薄膜晶体管及其制造方法以及包括薄膜晶体管的显示设备的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉参考
[0002] 本申请要求于2012年12月27日提交的韩国专利申请No.10-2012-0155587的优 先权和益处，其公开通过参考完全结合于此。本申请还要求于2013年11月28日提交的韩 国专利申请No.10-2013-0146139的优先权和益处，其公开通过参考完全结合于此。
技术领域
[0003] 本发明涉及薄膜晶体管（TFT)、制造薄膜晶体管的方法、以及包括薄膜晶体管的显 示设备，并且更特别地，涉及改进光学可靠性及其特性的具有共面结构的薄膜晶体管、制造 该薄膜晶体管的方法、以及包括该薄膜晶体管的显示设备。
【背景技术】
[0004] 随着最近对信息显示的兴趣增加以及对便携式电子设备的需求增加，轻量级薄平 板显示设备被广泛地研宄和商业化。在平板显示设备中，特别是液晶显示（LCD)设备和有 机发光显示（0LED)设备被特别广泛地研宄。LCD设备和有机发光显示设备使用薄膜晶体管 作为开关器件和/或驱动器件。
[0005] 使用氧化物半导体的薄膜晶体管根据有源层、栅电极、源电极和漏电极的位置，被 分类为具有共面结构的薄膜晶体管和具有反交叠结构的薄膜晶体管。具有反交叠结构的薄 膜晶体管中的栅电极和有源层之间的寄生电容非常高。因为这样的高寄生电容，很难将具 有反交叠结构的薄膜晶体管应用到大型显示设备。从而，在大型显示设备中采用共面型薄 膜晶体管。
[0006] 薄膜晶体管的有源层可以由非晶硅、多晶硅或氧化物半导体形成。当制造使用多 晶硅的薄膜晶体管时，另外执行注入离子以调节有源层的电阻的处理。从而，不利地添加了 使用用于限定离子注入区的附加掩膜的离子注入处理。
[0007] 另一方面，使用氧化物半导体的薄膜晶体管比使用非晶硅的薄膜晶体管具有更高 电子迀移率，并且比使用非晶硅或多晶硅的薄膜晶体管呈现更低的泄漏电流，并且满足高 可靠性测试条件。而且，当与使用多晶硅的薄膜晶体管相比时，使用氧化物半导体的薄膜晶 体管有利地具有阈值电压的均匀分布。
[0008] 虽然具有这样出色的电和光学特性，但是基于氧化物半导体的TFT具有一些缺 点。例如，基于氧化物半导体的TFT(特别是反交叠型的）在栅电极和有源层之间呈现高寄 生电容，其使得很难在大显示面板中采用该TFT。另外，当氧化物半导体材料在操作期间被 暴露至入射光时，基于氧化物半导体的TFT可能呈现滞后（即，阈值电压移位）。
[0009] 从而，仍然需要一种可以增强TFT的性能和操作稳定性的氧化物半导体技术。
【发明内容】
[0010] 一方面，提供一种具有改进的共面结构的薄膜晶体管。
[0011] 在一个实施方式中，共面薄膜晶体管包括在基板上形成的氧化物半导体层。栅电 极形成在氧化物半导体层上。氧化物半导体层具有面对栅电极的第一表面。源电极和漏电 极分别电连接至氧化物半导体层，并且源电极和漏电极中的至少一个的一部分覆盖氧化物 半导体层的一侧。多个缓冲层的堆叠设置在基板和与第一表面相反的氧化物层的第三表面 之间。缓冲层的堆叠包括相互邻近并且具有不同折射率的至少两个缓冲层。两个邻近缓冲 层之间的折射率的差值限定用于使外部光折射的临界角。共面薄膜晶体管进一步包括光屏 蔽层。光屏蔽层设置在缓冲层的堆叠之间。多个缓冲层内的光屏蔽层被布置成覆盖氧化物 半导体层的沟道区，使得整个沟道区由光屏蔽层重叠。
[0012] 在一个实施方式中，薄膜晶体管包括氧化物半导体层、栅电极、源电极、以及漏电 极，它们以共面晶体管构造布置。栅电极形成在氧化物半导体层上，使得氧化物半导体层的 第一表面面对栅电极。源电极和漏电极分别电连接到氧化物半导体层。薄膜晶体管进一步 包括光阻挡元件，光阻挡元件被布置成使氧化物半导体层的第二表面（例如，底面或侧面） 免遭受外部光。
[0013] 光阻挡元件可以是设置在在柔性基板和氧化物半导体层的第二表面之间设置的 至少一个缓冲层内的光屏蔽层（例如，金属）。在一些实施方式中，至少一个缓冲层内的光 屏蔽层可以被布置成覆盖氧化物半导体层的沟道区，使得整个沟道区由光屏蔽层重叠。在 一些其他实施方式中，至少一个缓冲层内的光屏蔽层可以与整个氧化物半导体层重叠。
[0014] 光阻挡元件可以是设置在柔性基板和氧化物半导体层的第二表面之间的多个缓 冲层。多个缓冲层包括具有相互不同的折射率的至少两个邻近缓冲层（例如，第一缓冲层 和第二缓冲层）。两个邻近缓冲层中的更接近氧化物半导体层的一个缓冲层（例如，第二 缓冲层）比另一个缓冲层（例如，第一缓冲层）具有更低的折射率。缓冲层的折射率的差 值设置用于光折射的临界角，使得以超过临界角的入射角进入的外部光被反射出去，不达 到氧化物半导体。附加缓冲层（例如，第三缓冲层）可以被设置成使得其甚至比两个邻近 缓冲层更接近氧化物半导体层。第三缓冲层的折射率可以甚至比前述两个邻近缓冲层（例 如，第一缓冲层和第二缓冲层）更低。在该设定中，按照更接近氧化物半导体层的顺序的三 个缓冲层中的每个都具有降序的折射率。而且，甚至比任一前述缓冲层更邻近氧化物半导 体层设置的附加缓冲层可以比这样的缓冲层具有更高的折射率。
[0015] 光阻挡元件还可以是源电极或漏电极的一部分，该一部分接触氧化物半导体的侧 面并且使氧化物半导体层的侧面免遭受外部光。与氧化物半导体的侧面接触的源电极或漏 电极可以或可以不与半导体层的第一表面接触。
[0016] 在一个实施方式中，一种显示设备包括基板、共面薄膜晶体管、以及可操作地连接 到共面薄膜晶体管的显示元件。共面薄膜晶体管包括：在基板上形成的氧化物半导体层； 在氧化物半导体层上形成的栅电极，氧化物半导体层的第一表面面对栅电极；源电极和漏 电极，分别电连接至氧化物半导体层，氧化物半导体层、栅电极、源电极和漏电极以共面晶 体管构造布置；以及光阻挡元件，被布置成使氧化物半导体层的第二表面免遭受外部光。
[0017] 在一个实施方式中，显示元件是具有阳极、阴极和插入阳极和阴极之间的有机发 光层的有机发光元件。阳极电连接至共面薄膜晶体管。在另一个实施方式中，显示元件是 包括像素电极、公共电极和液晶层的液晶显示器。在本实施方式中，像素电极电连接至共面 薄膜晶体管。在另一个实施方式中，显示元件包括第一电极、第二电极、以及插入第一电极 和第二电极之间的光学介质层。光学介质层包括流体和分散在流体中的带电粒子。带电粒 子可以具有多种颜色和光学特性（例如，吸收、反射、散射等）。第一电极和第二电极中的至 少一个电连接至共面薄膜晶体管，以控制带电粒子的运动。
[0018] 本发明的附加特征将在以下说明书中阐述，并且部分将从说明书明显看出，或者 可以通过本发明的实践学习。
[0019] 将理解，以上概括说明和以下详细说明是示例性的和解释性的，并且旨在提供所 要求的发明的进一步解释。
【附图说明】
[0020] 通过参考附图详细地描述本发明的示例性实施方式，本发明的以上和其他目标、 特征和优点对于本领域普通技术人员将变得更加明显。
[0021] 图la是示出根据本发明的实施方式的薄膜晶体管（TFT)的截面图。
[0022] 图lb是示出根据本发明的实施方式的薄膜晶体管100B的截面图。
[0023] 图2a至图2c是示出根据本发明的实施方式的示例性薄膜晶体管的图形表示（通 过截面图）。
[0024] 图3a和图3b是示出根据本发明的实施方式的示例性薄膜晶体管的图形表示（通 过截面图）。
[0025] 图4a和图4b是示出根据本发明的实施方式的示例性薄膜晶体管的图形表示（通 过截面图）。
[0026] 图5是示出组合其他实施方式的特征的薄膜晶体管的截面图。
[0027] 图6是用于解释根据本发明的实施方式的薄膜晶体管的光可靠性的图表。
[0028] 图7a和图7b是示出根据本发明的实施方式的薄膜晶体管的截面图。
[0029] 图8示出根据本发明的实施方式的制造包括薄膜晶体管的设备。
【具体实施方式】
[0030] 参考附图作出以下详细说明。描述示例性实施方式，以示出所要求的发明，而不限 制其范围，其范围由所附权利要求限定。贯穿本公开，将想到，对元件形成在一层"上"的参 考被解释为元件直接形成在参考层上、以及额外元件形成在该元件和参考层之间的结构。 而且，应该想到，对"一个实施方式"、"一实施方式"、"一些实施方式"等的参考不旨在被解 释为排除还结合所公开的特征的附加实施方式的存在。
[0031] 为了更清楚地解释，图中所示的实施方式的尺寸被缩放，并且应该想到，实施方式 不受所公开的尺