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特表2024-504530薄膜トランジスタ及びその製造方法、アレイ基板、表示装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-01
(54)【発明の名称】薄膜トランジスタ及びその製造方法、アレイ基板、表示装置
(51)【国際特許分類】
H01L 29/786 20060101AFI20240125BHJP
G02F 1/1368 20060101ALN20240125BHJP
【ＦＩ】
H01L29/78 618B
H01L29/78 618E
H01L29/78 616V
H01L29/78 616T
G02F1/1368
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022572769
(86)(22)【出願日】2021-01-28
(85)【翻訳文提出日】2022-11-25
(86)【国際出願番号】 CN2021074058
(87)【国際公開番号】W WO2022160149
(87)【国際公開日】2022-08-04
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】510280589
【氏名又は名称】京東方科技集團股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＢＯＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＧＲＯＵＰ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１０ Ｊｉｕｘｉａｎｑｉａｏ Ｒｄ．，Ｃｈａｏｙａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１５，ＣＨＩＮＡ
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】黄 杰
(72)【発明者】
【氏名】▲賀▼ 家▲ユ▼
(72)【発明者】
【氏名】▲寧▼ 策
(72)【発明者】
【氏名】李 正▲亮▼
(72)【発明者】
【氏名】胡 合合
(72)【発明者】
【氏名】▲劉▼ ▲鳳▼娟
(72)【発明者】
【氏名】姚 念▲キ▼
(72)【発明者】
【氏名】▲趙▼ 坤
(72)【発明者】
【氏名】周 ▲天▼民
(72)【発明者】
【氏名】王 久石
(72)【発明者】
【氏名】田 忠朋
【テーマコード（参考）】
2H192
5F110
【Ｆターム（参考）】
2H192AA23
2H192BB13
2H192BC31
2H192CB02
2H192CB05
2H192CB08
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5F110NN41
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(57)【要約】
薄膜トランジスタのアクティブ層は、積層された少なくとも２つの金属酸化物半導体層を含み、少なくとも２つの酸化物半導体層は、チャネル層と第１保護層を含み、チャネル層における金属酸化物半導体層における金属は、スズと、インジウム、ガリウム、亜鉛のうちの少なくとも１つとを含む。第１保護層は、プラセオジムを含み、第１保護層におけるプラセオジムは、金属酸化物半導体における光誘起電子を吸収し、光照射による光誘起電流を減少させるために使用される。当該薄膜トランジスタは安定性が高く移動度が高い。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アクティブ層（１０）を含み、前記アクティブ層は、積層された少なくとも２つの金属酸化物半導体層を含み、前記少なくとも２つの金属酸化物半導体層は、チャネル層（１０１）と第１保護層（１０２）を含み、前記チャネル層（１０１）内の金属酸化物半導体層における金属元素は、スズと、インジウム、ガリウム、亜鉛のうちの少なくとも１つとを含み、前記第１保護層（１０２）は、プラセオジムを含み、前記第１保護層（１０２）におけるプラセオジムは、金属酸化物半導体における光誘起電子を吸収し、光照射による光誘起電流を減少させるために使用されることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項2】
前記チャネル層（１０１）内の金属酸化物半導体層における金属元素は、スズ、インジウム、及びガリウムを含み、前記チャネル層（１０１）におけるインジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の総数に占める前記チャネル層（１０１）におけるインジウム原子の数の割合は、６５％から７５％の間であり、
前記チャネル層（１０１）におけるインジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の総数に占める前記チャネル層（１０１）におけるガリウム原子の数の割合は、２４％から３０％の間であり、
前記チャネル層（１０１）におけるインジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の総数に占める前記チャネル層（１０１）におけるスズ原子の数の割合は、１％から５％の間である、
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項3】
前記第１保護層（１０２）におけるプラセオジム原子の前記第１保護層（１０２）の異なる厚さ位置における含有量は、完全に同じではなく、前記第１保護層（１０２）の前記チャネル層（１０１）から離れた側のプラセオジム原子の含有量は、前記第１保護層（１０２）の前記チャネル層（１０１）に近い側のプラセオジム原子の含有量より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項4】
前記チャネル層（１０１）にプラセオジムがドープされ、前記チャネル層（１０１）において、前記チャネル層（１０１）におけるプラセオジム原子の含有量は、前記第１保護層（１０２）に近い方向から前記第１保護層（１０２）から離れた方向に単調に減少することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項5】
前記第１保護層（１０２）における金属元素は、スズ、インジウム、ガリウム、亜鉛のうちの少なくとも１つをさらに含み、前記第１保護層（１０２）における金属元素の原子の総数に占める前記第１保護層（１０２）におけるプラセオジム原子の数の割合は、１％から５０％の間であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項6】
前記第１保護層（１０２）における金属元素は、前記インジウム、前記ガリウム、及び前記亜鉛をさらに含み、前記第１保護層（１０２）におけるインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の総数に占める前記第１保護層（１０２）におけるインジウム原子の数の割合は、４５％から５５％の間であり、
前記第１保護層（１０２）におけるインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の総数に占める前記第１保護層（１０２）におけるガリウム原子の数の割合は、２５％から３５％の間であり、
前記第１保護層（１０２）におけるインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の総数に占める前記第１保護層（１０２）における亜鉛原子の数の割合は、１５％から２５％の間である、
ことを特徴とする請求項５に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項7】
前記第１保護層（１０２）は、前記チャネル層（１０１）のベース基板（３０）から離れた表面に配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項8】
前記少なくとも２つの金属酸化物半導体層は、前記チャネル層（１０１）の前記ベース基板（３０）に近い表面に配置され、プラセオジムを含む第２保護層（１０３）をさらに含む、
ことを特徴とする請求項７に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項9】
前記第２保護層（１０３）は、プラセオジムを含むインジウムガリウム亜鉛酸化物層であり、前記第２保護層（１０３）における金属元素の原子の総数に占める前記第２保護層（１０３）におけるプラセオジム原子の数の割合は、１％から５０％の間である、
ことを特徴とする請求項８に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項10】
前記少なくとも２つの金属酸化物半導体層は、前記第１保護層（１０２）のベース基板（３０）から離れた表面に配置されたソース・ドレイン層（５０）と、
前記第１保護層（１０２）と前記ソース・ドレイン層（５０）との間に配置され、プラセオジムがドープされない結晶性酸化物層である被覆層（１０４）と、
をさらに含む、
ことを特徴とする請求項７に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項11】
前記被覆層（１０４）は、結晶性金属酸化物層であり、前記結晶性金属酸化物層における金属は、インジウム、ガリウム、亜鉛、及びスズのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１０に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項12】
拡散層（４０）をさらに含み、前記拡散層（４０）は、前記第１保護層（１０２）の前記ベース基板（３０）から離れた面に配置され、前記拡散層（４０）は、プラセオジム金属層またはプラセオジム金属酸化物層である、ことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項13】
前記第１保護層（１０２）は、前記チャネル層（１０１）のベース基板（３０）に近い表面に配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項14】
ソース（５０１）とドレイン（５０２）をさらに含み、前記ソース（５０１）と前記ドレイン（５０２）は、前記アクティブ層（１０）上に配置され、前記ソース（５０１）と前記ドレイン（５０２）は、それぞれ前記アクティブ層（１０）の側壁を包み、前記ソース（５０１）と前記ドレイン（５０２）は、それぞれ前記チャネル層（１０１）の側壁に接続され、前記ソース（５０１）と前記ドレイン（５０２）にプラセオジムが含まれる、ことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項または請求項１３に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項15】
ベース基板を準備することと、前記ベース基板上に少なくとも２つの金属酸化物半導体層を順次に形成することにより、薄膜トランジスタのアクティブ層を形成し、前記少なくとも２つの酸化物半導体層は、チャネル層と第１保護層を含み、前記チャネル層内の金属酸化物半導体層における金属元素は、スズと、インジウム、ガリウム、亜鉛のうちの少なくとも１つとを含み、前記第１保護層は、プラセオジムを含み、前記第１保護層におけるプラセオジムは、金属酸化物半導体における光誘起電子を吸収し、光照射による光誘起電流を減少させるために使用されることと、
を含む、
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項16】
前記ベース基板上に少なくとも２つの金属酸化物半導体層を順次に形成することは、前記ベース基板上に一層のインジウムガリウムスズ酸化物膜層を形成することと、
前記インジウムガリウムスズ酸化物膜層のベース基板から離れた面に一層の拡散膜層を形成し、前記拡散膜層は、プラセオジム金属膜層またはプラセオジム金属酸化物膜層であることと、
前記インジウムガリウムスズ酸化物膜層と前記拡散膜層に対してアニール処理を行うことにより、前記拡散膜層におけるプラセオジムを前記インジウムガリウムスズ酸化物膜層に拡散させ、前記ベース基板上に順次に積層された前記チャネル層及び前記第１保護層を含むアクティブ層を得ることと、
前記拡散膜層に対してパターン化処理を行うことにより、前記アクティブ層上に配置された拡散層を得て、前記拡散層は、前記第１保護層の前記ベース基板から離れた面に配置され、前記拡散層は、プラセオジム金属層またはプラセオジム金属酸化物層であることと、
を含む、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記拡散層上にソース・ドレイン金属層を形成し、前記ソース・ドレイン金属層は、プラセオジムを含むことと、前記ソース・ドレイン金属層に対してパターン化処理を行うことにより、ソースとドレインを形成することと、
をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
ベース基板（３０）と前記ベース基板上の複数の薄膜トランジスタを含み、前記薄膜トランジスタは、請求項１から１４のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタであることを特徴とするアレイ基板。
【請求項19】
前記第１保護層（１０２）、ソース（５０１）、及びドレイン（５０２）上に被覆された第１絶縁層（８０）と、前記第１絶縁層（８０）の前記ベース基板（３０）から離れた面に配置された複数の第１電極を含む第１電極層（９０）と、
前記複数の第１電極上に被覆された第２絶縁層（１００）と、
前記第２絶縁層（１００）の前記ベース基板（３０）から離れた面に配置され、対応した薄膜トランジスタにおけるソース（５０１）またはドレイン（５０２）と電気的に接続された第２電極層（１１０）と、
をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載のアレイ基板。
【請求項20】
請求項１８または１９に記載のアレイ基板を含むことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、表示技術の分野に関し、特に薄膜トランジスタ及びその製造方法、アレイ基板、表示装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＴＦＴ）は、表示装置のコアデバイスであり、表示装置の各画素は、薄膜トランジスタに依存してスイッチングと駆動を行う。薄膜トランジスタは、薄膜トランジスタのアクティブ層の半導体材料に応じて、酸化物薄膜トランジスタとアモルファスシリコン薄膜トランジスタを主に含む。酸化物薄膜トランジスタは、高い移動度を有し、表示装置の解像度を高めることができ、表示装置への応用は、ますます広がっている。
【0003】
酸化物薄膜トランジスタのアクティブ層は、酸化物薄膜トランジスタのソースとドレインにそれぞれ接続され、酸化物薄膜トランジスタが動作すると、アクティブ層にキャリアが発生し、アクティブ層に接続されたソースとドレインが導通し、この結果、当該酸化物薄膜トランジスタが導通して動作する。
【0004】
関連技術では、酸化物薄膜トランジスタのアクティブ層が酸化物半導体であるが、酸化物半導体が光に敏感であり、アクティブ層が光の影響を受けやすく、アクティブ層が光の照射を受けた場合、光誘起キャリアが発生し、本来動作していない酸化物薄膜トランジスタが導通し、酸化物薄膜トランジスタの安定性に影響を与える。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
本出願の実施例は、薄膜トランジスタ及びその製造方法、アレイ基板、表示装置を提供し、酸化物薄膜トランジスタの安定性を向上させる。前記技術案は、以下の通りである。
【0006】
一側面によれば、アクティブ層を含み、前記アクティブ層は、積層された少なくとも２つの金属酸化物半導体層を含み、前記少なくとも２つの酸化物半導体層は、チャネル層と第１保護層を含み、前記チャネル層内の金属酸化物半導体層における金属元素は、スズと、インジウム、ガリウム、亜鉛のうちの少なくとも１つとを含み、前記第１保護層は、プラセオジムを含み、前記第１保護層におけるプラセオジムは、金属酸化物半導体における光誘起電子を吸収し、光照射による光誘起電流を減少させるために使用される薄膜トランジスタに関する。
【0007】
本出願の実施例の一実施形態では、前記チャネル層内の金属酸化物半導体層における金属元素は、スズ、インジウム、及びガリウムを含み、前記チャネル層におけるインジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の総数に占める前記チャネル層におけるインジウム原子の数の割合は、６５％から７５％の間であり、前記チャネル層におけるインジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の総数に占める前記チャネル層におけるガリウム原子の数の割合は、２４％から３０％の間であり、前記チャネル層におけるインジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の総数に占める前記チャネル層におけるスズ原子の数の割合は、１％から５％の間である。
【0008】
本出願の実施例の一実施形態では、前記第１保護層におけるプラセオジム原子の前記第１保護層の異なる厚さ位置における含有量は、完全に同じではなく、前記第１保護層の前記チャネル層から離れた側のプラセオジム原子の含有量は、前記第１保護層の前記チャネル層に近い側のプラセオジム原子の含有量より小さい。
【0009】
本出願の実施例の一実施形態では、前記チャネル層にプラセオジムがドープされ、前記チャネル層において、前記チャネル層におけるプラセオジム原子の含有量は、前記第１保護層に近い方向から前記第１保護層から離れた方向に単調に減少する。
【0010】
本出願の実施例の一実施形態では、前記第１保護層における金属元素は、スズ、インジウム、ガリウム、亜鉛のうちの少なくとも１つをさらに含み、前記第１保護層における金属元素の原子の総数に占める前記第１保護層におけるプラセオジム原子の数の割合は、１％から５０％の間である。
【0011】
本出願の実施例の一実施形態では、前記第１保護層における金属元素は、前記インジウム、前記ガリウム、及び前記亜鉛をさらに含み、前記第１保護層におけるインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の総数に占める前記第１保護層におけるインジウム原子の数の割合は、４５％から５５％の間であり、前記第１保護層におけるインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の総数に占める前記第１保護層におけるガリウム原子の数の割合は、２５％から３５％の間であり、前記第１保護層におけるインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の総数に占める前記第１保護層における亜鉛原子の数の割合は、１５％から２５％の間である。
【0012】
本出願の実施例の一実施形態では、前記第１保護層は、前記チャネル層のベース基板から離れた表面に配置される。
【0013】
本出願の実施例の一実施形態では、前記少なくとも２つの金属酸化物半導体層は、チャネル層のベース基板に近い表面に配置され、プラセオジムを含む第２保護層をさらに含む。
【0014】
本出願の実施例の一実施形態では、前記第２保護層は、プラセオジムを含むインジウムガリウム亜鉛酸化物層であり，前記第２保護層における金属元素の原子の総数に占める前記第２保護層におけるプラセオジム原子の数の割合は、１％から５０％の間である。
【0015】
本出願の実施例の一実施形態では、前記少なくとも２つの金属酸化物半導体層は、前記第１保護層のベース基板から離れた表面に配置されたソース・ドレイン層と、前記第１保護層と前記ソース・ドレイン層との間に配置され、プラセオジムがドープされない結晶性酸化物層である被覆層と、をさらに含む。
【0016】
本出願の実施例の一実施形態では、前記被覆層は、結晶性金属酸化物層であり、前記結晶性金属酸化物層における金属は、インジウム、ガリウム、亜鉛、及びスズのうちの少なくとも１つを含む。
【0017】
本出願の実施例の一実施形態では、前記薄膜トランジスタは、拡散層をさらに含み、前記拡散層は、前記第１保護層の前記ベース基板から離れた面に配置され、前記拡散層は、プラセオジム金属層またはプラセオジム金属酸化物層である。
【0018】
本出願の実施例の一実施形態では、前記第１保護層は、前記チャネル層のベース基板に近い表面に配置される。
【0019】
本出願の実施例の一実施形態では、前記薄膜トランジスタは、ソースとドレインをさらに含み、前記ソースと前記ドレインは、前記アクティブ層上に配置され、前記ソースと前記ドレインは、それぞれ前記アクティブ層の側壁を包み、前記ソースと前記ドレインは、それぞれ前記チャネル層の側壁に接続され、前記ソースと前記ドレインにプラセオジムが含まれる。
【0020】
別の側面によれば、
【0021】
ベース基板を準備することと、前記ベース基板上に少なくとも２つの金属酸化物半導体層を順次に形成することにより、薄膜トランジスタのアクティブ層を形成し、前記少なくとも２つの酸化物半導体層は、チャネル層と第１保護層を含み、前記チャネル層内の金属酸化物半導体層における金属元素は、スズと、インジウム、ガリウム、亜鉛のうちの少なくとも１つとを含み、前記第１保護層は、プラセオジムを含み、前記第１保護層におけるプラセオジムは、金属酸化物半導体における光誘起電子を吸収し、光照射による光誘起電流を減少させるために使用されることと、を含む薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【0022】
本出願の実施例の一実施形態では、前記ベース基板上に少なくとも２つの金属酸化物半導体層を順次に形成することは、前記ベース基板上に一層のインジウムガリウムスズ酸化物膜層を形成することと、前記インジウムガリウムスズ酸化物膜層のベース基板から離れた面に一層の拡散膜層を形成し、前記拡散膜層は、プラセオジム金属膜層またはプラセオジム金属酸化物膜層であることと、前記インジウムガリウムスズ酸化物膜層と前記拡散膜層に対してアニール処理を行うことにより、前記拡散膜層におけるプラセオジムを前記インジウムガリウムスズ酸化物膜層に拡散させ、前記ベース基板上に順次に積層された前記チャネル層及び前記第１保護層を含むアクティブ層を得ることと、前記拡散膜層に対してパターン化処理を行うことにより、前記アクティブ層上に配置された拡散層を得て、前記拡散層は、前記第１保護層の前記ベース基板から離れた面に配置され、前記拡散層は、プラセオジム金属層またはプラセオジム金属酸化物層であることと、を含む。
【0023】
本出願の実施例の一実施形態では、前記方法は、前記拡散層上にソース・ドレイン金属層を形成し、前記ソース・ドレイン金属層は、プラセオジムを含むことと、前記ソース・ドレイン金属層に対してパターン化処理を行うことにより、ソースとドレインを形成することと、をさらに含む。
【0024】
別の側面によれば、ベース基板と前記ベース基板上の複数の薄膜トランジスタを含み、前記薄膜トランジスタは、上記のいずれかの側面に記載された薄膜トランジスタであるアレイ基板に関する。
【0025】
本出願の実施例の一実施形態では、前記アレイ基板は、前記第１保護層、前記ソース、及び前記ドレイン上に被覆された第１絶縁層と、前記第１絶縁層の前記ベース基板から離れた面に配置された複数の第１電極を含む第１電極層と、前記複数の第１電極上に被覆された第２絶縁層と、前記第２絶縁層の前記ベース基板から離れた面に配置され、対応した薄膜トランジスタにおけるソースまたはドレインと電気的に接続された第２電極層と、をさらに含む。
【0026】
別の側面によれば、本開示では、上記のいずれかの側面に記載されたアレイ基板を含む表示装置に関する。
【0027】
本出願の実施例による技術案の有益な効果は、少なくとも以下のことを含む。
【0028】
本出願の実施例では、薄膜トランジスタの動作中に、チャネル層は、主要なチャネル領域である。第１保護層は、チャネル層を保護し、第１保護層が配置された側からチャネル層に光が照射されると、まず第１保護層に光が照射され、第1保護層は、光を遮蔽し、チャネル層に対する光の影響を弱め、薄膜トランジスタの安定性を高める。第１保護層が光の照射を受けた場合、光誘起キャリアも発生し、第１保護層にプラセオジムが含まれているため、プラセオジムが、第１保護層の内部バンドギャップに、トラップ状態とも呼ばれる中間エネルギーレベル状態を導入する。第１保護層が光の照射を受けて光誘起キャリアが発生した場合、光誘起キャリアは、第１保護層の内部でトラップ状態によって捕獲され、この結果、光誘起キャリアは、第１保護層の内部で消化され、実際のチャネル領域の機能に影響を与えない。そして、チャネル層にスズが含まれることで、薄膜トランジスタの移動度を向上させ、薄膜トランジスタの応答速度を上げることができる。
【0029】
本出願の実施例における技術案をより明確に説明するために、以下、実施例の説明に使用される図面を簡単に説明し、以下の説明における図面は、本開示のいくつかの実施例にすぎず、当業者にとっては、創造的な労働をしない前提で、これらの図面に基づいて他の図面を得ることもできることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本出願の実施例による薄膜トランジスタの断面構造概略図である。
【図2】本出願の実施例による薄膜トランジスタの断面構造概略図である。
【図3】本出願の実施例による薄膜トランジスタの断面構造概略図である。
【図4】本出願の実施例による薄膜トランジスタの断面構造概略図である。
【図5】本出願の実施例による薄膜トランジスタの断面構造概略図である。
【図6】本出願の実施例による薄膜トランジスタの断面構造概略図である。
【図7】本出願の実施例による薄膜トランジスタの製造方法のフローチャートである。
【図8】本出願の実施例による薄膜トランジスタの製造方法のフローチャートである。
【図9】本出願の実施例による薄膜トランジスタの製造方法のプロセス図である。
【図10】本出願の実施例による薄膜トランジスタの製造方法のプロセス図である。
【図11】本出願の実施例による薄膜トランジスタの製造方法のプロセス図である。
【図12】本出願の実施例による薄膜トランジスタの製造方法のプロセス図である。
【図13】本出願の実施例による薄膜トランジスタの製造方法のプロセス図である。
【図14】本出願の実施例による薄膜トランジスタの製造方法のフローチャートである。
【図15】本出願の実施例による薄膜トランジスタの製造方法のプロセス図である。
【図16】本出願の実施例による薄膜トランジスタの製造方法のプロセス図である。
【図17】本出願の実施例による薄膜トランジスタの製造方法のプロセス図である。
【図18】本出願の実施例による薄膜トランジスタの製造方法のプロセス図である。
【図19】本出願の実施例による薄膜トランジスタの製造方法のプロセス図である。
【図20】本出願の実施例によるアレイ基板の断面構造概略図。
【発明を実施するための形態】
【0031】
本開示の目的、技術案および利点をより明確にするために、以下、図面を参照して本本開示の実施形態をさらに詳細に説明する。
【0032】
本出願の実施例では、薄膜トランジスタを提供し、図１は、本出願の実施例による薄膜トランジスタの断面構造概略図である。図１を参照すると、当該薄膜トランジスタのアクティブ層１０は、積層された少なくとも２つの金属酸化物半導体層を含み、少なくとも２つの酸化物半導体層は、チャネル層１０１と第１保護層１０２とを少なくとも含み、ここで、チャネル層１０１内の金属酸化物半導体層における金属は、スズ（Ｓｎ）と、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）のうちの少なくとも１つとを含む。第１保護層１０２は、プラセオジムを含み、第１保護層１０２におけるプラセオジムは、金属酸化物半導体における光誘起電子を吸収し、光照射による光誘起電流を減少させるために使用される。
【0033】
選択肢の一つとして、当該薄膜トランジスタは、トップゲート構造、ボトムゲート構造またはデュアルゲート構造である。ここで、トップゲート構造とは、ゲートがアクティブ層のベース基板から離れた側に配置されることを意味し、ボトムゲート構造とは、ゲートがアクティブ層のベース基板に近い側に配置されることを意味し、デュアルゲート構造構造とは、薄膜トランジスタが異なる層に配置される２つのゲートを含むことを意味し、２つのゲート間は、ゲート絶縁層によって隔てられ、２つのゲートは、いずれもアクティブ層のベース基板から離れた側に配置され、または、２つのゲートは、いずれもアクティブ層のベース基板に近い側に配置される。
【0034】
本出願の実施例では、薄膜トランジスタの動作中に、チャネル層１０１は、実際のチャネル領域である。第１保護層１０２は、チャネル層１０１を保護し、第１保護層１０２が配置された側からチャネル層１０１に光が照射されると、まず第１保護層１０２に光が照射され、第１保護層１０２は、光を遮蔽し、チャネル層１０１に対する光の影響を弱め、薄膜トランジスタの安定性を高める。第１保護層１０２が光の照射を受けた場合、光誘起キャリアも発生し、第１保護層１０２にプラセオジムが含まれているため、プラセオジムが、第１保護層１０２の内部バンドギャップに、トラップ状態とも呼ばれる中間エネルギーレベル状態を導入する。第１保護層１０２が光の照射を受けて光誘起キャリアが発生した場合、光誘起キャリアは、第１保護層１０２の内部でトラップ状態によって捕獲され、この結果、光誘起キャリアは、第１保護層１０２の内部で消化され、実際のチャネル領域の機能に影響を与えない。そして、チャネル層１０１にスズが含まれることで、薄膜トランジスタの移動度を向上させ、薄膜トランジスタの応答速度を上げることができる。
【0035】
本出願の実施例による薄膜トランジスタのアクティブ層が酸化物を用いて作製されるので、当該薄膜トランジスタが酸化物薄膜トランジスタと呼ばれる。
【0036】
本出願の実施例の一実施形態では、チャネル層１０１内の金属酸化物半導体層における金属元素は、スズ、インジウム、及びガリウムを含む。チャネル層１０１におけるインジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の総数に占めるチャネル層１０１におけるインジウム原子の数の割合は、６５％から７５％の間である。チャネル層１０１におけるインジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の総数に占めるチャネル層１０１におけるガリウム原子の数の割合は、２４％から３０％の間である。チャネル層１０１におけるインジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の総数に占めるチャネル層１０１におけるスズ原子の数の割合は、１％から５％の間である。
【0037】
本出願の実施例の一実施形態では、チャネル層１０１におけるインジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の数の割合は、９０：２０：１から２０：１０：１の間である。当該割合は、上記のインジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の割合に基づいて確定される。
【0038】
チャネル層１０１における各元素の割合は異なり、チャネル層１０１の移動度は異なる。上記の割合でチャネル層１０１における各元素を配置することにより、薄膜トランジスタの移動度が３０平方センチメートル/ボルト・秒（ｃｍ２/（Ｖ・Ｓ））から５０平方センチメートル/ボルト・秒の間に達することができ、薄膜トランジスタの移動度をさらに高めることができる。上記の原子の数の割合で構成されたチャネル層１０１は、結晶状態である。
【0039】
いくつかの例示では、チャネル層１０１において、インジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の数の割合は、５７：２１：２である。別の例示では、チャネル層１０１において、インジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の数の割合は、２９：１１：１である。
【0040】
なお、製造プロセスに誤差があるため、チャネル層１０１における各原子の数の割合が変動し、各原子の数の割合は、±１０％の範囲内で変動する。
【0041】
チャネル層１０１において、インジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の数の割合が２９：１１：１であり、チャネル層１０１におけるインジウム原子の数の割合の変動範囲が±５％であることを例に挙げると、チャネル層１０１において、インジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の数の割合は、２７.５５：１１：１から３０.４５：１１：１の間である。例えば、インジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の数の割合は、３０：１１：１である。
【0042】
本出願の実施例では、チャネル層１０１の厚さは、３０ナノメートル（ｎｍ）未満である。例えば、２５ナノメートルである。
【0043】
本出願の実施例では、第１保護層１０２の厚さは、２０ナノメートル（ｎｍ）未満である。例えば、２０ナノメートルである。
【0044】
本出願の実施例の一実施形態では、第１保護層１０２の金属元素は、スズ、インジウム、ガリウム、亜鉛のうちの少なくとも１つをさらに含む。
【0045】
例示的に、第１保護層１０２は、プラセオジムがドープされたインジウムガリウム亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）層である。
【0046】
インジウムガリウム亜鉛酸化物を容易に入手し、プラセオジムをインジウムガリウム亜鉛酸化物にドープすることにより、第１保護層１０２が光照射時にチャネル層１０１を保護することができる。
【0047】
本出願の実施例の一実施形態では、第１保護層１０２におけるインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の総数に占める第１保護層１０２におけるインジウム原子の数の割合は、４５％から５５％の間であり、第１保護層１０２におけるインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の総数に占める第１保護層１０２におけるガリウム原子の数の割合は、２５％から３５％の間であり、第１保護層１０２におけるインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の総数に占める第１保護層１０２における亜鉛原子の数の割合は、１５％から２５％の間である。
【0048】
本出願の実施例では、第１保護層１０２のインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の数の割合は、６：３：１から３：３：１の間である。当該割合は、上記のインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の割合に基づいて確定される。
【0049】
いくつかの例示では、第１保護層１０２のインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の数の割合は、４６：２９：２１である。別の例示では、第１保護層１０２において、インジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の数の割合は、２３：１４：１０である。
【0050】
本出願の実施例の一実施形態では、第１保護層１０２における金属元素の原子の総数に占める第１保護層１０２におけるプラセオジム原子の数の割合は、１％から５０％の間である。
【0051】
プラセオジムは、入手しやすく、価格が安く、製造コストを低減する。プラセオジムをインジウムガリウム亜鉛酸化物にドープした後、インジウムガリウム亜鉛酸化物の内部に中間エネルギーレベル状態ができて、光誘起キャリアの再結合を加速し、当該中間エネルギーレベル状態は、三価プラセオジム（Ｐｒ３+）トラップ状態と呼ばれる。トラップ状態は、電子再結合ステップを提供することができ、インジウムガリウム亜鉛酸化物が光の照射を受けて光誘起キャリア（即ち光誘起電荷）を生成する場合、当該光誘起キャリアは、急速に三价プラセオジムトラップ状態によって捕捉され、光誘起キャリアは、電子再結合ステップと再結合し、この結果、光誘起キャリアの寿命が低下し、光誘起キャリアの濃度が低下し、光誘起キャリアが内部で消化され、チャネル層に影響を与えることなく、これにより、薄膜トランジスタの光照射安定性と移動度が向上する。
【0052】
同時に、ドープされたプラセオジムの含有量の割合を制御して、第１保護層１０２がチャネル層１０１を保護する最適保護効果を確保し、薄膜トランジスタの光安定性をさらに向上させる。
【0053】
例示的に、第１保護層１０２におけるプラセオジム原子の数は、第１保護層１０２におけるインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の総数の５％に占める。
【0054】
いくつかの例示では、第１保護層１０２のインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子、プラセオジム原子の数の割合は、４６：２９：２１：４である。別の例示では、第１保護層１０２において、インジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子、プラセオジム原子の数の割合は、２３：１４：１０：２である。
【0055】
同様に、第１保護層１０２における各原子の数の割合にも変動があり、各原子の数の割合は、同様に±１０％の範囲内で変動する。
【0056】
本出願の実施例では、プラセオジムの含有量の割合とは、プラセオジム原子の数が第１保護層１０２におけるすべての金属元素の原子の数に占める割合である。
【0057】
本出願の実施例では、第１保護層１０２におけるプラセオジム原子の第１保護層１０２の異なる厚さ位置における含有量は、完全に同じではなく、第１保護層１０２のチャネル層１０１から離れた側のプラセオジム原子の含有量は、第１保護層１０２のチャネル層１０１に近い側のプラセオジム原子の含有量より小さい。
【0058】
選択肢の一つとして、他の実施形態では、第１保護層１０２は、プラセオジム酸化物（Ｐｒ-Ｏｘｉｄｅ）層、例えば、酸化プラセオジム（Ｐｒ２Ｏ３）層である。
【0059】
本出願の実施例では、チャネル層１０１にプラセオジムが含まれ、チャネル層１０１におけるプラセオジムの原子の数がチャネル層１０１におけるすべての金属元素の原子の数に占めるパーセンテージは、第１保護層１０２におけるプラセオジムの原子の数が第１保護層１０２におけるすべての金属元素の原子の数に占めるパーセンテージより小さい。
【0060】
アクティブ層１０の製造中に、アニール処理を行う必要があり、アニーリングの間、第１保護層１０２におけるプラセオジムは、チャネル層１０１にドープされ、チャネル層１０１は、同様にプラセオジムを含む。しかしながら、プラセオジムが第１保護層１０２からチャネル層１０１にドープされるので、チャネル層１０１におけるプラセオジムの含有量の割合が、第１保護層１０２におけるプラセオジムの含有量の割合よりも小さい。
【0061】
同時に、チャネル層１０１において、チャネル層１０１に含まれたプラセオジムの含有量の割合は、第１保護層１０２に近い方向から第１保護層１０２から離れた方向に順次に減少する。
【0062】
例示的に、チャネル層１０１におけるプラセオジム原子の数が、チャネル層１０１におけるインジウム原子、ガリウム原子、スズ原子の総数の２％に占める。
【0063】
再び図１を参照すると、アクティブ層１０は、ベース基板３０上に配置される。第１保護層１０２は、チャネル層１０１のベース基板３０から離れた表面に配置される。
【0064】
薄膜トランジスタの作動中に、ベース基板３０の表面から離れた側からチャネル層１０１に照射される光は多い。第１保護層１０２をチャネル層１０１のベース基板３０から離れた表面に配置することにより、第１保護層１０２がベース基板３０の表面から離れた側からチャネル層１０１に照射される周囲光を遮蔽し、チャネル層１０１に対する光の影響を低減する。同時に、第１保護層１０２におけるプラセオジムがチャネル層１０１に拡散される場合、チャネル層１０１のベース基板３０に近い側のプラセオジムが少なくなり、薄膜トランジスタの安定性が低下することが回避される。
【0065】
再び図１を参照すると、薄膜トランジスタは、ソース・ドレイン（Ｓｏｕｒｃｅ Ｄｒａｉｎ、ＳＤ）層５０をさらに含む。ソース・ドレイン層５０は、ソース５０１とドレイン５０２を含み、ソース５０１とドレイン５０２は、アクティブ層１０上に配置され、ソース５０１とドレイン５０２は、それぞれアクティブ層１０の側壁を包み、ソース５０１とドレイン５０２は、それぞれチャネル層１０１の側壁に接続される。
【0066】
薄膜トランジスタの場合、ソース・ドレイン層５０におけるソース５０１とドレイン５０２は、それぞれチャネル層１０１に接続する必要があり、薄膜トランジスタの作動時に、ソース５０１とドレイン５０２は、チャネル層１０１を介して導通する。図１では、チャネル層１０１が第１保護層１０２の下方に配置されるので、ソース５０１とドレイン５０２がチャネル層１０１の上方からチャネル層１０１に接続されることかできず、ソース５０１とドレイン５０２は、それぞれアクティブ層１０の側壁を包み、つまり、ソース５０１とドレイン５０２は、チャネル層１０１の側壁を介してチャネル層１０１に接続される。
【0067】
本出願の実施例では、ソース・ドレイン層５０は、金属層または酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層であり、ソース・ドレイン層５０の導電性を確保する。
【0068】
再び図１を参照すると、薄膜トランジスタは、ゲート（Ｇａｔｅ）６０とゲート絶縁（Ｇａｔｅ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ、ＧＩ）層７０をさらに含む。ゲート６０は、アクティブ層１０のベース基板３０に近い側に配置される。ゲート絶縁層７０は、アクティブ層１０とゲート６０との間に配置され、アクティブ層１０をゲート６０から分離する。
【0069】
例示的に、ゲート６０は、例えば銅などの金属で製作され、または、ゲート６０は、例えば酸化インジウムスズなどの透明導電材料で製作される。
【0070】
本出願の実施例では、ゲート６０と第１保護層１０２は、それぞれチャネル層１０１の両側に配置され、ゲート６０と第１保護層１０２は、チャネル層１０１に対して２つの側面から光を遮蔽する。
【0071】
例示的に、ゲート絶縁層７０は、酸化ケイ素、窒化ケイ素層またはエポキシ樹脂である。
【0072】
図１に示されたように、薄膜トランジスタは、第１絶縁層（ＰＶＸ）８０をさらに含む。第１絶縁層８０は、第１保護層１０２とソース・ドレイン層５０上に被覆される。
【0073】
第１絶縁層８０は、ソース・ドレイン層５０の上方に配置された膜層からソース・ドレイン層５０を分離するように配置され、ソース・ドレイン層５０の電気信号の伝達に影響を与えることを回避する。
【0074】
例示的に、第１絶縁層８０は、酸化ケイ素層である。
【0075】
本出願の実施例では、第１絶縁層８０が、一般的に酸化ケイ素層であり、第１絶縁層８０にシリコン系元素が含まれ、チャネル層１０１が、インジウムガリウムスズ酸化物層であり、チャネル層１０１にシリコン系元素が含まないので、チャネル層１０１が第１絶縁層８０に直接に接触する場合、チャネル層１０１と第１絶縁層８０との接触面で界面状態が生じ、薄膜トランジスタの移動度に影響する。シリコン系元素を含まない第１保護層１０２によって第１絶縁層８０とチャネル層１０１とを分離することで、薄膜トランジスタの移動度に対する界面状態の影響を回避することができる。
【0076】
図１に示された薄膜トランジスタは、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタであり、他の実施形態では、薄膜トランジスタは、トップゲート構造の薄膜トランジスタであってもよく、具体的な構造について、図２を参照する。
【0077】
図２は、本出願の実施例による薄膜トランジスタの断面構造概略図である。図２を参照すると、ゲート絶縁層７０は、第１保護層１０２のベース基板３０から離れた面に配置され、ゲート６０は、ゲート絶縁層７０のベース基板３０から離れた面に配置され、つまり、ゲート６０は、アクティブ層１０の上方に配置され、トップゲート構造の薄膜トランジスタである。
【0078】
再び図２を参照すると、トップゲート構造の薄膜トランジスタについて、第１保護層１０２がゲート絶縁層７０をチャネル層１０１から分離することにより、チャネル層１０１がゲート絶縁層７０に直接に接触することを回避し、ゲート絶縁層７０とチャネル層１０１との間に界面状態が生じ、薄膜トランジスタの移動度に影響する。
【0079】
再び図２を参照すると、薄膜トランジスタは、層間誘電体（Ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ、ＩＬＤ）層１２０をさらに含み、層間誘電体層１２０は、ゲート６０とアクティブ層１０を包み、ソース・ドレイン層５０は、層間誘電体層１２０上に配置され、つまり、層間誘電体層１２０によってゲート６０とソース・ドレイン層５０とを分離する。
【0080】
例示的に、層間誘電体層１２０は、酸化ケイ素層、窒化ケイ素層またはエポキシ樹脂層である。
【0081】
再び図２を参照すると、薄膜トランジスタは、遮光（Ｓｈｉｅｌｄ）層１３０とバッファ（Ｂｕｆｆｅｒ）層１４０をさらに含み、遮光層１３０とバッファ層１４０は、いずれもベース基板上に配置され、遮光層１３０は、チャネル層１０１と対向し、バッファ層１４０は、遮光層１３０とチャネル層１０１との間に配置される。
【0082】
本出願の実施例では、遮光層１３０側からチャネル層１０１に照射された光を遮蔽するように遮光層１３０を配置することにより、チャネル層１０１に対する光の影響を低減する。
【0083】
チャネル層１０１をバッファ層１４０上に配置することにより、ベース基板３０上の不純物がチャネル層１０１に与える影響を低減する。
【0084】
図３は、本出願の実施例による薄膜トランジスタの断面構造概略図である。図３を参照すると、少なくとも２つの金属酸化物半導体層は、第２保護層１０３をさらに含む。第２保護層１０３は、チャネル層１０１のベース基板３０に近い表面に配置され、第２保護層１０３にプラセオジムが含まれる。
【0085】
薄膜トランジスタの作動中に、チャネル層１０１の両側には、例えば周囲光、発光ユニットの光、バックライトからの光などの光が照射される。チャネル層１０１の２つの表面に第１保護層を配置し、第２保護層１０３に同様にプラセオジムがドープされ、第２保護層１０３による作用は、第１保護層１０２による作用と同じである。光がチャネル層１０１の対向する２つの表面からチャネル層１０１に照射する場合、第１保護層１０２と第２保護層１０３は、いずれもチャネル層１０１を保護し、薄膜トランジスタの安定性を高めることができる。
【0086】
本出願の実施例では、チャネル層１０１の対向する２つの表面がそれぞれ第１保護層１０２と第２保護層１０３に配置された場合、第１保護層１０２は、チャネル層１０１と第１絶縁層８０とを分離し、第２保護層１０３は、チャネル層１０１とゲート絶縁層７０とを分離して、チャネル層１０１の２つの表面に界面状態を形成することを同時に回避し、薄膜トランジスタの安定性に影響することを回避することができる。
【0087】
本出願の実施例の一実施形態では、第２保護層１０３は、プラセオジムを含むインジウムガリウム亜鉛酸化物層である。第２保護層１０３におけるプラセオジム原子の数は、第２保護層１０３におけるインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の総数の１％から５０％に占める。
【0088】
本出願の実施例では、第２保護層１０３のインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の割合は、第１保護層１０２のインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の割合と同じである。
【0089】
例示的に、第２保護層１０３のインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の数の割合は、６：３：１から３：３：１の間である。
【0090】
例えば、第２保護層１０３のインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の数の割合は、４：３：２である。第２保護層１０３におけるプラセオジム原子の数は、第２保護層１０３におけるインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子の総数の２０％に占める。
【0091】
同様に、第２保護層１０３における各原子の数の割合にも変動があり、各原子の数の割合は、同様に±１０％の範囲内で変動する。
【0092】
選択肢の一つとして、他の実施形態では、第２保護層１０３は、プラセオジム酸化物層、例えば、酸化プラセオジム層である。
【0093】
図４は、本出願の実施例による薄膜トランジスタの断面構造概略図である。図４を参照すると、少なくとも２つの金属酸化物半導体層は、被覆層１０４をさらに含む。被覆層１０４は、第１保護層１０２のベース基板３０から離れた面に配置され、被覆層１０４は、プラセオジムがドープされない結晶性酸化物層である。被覆層１０４は、ソース・ドレイン層５０と第１保護層１０２との間に配置される。
【0094】
本出願の実施例では、第１保護層１０２上に被覆層１０４を配置し、被覆層１０４は、高温高電圧下での薄膜トランジスタの安定性を高めることができる。同時に、ソース・ドレインがエッチングされる場合、結晶性酸化物層は、エッチングによるアクティブ層１０への影響を低減し、薄膜トランジスタの安定性を高めることができる。
【0095】
本出願の実施例では、被覆層１０４は、結晶性金属酸化物層であり、結晶性金属酸化物層における金属は、インジウム、ガリウム、亜鉛、及びスズのうちの少なくとも１つを含む。
【0096】
例示的に、被覆層１０４は、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）層、酸化インジウムガリウム（ＩＧＺ）層、酸化インジウムガリウム亜鉛スズ（ＩＧＺＴＯ）層、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層、及び酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）層のいずれかである。
【0097】
酸化インジウムガリウム亜鉛、酸化インジウムガリウム、酸化インジウムガリウム亜鉛スズ、酸化インジウムスズ、及び酸化インジウム亜鉛は、いずれも薄膜トランジスタを製造するのによく使われる材料であり、入手しやすく、製造コストを低減する。
【0098】
図５は、本出願の実施例による薄膜トランジスタの断面構造概略図である。図５を参照すると、薄膜トランジスタは、拡散層４０をさらに含む。拡散層４０は、第１保護層１０２のベース基板３０から離れた面に配置され、拡散層４０は、プラセオジム金属層またはプラセオジム金属酸化物層である。
【0099】
本出願の実施例では、拡散層４０は、第１保護層１０２を製造する製品であり、未処理のキャリア輸送膜層上に拡散層４０を配置し、未処理のキャリア輸送膜層に対して高温アニール処理を行い、アニール処理中に、拡散層４０におけるプラセオジムは、未処理のアクティブ層にドープされ、これにより、未処理のキャリア輸送膜層の拡散層４０に近い側にプラセオジムを含む第１保護層１０２を形成し、拡散層４０から離れた側にチャネル領域としてのチャネル層１０１を形成する。
【0100】
再び図５を参照すると、拡散層４０は、アクティブ層１０の側壁を包み、ソース・ドレイン層５０をエッチングする際に、拡散層４０は、アクティブ層１０を保護することができる。
【0101】
再び図５を参照すると、拡散層４０は、互いに分断された２つの部分を含み、拡散層４０は、ソース・ドレイン層５０とアクティブ層１０との間に配置され、拡散層４０の２つの部分の間が互いに分断されているため、拡散層４０がソース・ドレイン層５０におけるソース５０１とドレイン５０２を接続することを回避する。このような場合では、拡散層４０は、プラセオジム金属層またはプラセオジム金属酸化物層である。
【0102】
選択肢の一つとして、他の実施形態では、拡散層４０は、第１保護層１０２を被覆する一体構造であってもよく、このような場合では、拡散層は、プラセオジム金属酸化物層である。
【0103】
なお、他の実施例では、図５をもとに当該拡散層４０を除去し、ソース５０１およびドレイン５０２にプラセオジムが含まれる。ソース５０１およびドレイン５０２におけるプラセオジムをアクティブ層１０に拡散させる。例示的に、ソース・ドレイン層は、プラセオジム金属がドープされた金属化合物であり、または、プラセオジム金属薄膜を、プラセオジム金属層や銅金属層のような他の金属膜層に重ね合わせて形成されたものである。
【0104】
なお、他の実施例では、拡散層４０は、アクティブ層１０の側壁を包まなくてもよく、拡散層４０は、アクティブ層１０と積層され、拡散層４０は、アクティブ層１０のベース基板３０から離れた面に配置される。ソース５０１とドレイン５０２は、それぞれアクティブ層１０と拡散層４０の側壁を包む。
【0105】
【0106】
【0107】
ステップＳ１１において、ベース基板を準備する。
【0108】
ステップＳ１２において、ベース基板上に少なくとも２つの金属酸化物半導体層を順次に形成することにより、薄膜トランジスタのアクティブ層を形成し、少なくとも２つの酸化物半導体層は、チャネル層と第１保護層を含み、チャネル層内の金属酸化物半導体層における金属は、スズと、インジウム、ガリウム、亜鉛のうちの少なくとも１つとを含み、第１保護層は、プラセオジムを含み、第１保護層におけるプラセオジムは、金属酸化物半導体における光誘起電子を吸収し、光照射による光誘起電流を減少させるために使用される。
【0109】
【0110】
ステップＳ２１において、ベース基板を準備する。
【0111】
【0112】
図９を参照すると、ベース基板３０を準備する。
【0113】
ステップＳ２２において、ベース基板上にゲートを形成する。
【0114】
図１０を参照すると、ベース基板３０上にゲート６０を作製する。
【0115】
本出願の実施例では、ゲート６０は、金属電極である。
【0116】
例示的に、蒸着によりベース基板３０上に一層のゲート膜層を作製し、次にゲート膜層に対してパターン化処理を行うことにより、ゲート６０を得ることができる。
【0117】
ステップＳ２３において、ゲート上にゲート絶縁層を形成する。
【0118】
図１１を参照すると、ゲート６０上にゲート絶縁層７０を作製し、ゲート絶縁層７０は、ゲート６０を包む。
【0119】
本出願の実施例では、ゲート絶縁層７０は、酸化ケイ素層である。
【0120】
例示的に、蒸着によりゲート６０上にゲート絶縁層７０を作製する。
【0121】
ステップＳ２４において、ゲート絶縁層上にアクティブ層を形成する。
【0122】
図１２を参照すると、ゲート絶縁層７０上に一層のアクティブ層１０を作製する。
【0123】
本出願の実施例では、アクティブ層１０は、チャネル層１０１と第１保護層１０２を含み、チャネル層１０１は、インジウムガリウムスズ酸化物で作製され、第１保護層１０２は、プラセオジムを含むインジウムガリウム亜鉛酸化物で作製される。
【0124】
例示的に、まずゲート絶縁層７０上に一層のインジウムガリウムスズ酸化物膜層をスパッタ（Ｓｐｕｔｔｅｒ）し、この後、インジウムガリウムスズ酸化物薄膜層上にプラセオジムを含むインジウムガリウム亜鉛酸化物膜層を形成することができる。次に、インジウムガリウムスズ酸化物膜層とプラセオジムを含むインジウムガリウム亜鉛酸化物膜層とに対してパターン化処理を行うことにより、図１２に示されたチャネル層１０１及び第１保護層１０２を得る。
【0125】
ステップＳ２５において、アクティブ層上にソース・ドレイン層を形成する。
【0126】
図１３を参照すると、アクティブ層１０上にソース・ドレイン層５０を作製し、ソース・ドレイン層５０は、ソース５０１とドレイン５０２を含み、ソース５０１とドレイン５０２は、アクティブ層１０上に配置され、ソース５０１とドレイン５０２は、それぞれアクティブ層１０の側壁を包み、ソース５０１とドレイン５０２は、それぞれチャネル層１０１の側壁に接続される。
【0127】
本出願の実施例では、ソース・ドレイン層５０は、金属層であり、スパッタリングによりアクティブ層１０上に一層の金属膜層を形成し、この後、金属膜層に対してパターン化処理を行うことにより、図１３に示されたソース５０１及びドレイン５０２を得る。
【0128】
ステップＳ２６において、ソース・ドレイン層上に第１絶縁層を形成する。
【0129】
ソース・ドレイン層５０上に第１絶縁層８０を順次に形成することにより、図１に示されたベース基板を得る。
【0130】
【0131】
ステップＳ３１において、ベース基板を準備する。
【0132】
ステップＳ３２において、ベース基板上にゲートを形成する。
【0133】
ステップＳ３３において、ゲート上にゲート絶縁層を形成する。
【0134】
ステップＳ３４において、ゲート絶縁層上に一層のインジウムガリウムスズ酸化物膜層を形成する。
【0135】
図１５から図１９は、本出願の実施例による薄膜トランジスタの製造方法のプロセス図である。以下、図１５から図１９を参照して、薄膜トランジスタの製造プロセスを説明する。図１５を参照すると、ゲート絶縁層７０上にインジウムガリウムスズ酸化物膜層１７０を形成する。
【0136】
ステップＳ３５において、インジウムガリウムスズ酸化物膜層のベース基板から離れた面に一層の拡散膜層を形成する。拡散膜層は、プラセオジム金属膜層またはプラセオジム金属酸化物膜層である。
【0137】
図１６を参照すると、インジウムガリウムスズ酸化物膜層１７０上に一層の拡散膜層１８０を形成する。
【0138】
ステップＳ３６において、インジウムガリウムスズ酸化物膜層と拡散膜層に対してアニール処理を行うことにより、拡散膜層におけるプラセオジムをインジウムガリウムスズ酸化物膜層に拡散させ、ベース基板上に順次に積層されたチャネル層及び第１保護層を含むアクティブ層を得る。
【0139】
図１７を参照すると、同時にインジウムガリウムスズ酸化物膜層１７０と拡散膜層１８０に対してアニール処理を行うことにより、拡散膜層１８０におけるプラセオジムをインジウムガリウムスズ酸化物膜層１７０に拡散させ、インジウムガリウムスズ酸化物膜層１７０にチャネル層１０１と第１保護層１０２とを含むアクティブ層を形成する。
【0140】
ステップＳ３７において、拡散膜層に対してパターン化処理を行うことにより、アクティブ層上に配置された拡散層を得る。
【0141】
図１８を参照すると、拡散膜層に対してパターン化処理を行うことにより、アクティブ層上に配置された拡散層４０を得る。拡散層４０は、第１保護層１０２のベース基板３０から離れた面に配置され、拡散層４０は、アクティブ層１０の側壁を包み、拡散層４０は、プラセオジム金属層またはプラセオジム金属酸化物層である。
【0142】
なお、他の実施例では、同時にインジウムガリウムスズ酸化物膜層１７０と拡散膜層１８０をエッチングすることができ、製造プロセスを簡略化する。つまり、インジウムガリウムスズ酸化物膜層１７０上に直接に一層の拡散膜層１８０を形成し、この後、同時にインジウムガリウムスズ酸化物膜層１７０と拡散膜層１８０に対してパターン化処理を行うことにより、アクティブ層１０と拡散層４０を形成する。この場合、拡散層４０は、アクティブ層１０の側壁を包まなく、拡散層４０は、アクティブ層１０に積層され、拡散層４０は、アクティブ層１０のベース基板３０から離れた面に配置される。
【0143】
ステップＳ３８において、拡散膜層上にソース・ドレイン金属層を形成する。
【0144】
ステップＳ３９において、ソース・ドレイン金属層に対してパターン化処理を行うことにより、ソースとドレインを形成する。
【0145】
【0146】
ステップＳ４０において、ソース・ドレイン層上に第１絶縁層を形成する。
【0147】
ソース・ドレイン層５０上に第１絶縁層８０を形成し、図５に示されたベース基板を得る。
【0148】
なお、他の実施例では、ステップＳ３５からステップＳ３７を省略して、インジウムガリウムスズ酸化物膜層上に直接にソース・ドレイン金属層を形成し、ソース・ドレイン金属層は、プラセオジムを含み、次に、ソース・ドレイン金属層に対してパターン化処理を行うことにより、ソース・ドレイン金属層におけるプラセオジムをインジウムガリウムスズ酸化物膜層に拡散させ、インジウムガリウムスズ酸化物膜層にチャネル層と第１保護層とを含むアクティブ層を形成する。
【0149】
本出願の実施例では、アレイ基板をさらに提供し、当該アレイ基板は、積層して配置されたベース基板３０と複数の薄膜トランジスタを含み、薄膜トランジスタは、図１から図７のいずれかに示された薄膜トランジスタである。
【0150】
図２０は、本出願の実施例によるアレイ基板の断面構造概略図である。図２０を参照すると、アレイ基板は、第１電極層９０、第２絶縁層１００、および第２電極層１１０をさらに含む。第１電極層９０は、複数の第１電極を含み、複数の第１電極は、第１絶縁層８０のベース基板３０から離れた面に配置される。第２絶縁層１００は、複数の第１電極上に被覆される。第２電極層１１０は、第２絶縁層１００のベース基板３０から離れた面に配置され、第２電極層１１０は、対応した薄膜トランジスタにおけるソース５０１またはドレイン５０２と電気的に接続される。
【0151】
本出願の実施例によるアレイ基板は、液晶表示（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）装置に使用することができ、この場合、第１電極層９０と第２電極層１１０のうちの一方は、画素電極層であり、他方は、共通電極層であり、第２絶縁層１００によって、第１電極層９０を第２電極層１１０から分離させる。
【0152】
本出願の実施例では、第１電極層９０と第２電極層１１０は、酸化インジウムスズ層であり、第１電極層９０および第２電極層１１０の導電性および透明性を確保する。
【0153】
再び図２０を参照すると、アレイ基板は、平坦化層１５０をさらに含み、平坦化層１５０は、第１絶縁層８０と第１電極層９０との間に配置される。平坦化層１５０は、第１絶縁層８０が配置された表面をより平坦にすることができ、第１電極層９０の製造を容易にすることができる。
【0154】
本出願の実施例では、平坦化層１５０は、樹脂（Ｒｅｓｉｎ）層である。
【0155】
再び図２０を参照すると、第１絶縁層８０、平坦化層１５０および第２絶縁層１００にビアホール１６０が設けられ、第２電極層１１０は、ビアホール１６０を介してソース・ドレイン層５０におけるソース５０１またはドレイン５０２と電気的に接続される。
【0156】
本出願の実施例では、表示装置をさらに提供し、当該表示装置は、図２０に示されたアレイ基板を含む。
【0157】
具体的な実施形態では、本出願の実施例による表示装置は、携帯電話、タブレット、テレビ、ディスプレイ、ノートパソコン、デジタルフォトフレーム、ナビゲータなどの表示機能を有する任意の製品または部品であってもよい。
【0158】
以上は、本開示の好しい実施例にすぎず、本開示を限定するものではなく、本開示の精神および原則の範囲内でなされるあらゆる修正、同等の置換、改良などは、本開示の保護範囲内に含まれるべきである。
【符号の説明】
【0159】
１０ アクティブ層
３０ ベース基板
５０ ソース・ドレイン層
６０ ゲート
７０ ゲート絶縁層
８０ 第１絶縁層
１０１ チャネル層
１０２ 第１保護層
５０１ ソース
５０２ ドレイン
３０ ベース基板
５０ ソース・ドレイン層
６０ ゲート
７０ ゲート絶縁層
８０ 第１絶縁層
１０１ チャネル層
１０２ 第１保護層
５０１ ソース
５０２ ドレイン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【国際調査報告】