薄膜晶体管的制作方法

1.本发明涉及一种薄膜晶体管，尤其涉及使用金属氧化物薄膜作为主动层的薄膜晶体管。


背景技术：

2.薄膜晶体管(thin film transistors，tfts)用于独立地驱动在诸如液晶显示器(liquid crystal display，lcd)装置或有机电致(electroluminescent，el)发光装置中的各个像素的电路。
3.此种薄膜晶体管在显示器装置的下基板上与栅极线路及数据线路一起形成。也就是说，各薄膜晶体管由作为栅极线路的一部分的栅极电极、作为通道(channel)的主动层，以及作为数据线路、栅极绝缘膜等的一部分的源极及漏极电极组成。
4.薄膜晶体管的主动层在栅极电极与源极及漏极电极之间形成通道区域，并藉由使用非晶硅(amorphous silicon)或结晶硅(crystalline silicon)来形成。然而，使用硅的薄膜晶体管的基板应使用玻璃基板，因此不能弯曲且重量大。因此，基板的限制在于此基板不能用于可挠性显示器装置。此外，对于将具有高载子(carrier)浓度及优异导电率的结晶薄膜应用于主动层以达成高速元件，即改善迁移率(mobility)的需求增加。为此，对于使用金属氧化物薄膜作为主动层的技术的研究已积极地进行。
5.[先前技术]
[0006]
(专利文献1)kr10-2004-0013273a


技术实现要素：

[0007]
技术问题
[0008]
本发明提供一种薄膜晶体管，在薄膜晶体管中使用金属氧化物薄膜作为主动层，因此可改善稳定性同时具有高迁移率。
[0009]
技术手段
[0010]
根据本发明一示例性实施例，一种薄膜晶体管包含栅极绝缘膜及形成于源极及漏极电极之间的主动层，其中主动层包含：第一金属氧化物薄膜；第二金属氧化物薄膜，被提供于第一金属氧化物薄膜与栅极绝缘膜之间，并且相较于第一金属氧化物薄膜具有较低的导电率；以及第三金属氧化物薄膜，被提供于第一金属氧化物薄膜与源极及漏极电极之间，并且相较于第一金属氧化物薄膜具有较低的导电率。
[0011]
第一金属氧化物薄膜可由包含铟(in)及锌(zn)的第一金属材料的氧化物形成，第二金属氧化物薄膜可由包含铟(in)、镓(ga)及锌(zn)的第二金属材料的氧化物形成，第三金属氧化物薄膜可由包含铟(in)、镓(ga)及锌(zn)的第三金属材料的氧化物形成。
[0012]
相对于第一金属材料的整体，第一金属氧化物薄膜可包含等于或大于约30原子百分比(at％)且小于约80at％的含量的铟(in)。
[0013]
相对于第二金属材料的整体，第二金属氧化物薄膜可包含等于或大于约30at％且
小于约60at％的含量的镓(ga)，第三金属氧化物薄膜可包含等于或大于约30at％且小于约60at％的含量的镓(ga)。
[0014]
第三金属氧化物薄膜相较于第二金属氧化物薄膜可具有较低的导电率。
[0015]
第三金属材料中所包含的镓的量可大于第二金属材料中所包含的镓的量。
[0016]
第一金属材料可更包含镓(ga)，且相对于第一金属材料的整体，第一金属氧化物薄膜可包含小于约30at％的含量的镓。
[0017]
相对于主动层中所包含的镓(ga)的整体，第一金属氧化物薄膜可包含等于或大于约20at％且小于约60at％的含量的镓(ga)。
[0018]
第二金属氧化物薄膜的厚度可小于第一金属氧化物薄膜的厚度，第三金属氧化物薄膜的厚度大于第一金属氧化物薄膜的厚度。
[0019]
第一金属氧化物薄膜的厚度可被形成为等于或大于约100埃且小于约第二金属氧化物薄膜的厚度可被形成为小于第三金属氧化物薄膜的厚度可被形成为等于或大于约且小于约
[0020]
第一金属氧化物薄膜可包含掺杂有第一杂质的氧化锌(zno)薄膜，第二金属氧化物薄膜可包含掺杂有第一及第二杂质的氧化锌(zno)薄膜，第三金属氧化物薄膜可包含掺杂有第一及第二杂质的氧化锌(zno)薄膜，第一杂质可包含铟(in)，第二杂质可包含镓(ga)及锡(sn)其中至少一者。
[0021]
第一金属氧化物薄膜可更掺杂有第二杂质。
[0022]
镓(ga)的含量可逐渐变化。
[0023]
镓(ga)的含量可具有二或更多个不连续值。
[0024]
有利效果
[0025]
根据示例性实施例的薄膜晶体管，构成主动层的金属氧化物薄膜的镓比例被调整成不同，因此可进行高速操作并改善稳定性。
[0026]
此外，当主动层由多个金属氧化物薄膜构成时，主动层中所包含的多个金属氧化物薄膜的镓比例被调整成相互不同，因此可进行高速操作并改善稳定性。
[0027]
也就是说，可藉由调整第一金属氧化物薄膜的成分及厚度来改善迁移率，并可藉由调整第二金属氧化物薄膜的成分及厚度以及调整第三金属氧化物薄膜的成分及厚度来改善元件的稳定性，其中第一金属氧化物薄膜在栅极电极与源极及漏极电极之间形成电荷的主要移动路径，第二金属氧化物薄膜在栅极绝缘膜与第一金属氧化物薄膜之间形成交界面，第三金属氧化物薄膜在第一金属氧化物薄膜与源极及漏极电极之间形成交界面。
附图说明
[0028]
图1为说明根据示例性实施例的薄膜晶体管的示意图；
[0029]
图2为说明根据示例性实施例的在主动层包含金属氧化物薄膜的状态的示意图；
[0030]
图3为说明根据示例性实施例的薄膜晶体管的示意图；
[0031]
图4为示出应用于制造根据示例性实施例的薄膜晶体管的沉积设备的示意图。
具体实施方式
[0032]
以下将参考附图详细说明示例性实施例。然而，本发明可以不同的形式实施，并不限于阐述于此的实施例。然而，提供这些实施例使得本发明更完整透彻，并向本领域普通技术人员充分传达本发明的范围。
[0033]
应理解，当称为“位于”、“连接于”、“堆叠于”或“耦接于”另一元件时，其可直接位于、连接、堆叠或耦接于另一元件或可存在居间元件。
[0034]
此外，为了方便描述附图中所示的一元件或特征与另一元件或特征的关系时，本文中可使用空间相对用语，例如“在...之上”或“上方”及“在...之下”或“下方”及类似用语。相对用语可理解为除了附图中所示的方向之外还包含其他方向。于此，附图可被放大以详细说明本发明，在附图中相似的标号表示相似的元件。
[0035]
图1为说明根据示例性实施例的薄膜晶体管的示意图，图2为说明根据示例性实施例的主动层包含金属氧化物薄膜的状态的示意图。
[0036]
请参考图1及图2，根据示例性实施例的薄膜晶体管包含栅极绝缘膜120、源极及漏极电极140以及形成于栅极绝缘膜120与源极及漏极电极140之间的主动层130，其中主动层130包含：第一金属氧化物薄膜130a、第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c。第二金属氧化物薄膜130b被提供于第一金属氧化物薄膜130a与栅极绝缘膜120之间，并且相较于第一金属氧化物薄膜130a具有较低的导电率。第三金属氧化物薄膜130c被提供于第一金属氧化物薄膜130a与源极及漏极电极140之间，并且相较于第一金属氧化物薄膜130a具有较低的导电率。
[0037]
于此，如图1所示，根据示例性实施例的薄膜晶体管可为底部栅极型(bottom gate-type)薄膜晶体管，其包含：栅极电极110、栅极绝缘膜120、主动层130以及源极及漏极电极140。栅极电极110形成于基板100上。栅极绝缘膜120形成于栅极电极110上。主动层130形成于栅极绝缘膜120上。源极及漏极电极140形成于主动层130上且彼此分开。
[0038]
对于基板100，可使用透明基板，举例而言，可使用硅基板、玻璃基板或塑料基板(用于可挠性显示器时)。此外，对于基板100，可使用反射基板，在此情况下，可使用金属基板。金属基板可由不锈钢(stainless steel，sus)、钛(ti)或其合金形成。同时，当使用金属基板作为基板100时，需要在金属基板上形成绝缘膜。
[0039]
栅极电极110可藉由使用导电材料形成，例如选自下列的中至少一金属或其合金：铝(al)、钕(nd)、银(ag)、铬(cr)、钛(ti)、钽(ta)、钼(mo)或铜(cu)。此外，栅极电极110不仅可形成为单层亦可形成为由多个金属层形成的多层。也就是说，栅极电极可形成为双层，包含具有优异的物化特性的铬(cr)、钛(ti)、钽(ta)、钼(mo)或类似金属的金属层以及基于具有低电阻的铝(al)、银(ag)或铜(cu)的金属层。
[0040]
栅极绝缘膜120可至少形成于栅极电极110上。也就是说，栅极绝缘膜120可形成于包含栅极电极110的上部及侧部的基板100上。栅极绝缘膜120可藉由使用无机绝缘膜中的一或多种绝缘材料形成，包含对金属材料具有优异的黏着性且具有优异的绝缘电阻(insulation resistance)的二氧化硅(sio2)、氮化硅(sin)、氧化铝(al2o3)或氧化锆(zro2)。
[0041]
主动层130形成于栅极绝缘膜120与源极及漏极电极140之间，并形成使得其至少一部分重叠于栅极电极110。于此，主动层130可形成为单一金属氧化物薄膜130，亦可形成
为多个金属氧化物薄膜。多个金属氧化物薄膜形成为包含第一金属氧化物薄膜130a、第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c的金属氧化物薄膜，并且根据示例性实施例，第一金属氧化物薄膜130a可形成于栅极绝缘膜120与源极及漏极电极140之间，第二金属氧化物薄膜130b可形成于栅极绝缘膜120与第一金属氧化物薄膜130a之间，第三金属氧化物薄膜130c可形成于第一金属氧化物薄膜130a与源极及漏极电极140。
[0042]
于此，第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c相较于第一金属氧化物薄膜130a可具有较低的导电率。更具体而言，第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c相较于第一金属氧化物薄膜130a具有较高的电阻值，因此第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c相较于第一金属氧化物薄膜130a可具有较低的导电率。第一金属氧化物薄膜130a、第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c的此种导电率可藉由控制各个第一金属氧化物薄膜130a、第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c所包含的金属元素的类型及含量以及各个金属氧化物薄膜的厚度来调整。
[0043]
于此，第一金属氧化物薄膜130a在栅极电极110与源极及漏极电极140之间形成主要通道。当电压施加于栅极电极110时，第一金属氧化物薄膜130a在主动层130内部形成电荷的主要移动路径，故为了改善迁移率而需要具有相对高的导电率。
[0044]
同时，第二金属氧化物薄膜130b在栅极绝缘膜120与第一金属氧化物薄膜130a之间形成分界面。此外，第二金属氧化物薄膜130b发挥防止栅极绝缘膜120内部所包含的氢(h)离子扩散至第一金属氧化物薄膜130a的功能。也就是说，在制造薄膜晶体管时，由于所使用的材料及处理方法，氢(h)离子应存在于薄膜的内部，这些氢(h)离子藉由填补主动层130内部的空区域而具有确保操作稳定性的优点，但当过量的氢(h)离子从栅极绝缘膜120扩散时，会造成界面电荷特性恶化的限制。因此，第二金属氧化物薄膜130b被要求具有改善的稳定性，并且相较于第一金属氧化物薄膜130a，需要具有较低的导电率。
[0045]
第三金属氧化物薄膜130c在第一金属氧化物薄膜130a与源极及漏极电极140之间形成交界面。此外，第三金属氧化物薄膜130c发挥将从外界环境渗入的氢(h)离子及氢氧(oh)离子屏蔽的功能。此种第三金属氧化物薄膜130c是为了防止因形成通道而转变成导体，为此，第三金属氧化物薄膜130c被要求具有高稳定性，并且相较于第一金属氧化物薄膜130a，需要较低的导电率。
[0046]
此时，第二金属氧化物薄膜130b相较于第三金属氧化物薄膜130c可具有较高的导电率。如上所述，第二金属氧化物薄膜130b被提供于相邻于栅极绝缘膜120的位置。因此，当电压施加于栅极电极110时，电荷会累积于第二金属氧化物薄膜130b，故主要移动路径形成通过第一金属氧化物薄膜130a，因此，第二金属氧化物薄膜130b形成而相较于第三金属氧化物薄膜130c具有较高的导电率。此外，第三金属氧化物薄膜130c与薄膜晶体管转变成导体的现象密切相关。也就是说，当第三金属氧化物薄膜130c的导电率高时，无论施加于栅极电极110的电压如何，会有主动层130在源极及漏极电极140之间形成电荷移动路径的限制，因此，第三金属氧化物薄膜130c的电阻需要高于第二金属氧化物薄膜130b的电阻。
[0047]
于此，在根据示例性实施例的薄膜晶体管中，第一金属氧化物薄膜130a、第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c的导电率可藉由控制各个金属氧化物薄膜所包含的金属元素的类型及含量来调整。
[0048]
铟(in)是一种金属，其具有相对低的能带(band gap)及相对高的标准电极电位
(standard electrode potential)，并具有藉由降低其电阻与提升其导电率而具有改善的迁移率的特性。相反地，镓(ga)是一种金属，其具有相对高的能带及相对低的标准电极电位，并具有藉由提升其电阻与降低其导电率而具有改善的稳定性的特性。
[0049]
因此，第一金属氧化物薄膜130a可由第一金属材料的氧化物形成，第一金属材料包含铟(in)及锌(zn)或者包含铟(in)、镓(ga)及锌(zn)，以改善其迁移率。第二金属氧化物薄膜130b可由第二金属材料的氧化物形成，第二金属材料包含铟(in)、镓(ga)及锌(zn)，以改善其稳定性。第三金属氧化物薄膜130c可由第三金属材料的氧化物形成，第三金属材料包含铟(in)、镓(ga)及锌(zn)，以改善其稳定性。
[0050]
也就是说，第一金属氧化物薄膜130a可包含掺杂有铟(in)或镓(ga)的氧化锌(zno)薄膜，第二金属氧化物薄膜130b可包含掺杂有铟(in)或镓(ga)的氧化锌(zno)薄膜，第三金属氧化物薄膜130c可包含掺杂有铟(in)或镓(ga)的氧化锌(zno)薄膜。于此，铟(in)及镓(ga)可作为杂质掺杂于氧化锌(zno)薄膜中，掺杂于氧化锌(zno)薄膜的镓可至少部分地或完全地被锡(sn)取代。在下文中，主要说明于第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c中包含镓(ga)的示例性实施例，但以下说明亦可应用于包含锡(sn)的情况。
[0051]
更具体而言，第一金属氧化物薄膜130a可包含氧化铟锌(izo:in-zn-o)或氧化铟镓锌(igzo:in-ga-zn-o)，第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c可包含氧化铟镓锌(igzo:in-ga-zn-o)。
[0052]
第一金属氧化物薄膜130a可包含铟(in)及锌(zn)。在第一金属氧化物薄膜130a中，可包含等于或大于约30原子百分比(at％，atomic％)且小于约80at％的含量的铟(in)。于此，有以下限制：当铟的含量小于约30at％时，导电率会降低且迁移率会下降，而当铟的含量等于或大于约80at％时，导电率会增加超过所需且漏电流(leakage current)及截止电流(off current)会增加。因此，在第一金属氧化物薄膜130a中，相对于金属材料的整体，铟(in)的含量可为在等于或大于约30at％且小于约80at％的范围内的值，或可为在此范围内具有不连续值的至少两者或更多者，或者可在此范围内连续地变化。在此情况下，可达成改善的迁移率，并可使漏电流及截止电流最小化。
[0053]
于此，当形成第一金属氧化物薄膜的第一金属材料包含铟(in)及锌(zn)时，锌(zn)的含量相对于第一金属材料的整体可为约20-70at％。
[0054]
此外，形成第一金属氧化物薄膜130a的第一金属材料可更包含镓(ga)。也就是说，第一金属氧化物薄膜130a可由第一金属材料的氧化物形成，第一金属材料包含铟(in)、镓(ga)及锌(zn)，此时，在第一金属氧化物薄膜130a中，相对于第一金属材料的整体，镓(ga)的含量可小于约30at％。为了改善稳定性，镓(ga)可被包含于第一金属材料中，当镓(ga)的含量相对于第一金属材料的整体等于或大于约30at％时，电阻会上升过高，故第一金属氧化物薄膜130a可包含大于约0at％且小于约30at％的含量的镓(ga)。同时，为了改善稳定性并维持形成主要通道的第一金属氧化物薄膜130a的导电率，第一金属材料中所包含的镓(ga)的含量相对于主动层130的整体所包含的镓(ga)可等于或大于约20at％且小于约60at％，或可为在此范围中具有不连续值的至少两者或更多者，或者可在此范围内连续地变化。上述说明同样地可应用于第一金属氧化物薄膜130a更包含锡(sn)取代镓(ga)的情况。
[0055]
同时，在第二金属氧化物薄膜130b中，相对于第二金属氧化物薄膜130b中的第二
金属材料的整体，镓(ga)的含量可等于或大于约30at％且小于约60at％。于此，当镓(ga)的含量小于约30at％时，会有稳定性相关的特性变差的限制，所述稳定性相关的特性诸如负偏差温度不稳定性(negative bias temperature instability，nbts)、正偏差温度不稳定性(positive bias temperature instability，pbti)或其他类似者，且当镓(ga)的含量等于或大于约60at％时，会形成多孔性(porous)膜材料，故表面粗糙度增加且迁移率显著降低。因此，在第二金属氧化物薄膜130b中，相对于第二金属材料的整体，镓(ga)的含量可为在等于或大于约30at％且小于约60at％的范围内的值，或可为在此范围内具有不连续值的至少两者或更多者，或者可在此范围内连续地变化。在此情况下，元件的稳定性可被改善。
[0056]
此外，在第三金属氧化物薄膜130c中，相对于第三金属氧化物薄膜130c中的第三金属材料的整体，镓(ga)的含量可等于或大于约30at％且小于约60at％。于此，当镓(ga)的含量小于约30at％时，会有薄膜晶体管可能容易变成导体的限制，而当镓(ga)的含量等于或大于约60at％时，会形成多孔性膜材料，故会有表面粗糙度增加且迁移率显著降低的限制。于此，当镓(ga)的含量为在等于或大于约30at％且小于约60at％的范围内具有不连续值的两者或更多者时，或镓(ga)的含量在此范围内连续地变化时，如上所述元件的稳定性可被改善，同时防止薄膜晶体管转变成导体。
[0057]
在第三金属氧化物薄膜130c的第三金属材料中所包含的镓(ga)的量可大于在第二金属氧化物薄膜130b的第二金属材料中所包含的镓(ga)的量。如上所述，第二金属氧化物薄膜130b相较于第三金属氧化物薄膜130c形成具有较高的导电率。于此，镓(ga)具有使电阻上升及使导电率降低以改善稳定性的特性。因此，在第三金属氧化物薄膜130c的第三金属材料中所包含的镓(ga)的量被做成大于在第二金属氧化物薄膜130b的第二金属材料中所包含的镓(ga)的量，并且相较于第二金属氧化物薄膜130b的稳定性，第三金属氧化物薄膜130c的稳定性可被改善，并可防止薄膜晶体管变化成导体。
[0058]
同时，在根据示例性实施例的薄膜晶体管中，第一金属氧化物薄膜130a、第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c的导电率可藉由控制各个金属氧化物薄膜的厚度来调整。
[0059]
更具体而言，第一金属氧化物薄膜130a的导电率可藉由调整形成第一金属氧化物薄膜130a的第一金属材料中所包含的铟(in)的含量来控制。此外，第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c的导电率可藉由控制第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c的厚度来控制。为此，第二金属氧化物薄膜130b的厚度d2可小于第一金属氧化物薄膜130a的厚度d1，第三金属氧化物薄膜130c的厚度d3可大于第一金属氧化物薄膜130a的厚度d1。
[0060]
第一金属氧化物薄膜130a被提供以在栅极电极110与源极及漏极电极140之间形成主要通道，第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c是用于元件的稳定性，第一金属氧化物薄膜130a藉由以下来控制成具有低电阻值及高导电率：相较于第二金属氧化物薄膜130b的铟(in)的含量，增加铟(in)的含量，且在包含镓(ga)时，降低镓(ga)的含量。
[0061]
另一方面，第二金属氧化物薄膜130b是用于元件的稳定性，但第二金属氧化物薄膜130b被提供于相邻于栅极绝缘膜120的位置，故需要具有不小于特定程度的导电率。因此，相较于第一金属氧化物薄膜130a，第二金属氧化物薄膜130b的铟(in)的含量降低，且第
二金属氧化物薄膜130b的厚度d2被形成为小于第一金属氧化物薄膜130a的厚度d1，同时镓(ga)的含量增加，故第二金属氧化物薄膜具有不小于特定程度的导电率。
[0062]
此外，第三金属氧化物薄膜130c如同第二金属氧化物薄膜130b般是用于元件的稳定性，但当第三金属氧化物薄膜130c的导电率高时，会有薄膜晶体管变成导体的限制。因此，在第三金属氧化物薄膜130c中，相较于第一金属氧化物薄膜130a的铟(in)的含量及镓(ga)的含量，铟(in)的含量减少且镓(ga)的含量增加，且第三金属氧化物薄膜130c的厚度d3被形成为大于第一金属氧化物薄膜130a的厚度d1，故电阻会增加且确保元件的稳定性。第一金属氧化物薄膜130a的厚度可被形成为等于或大于约100埃且小于约第二金属氧化物薄膜130b的厚度可被形成为小于第三金属氧化物薄膜130c的厚度可被形成为等于或大于约且小于约
[0063]
源极及漏极电极140形成于主动层130上，部分地重叠于栅极电极110，并且彼此分开且栅极电极110设置于他们之间。源极及漏极电极140可相互地使用相同材料透过相同的制程形成，可藉由使用导体材料形成，并可由下列至少一金属或其合金形成：例如铝(al)、钕(nd)、银(ag)、铬(cr)、钛(ti)、钽(ta)或钼(mo)。也就是说，源极及漏极电极140可由相同的材料形成，但亦可由其他材料形成。此外，源极及漏极电极140不仅可形成为单层，亦可形成为由多个金属层形成的多层。
[0064]
图3为说明根据示例性实施例的薄膜晶体管的示意图。
[0065]
请参考图3，根据示例性实施例的薄膜晶体管可为顶部栅极型(top gate-type)薄膜晶体管，其包含：源极及漏极电极140、主动层130、栅极绝缘膜120与栅极电极110。源极及漏极电极140彼此分开且形成于基板100上。主动层130形成于源极及漏极电极上。栅极绝缘膜120形成于主动层上。栅极电极110形成于栅极绝缘膜上。
[0066]
上述图1及图2相关的陈述亦可应用于此种顶部栅极型薄膜晶体管。也就是说，即使在根据另一示例性实施例的薄膜晶体管的情况下，主动层130可由多个金属氧化物薄膜形成，在此情况下，第三金属氧化物薄膜130c位于源极及漏极电极140与第一金属氧化物薄膜130a之间，第二金属氧化物薄膜130b位于第一金属氧化物薄膜130a与栅极绝缘膜120之间。如此一来，即使在根据另一示例性实施例的薄膜晶体管的情况下，仅金属氧化物薄膜的层叠顺序不同，在根据一实施例的薄膜晶体管中所述的陈述可应用于此，故重复的说明将会省略。
[0067]
图4为示出应用于制造根据示例性实施例的薄膜晶体管的沉积设备的示意图。
[0068]
请参考图4，根据示例性实施例的薄膜晶体管是藉由沉积设备来制造，沉积设备可藉由进行化学气相沉积制程(chemical vapor deposition process，cvd)或原子层沉积制程(atomic layer deposition process，ald)或者依序进行化学气相沉积制程(cvd)或原子层沉积制程(ald)来在相同的反应腔体中形成多个金属氧化物薄膜。
[0069]
示例性实施例中所使用的沉积设备包含：反应腔体300、基座310、注射器320、第一原料气体供应部330、第二原料气体供应部340、第三原料气体供应部350及反应气体供应部360。反应腔体300提供有预定反应空间。基座310被提供于反应腔体300的内部下侧。注射器320被提供于反应腔体300的内部上侧以对应基座310。第一原料气体供应部330用以供应铟(in)气体。第二原料气体供应部340用以供应镓(ga)气体。第三原料气体供应部350用以供
应锌(zn)气体。反应气体供应部360用以供应氧(o)气体。于此，可使用含氧(o)材料作为反应气体，当然亦可使用o3或激发成电浆状态的o2、n2o、co2。此外，尽管图中未示出，但沉积设备可更包含清除气体供应部，清除气体供应部供应诸如惰性气体或类似气体的清除气体。
[0070]
于此，第一、第二及第三原料气体供应部330、340、350可包含：原料储存部332、342、352、起泡器334、344、354及原料供应管路336、346、356。原料储存部332、342、352储存各个原料。起泡器334、344、354将原料汽化并产生原料气体。原料供应管路336、346、356形成原料的供应路径。此外，反应气体供应部360可更包含：反应材料储存部362及反应材料供应管路366。反应材料储存部362储存反应材料。反应材料供应管路366形成反应材料的供应路径。当使用h2o或类似材料作为反应材料时，反应气体供应部360可更包含起泡器。同时，基座310可嵌入加热器(图中未示出)及冷却元件(图中未示出)并可将基板100维持于处理温度。于此，栅极电极、栅极绝缘膜或类似者可形成于基板100上，至少一基板100可安装于基座310上。
[0071]
于此，根据示例性实施例的薄膜晶体管的第一金属氧化物薄膜130a可使用沉积设备藉由化学气相沉积制程(cvd)或原子层沉积制程(ald)来形成，第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c亦可使用沉积设备藉由化学气相沉积制程(cvd)或原子层沉积制程(ald)来形成。同时，第一金属氧化物薄膜130a可使用沉积设备藉由化学气相沉积制程(cvd)来形成，第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c当然亦可使用沉积设备藉由原子层沉积制程(ald)来形成。根据示例性实施例的沉积设备可藉由透过化学气相沉积制程或原子层沉积制程形成主动层130来沉积薄膜，同时维持均匀的膜质量，并可藉由调整原料气体及反应气体的供应量而容易形成多层结构的主动层。
[0072]
此时，相对于依序堆叠的第二金属氧化物薄膜130b、第一金属氧化物薄膜130a及第三金属氧化物薄膜130c，在第一金属氧化物薄膜130a及第三金属氧化物薄膜130c的交界面区域中，以及在第二金属氧化物薄膜130b的交界面区域中，铟(in)及镓(ga)的含量可逐渐地增加或减少。此外，在第二金属氧化物薄膜130b、第一金属氧化物薄膜130a及第三金属氧化物薄膜130c的各个薄膜内部，铟(in)或镓(ga)的含量可不连续地或逐渐地增加或减少。这是因为在示例性实施例中，诸如化学气相沉积制程、原子层沉积制程或类似制成的沉积制程用于主动层130，而当主动层130是藉由靶材应依据所形成的薄膜的类型而改变的溅镀制程(sputtering process)来形成时，并不会产生此种含量的变化。
[0073]
举例而言，当第一金属氧化物薄膜130a包含氧化铟锌(izo)时，铟(in)气体及锌(zn)气体透过第一原料气体供应部330及第三原料气体供应部350被供应，氧(o)气体可透过反应气体供应部360被供应至反应腔体300中。此时，在化学气相沉积制程中，原料气体及反应气体同时被供应至反应腔体300中。此外，在原子层沉积制程中，原料气体被供应至反应腔体300中以吸附(adsorb)基板100上的原料。此外，停止原料气体的供应，诸如惰性气体的清除气体被供应以清除未吸附的原料气体。接着，氧(o)气体透过反应气体供应部360被供应至反应腔体300，以氧化吸附于基板100的原料，从而形成原子层的金属氧化物薄膜。此外，停止反应气体的供应，诸如惰性气体的清除气体被提供至反应腔体300中以清除未反应的气体。具有预定厚度的金属氧化物薄膜是藉由重复多次供应并清除此原料气体以及供应并清除此反应气体。
[0074]
同时，在第一金属氧化物薄膜130a包含氧化铟镓锌(igzo)的情况下，以及在第二
金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c包含氧化铟镓锌(igzo)的情况下，仅有使用铟(in)气体、镓(ga)气体及锌(zn)气体作为原料气体的差异以及气体的供应量的差异。因此，重复的说明将会省略。
[0075]
于此，形成第一金属氧化物薄膜130a、第二金属氧化物薄膜130b及第三金属氧化物薄膜130c的制程可在相同的反应腔体300内部进行。此外，为了形成上述底部栅极型薄膜晶体管，差异仅在于第三金属氧化物薄膜130c形成于源极及漏极电极140上，以及第一金属氧化物薄膜130a在形成第二金属氧化物薄膜130b之后才形成。因此，重复的说明将会省略。
[0076]
如此一来，根据示例性实施例的薄膜晶体管，主动层130中所包含的多个金属氧化物薄膜130a、130b、130c的导电率被调整成相互不同，因此可进行高速操作并改善稳定性。
[0077]
也就是说，可藉由调整第一金属氧化物薄膜130a的成分及厚度来改善迁移率，并可藉由调整第二金属氧化物薄膜130b的成分及厚度以及调整第三金属氧化物薄膜130c的成分及厚度来改善元件的稳定性，其中第一金属氧化物薄膜130a在栅极电极110与源极及漏极电极140之间形成电荷的主要移动路径，第二金属氧化物薄膜130b在栅极绝缘膜与第一金属氧化物薄膜130a之间形成交界面，第三金属氧化物薄膜130c在第一金属氧化物薄膜130a与源极及漏极电极140之间形成交界面。
[0078]
在上文中，已使用特定用语描述并说明较佳的示例性实施例，但此用语仅用以清楚说明本发明，在不脱离权利要求的范围及技术概念下，明显地可修改或变化示例性实施例及所述的技术用语。此种变化的实施例不应解释为脱离本发明的精神及范围，而是包含于本发明的保护范围中。