薄膜晶體管及其制造方法以及包括薄膜晶體管的顯示設備的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉參考
[0002] 本申請要求于2012年12月27日提交的韓國專利申請No.10-2012-0155587的優 先權和益處，其公開通過參考完全結合于此。本申請還要求于2013年11月28日提交的韓 國專利申請No.10-2013-0146139的優先權和益處，其公開通過參考完全結合于此。
技術領域
[0003] 本發明涉及薄膜晶體管（TFT)、制造薄膜晶體管的方法、以及包括薄膜晶體管的顯 示設備，并且更特別地，涉及改進光學可靠性及其特性的具有共面結構的薄膜晶體管、制造 該薄膜晶體管的方法、以及包括該薄膜晶體管的顯示設備。
【背景技術】
[0004] 隨著最近對信息顯示的興趣增加以及對便攜式電子設備的需求增加，輕量級薄平 板顯示設備被廣泛地研宄和商業化。在平板顯示設備中，特別是液晶顯示（LCD)設備和有 機發光顯示（0LED)設備被特別廣泛地研宄。LCD設備和有機發光顯示設備使用薄膜晶體管 作為開關器件和/或驅動器件。
[0005] 使用氧化物半導體的薄膜晶體管根據有源層、柵電極、源電極和漏電極的位置，被 分類為具有共面結構的薄膜晶體管和具有反交疊結構的薄膜晶體管。具有反交疊結構的薄 膜晶體管中的柵電極和有源層之間的寄生電容非常高。因為這樣的高寄生電容，很難將具 有反交疊結構的薄膜晶體管應用到大型顯示設備。從而，在大型顯示設備中采用共面型薄 膜晶體管。
[0006] 薄膜晶體管的有源層可以由非晶硅、多晶硅或氧化物半導體形成。當制造使用多 晶硅的薄膜晶體管時，另外執行注入離子以調節有源層的電阻的處理。從而，不利地添加了 使用用于限定離子注入區的附加掩膜的離子注入處理。
[0007] 另一方面，使用氧化物半導體的薄膜晶體管比使用非晶硅的薄膜晶體管具有更高 電子迀移率，并且比使用非晶硅或多晶硅的薄膜晶體管呈現更低的泄漏電流，并且滿足高 可靠性測試條件。而且，當與使用多晶硅的薄膜晶體管相比時，使用氧化物半導體的薄膜晶 體管有利地具有閾值電壓的均勻分布。
[0008] 雖然具有這樣出色的電和光學特性，但是基于氧化物半導體的TFT具有一些缺 點。例如，基于氧化物半導體的TFT(特別是反交疊型的）在柵電極和有源層之間呈現高寄 生電容，其使得很難在大顯示面板中采用該TFT。另外，當氧化物半導體材料在操作期間被 暴露至入射光時，基于氧化物半導體的TFT可能呈現滯后（即，閾值電壓移位）。
[0009] 從而，仍然需要一種可以增強TFT的性能和操作穩定性的氧化物半導體技術。
【發明內容】
[0010] 一方面，提供一種具有改進的共面結構的薄膜晶體管。
[0011] 在一個實施方式中，共面薄膜晶體管包括在基板上形成的氧化物半導體層。柵電 極形成在氧化物半導體層上。氧化物半導體層具有面對柵電極的第一表面。源電極和漏電 極分別電連接至氧化物半導體層，并且源電極和漏電極中的至少一個的一部分覆蓋氧化物 半導體層的一側。多個緩沖層的堆疊設置在基板和與第一表面相反的氧化物層的第三表面 之間。緩沖層的堆疊包括相互鄰近并且具有不同折射率的至少兩個緩沖層。兩個鄰近緩沖 層之間的折射率的差值限定用于使外部光折射的臨界角。共面薄膜晶體管進一步包括光屏 蔽層。光屏蔽層設置在緩沖層的堆疊之間。多個緩沖層內的光屏蔽層被布置成覆蓋氧化物 半導體層的溝道區，使得整個溝道區由光屏蔽層重疊。
[0012] 在一個實施方式中，薄膜晶體管包括氧化物半導體層、柵電極、源電極、以及漏電 極，它們以共面晶體管構造布置。柵電極形成在氧化物半導體層上，使得氧化物半導體層的 第一表面面對柵電極。源電極和漏電極分別電連接到氧化物半導體層。薄膜晶體管進一步 包括光阻擋元件，光阻擋元件被布置成使氧化物半導體層的第二表面（例如，底面或側面） 免遭受外部光。
[0013] 光阻擋元件可以是設置在在柔性基板和氧化物半導體層的第二表面之間設置的 至少一個緩沖層內的光屏蔽層（例如，金屬）。在一些實施方式中，至少一個緩沖層內的光 屏蔽層可以被布置成覆蓋氧化物半導體層的溝道區，使得整個溝道區由光屏蔽層重疊。在 一些其他實施方式中，至少一個緩沖層內的光屏蔽層可以與整個氧化物半導體層重疊。
[0014] 光阻擋元件可以是設置在柔性基板和氧化物半導體層的第二表面之間的多個緩 沖層。多個緩沖層包括具有相互不同的折射率的至少兩個鄰近緩沖層（例如，第一緩沖層 和第二緩沖層）。兩個鄰近緩沖層中的更接近氧化物半導體層的一個緩沖層（例如，第二 緩沖層）比另一個緩沖層（例如，第一緩沖層）具有更低的折射率。緩沖層的折射率的差 值設置用于光折射的臨界角，使得以超過臨界角的入射角進入的外部光被反射出去，不達 到氧化物半導體。附加緩沖層（例如，第三緩沖層）可以被設置成使得其甚至比兩個鄰近 緩沖層更接近氧化物半導體層。第三緩沖層的折射率可以甚至比前述兩個鄰近緩沖層（例 如，第一緩沖層和第二緩沖層）更低。在該設定中，按照更接近氧化物半導體層的順序的三 個緩沖層中的每個都具有降序的折射率。而且，甚至比任一前述緩沖層更鄰近氧化物半導 體層設置的附加緩沖層可以比這樣的緩沖層具有更高的折射率。
[0015] 光阻擋元件還可以是源電極或漏電極的一部分，該一部分接觸氧化物半導體的側 面并且使氧化物半導體層的側面免遭受外部光。與氧化物半導體的側面接觸的源電極或漏 電極可以或可以不與半導體層的第一表面接觸。
[0016] 在一個實施方式中，一種顯示設備包括基板、共面薄膜晶體管、以及可操作地連接 到共面薄膜晶體管的顯示元件。共面薄膜晶體管包括：在基板上形成的氧化物半導體層； 在氧化物半導體層上形成的柵電極，氧化物半導體層的第一表面面對柵電極；源電極和漏 電極，分別電連接至氧化物半導體層，氧化物半導體層、柵電極、源電極和漏電極以共面晶 體管構造布置；以及光阻擋元件，被布置成使氧化物半導體層的第二表面免遭受外部光。
[0017] 在一個實施方式中，顯示元件是具有陽極、陰極和插入陽極和陰極之間的有機發 光層的有機發光元件。陽極電連接至共面薄膜晶體管。在另一個實施方式中，顯示元件是 包括像素電極、公共電極和液晶層的液晶顯示器。在本實施方式中，像素電極電連接至共面 薄膜晶體管。在另一個實施方式中，顯示元件包括第一電極、第二電極、以及插入第一電極 和第二電極之間的光學介質層。光學介質層包括流體和分散在流體中的帶電粒子。帶電粒 子可以具有多種顏色和光學特性（例如，吸收、反射、散射等）。第一電極和第二電極中的至 少一個電連接至共面薄膜晶體管，以控制帶電粒子的運動。
[0018] 本發明的附加特征將在以下說明書中闡述，并且部分將從說明書明顯看出，或者 可以通過本發明的實踐學習。
[0019] 將理解，以上概括說明和以下詳細說明是示例性的和解釋性的，并且旨在提供所 要求的發明的進一步解釋。
【附圖說明】
[0020] 通過參考附圖詳細地描述本發明的示例性實施方式，本發明的以上和其他目標、 特征和優點對于本領域普通技術人員將變得更加明顯。
[0021] 圖la是示出根據本發明的實施方式的薄膜晶體管（TFT)的截面圖。
[0022] 圖lb是示出根據本發明的實施方式的薄膜晶體管100B的截面圖。
[0023] 圖2a至圖2c是示出根據本發明的實施方式的示例性薄膜晶體管的圖形表示（通 過截面圖）。
[0024] 圖3a和圖3b是示出根據本發明的實施方式的示例性薄膜晶體管的圖形表示（通 過截面圖）。
[0025] 圖4a和圖4b是示出根據本發明的實施方式的示例性薄膜晶體管的圖形表示（通 過截面圖）。
[0026] 圖5是示出組合其他實施方式的特征的薄膜晶體管的截面圖。
[0027] 圖6是用于解釋根據本發明的實施方式的薄膜晶體管的光可靠性的圖表。
[0028] 圖7a和圖7b是示出根據本發明的實施方式的薄膜晶體管的截面圖。
[0029] 圖8示出根據本發明的實施方式的制造包括薄膜晶體管的設備。
【具體實施方式】
[0030] 參考附圖作出以下詳細說明。描述示例性實施方式，以示出所要求的發明，而不限 制其范圍，其范圍由所附權利要求限定。貫穿本公開，將想到，對元件形成在一層"上"的參 考被解釋為元件直接形成在參考層上、以及額外元件形成在該元件和參考層之間的結構。 而且，應該想到，對"一個實施方式"、"一實施方式"、"一些實施方式"等的參考不旨在被解 釋為排除還結合所公開的特征的附加實施方式的存在。
[0031] 為了更清楚地解釋，圖中所示的實施方式的尺寸被縮放，并且應該想到，實施方式 不受所公開的尺