明之氧化铟为基础的TFT之部份 的剖面图,显示像素电极的连接。 图9系显示根据本发明之氧化铟为基础的TFT之部份 的剖面图,显示像素电极的连接。 图10a-10g系显示根据本发明之具有顶部闸极电极且 以氧化铟为基础的TFT在不同制造阶段后的剖面图 。 图11a-11h系显示根据本发明之具有底部闸极电极且 以氧化铟为基础的TFT在不同制造阶段后之剖面图 。
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